Производственное издание
КОЩЕЕВ ЛЕВ АНАНЬЕВИЧ
Автоматическое противоаварийное управление в электроэнергетических системах
Излагаются цели, задачи и описываются средства противоаварийной автоматики и регулирования, а также основные вопросы организации автоматического противоаварийного управления и методы оценки эффективности автоматического противоаварийного управления с позицией надежности работы электроэнергетической системы. Даются представления о структуре и алгоритмах локальных и централизованных устройств противоаварийной автоматики, включая основные положения алгоритма адаптивной централизованной системы противоаварийной автоматики для обеспечения устойчивости параллельной работы сложной энергосистемы.
Предназначена для студентов электроэнергетических специальностей и инженерно-технических работников, занимающихся проектированием и эксплуатацией энергосистем.
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ПРОТИВОАВАРИЙНОГО УПРАВЛЕНИЯ
Надежность и живучесть энергосистемы
Основными целями противоаварийного управления являются обеспечение требуемого уровня надежности электроснабжения потребителей и живучести энергосистемы.
При этом под термином надежность, имеющим широкое и разнообразное толкование применительно к различным областям техники, в данном случае понимается надежность параллельной работы (иначе - устойчивоспособность), которая характеризуется ущербом у потребителя, связанным с аварийным недоотпуском электроэнергии в течение заданного промежутка времени (обычно - года).
Под термином живучесть понимается способность энергосистемы противостоять редким и тяжелым аварийным возмущениям, не допуская каскадного развития аварий с массовым нарушением питания потребителей.
Устойчивоспособность и живучесть как важнейшие категории функционирования энергосистемы обеспечиваются совокупностью мероприятий: резервированием генерирующих мощностей и пропускных способностей линий электропередачи, оптимизацией электрических режимов с учетом балансов топлива и гидроресурсов, рациональным размещением энергообъектов, углублением и совершенствованием автоматизации диспетчерского управления, повышением квалификации и производственной дисциплины эксплуатационного персонала и др.
В этом ряду находится и система автоматического противоаварийного управления. Особая значимость ее в условиях энергосистемы нашей страны определяется рядом объективных условий, среди которых в качестве важнейших следует назвать следующие. Рассредоточенность населения и промышленности на большой территории страны, что в сочетании с высокой степенью концентрации производства электроэнергии влечет за собой необходимость транспорта и обмена мощностью между весьма удаленным источниками и потребителями. Этому же в значительной степени способствует резко выраженная неравномерность распределения населения и промышленности с одной стороны и энергоресурсов - с другой. В этих условиях обеспечение требуемого уровня надежности и живучести за счет повышения резервирования генераторных мощностей и электрических сетей является весьма дорогостоящим. Поэтому прежде всего обращается внимание на максимальное использование таких мероприятий, как оптимизация режимного управления и максимальное повышение эффективности автоматического противоаварийного управления.
До последнего времени этот подход к решению проблемы надежности существенно отличался от подходов, принятых в энергосистемах развитых стран, прежде всего Европы и Северной Америки. В этих энергосистемах средствам противоаварийного управления для решения проблем надежности не отводилась столь важная роль, т. к. проблема решалась, прежде всего, за счет обеспечения требуемого резерва генерации и пропускной способности электрической сети, а в энергосистемах Северной Америки и некоторых других энергосистемах - еще и за счет секционирования электрических сетей переменного тока вставками постоянного тока.
Требования к резервированию по условиям обеспечения надежности в аварийных ситуациях определяются соответствующими нормативами. Наиболее распространенным нормативом, принятым практически во всех энергосистемах экономически развитых стран, является норматив "N-1", который требует сохранения работоспособности энергосистемы и предотвращения какого-либо ущерба у потребителей при аварийном отключении любого одного элемента энергосистемы без использования специальных средств противоаварийной автоматики. В некоторых энергосистемах и в некоторых особых условиях принимаются и более жесткие нормативы - "N-2" и даже "N-3". В нормативных рекомендациях для энергосистем России (б. СССР) также предлагается следовать критерию "N-1", однако при этом не исключается в некоторых случаях использование средств противоаварийной автоматики. Очевидно, что при этом достигается иной уровень надежности электроснабжения потребителей. Однако, с учетом некоторых объективных условий и особенностей сложившейся структуры Единой энергосистемы (ЕЭС) и входящих в нее энергосистем по крайней мере в настоящее и ближайшее обозримое время этот подход следует считать экономически оправданным.
Так называемый процесс "либерализации", получивший в последнее время значительное развитие в электроэнергетике европейских и североамериканских стран, ведет к развитию конкуренции, снижению себестоимости производства и тарифов на электроэнергию и одновременно - капиталовложений в резервирование источников генерации и электрических сетей. Эти обстоятельства, а также тяжелые системные аварии, имевшие место в последние годы, заставляют эксплуатирующие и ответственные за надежность электроснабжения потребителей организации этих стран обратить серьезное внимание на развитие средств противоаварийного управления, о чем, в частности, свидетельствуют многие публикации последних лет.
Не следует упускать из вида, что по мере насыщения энергосистемы системами управления, автоматики и регулирования и возложения на них все более ответственных задач повышается "цена" отказов этих систем, а также значимость правильной их организации. Кроме того, по мере совершенствования систем управления за счет все большего использования средств управляющей вычислительной техники, телесвязей и т. д. возрастает их стоимость, которая также должна учитываться при оптимизации всего комплекса мероприятий. Поэтому создание и совершенствование системы противоаварийного управления должно рассматриваться в ряду прочих
В дальнейшем "ЕЭС" означает как Единую энергосистему России, так и объединение энергосистем стран - бывших республик СССР, которое функционирует в настоящее время технико-экономических расчетов в целом.
В данном пособии не рассматриваются вопросы технико-экономических расчетов в целом. Ниже (см.1.4) разбираются лишь подходы к оценке эффективности противоаварийного управления, с использованием которых технические характеристики надежности и живучести могут быть переведены в экономические показатели для последующего использования в техникоэкономических расчетах, в частности - для сопоставления различных вариантов решения задач противоаварийного управления.
