ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫИ СИСТЕМЫ
УДК 004.8:621.311
Аналитический обзор интеллектуальной системы управления электрическими сетями России
Н.М. Шайтор1, Н.А. Яковенко2
1,2ФГАУ ВО «Севастопольский государственный университет», Университетская-33,
г. Севастополь, 299053, Россия.
1shaytor1950@mail.ru, 2nik777fort@yandex.ru
Статья поступила 24.04.2021 г.
Аннотация
Энергетическая стратегия Российской Федерации на период до 2035 года предполагает полный переход на интеллектуальное управление режимами работы электрических сетей напряжением от 220 кВ и объектами генерации мощностью от 25 МВт и выше. Это означает, что сложившаяся на данный момент система управления электрическими сетями и объектами генерации будет укрупняться и модернизироваться. В связи с этим в работе сделан аналитический обзор интеллектуальной системы управления электрическими сетями России, рассмотрены её компоненты и перспективы будущего развития.
Ключевые слова: электроэнергетика, интеллектуальная система управления, электрические сети.
Analytical overview of the intelligent
Electric grid management system of Russia
N.M. Shaytor 1, N.A. Iakovenko 2
1,2 «Sevastopol State University», 33 Universitetskaya st.,
Sevastopol, 299053, Russia.
1shaytor1950@mail.ru, 2nik777fort@yandex.ru
Received 24.04.2021 у.
Annotation
The energy strategy of the Russian Federation for the period up to 2035 involves a transition to 100 percent automatic remote control of operation modes of 220 kV and above electric network facilities and 25 MW and above generation facilities. This means that the current remote control system will be enlarged and modernized. In this regard, the work provides an overview of the problems and prospects of developing the current model of intelligent management of electrical networks in Russia.
Keywords: electric power industry, intelligent control system, electric networks.
Введение
Цифровизация экономики – одна из приоритетных задач, поставленных в ключевых документах, определяющих долгосрочную перспективу развития России. Одним из компонентов цифровой экономики является цифровизация электроэнергетики, и, как следствие, интеллектуальные системы управления электрическими сетями. От выбора стратегии развития интеллектуального управления электрическими сетями будет зависеть надежность, безаварийность и экономичность работы единой энергетической системы России.
Постановка цели научного исследования
Целью исследования является аналитический обзор существующей системы интеллектуального управления электрическими сетями России, рассмотрение её компонентов и перспектив будущего развития.
Возможности и требования интеллектуальной системы управления
Энергетическая стратегия Российской Федерации на период до 2035 года предполагает переход на 100-процентное автоматическое дистанционное управление режимами работы объектами электрической сети 220 кВ и выше и объектами генерации 25 МВт и выше [1]. Это значит, что сложившаяся на данный момент система дистанционного управления будет укрупняться и модернизироваться.
На сегодняшний день, общая архитектура такой системы предусматривает управление технологией производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии, а также рыночные механизмы управления и систему безопасности от кибератак. Развиваемые системы управления строятся как распределенные иерархические системы. Единая автоматизированная система управления интегрирует средства и подсистемы автоматических и автоматизированных систем управления и регулирования, таких как:
· автоматизированная система диспетчерского управления АСДУ;
· автоматизированная система регулирования частоты и мощности АРЧМ, напряжения АРН;
· релейной защиты РЗ, противоаварийной автоматики ПА;
· информационно-измерительная система коммерческого учёта электроэнергии АИИС КУЭ;
· автоматизированная система управления технологическими процессами АСУ ТП энергетических объектов и систем связи.
Всеобщий переход к интеллектуальной системе управления содержит в себе ряд требований, без которых это не возможно [2]:
1. Повышение степени автоматизации управления в сочетании с эффективными экспертными системами для принятия решений оперативным персоналом.
2. Согласование баланса интересов субъектов электроэнергетики и потребителей электроэнергии при условии минимизации затрат на энергоснабжение и услуги.
3. Максимальное использование возможностей технологической базы энергетики при минимизации различного рода ограничений.
4. Привлечение потребителей к управлению энергосистемой в аварийных ситуациях с учетом их экономических интересов.
5. Максимально возможную скорость принятия решений по изменению условий использования электроэнергии, в первую очередь в непредвиденных ситуациях.
6. Мониторинг устойчивости системы в реальном времени, динамическое прогнозирование и превентивная реакция на изменение условий внешней среды.
7. Возможность реконфигурации частей системы при аварийных ситуациях с восстановлением нормального режима.
8. Защита систем управления и информационного пространства от целенаправленных электромагнитных воздействий и кибератак.
Несмотря на сложность предъявляемых требований к системе, она способна выполнять целый ряд функций, таких как:
- диагностика неисправностей и уведомление в реальном времени;
- локализация неисправности оборудования в энергосистеме;
- автоматическая реконфигурация сети при коротких замыканиях;
- распределенная генерация с использованием сетевых технологий;
- мониторинг состояния энергосистемы по его предыстории из базы знаний в реальном времени;
- мониторинг запаса статической устойчивости в реальном времени;
- распределенные технологии моделирования, оптимизации и управления на основе вычислительных GRID - сетей;
- ситуационное ассоциативное управление режимом с использованием предыстории состояния энергосистемы;
- интеллектуальные системы управления спросом на основе МАС - технологий мультиагентных систем.
Реализация в России
Однако, выполнение такого широкого профиля функций невозможно без входной информационной базы, основываясь на данных которой, система могла бы принимать верное решение. Поэтому, АО «СО ЕЭС» и Siemens AG в 2007 году заключили контракт на разработку и создание интегрированного информационно-управляющего комплекса оперативно-диспетчерского управления в режиме реального времени с экспертно-расчетными системами принятия решений «SCADA/EMS Системного оператора», способного решить эту задачу.
Для унификации полученных данных был создан оперативно-информационный комплекс (ОИК). В нем реализованы следующие системы и системные возможности:
1. Система мониторинга первичного, вторичного и третичного регулирования мощности с оценкой своевременности отработки заданий (автоматических и оперативных) на изменение мощности электростанций и энергоблоков, используемых для регулирования.
2. Система мониторинга нагрузки, функционирующая на основе телеинформации с объектов электроэнергетики.
3. Система оперативного контроля и анализа уровней напряжения в контрольных пунктах ЕЭС/ОЭС/региональных энергосистем и фактических параметров средств регулирования реактивной мощности для оперативного управления электроэнергетическим режимом ЕЭС России, его планирования, подготовки необходимой отчетной информации по соблюдению заданных диапазонов уровней напряжения в контрольных пунктах.
4. Система межуровневого обмена информацией, которая фиксирует следующие параметры напряжения в контрольных пунктах:
- величину уровня напряжения с необходимой дискретностью;
- максимальные и минимальные значения напряжения на заданных интервалах времени;
- продолжительность нахождения уровня напряжения в заданном диапазоне на заданных интервалах времени;
- выходы уровня напряжения за пределы заданного для данного контрольного пункта диапазона с необходимой дискретностью и продолжительностью выхода по каждому случаю;
- выходы уровня напряжения за пределы допустимого с заданной дискретностью и продолжительность для оборудования 110 — 750 кВ в соответствии со стандартом ОАО «СО ЕЭС» «Правила предотвращения развития и ликвидации нарушении нормального режима электрической части энергосистем»;
- интервалы между выходами уровня напряжения за пределы допустимого для оборудования и число случаев выхода в контролируемый период;
- выходы уровня напряжения за пределы минимально допустимого и аварийно допустимого по устойчивости с заданной дискретностью и продолжительность выхода по каждому случаю.
5. Система межуровневого обмена информацией, которая фиксирует по средствам регулирования реактивной мощности (для каждого объекта диспетчеризации):
- величину генерируемой (потребляемой) реактивной мощности с необходимой дискретностью;
- выход величины генерируемой (потребляемой) реактивной мощности за пределы допустимого для данного оборудования диапазона, с заданной дискретностью и продолжительность (с учетом допустимых перегрузок по времени);
- номера положений анцапфа (переключателя) автотрансформаторов (трансформаторов);
- включенное (отключенное) положение средств ступенчатого регулирования реактивной мощности (шунтирующих реакторов, батарей статических конденсаторов).
6. Система мониторинга напряжения, которая обеспечивает:
- работу предупредительной сигнализации при выходе уровня напряжения за пределы заданного для данного контрольного пункта диапазона или минимально допустимого по устойчивости;
- работу аварийной сигнализации при выходе уровня напряжения за пределы допустимого для оборудования или аварийно-допустимого по устойчивости;
- хранение архива всего массива информации заданное время, постоянное хранение архива информации по существенным событиям и автоматическую подготовку отчетов о существенных событиях за заданный период времени и передачу их на верхний уровень управления.