Пвк анарэс-2000 Шепилов О. Н., Осак А. Б., Домышев А. В

Вид материала

Документы

Содержание Управляющий блок расчёта режимной надёжности Прикладные задачи, решаемые в рамках данной задачи Реализация первой очереди оперативной оценки надёжности

Подобный материал:

• Автоматизация систем контроля и управления электроэнергетическими объектами на основе, 250.07kb.
• Блоки расчета токов короткого замыкания и моделирования электромеханических переходных, 92.72kb.
• Блоки расчета токов короткого замыкания и моделирования электромеханических переходных, 63.17kb.
• Система отображения пвк анарэс-2000 и ее применение в асду и оик, 118.07kb.
• Моделирование переходных электромеханических процессов в пвк анарэс, 55.75kb.
• Узловой комплекс противоаварийной автоматики электропередачи Братск-Иркутск А. Б. Осак,, 79.01kb.
• Вакантной должности, 29.48kb.
• Программа конференции новосибирск Организатор конференции, 304.3kb.
• Федеральное агентство по образованию государственное образовательное учреждение высшего, 55.47kb.
• Концепция постиндустриального общества. Экономические причины и последствия великих, 39.88kb.

Блок «Надежность» ПВК АНАРЭС-2000

Шепилов О.Н., Осак А.Б., Домышев А.В.

ООО ИДУЭС, г. Новосибирск, ИСЭМ СО РАН, г. Иркутск

Тел.: (3832) 22-60-14, (3952) 42-84-18, e-mail: anares@irk.ru

Крупные системные аварии последних лет (США, Италия, Канада и др.) в очередной раз показали, что неоправданное смещение диспетчерского акцента в сторону решения задач управления рынком электроэнергии и мощности, в ущерб управлению технической системой и её надёжностью, приводят к катастрофическим последствиям, масштабы которых имеют тенденцию к увеличению.

В связи с этим актуальность комплексного решения задачи анализа и управления надёжностью постоянно возрастает. В данном докладе предлагается технология и алгоритмы решения задачи оперативной оценки режимной надёжности (1-я очередь) на основе ПВК АНАРЭС-2000 (версия 2005-го года).

ПВК АНАРЭС-2000, появившийся на рынке программных средств анализа и управления режимами электроэнергетических систем, с ориентацией на решение диспетчерских задач, является наследником ПВК АНАРЭС-DOS, который в начале 90-х годов получил достаточно широкое распространение в СССР, а затем и в СНГ. В ПВК АНАРЭС-DOS были выделены задачи режимной надёжности в отдельный блок. Однако, по ряду объективных и субъективных причин, эти задачи не были реализованы до конца.

ПВК АНАРЭС-2000 с самого начала проектировался для решения задач надёжности. Для этого в период 2000-2003-го годов создавался необходимый минимальный набор прикладных задач:

• расчёт установившегося режима (УР);
  
• ввод в допустимую область;
  
• определение запасов по статической устойчивости;
  
• определение запасов по динамической устойчивости;
  
• расчёт токов короткого замыкания;
  
• специализированный графический интерфейс;
  
• ориентированная на задачи надёжности система отображения.
  

Этот набор прикладных задач позволяет реализовать первую очередь блока анализа режимной надёжности, в которой пока не рассматриваются надёжностные характеристики силового и низковольтного оборудования, а решается макро-задача выявления слабых мест с точки зрения равновероятных отказов выключателей и отключения нагрузки и генерации.

В 2005-м году были впервые созданы универсальные инструменты позволяющие, на основе программируемой логики, моделировать практически любые устройства релейной защиты (РЗ) и противоаварийной автоматики (ПАА).

Ниже приведены основные особенности блока надёжности, программная реализация которого планируется в конце 2005-го года.

Управляющий блок расчёта режимной надёжности

Подсистемой решаются следующие задачи:

• моделирование аварийных ситуаций, для проверки способности сетей противостоять внезапным отказам основного оборудования и автоматики;
  
• моделирование различных схем, в том числе формируемых при выводе оборудования в ремонт и резерв и вводе его в работу;
  
• автоматизированная корректировка схем и режимов ФСК по условиям надежности за счет располагаемых средств и возможностей на основе базы данных РЗ и ПАА.
  

Объектами анализа являются сложные или объединенные сети ФСК и ЕЭС, а также крупных промышленных предприятий, имеющих собственные энергосистемы сопоставимой мощности.

Для того чтобы обезопасить работу системы (или повысить ее надежность), создаются регламентированные запасы по пропускной способности сетей, резервируются схемы электроснабжения ответственных потребителей, определяются нормы технической эксплуатации, обслуживания и ремонтов сетей и т.д.

Далее по результатам расчетных исследований, как правило, нескольких альтернативных вариантов или планов, а также их технического и экономического анализа принимается решение, соответствующее варианту с удовлетворительными по технологическим нормам параметрами и с меньшей стоимостью.

Вероятностный подход учитывает вероятностную природу отказов оборудования и вероятностную процессы изменения нагрузки, генерации, параметров схемы замещения. Результаты оперативной оценки надежности на основе вероятностного подхода предназначаются для:

• сравнения альтернативных вариантов нормальных и ремонтных режимов;
  
• ранжирования по надежности различающихся режимов;
  
• оценки надежности сетей в сравнении с соответствующими нормативами.
  

Моделирование выполняется с использованием избирательного перебора состояний основного оборудования на фоне вероятностного моделирования нагрузок потребителей (пока реализуется равновероятный алгоритм изменения нагрузок. При этом имеется возможность частичного моделирования уровней отключения нагрузки на уровне БД расчётной схемы).

Для анализа надежности выбирают отказы работоспособности оборудования типа «отключение линии» или «изменение нагрузки/генерации». Под отказом ветви (линия, трансформатор) понимается отказ типа к.з., т.е. устойчивое короткое замыкание (неуспешное АПВ) с последующим отключением поврежденного элемента на период восстановления. Под отказом нагрузки/генерации понимается внезапное изменение нагрузки, генерации, вызванное причинами, находящими в сети, не представленной на расчётной модели. Этими причинами может быть обрыв, отказ выключателя, устойчивое КЗ.

Моделирование отказа фактически сводится к локализации отказавшего элемента сети.

Отказы ЭЭС разделяются по следующим условиям:

Дефицит мощности в ЭЭС или в ее отдельных районах из-за аварийного простоя генерирующих агрегатов или превышения потребления над прогнозом нагрузки при ограниченной пропускной способности связей между районами;

Автоматическое отключение потребителей для предотвращения нарушения устойчивости по основной сети (межсистемным связям), т.е. для предотвращения развития аварий при коротких замыканиях на линиях, аварийных отключениях мощных блоков и т.д.;

Автоматическое отключение потребителей при снижении частоты в аварийно отделившихся дефицитных частях системы;

Прекращение электроснабжения потребителей или недопустимое снижение напряжения при аварийных отключениях линий распределительной сети, а также при их плановых ремонтах в нерезервированных сетях;

Кратковременные перерывы (обусловленные действиями защит и автоматики) или глубокие снижения напряжения при авариях в распределительной сети, а также в основной сети, если от нее непосредственно осуществляется электроснабжение потребителей, приводящих к нарушению работы электроприёмников.

Прикладные задачи, решаемые в рамках данной задачи

а) Анализ режимной надёжности:

Моделируются одиночные отказы:

• отключение линий из заданных списков (или всех);
  
• отключение/включение генераторов из заданных списков (или всех);
  
• отключение/включение нагрузок из заданных списков (или всех);
  
• частичное отключение/включение нагрузки или генерации, что моделирует отдельные фидеры или блоки;
  
• моделирование срабатывания РЗ или ПАА с последующим расчётом послеаварийного режима.
  

После выполнения имитационного моделирования отказов выполняется анализ в соответствии со следующими последствиями отказов:

• нарушений статической устойчивости;
  
• снижений коэффициентов запасов по сечениям и/или по отдельным перетокам;
  
• перегрузок по длительным токовым нагрузкам (расчёт фактической температуры проводов);
  
• недопустимых уровней напряжений;
  
• недопустимое изменение частоты.
  

Во время имитационного моделирования пока не учитывается возможность появления электромеханических переходных процессов, которые могут привести к нарушению устойчивости. Решение этой задачи планируется в последующих версиях ПВК АНАРЭС.

В результате анализа вычисляются вероятностные интегральные показатели надёжности по заданным районам или системе в целом по каждому из последствий анализируемых отказов, а также обобщённые показатели:

• Вероятность отказа системы
  
• Коэффициент готовности системы
  
• Средний недоотпуск мощности,
  
• Средний недоотпуск электроэнергии
  

Дополнительными исходными данными для расчётов являются:

• Списки (локальные группы) отказавших элементов;
  
• Частоты отказов по линиям и узлам ;
  
• Времена восстановления элементов;
  
• Частоты ремонтов;
  
• Продолжительности ремонтов;
  
• На данном этапе эта информация в значительной степени является экспертной.
  
• Данные об уставках, размещении (на уровне расчётной схемы), датчиках, времени срабатывания и т.д. устройств РЗ и ПАА.
  

б) Автоматизированная коррекция режима

Эта задача состоит в том, чтобы определить минимальное воздействие на элементы ЭЭС с целью достижения приемлемого уровня надёжности. На данном этапе решается задача коррекции при нарушении рабочих пределов (напряжения, токи, коэффициент запаса >1.08). Коррекция режима состоит в интерактивном групповом изменении нагрузки/генерации с последующим анализом результатов.

Реализация первой очереди оперативной оценки надёжности

На Рис.1 показана укрупнённая блок-схема алгоритма 1-й очереди задачи оперативной оценки надёжности ЭЭС. В качестве блока оценивания состояния может использоваться любая программа данного класса. Проведённые расчёты на схеме 5400 узлов Единой Энергосистемы России показали следующее:

а) время расчёта на Pentium-IV – около одного часа;

б) имеются вероятности нарушения ограничений и статической устойчивости;

в) необходимо регулярное проведение таких расчётов.



Рис.1. Укрупнённая блок-схема алгоритма 1-й очереди задачи оперативной оценки надёжности ЭЭС.

Особенностью реализации данной версии программы является возможность отслеживания топологии при разделении схемы на независимые части. При этом автоматически или интерактивно в независимых подсхемах выбираются базисные узлы, относительно которых вычисляются фазы напряжений в других узлах. Также отслеживается отделение пассивных подсхем.

Рис.2. Алгоритм комплексного анализа надежности при одиночном отказе

Вторая очередь предполагает наличие базы данных оборудования для корректного вычисления вероятностей отказов для конкретных объектов ЭЭС, а также описание основных устройств РЗ и ПАА.

На Рис.2 показан алгоритм комплексного анализа надежности при одиночном отказе элемента ЭЭС (блок расчёта динамики в цикле моделирования пока не реализован).

На Рис.3 изображено главное окно блока анализа режимной надёжности для схемы ЕЭС России, летний режим 2003-го года.



Рис.3. Главное окно блока анализа режимной надёжности

Выводы:

В настоящее время актуальность задачи оценки режимной надёжности увеличилась. Необходима разработка специального программного обеспечения для этой задачи. Важнейшим свойством таких программ является возможность учёта срабатывания РЗ и ПАА, которая в значительной степени уже реализована в ПВК АНАРЭС 2000 (версия 2005-го года). В дальнейшем предполагается доработка этих алгоритмов и блоков с целью моделирования возможности возникновения каскадных аварий.