Развитие технологий векторной регистрации параметров

Релейная защита и автоматика энергосистем 2012
29 - 31 мая 2012, ВВЦ, Москва
Развитие технологий векторной регистрации
параметров (WAMS) для задач автоматического
управления электрическими режимами энергосистем
Жуков Андрей Васильевич, Дубинин Дмитрий Михайлович
заместитель директора по управлению режимами ЕЭС,
начальник отдела мониторинга переходных режимов
Синхронизированные векторные измерения
Параметр
Частота
Угол напряжения
2
Точность
регистрации
1 мГц
0,1 0
Действующее значение U, I
0,2 %
Погрешность времени
синхронизации от GPS
20 мкс
Развитие СМПР ЕЭС/ОЭС
3
Перспектива – установка регистраторов СМПР:
- на подстанциях напряжением 500 кВ и выше;
- на электростанциях установленной мощностью 500 МВт и более
Синхронизированные векторные измерения
Верификация электродинамической модели ЕЭС
4
данные
СМПР
РЕЗУЛЬТАТЫ ВЕРИФИКАЦИИ
Отработана технология
верификации динамических
моделей больших и протяженных
энергообъединений
данные
модели
Разработаны «Методические
указания по принципам и
критериям верификации
динамических моделей»,
содержащие:
- основные требования к
моделям;
- количественные показатели
качества верификации,
позволяющие получать
объективную оценку
достоверности разработанных
моделей.
Синхронизированные векторные измерения
Анализ технологических возмущений и аварийных ситуаций 5
Анализ технологических
возмущений и аварий в
ЕЭС:
-при нарушении баланса
мощности в ЕЭС на 500
МВт и более;
-при проведении
системных испытаний;
- при расследовании
технологических
нарушений режима
работы ЕЭС/ОЭС;
- при снижением
напряжения в
системообразующей сети
менее допустимого
уровня.
График частоты по данным СМПР при отключении ВЛ 500 кВ
Южно-Казахстанская ГРЭС – Агадырь ц.1, ц.2
Синхронизированные векторные измерения
Мониторинг низкочастотных колебаний
6
СМПР – инструмент исследования низкочастотных колебаний в ЕЭС/ОЭС
16.12.2009
Спектральная характеристика
колебания частоты на
суточном интервале времени
по данным регистратора
СМПР Загорской ГАЭС
21.09.2011
Частотный спектр на Загорской
ГАЭС
а) активной мощности
б) частоты электрического тока
Синхронизированные векторные измерения
Мониторинг низкочастотных колебаний
СМПР – инструмент
05.06.2011 16:25:02.080 (MSK) исследования низкочастотных колебаний в ЕЭС/ОЭС
???
400
300
200
100
0
-100
-200
-300
-400
Время(MSK)
0
100
200
(SZ) ВЛ 330 кВ Кингисепп - ЭстЭС
300
400
(UR) Сургутская ГРЭС 2 блок №3
(CN) Загорская ГАЭС-Трубино
(UR) Троицкая ГРЭС-Сокол
05.06.2011
синхронные
качания
бл.3,
9
(YU) Ставропольская
ГРЭС-Армавир
(SB) СШ ГЭС - Означенное
2
(SV) Заинская ГРЭС-Киндери
Длительность – 8 минут. После разгрузки
энергоблоков № 1,3 на 220 МВт качания
прекратились.
Размах колебаний: f=49,65÷50,25 Гц,
U=21÷25,6 кВ, P=580÷970 МВт; частота
синхронных качаний составила 0,87 Гц.
06.02.2012
Качания частоты в ЕЭС вследствие
асинхронного хода и выделения на
изолированную работу
Восточной части ОЭС Сибири
7
Техническая политика
ОАО «СО ЕЭС» до 2009 - 2012 г.г.
«Положение о техническое политике ОАО «СО ЕЭС» до 2012 г.»
1. Разработка Концепции применения технологий, использующих
векторные измерения параметров электроэнергетического режима
2. Разработка требований к программно-аппаратному комплексу СМПР
3. Совершенствование регистраторов СМПР, расширение номенклатуры
4. Создание ПО сбора, обработки и визуализации данных СМПР
5. Создание системы сбора данных СМПР в режимах on-line и off-line (АС СИ)
6. Разработка системных проектов внедрения СМПР в ЕЭС России
7. Создание методик, алгоритмов и ПО применения данных СМПР для
управления электрическим режимом
8
Создание системы сбора данных
Архитектура АС СИ СМПР
Автоматическая система сбора информации СМПР ОАО «СО ЕЭС»
сбор и визуализация
информации о
параметрах
электроэнергетического режима ЕЭС
России от
регистраторов СМПР
в режимах on-line и
off-line
Обработка, хранение
и предоставление
данных СМПР для
использования в
системах управления
(СМЗУ, СМСР, ЦСПА)
Узлы АС СИ СМПР развернуты в ИА, ОДУ Центра, Юга, Северо-Запада, Средней Волги, Урала,
Сибири, Тюменском и Саратовском РДУ
Перспектива – расширение АС СИ СМПР за счет развертывания узлов АС СИ СМПР в РДУ по
мере установки регистраторов на энергообъектах ЕЭС России
9
Структурная схема системы сбора
информации СМПР ЕЭС/ОЭС
10
Создание ПО визуализации и анализа данных
11
Создание методик,
алгоритмов и ПО
применения
векторных
измерений для
управления
электропередачей
по относительному
углу
Создание
программного
обеспечения
мониторинга
низкочастотных
колебаний
РАЗВИТИЕ – интеграция системы с программными модулями:
- мониторинг низкочастотных колебаний;
- визуализация электрического режима для диспетчера;
- система мониторинга системных регуляторов;
- оценка тяжести электрического режима;
- мониторинг стабильности напряжений, разделения энергосистемы на части
Система мониторинга переходных режимов
ЕЭС/ОЭС
12
Функциональные направления применения данных векторных измерений
Off-line
On-line
ЦЕЛИ:
Расчетно-аналитические
задачи
Верификация
динамических моделей
Анализ аварий
Режимное и
противоаварийное
управление
Оценка тяжести режима
энергосистемы
Оценивание
состояния
Мониторинг
функционирования
СВ и АРВ
Мониторинг взаимных
углов напряжения в
узлах энергосистемы
Мониторинг
низкочастотных
колебаний
предотвращение аварий, а не их запись
повышение надежности работы ЕЭС России путем совершенствования и
развития методов и систем оперативно-диспетчерского и автоматического
управления электрическими режимами работы ЕЭС
Возможности WAMS-технологий для развития
систем управления ЕЭС
управление режимом работы электропередачи по
относительному углу (транзит Рефтинская ГРЭС –
ПС 500 кВ Тюмень - Сургутские ГРЭС)
разработка и создание ПАК мониторинга н/ч
колебаний энергосистем на основе СМПР
внедрение WAMS – технологий
в системы ЦСПА и АРЧМ
разработка и внедрение систем управления
гибкими электропередачами с применением
WAMS-технологий
определение колебательной устойчивости
энергосистемы в режиме реального времени
разработка системы ПА предотвращения
каскадных аварий
создание пусковых органов и ПА на базе
векторных измерений параметров электрического
режима
13
Возможности WAMS -технологий для развития
систем управления ЕЭС
РЗА
-
WAPS
-
WACS
-
WAMS
-
14
SCADA/EMS
Электромагнитные
переходные
процессы
Электромеханические
переходные процессы
Стационарные
процессы
Короткие замыкания
н/ч колебания,
контроль напряжения
и относительных
углов напряжений,
асинхронный режим
Управление
нормальным
режимом
энергосистемы
Терминалы РЗА,
РАС
СМПР
Телеизмерения
Мониторинг работы и
настройки РЗА, ПА,
ЦСПА
мониторинг динамики
энергосистемы, оценка
тяжести электрического
режима
Оперативнодиспетчерское
управление,
задачи EMS
0,001 …
0,01 … -
… 0,02
… 0,2 …
-
1
…
10
t, сек.
Возможности WAMS -технологий для развития
систем управления ЕЭС
уровень ЭО - уровень ЕЭС
SCADA/EMS
установившийся режим
WAPS
-
WACS
-
WAMS
- мониторинг устойчивости узлов нагрузки
- оценка состояния энергосистемы
- анализ колебаний частоты и мощности в режима on-line
- оценка тяжести текущего режима
- автоматическое управление режимом энергосистема;
- создание системы противоаварийного управления
РЗА
20 .. 100 мсек
ВРЕМЯ РЕАКЦИИ
динамика
Требования к быстродействию функционирования
OFFLINE
WAMS offline
не
регламентируется
WAMS online
t < 5 сек.
WACS
t < 5 сек.
WAPS
t < 1 сек.
РЗА
t << 1 сек.
АСДУ
REAL TIME
САУ
(ONLINE)
Стационарные и
переходные процессы
Стационарный режим
Электромеханические
переходные процессы
Электромагнитные
переходные процессы
> 30 сек.
статика
ВЫВОД: необходимо
формирование
требований к каждой
из систем и ее
компонентам
(WAMS, WAPS, WACS)
15
Возможности WAMS -технологий для развития
систем управления ЕЭС
В ЕЭС России создана и успешно развивается система мониторинга
переходных режимов в on-line и off-line
Основная задача - внедрение технологии векторных измерений
параметров электрического режима в систему оперативнодиспетчерского и автоматического управления режимами ЕЭС России
СМПР является инновационной информационно-обеспечивающей
составляющей активно-адаптивных сетей
16
Спасибо за внимание
Жуков Андрей Васильевич, Дубинин Дмитрий Михайлович
Контактная информация:
zhukov@so-ups.ru, (495) 627-83-06 dubinin@so-ups.ru, (495) 627-84-14