Размещено на http://www.allbest.ru/

Анализ возможностей интеграции АИИС КУЭ в комплекс технических средств па выделения собственного источника на изолированную работу со сбалансированной нагрузкой

П.В. Мельников

Аннотация

В докладе рассматривается возможность интеграции системы АИИС КУЭ в систему управления и дозировки воздействия противоаварийной автоматики.

Введение

Все известные системы противоаварийной автоматики разрабатываются и рассчитываются таким образом, что управляющее воздействие формируется как следствие факта нарушения параметров устойчивости и все управляющие воздействия ПА пытаются компенсировать тот небаланс, который вызывал данное нарушение. Расчеты мощностей отключаемых нагрузок, величина горячего резерва мощностей первичного регулирования, как правило, выбираются расчетным путем и могут сильно отличаться от текущих режимных значений. Следовательно, точная балансировка мощностей путем последовательного перебора дискретно отключаемых нагрузок требует достаточно длительного времени и излишних коммутаций в цепях потребителей, которые отвечают за реализацию функций АЧР и ЧАПВ, и не всегда позволяет достичь поставленной цели.

Анализ возможностей интеграции АИИС КУЭ в комплекс технических средств па выделения собственного источника на изолированную работу со сбалансированной нагрузкой

Общие сведения по АИИС КУЭ

Одним из требований, предъявляемым к электроустановкам, является организация автоматизированной информационно измерительной системы коммерческого учета электроэнергии и мощности (АИИС КУЭ).

Основной целью учета электроэнергии является получение достоверной информации о количестве производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии и мощности.

При реализации такой системы имеется возможность осуществлять контроль энергопотребления и иметь величины потребляемых или генерируемых мощностей как минимум в получасовом интервале. При организации требований для технического учета на той же самой инфраструктуре без дополнительных затрат на оборудование можно получать интервалы энергопотребления в пределах от 1 до 3 мин.

Согласно правилам учета активной электроэнергии на электростанциях и в электрических сетях приборы учета должны быть установлены:

· на генераторах;

· на трансформаторах собственных нужд;

· на линиях, присоединенных к шинам основного напряжения;

· у потребителей электроэнергии на хозяйственные нужды;

· на межсистемных линиях электропередачи;

· на линиях, принадлежащих потребителям.

Таким образом, все сечения системы электроснабжения охватываются контролем, что дает возможность аналитически определять:

- балансы генерируемой, импортируемой, экспортируемой и потребляемой мощностей;

- расчет резервов по мощностям собственной генерации и пропускным мощностям питающих линий;

- запас статической устойчивости.

Структура комплекса технических средств АИИС КУЭ

Организация АИИС КУЭ подразумевает наличие системы сбора данных, содержащей каналы связи и связное оборудование, которые могут быть использованы не только для опроса приборов учета, но и для управления нагрузками. автоматика противоаварийный мощность

Измерительной базой системы АИИС КУЭ являются счетчики с измерительными преобразователями тока и напряжения, позволяющие определять параметры режимов электроснабжения с точностью измерений активной, реактивной энергии и параметров энергопотребления от 0,2 %.

Последние модификации микропроцессорных счетчиков имеют достаточно большой встроенный функциональный сервис с такими возможностями, как:

-- силовые контакты управления;

-- определение режимов превышения мощности;

-- определение реверса электрической мощности;

-- определение пропадания напряжения;

-- быстродействующую измерительную часть с отдельным интерфейсом, которая позволяет осуществлять полный комплекс замеров на секундном интервале времени;

-- контроль параметров качества электроснабжения.

Следующим в иерархии технических средств АИИС КУЭ является устройство сбора и передачи данных (УСПД), назначение которого - обеспечить технологию опросов и сбора данных на нижнем уровне объекта по быстрым каналам связи, производить расчеты на этом уровне и обеспечивать связь с верхним уровнем системы АИИС КУЭ.

Последние модификации данного устройства помимо основных задач могут выполнять функции контроллера удаленного доступа с дискретными входами, управляемыми выходами и встроенной программной логикой для реализации различных технологических алгоритмов. Данные устройства разрабатываются на базе промышленных компьютеров и полностью соответствуют требованиям, предъявляемым для контроллеров удаленного доступа.

Использование данных АИИС КУЭ для измерения текущей мощности в режиме реального времени

Анализ энергопотребления на основе измерений счетчиков показывает, что относительное изменение мгновенной мощности потребителя на трехминутном и на получасовом интервале находится примерно в одном диапазоне ожидания и близко к погрешности измерения измерительного тракта АИИС КУЭ, значение которой для энергетических компаний не превышает ±4 %, а для бытовых потребителей ±10 %.

На рис. 1 приведены реальные результаты изменения мощности на 3-минутном интервале относительно предыдущего измерения и относительно измерения на интервале 30 минут для бытового потребителя, питающегося по 4 фидерам с резко переменным характером нагрузки. По измерениям на каждом из фидеров потребителя случайный характер скачка мощности нагрузки может достигать ± (30--40) %. Однако влияние данного скачка изменения мгновенной мощности нагрузки на одном из фидеров на суммарное изменение мощности потребителя пропорциональна соотношению

Следовательно, увеличение числа потребителей с приблизительно одинаковой мощностью нагрузки и характером потребления, что характерно для потребления в ЖКХ, сводит влияние отдельного потребителя на ожидание изменения суммарной мощности к нулю, то есть к погрешности измерительного тракта системы АИИС КУЭ. Таким образом, для бытовых потребителей на уровнях подъезд, дом, микрорайон в качестве исходных расчетных данных вполне допустимо использовать измеренные усредненные мощности за последние 30 мин.

Для возможности использования потребителей ЖКХ в системе ПА необходимы организационные и технические мероприятия по разделению нагрузок в соответствии со степенью их важности на следующие группы.

Группа 1 - системы безопасности и жизнеобеспечения здания, находящиеся в зоне ответственности служб эксплуатации. К ним надо отнести питание лифтового оборудования, освещение подъездов и лестничных клеток, циркуляционные насосы систем водоснабжения и охранно-пожарную сигнализацию со слаботочными системами связи (ОПС). Обычно эти системы имеют отдельный фидер на ВРУ здания, иногда устройство АВР при наличии двух вводов и отдельный учет.

Группа 2 - гарантированное питание нагрузок конечных пользователей, к которым можно отнести часть освещения и розеток для питания телефона, холодильника в квартирах. Решение данной задачи требует серьезных материальных затрат по реконструкции проводки в существующих квартирах пользователей. Однако если учитывать возможность разделения нагрузок бытового потребителя на будущее, то появится возможность использовать ее как гарантированное питание конечного потребителя. Пример выполнения ввода в квартиру на этажном щитке приведен на рис. 2.

Группа 3 - все остальное оборудование в квартирах, отключение которого допустимо использовать при системных авариях для ПА отключений.

Отдельного внимания заслуживают вновь возводимые объекты с применением технологии "Интеллектуальное здание", в которой на стадии проектирования закладываются возможности автоматизации, диспетчеризации, дистанционного управления и мониторинга. Эти объекты относятся к потребителям первой и второй категории, имеют несколько вводов, часто на уровне 6(10) кВ, собственную автоматику АВР по вводам с управляемыми коммутационными силовыми аппаратами, устройства компенсации реактивной мощности и, очень часто, собственный источник генерации.

Интеграция такого объекта в систему ПА не представляет технических трудностей и заключается только в корректировке программ локальной автоматики управления резервированием по вводам для введения блокировок локальной автоматики в приоритетном режиме отключений ПА, производимых с верхнего уровня.

Возможность расчетной корректировки величин отключаемых мощностей очередей ПА, точная информация о величине небаланса в режиме реального времени, используемая для дозировки управляющих воздействий, могут иметь высокую эффективность, соизмеримую с эффектом применения ДАР (АЧР-3), которая реагирует на скорость изменения частоты.

Обеспечение быстродействия противоаварийных отключений части нагрузки с использованием технических средств АИИС КУЭ

Использование счетчиков электроэнергии для организации оперативных коммутаций в настоящее время не является возможным по причине низкой скорости доступа к ним.

Единственным средством управления распределенной коммутацией в структуре АИИС КУЭ могут быть УСПД с функцией удаленного контроллера или дополнительный удаленный контроллер, устанавливаемый рядом с УСПД, не имеющим таких возможностей. Организация скоростной связи в рамках создания информационной инфраструктуры мегаполиса является реально достижимой с созданием цифровых сетей, которые закладываются для вновь возводимых зданий и для зданий, находящихся в эксплуатации, как дополнительный информационный сервис.

Скорость передачи по таким каналам может достигать скорости промышленного Ethernet, а время доступа составлять 1x10~3 с. В рамках использования таких сетей появляется возможность организовать как объектно-ориентированную связь "устройств - устройство", предназначенную для опроса и индивидуальных корректировок параметров отдельных приборов учета и УСПД, так и широковещательную связь, для выполнения единой команды всеми устройствами, которые получили индивидуально настройку на эту команду.

Большие перспективы для использования распределенной структуры ПА автоматики открываются с внедрением стандарта для систем связи МЭК 61850 с использованием GOOSE сообщений, которые как раз и ориентированы на широковещательную связь.

Практика испытаний и применения таких сетей позволяет гарантировать время получения исполнительным устройством команд со временем задержки, не превышающим 25 мс от момента формирования данной команды.

В настоящее время уже есть некоторый опыт использования телеотключений в распределенных сетях противоаварийной автоматики с помощью радиокоманд в УКВ и длинноволновом диапазоне.

Важное значение имеет собственно само быстродействие принятия оперативных решений центром управления дозировки воздействий ПА, которое определяется объемом задач, решаемых центром и методикой принятия решений.

Объемы этих задач определяются структурой системы ПА и ее количественным составом.

На примере схемы участка системы электроснабжения для ТЭЦ МЭИ можно выделить несколько критических сечений, при отключении которых или заданном режимном ограничении мощности по которым необходимо выполнять оперативные ПА отключения. Приведем эти сечения в порядке приоритета:

1) две линии связи с ТЭЦ 11;

2) два генератора с трансформаторами связи. Каждое из указанных сечений характеризуется

максимальной пропускной или генерируемой мощностью. Из рабочего режима, а для линий связи с ТЭЦ 11 - из текущего режимного или противоаварийного ограничения с верхнего уровня, определяются запасы мощности по каждому сечению. Для предварительного расчета сбалансированной нагрузки при аварийном событии следует рассмотреть несколько сценариев развития аварии или режимных ограничений ПА:

1) отключение первой линии связи;

2) отключение второй линии связи;

3) отключение двух линий связи;

4) отключение первого генератора;

5) отключение второго генератора.

Для каждого из возможных перечисленных режимов определяется текущий небаланс мощностей. Из списка потребителей, находящихся в текущей схеме расчетного сценария, выбираются в порядке возрастания приоритета потребители, для которых взводится пусковой орган с кодовой комбинацией, соответствующей каждому из возможных сценариев.

Пусковой список потребителей, подлежащих отключению по каждому возможному сценарию, определяется, например, при отключении линии от внешний системы, по соотношению:

к - номер нагрузки, начиная с первой в списке по возрастанию приоритета из з текущих нагрузок, подключенных к данному узлу.

В оперативную память удаленных контроллеров, выполняющих функцию исполнительных устройств отключений выбранных нагрузок от 1-й до А>й, должны прописываться кодовые комбинации пусковых органов, соответствующие номеру сценария, на каждый из объектов управления каналом отключения нагрузки. Расчет с выбором пускового списка и запись кодовой комбинации участникам данного сценария должны производиться при каждом обновлении информации о мощности по любому из присоединений в узле, собираемой системой АИИС КУЭ, и при каждом оперативном переключении в распределительной сети, изменяющем состав нагрузок в расчетном узле.

Запас нагрузочной способности линии связи с системой и горячий резерв мощности генератора определяются соответственно по выражениям

по факту события аварийного отключения, которым может являться отключение сечения защитой питающей линии или генерации, должна быть послана единая команда отключения по данному коду, и получатели команды, только те, которые имеют в памяти пускового органа именно этот записанный код, должны произвести отключения, соответствующие этому сценарию для нагрузок Рт, Рт,...,СЗк·

Таким образом, для правильной работы делительной автоматики требуются:

- данные о текущей мощности на каждом из фидеров;

- информация о положении коммутационного оборудования главной схемы ТЭЦ и секционных выключателей на всех ТП распределительной сети, имеющих два фидера питания от разных секций шин, для определения узла нагрузок и расчетов пусковых органов по соответствующим сценариям.

Структура такой ПА должна содержать:

- выключатели и разъединители с блок-контактами и приводами для дистанционного их включения и отключения;

- счетчики с измерительными трансформаторами (Wh), установленные на фидерах потребителей и питающих линий;

- контроллеры удаленного доступа (КУД) для мониторинга положения выключателей и дистанционного управления их состоянием;

- АИИС КУЭ - центр сбора и обработки данных учета или УСПД;

- центр управления и дозировки воздействия ПА;

- инфраструктуру передачи данных, включающую иерархическую, возможно многоуровневую, систему сбора данных АИИС КУЭ и скоростную сеть оперативного управления.

При интеграции с верхним уровнем и управлением нижнем уровнем систем ПА должны иметься соответствующие быстрые каналы связи с центрами управления и дозировками воздействия ПА этими уровнями.

Список литературы

1. Правила учета электрической энергии. М.: Госэнергонадзор России, 2002. 368 с.

2. Правила устройств электроустановок. 6-е издание. М.: Главэнергонадзор России, 1998. 608 с.

3. Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем: Сборник докладов Международной научно-технической конференции. М.: Научно-инженерное информационное агентство, 2009. 663 с.

4. IEC 61850. Part 8-1: Specific Communication Service Mapping (SCSM) - Mappings to MMS (ISO 9506-1 and ISO 9506-2) and to КОЛЕС 8802-3.

5. Методические указания по устойчивости энергосистем. Минэнерго России, 2003.

Размещено на Allbest.ru