Новости
Научная статья. Интелектульные системы контроля режимной надежности электроэнергетических систем.
2 ноября 2017, 15:55

Авторы статьи: Тохтибакиев К.К., Саухимов А.А., Бектемиров А.,Мерекенов М.Д., Мурат А.

Алматинский университет энергетики и связи, г. Алматы, Казахстан

Аннотация.     Режимная надежность электроэнергетических систем (ЭЭС)обеспечивает способность системы при сложных нерасчетных аварийных ситуации в системе. Для обеспечения  режимной надежности  или «живучести» ЭЭС планируется создание системы контроля режима в реальном времени с использованием системы векторных измерений параметров режима.

Ключевые слова: устройств PMU, система векторных измерений WAMS, методы оценки режимной надежности и  управляемости электроэнергетических систем, мониторинг состояния , низкочастотные колебания

Для организации системы контроля или мониторинга состояния НЭС РК планируется использование системы синхронизированных векторных измеренийWAMS(Phasor Measurements Units)на базе устройств  PMU ((Phasor Measurements Units))[1,2] Система векторных синхронизированных измерений(СВИ) дает возможность не только организовать пассивную визуализацию параметров энергосистемы, но и создать адаптивные системы управления режимами энергосистемы, прогнозировать опасные режимы, приводящие к нарушению устойчивости.

На сегодняшний день в странах Европы и Америки, Китая использование системы WAMS, на базе устройств (PMU), обеспечивающих синхронизированные векторные измерения позволяет осуществлять выявление наиболее характерных для электроэнергетических систем (ЭЭС) процессов колебаний режимных параметров взаимных углов между модулями напряжения в узлах, частоты , перетоков мощности  по межсистемных связями, которые определены как низкочастотных колебаний (НЧК). Эти колебания , являющиеся следствием аварийных небалансов в отдельных частях ЭЭС могут привести к нарушению параллельной работы генераторов  между энергосистемами. Наибольшее количество аварийных отключений энергосистем были вызваны колебаниями с частотами от 0,1 до 0,7 Гц, в связи с этим данные НЧК рассматриваются в международной практике как наиболее опасные [3,4]. Используя мировой опыт внедрения WAMS в зарубежных странах, АО «KEGOC» совместно с НАО «АУЭС» планирует поэтапное создание такой системы в национальных электрических сетях (НЭС РК), начиная с установки PMU на ограниченном количестве контролируемых объектов.

Комплекс  программно-аппартных средств состоящих из измерительного и синхронизирующего оборудования совмещенного со скоростными каналами передачи данных,  сервера обработки данных в режиме реального времени. включает в себя:

1. PMU – устройства векторных измерений, устанавливаемых на ЭС, ПС и других контролируемых электроэнергетических объектах. Данные устройства подключаются к вторичным измерительным цепям ТТ и ТН, Устройство PMU должно обеспечивать векторные измерения параметров энергосистемы с погрешностями не превышающих пределов указанных в Для организации передачи данных в существующие автоматизированные электроэнергетические объекты, устройства PMU способны поддерживать такие протоколы передачи данных, как IEC-61850-8-1 (MMS) и МЭК-60870-5-104.

 

2. Антенны GPS/ГЛОНАСС - используются для обеспечения синхронизации измерений данных с точностью ± 1 мкс. Синхронизирующие антенны GPS/ГЛОНАСС подключаются к устройствам PMU для обеспечения синхронизации внутренних часов. Помимо данного типа синхронизации, PMU имеют возможность получения сигналов точного времени по проводному соединению с источниками синхронизации IRIG-B00x. Ниже на рисунке 2.6 приведена упрощенная структура измерений, синхронизации и передачи данных на контролируемом объекте.

 

3. Каналы передачи данных - осуществляют передачу синхронизированных векторных измерений от устройств PMU к серверу обработки данных PDC. На контролируемом энергообъекте устройства синхронизированных векторных измерений подключаются к существующей локальной сети FastEthernet, затем для обеспечения передачи данных на верхнем уровне используются магистральные каналы передачи данных, такие как волоконно-оптические линии связи (ВОЛС). Типовая структура каналов передачи данных показана на рисунке 2.7.

 

4. PDC –программно-технический комплекс служащий сервером сбора и обработки синхронизированных векторных измерений , формирования . расчетной модели и выбора управления в реальном времени.

 

Устройства PDC как и любого системного ПТК  имеют весьма высокие технические требования, к примеру в составе устройства должны использоваться многоядерные процессоры с количеством ядер не менее 8, а также с объемом оперативной памяти не менее 16 Гб. Как писалось ранее по протоколу IEEEC37.118 осуществляется передача данных от устройств PMU, к серверу PDC, но помимо этого для обмена данными с другими системами PDC может поддерживать протокол передачи данных - IEC 61850-90-5.

 

В настоящее время пилотный проект данной системы реализован на двух устройствах синхронизированных векторных измерений установленных на ПС-1150 кВ «Экибастузкая» и ПС-500 кВ «Алма», и сервера приема и обработки данных совместно с программным обеспечением «WAProtector» в Алматинском филиале АО "KEGOC".

 

Для идентификации низкочастотных колебаний в НЭС Казахстана с использованием WAMS технологий в программе «WAProtector» используется специальный модуль по определению НЧК [5].

 

За год экспериментальных наблюдений за транзитом «Север-Юг» НЭС Казахстана технологией WAMS было зафиксировано несколько аварийных ситуаций, как в электрических сетях Казахстана, так и в соседних республиках, которые оказали влияние на устойчивую работу системы.

 

Успешная апробация системы синхронизированных векторных измерений на базе устройств PMU и программно-технического комплекса позволяет говорить об эффективности использования системы WAMS в НЭС Казахстана для исследования динамических характеристик и осуществления мониторинга режимов с использованием текущих измерений взаимного угла, модуля напряжений, тока, частоты и мощности по присоединениям к ПС-1150 кВ «Экибастузская» и ПС-500 кВ «Алма». [2,3,4]

 

В настоящее время задачи создания СМУ в России и в РК наталкиваются на ряд проблем, обусловленных особенностями нарушения статической устойчивости межсистемных связей, которые присущи схемам передачи больших мощностей между крупными энергоузлами  при небольшой концентрации сильных связей . В связи с этим для создании СМУ в НЭС РК разработан  алгоритм использующий данные СВИ, Алгоритм основан на методе контроля устойчивости установившегося режима электрической сети без предварительного определения границы области устойчивости.

 

Выводы

 

Для контроля режимой надежности и управляемости электроэнергетических систем  предлагается использовавание новых информационных технологий и приципов адаптивного управления с использованием выполнения рачетов в контуре управления ,что  позволить  определять опасные состояния системы по параметрам текущего режима. В НЭС РК для контроля режимный надежности планируется создание системы векторных измерений «WAMS»  c устройствами PMU на основных ПС 500 кВ  .

 

 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[1] Тохтибакиев К.К.,Соколов С.Е. и др. Перспективы и возможности создания системы WAMS в НЭС Казахстана // Вестник АУЭС. – Алматы: НАО «АУЭС» - № 4 - 2014 - С. 51-55.

[2] Тохтибакиев К. К., Саухимов А. А. Контроль пропускной способности межсистемных связей НЭС Казахстана в реальном времени с использованием системы синхронизированных векторных измерений // Технiчна Электродiнамика. – Киев: - № 4 - 2015 - C. 62-64.

[3] Тохтибакиев К. К. и др. Активно-адаптивная система контроля пропускной способности транзита «Север-Юг» 500 кВ ЕЭС Казахстана на базе WAMS технологий // Энергетика России в XXI веке. Инновационное развитие и управление: материалы всероссийской конференции - Иркутск: ИСЭМ СО РАН - 2015. – С. 444 - 447.

[4] Angammana M. C. J. Analytical study of factors affecting to electromechanical oscillations in power systems // Asian Institute of Technology - Thailand - May 2007.

 

 [5] «ELPROS: UniFusion System – Overview» / http://localhost/Manuals.