Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Автоматизация технологических процессов и производств в теплоэнергетике

Глава 1 БОЛЬШИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ В ЭНЕРГЕТИКЕ

1.1. Энергосистема как объект управления

Энергетическую систему (ЭС) образуют источники (гидравлические, тепловые и атомные станции) и потребители энергии — электроприемники, объединенные общей электрической сетью. К потребителям относятся крупные промышленные предприятия, имеющие развитый парк электродвигателей и электронагревательных (электроосветительных) установок, электрифицированные участки железных дорог, разветвленная сеть электроприемников коммунального, жилищно-бытового и сельскохозяйственного назначения, теле- и радиосвязи и др.

Важнейший признак энергетической системы, отличающий ее от других крупных промышленных и производственных объединений, — одновременность процессов производства, распределения и потребления электрической энергии, обусловленная невозможностью складирования готовой продукции и необходимостью баланса между суммарными мощностями, генерируемыми электростанциями и потребляемыми в энергетической системе. Появление небаланса, как правило, сопровождается изменением режимных параметров энергетической системы напряжений, токов, частоты сети и других, отклонение которых лимитированы [15].

Энергетическая система относится к так называемым большим сложным системам. Условимся называть сложной системой такое объединение многофункциональных элементов (подсистем), имеющих общую цель управления, в результате взаимодействия которых система приобретает новые качества. Например, в случае объединения ТЭС, управляемых единой автоматизированной системой, достигают повышения качества электроэнергии и экономических показателей ЭС в целом.

В дальнейшем будем считать типовой ЭС совокупность объединенных для параллельной работы ТЭС, линий электропередачи, электрических подстанций и тепловых сетей, имеющую общий резерв и централизованное управление для координации режимов работы станций, подстанций и сетей по единым графикам электрической и тепловой нагрузок.

Структура типовой энергетической системы как единого объекта управления показана на рис. 1.1.

Большинство энергетических систем в целях взаимного обмена мощностью соединяются между собой линиями электропередачи, образуя объединения энергетических систем. Пример такого объединения — единая энергетическая система РФ (ЕЭС РФ), в которую входят ЭС, расположенные в европейской части нашей страны. Единая энергетическая система РФ связана линиями электропередачи с энергетическими системами стран СНГ и дальнего зарубежья.

Современная объединенная энергетическая система (ОЭС) — огромный и чрезвычайно сложный производственный комплекс, имеющий внутренние и внешние энергетические, транспортные, информационные и экономические связи. Управление таким комплексом требует быстрого принятия ответственных решений. Перерывы и отказы в работе ОЭС ведут к тяжелым экономическим и социальным последствиям.

Энергосистема как объект управления

Рис. 1.1. Энергосистема как объект управления:

I — электрические генерирующее станции; 2 — теплоэлектрогенсрирующие станции (ТЭС); 3 — кольцевые ЛЭП энергосистемы; 4 — распределительные электрические подстанции; 5 — ЛЭП обмена мощностью с пограничными ЭС; 6 — электрические сети; 7 — электрические потребители; 8 — тепловые потребители; 9 — тепловые сети; 10 — центральный диспетчерский пункт управления ЭС

Объединенная энергетическая система (ОЭС) как объект оперативно-диспетчерского управления генерацией и обмена активной мощностью состоит из взаимодействующих примыкающих энергетических систем. Границы каждой ЭС определяют исходя из конфигурации электрических сетей с учетом территориальной и экономической общности генерирующих станций и электроприемников, а также существующего в нашей стране административного деления.

Энергетический баланс в /'-й энергетической системе (рис. 1.2) описывается следующим уравнением:

где ?УС( — суммарная генерируемая мощность всех ТЭС; (V,,, — суммарная нагрузка; Л/|1/ = F(NЫ,ш) — суммарные потери мощности в электрических линиях и распределительных сетях; Лф- — обменная мощность, передаваемая (принимаемая) через электрические линии, связывающие /'-ю ЭС с другими системами, т.е. «чистый результат» обмена.

Энергетический баланс в ОЭС описывается системой уравнений:

Баланс обменных мощностей описывается уравнением взаимодействия отдельных ЭС:

Проблема управления генерацией мощности ОЭС состоит в определении значений и Мо1, при которых затраты на выработанную электроэнергию будут минимальными. Мерой оценки эффективности ОЭС служит главная (глобальная) функция затрат:

В выражении (1.4) нгл и н,- — так называемые текущие и эксплуатационные затраты (издержки), а чаще всего их топливная составляющая как наиболее весомая, достигающая 60—70 % эксплуатационных затрат.

Схема энергетического баланса в 1-й системе

Рис. 1.2. Схема энергетического баланса в 1-й системе

Структура многоступенчатого управления ОЭС

Рис. 1.3. Структура многоступенчатого управления ОЭС

Задача оптимального, т.е. наилучшего по экономии топлива, управления ОЭС состоит в том, чтобы минимизировать функцию (1.4) при условии, что переменные А?с,- и Л/о/ удовлетворяют уравнениям (1.2) и (1.3)

где и, — управляющие сигналы вышестоящего центра.

Задачу минимизации затрат можно решать, управляя всеми ЭС, входящими в ОЭС, непосредственно из одного центра — объединенного диспетчерского управления (ОДУ) или на основе многоступенчатого управления, структура которого показана на рис. 1.3. Обычно каждая ЭС имеет собственный центр — диспетчерское управление (ДУ), оснащенное комплексом из двух или трех управляющих электронно- вычислительных комплексов (УВК).

В свою очередь, ДУ ЭС подчиняется объединенному ДУ (ОДУ), также имеющему в своем составе централизованный комплекс ЭВМ (ОУВК).

В решении задачи минимизации затрат в ОЭС при таком подходе участвуют как управляющий вычислительный комплекс отдельных ГЭС и ЭС, так и ОУВК.

Предположим, что УВК, установленный в ДУ ЭС, решил задачу минимизации у,- относительно Ас,- при выполнении условия (1.2) и заданном значении обмена А0,-.

Многоступенчатое управление при одинаковых исходных данных обладает рядом преимуществ перед централизованным. Например, если изменения в одной из ЭС по нагрузке, топливу или составу работающего оборудования могут быть компенсированы за счет ее внутренних резервов, то управление осуществляют с помощью местного УВК, т.е. быстрее и не дожидаясь координирующего сигнала от ОУВК. Это весьма важно в условиях быстро изменяющейся ситуации, характерной для работы ЭС.

Точно так же без существенного изменения задач по управлению отдельных ЭС проводится наращивание или сокращение объединенных мощностей в ОЭС. В связи с этим многоступенчатую систему управления нескольких ОЭС можно нарастить до сверхобъединения в результате координации задач отдельных ОУВК с помощью главного УВК, установленного в центральном диспетчерском управлении (ЦДУ). В качестве модуля многоступенчатой системы управления используют двухуровневую подсистему (ОДУ-ДУ) (см. рис. 1.3).

По такому же принципу организуют работу автоматизированной системы диспетчерского управления (АСДУ) для ЕЭС, структура которой показана на рис. 1.4.

Назначение АСДУ — управлять процессами генерации активной мощности и ее обменов в европейской части, а в перспективе и на территории всей страны. Автоматизированная система диспетчерского управления образует соподчиненные между собой подсистемы диспетчерского управления отдельных ТЭС, ЭС, ОЭС и сверхобъединения ЭС и соответствующие им посты управления на ГЩУ (главном щите управления) ТЭС, в ДУ, ОДУ и ЦДУ.

Каждый из этих постов служит автоматизированным рабочим местом (АРМ) оперативного персонала, наделенного правом вмешательства в работу нижестоящих подсистем управления, и оснащен комплексом ЭВМ, приспособленных для приема измерительной информации на уровнях ТЭС, ЭС и ОЭС. Комплекс ЭВМ (УВК), персонал по их обслуживанию и библиотеки программ, по которым выполняют вычислительные операции, сосредоточены в соответствующих информационно-вычислительных центрах УВК, соединенных между собой линиями связи для передачи управляющих и информационных сигналов.

Структура автоматизированной системы диспетчерского управления единой энергетической системы

Рис. 1.4. Структура автоматизированной системы диспетчерского управления единой энергетической системы:

1, II, III — промежуточные уровни управления

Вычислительные процессы, выполняемые УВК отдельных ЭС и ОЭС, координируют с помощью УВК, установленных в главном вычислительном центре (ГУВК), куда стекается обобщенная информация от объектов ОЭС.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы