Основные источники и системы энергоснабжения

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ЧУООДПО "МЕЖДУНАРОДНАЯ АКАДЕМИЯ ЭКСПЕРТИЗЫ И ОЦЕНКИ"

РЕФЕРАТ

По дисциплине: ««дополнительного профессионального образования

профессиональной переподготовки»

«Инженер-энергетик промышленного производства»»

Тема: Основные источники и системы энергоснабжения

Выполнил студент

Манжин Д.А.

Тверь 2019 г.



Содержание

Введение

1. Энергосистемы электроснабжения потребителей

2. Понятие энергосистемы

3. Оперативное управление энергосистемой

4. Автоматизированная система диспетчерского управления режимом энергосистемы

Заключение

Литература



Введение

За многие годы своего существования человек создал множество нужных и ненужных машин механизмов и всевозможных устройств. Все они, так или иначе, служат для удовлетворения его потребностей. Однако главной, и все возрастающей, является потребность в энергии.

Именно она является основой в производстве материальных ценностей. Тепловая энергия, как наиболее распространенный вид энергии в природе, может быть получена человеком из окружающей среды. Для этого, оказалось, достаточно научиться разжигать костер. А вот для получения механической, а тем более, электрической энергии человеку пришлось много потрудиться.

Не смотря на то, что закон сохранения и превращения энергии устанавливает эквивалентность всех видов энергии. Детальный анализ возможности преобразования энергии одного вида в другой показывает, что электрическая и механическая энергия полностью и легко переходят в тепловую, а вот тепловая энергия в механическую и электрическую не может быть преобразованы полностью ни при каких условиях (второй закон термодинамики). Не умаляя значения для человека тепловой энергии, следует сказать, что значение механической и электрической энергии возрастает.

В настоящее время создано множество устройств, преобразующих тепловую энергию в механическую энергию, которые образуют семейство тепловых двигателей. К ним относятся паровые машины и двигатели внутреннего сгорания, паровые и газовые турбины, реактивные двигатели и т.д. Если использование механической энергии в основном ограничивается транспортом и различного рода нагнетателями (устройствами, служащими для повышения давления жидкости и газа), то электрическая энергия, полученная из механической, может быть использована для самых разных целей.

Вот почему одной из главных задач современной энергетики является эффективное использование всех природных источников энергии для получения электрической энергии нужного качества и в нужном количестве. Нужно отметить, что в настоящее время системы энергоснабжения в нашей стране находятся в достаточно сложном состоянии, так как концепция их проектирования и эксплуатации строилась на том, что средства производства являются государственной собственностью. В связи с переходом экономики на рыночные отношения требуется разработка новых подходов к проектированию и эксплуатации систем теплоснабжения, которые учитывали бы в лучшей степени права частных собственников.

Электроснабжение в общем понимании - это процесс производства, преобразования и распределения электрической энергии среди электроприемников электрифицированной жизнедеятельности человека. В настоящее время, когда электрическая энергия проникла во все сферы жизни человека, в большинстве случаев производство осуществляется централизованно электроэнергетической системой, которая, по сути, обеспечивает потенциальную возможность получения потребителем электроэнергии. В данной ситуации передача, преобразование и распределение электроэнергии реализуются так называемой системой электроснабжения.

Указанная сфера жизнедеятельности человека - производство электроэнергии на промышленной основе (в электроэнергетических системах) и доведение её до электроприемников системами электроснабжения- является электроэнергетикой, объединяющей различную собственность технических средств. Системы электроснабжения промышленных потребителей зачастую являются их собственностью. В этом случае можно сформировать понятие некоторой типовой структуры системы электроснабжения, имеющей наибольшее распространение.

В решении вопросов электроснабжения необходимо учитывать особенности потребителя как совокупности электроприемников: надежность его электроснабжения, территориальное расположение и плотность электрических нагрузок, технологические взаимосвязи между электроприемниками.

При проектировании систем электроснабжения решаются такие задачи: обоснование схем электрических сетей и подстанций; расчет электрических нагрузок; выбор мощности трансформаторов, электрических аппаратов и сечения линий электропередачи; проверка оборудования на термическое и динамическое действие токов коротких замыканий; конструктивное исполнение. электроснабжение энергосистема система управление

На стадии функционирования системы электроснабжения комплексным критерием управления ею является надежное снабжение потребителя качественной электрической энергией с минимальными затратами. При этом большое значение приобретают задачи компенсации реактивной мощности и регулирования режимов работы.



1. Энергосистемы электроснабжения потребителей

Понятие о системах электроснабжения.

Электроснабжение - это процесс поставки электроэнергии для электрифицированной жизни человека. Но перед тем как поставить электроэнергию, ее нужно выработать, распределить и передать. Этот процесс реализуется совокупностью электротехнических устройств, называемых автономной системой электроснабжения, если в ее собственности имеется источник электроэнергии.

В настоящее время производство электроэнергии целесообразно осуществлять на высокотехнологичных установках, работающих в общей электрической сети, соединяющей их между собой. Такое административно-техническое образование называется электроэнергетической системой. Доведение, преобразование и распределение в этом случае возлагают на систему электроснабжения.

Весь же процесс от выработки до доведения до потребителя называется электроэнергетикой. Энергетические системы предназначены для обеспечения потребностей в тепловой и электрической энергии разнообразных потребителей и с позиций управления относятся к большим технико-экономическим системам.

Информационные технологии (ИТ, от англ. information technology, IT) -- широкий класс дисциплин и областей деятельности, относящихся к технологиям управления и обработки данных, в том числе, с применением вычислительной техники.

В широком понимании информационные технологии охватывают все аспекты деятельности управления эенргосистем. ИТ обслуживает организационные и технические потребности пользователей посредством выбора, создания, применения, интеграции и администрирования компьютерных технологий.

В нашей стране снабжение потребителей электроэнергией осуществляется преимущественно от электрических сетей, объединяющих несколько электростанций.

Необходимость такого объединения вызвана тем, что электрические станции, находящиеся даже на территории одной области, работают с неодинаковой нагрузкой, т. е. одни электростанции могут быть перегружены, а в то же время другие могут работать в основном с недогрузкой. Разница в степени загрузки электростанций становится более ощутимой при значительном отдалении районов потребления электроэнергии друг от друга в направлении с востока на запад, что объясняется разновременностью утренних и вечерних максимумов нагрузки.

Чтобы обеспечить надежность электроснабжения потребителей и возможно полнее использовать мощности электростанций, работающих в разных режимах, их объединяют в электроэнергетические системы.

Энергоснабжение -- это обеспечение различных потребителей промышленных предприятий всеми видами энергии и энергоносителей, необходимыми для его нормальной работы.

Энергоносители, которые используются в производственном цикле, принято называть энергоресурсами. Энергоресурсы подразделяют на основные или первичные и вторичные (ВЭР).

Под вторичными энергоресурсами понимают энергетические ресурсы, получаемые в виде вторичных продуктов основного производства.

Устройства и установки, аппараты предназначенные для снабжения предприятия различными видами энергии, образуют систему энергоснабжения предприятия.

Энергоснабжение делится на внешнее и внутреннее. Под внешним энергоснабжением понимают снабжение предприятия от внешних источников, под внутренним -- от внутренних общезаводских или цеховых источников энергии. Внешнее энергоснабжение включает в себя электроснабжение, водоснабжение и топливоснабжение, а для малых и мелких предприятий есть еще и теплоснабжение.

Внутреннее энергоснабжение включает воздухоснабжение, кислородо- и азотоснабжение, холодоснабжение, а на крупных и средних предприятиях также электро-, тепло- и водоснабжение.

Если предприятие получает от одного внешнего источника несколько видов энергии, централизованное энергоснабжение называют комбинированным.

Источниками электроснабжения являются районные энергосистемы, к линиям которых присоединяются подстанции потребителей промпредприятия. На некоторых предприятиях для питания потребителей используется собственная электроэнергия -- на заводских теплоэлектроцентралях (ТЭЦ), в том числе используются утилизационные электростанции, где источники энергии - это теплота уходящих газов промышленных печей, отработанные топливные газы и др.

Водоснабжение крупных предприятий производится от сооружения водозабора, включающие береговые насосные станции. К потребителям вода доставляется с помощью насосных станций второго и третьего подъемов. Для малых предприятий источником водоснабжения является водопровод города.

Топливо, использующееся на предприятии, может быть твердым, жидким или газообразным.

Из жидких топлив на предприятиях, в основном, применяется мазут, доставка которого обычно железной дорогой.

Сжатый воздух на промпредприятиях производят компрессоры, воздуходувки и вентиляторы. Эти механизмы устанавливаются либо в технологических цехах, либо на специальных компрессорных станциях.

Источниками холода на предприятиях являются парокомпрессорные холодильные машины с центробежными и винтовыми компрессорами, в том числе абсорбционные холодильные машины, которые используют в качестве источников энергии теплоту технологических процессов, ВЭР или обратную воду ТЭЦ. Производство искусственного холода может быть централизованным и децентрализованным.

Потребителями искусственного холода являются нефтяная, газовая, химическая промышленность, машиностроение и металлургия, в том числе пищевая промышленность, сельское хозяйство, торговля и общественное питание.

Основными требованиями, предъявляемые системам энергоснабжения:

1. Обеспечение надежности энергоснабжения. Требования по надежности, определяются исходя изпоследствий перерыва в подаче энергии. Они формулируются в действующих правилах устройства, строительных нормах, руководящих документах (РД) и т. п. Например, требования к надежности систем электроснабжения сформулированы в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ).

2. Требования к качеству энергии, топлива или энергоносителей. Качеством энергии, топлива или энергоносителей влияет на работу как потребителей, так и самих систем энергоснабжения. Разработаны ГОСТы на различные виды энергии, регламентирующие их допустимое качество.

3. Простота, удобство и безопасность монтажа и эксплуатации. Данное требование обеспечивается внедрением комплектных установок и элементов. В системе электроснабжения к таким установкам относятся камеры комплектных устройств 6?10 кВ (КРУ), комплектные трансформаторные подстанции (КТП), комплектные конденсаторные установки (ККУ), типовые элементы токопроводов напряжением до и выше 1000 В и т. п.

4. Учет роста энергетических нагрузок и энергопотребления в среднесрочной перспективе лет без капитальной реконструкции систем энергоснабжения. Данное требование выполняется при правильном определении расчетных нагрузок соответствующих систем энергоснабжения, и рациональным выбором проектных решений.

5. Экономичность энергоснабжения. Это требование принятие соответсвующих технических и организационных решений, которые обеспечивают наименьшие из возможных затрат на энергоснабжение при выполнения всех предыдущих требований.

Представление о системе производства, передачи и распределения электрической энергии дает схема электроснабжения потребителей. Электрическая энергия, вырабатываемая на электрической станции генераторами, передается при напряжении более высоком, чем генераторное по линии электропередачи высокого напряжения на подстанцию промышленного предприятия. Для изменения напряжения в энергетической системе применяются трансформаторы.

Со сборных шин подстанции электроэнергия распределяется по различным электроприемникам: электродвигателям, источникам света, нагревательным приборам и т. д.

Производство электрической энергии и ее потребление -- процессы непрерывные и единые во времени. Электрическую энергию нельзя накапливать в больших количествах, не передавая потребителям, т. е. в каждый момент времени ее выработка должна соответствовать потреблению. Отдельные электростанции не могут обеспечить бесперебойную подачу электроэнергии потребителям, поэтому по мере развития энергетики их объединяют в системы, в которых они работают параллельно на общую нагрузку.

Объединение электростанций в энергосистемы имеет большое значение для обеспечения согласованной работы станций различных типов, особенно тепловых и гидростанций.

Мощность гидроагрегатов ГЭС в период паводка и в зимнее время различна, поэтому весной основную нагрузку в энергосистеме несут гидростанции, на тепловых же станциях в это время часть агрегатов основного назначения останавливают, что обеспечивает экономию топлива и проведение плановых ремонтных работ. В зимнее время роли тепловых и гидростанций меняются.

Таким образом, появляется возможность создания экономически мы годных режимов работы разных типов электростанций. Создание энергосистем повышает надежность электроснабжения и улучшает качество электроэнергии, обеспечивает постоянство напряжения и частоты вырабатываемого тока, поскольку колебания потребления воспринимаются одновременно многими электрическими станциями.

2. Понятие энергосистемы

Энергетическая система (энергосистема) представляет собой совокупность электростанций, линий электропередачи, подстанций и тепловых сетей, связанных в одно целое общностью режима и непрерывностью процессов производства и распределения электрической и тепловой энергии.

Электрическая система является частью энергосистемы и состоит из

Генераторов,

Распределительных устройств,

Электрических сетей (подстанций и линий электропередачи различных напряжений)

Электроприемников.

В состав энергосистем (электросистем) входят также:

Производственные предприятия и мастерские,

Лаборатории и подъемно-транспортные средства, необходимые для выполнения работ, связанных с эксплуатацией всех элементов этих систем.

Эксплуатация энергосистемы осуществляется инженерами, техниками, мастерами и рабочими соответствующих квалификаций.

3. Оперативное управление энергосистемой

Оперативное управление энергосистемой (электросистемой) обеспечивают диспетчеры, обслуживают оборудование электростанций и подстанций -- дежурным персонал, а линии электропередачи -- линейный персонал.

Ежедневно на сутки вперед планируется работа всей энергетики страны.

Прогнозы электропотребления. Для этого прогнозируется предстоящее электропотребление. Прогнозирование потребления в условиях, когда работают тысячи и десятки тысяч независимых и зависимых друг от друга потребителей энергии и тепла, представляет сложную задачу. Для ее решения применяются современные и очень быстродействующие вычислительные машины. При прогнозе учитывается много влияющих факторов. Учитывается день недели (потребление в разные дни недели разное, больше в рабочие дни и меньше в субботу и воскресенье), учитывается для какого числа составляется прогноз -- потребление в рабочие дни в начале месяца обычно меньше, чем в конце месяца, еще сказывается неритмичность работы, раскачка в начале, «авралы» для выполнения плана в конце месяца. По этой же причине потребление в рабочий день первого месяца квартала оказывается меньше, чем в аналогичных условиях для последнего месяца квартала. Особенно растет электропотребление в конце года.

Но при прогнозировании приходится учитывать и ряд других факторов, таких, как предполагаемые (а значит, тоже прогнозируемые) погодные условия на завтра, некоторые сезонные факторы и др. Схема прогнозирования довольно сложна. Само прогнозирование, хотя и основывается на современных приемах математической статистики, в значительной мере сводится к тому, что в основу прогноза кладется некоторый реальный или наблюденный график нагрузки, который был «в похожих условиях». Этот прототип корректируется по основным влияющим факторам.

Нужен архив данных о графиках за прошлые дни. Для того чтобы выбрать подходящий прототип графика нагрузки энергосистемы, у инженера-режимщика, планирующего режим потребления, должен быть достаточный по объему архив наблюденных графиков нагрузки. Создание архива графиков нагрузки обычно возлагается на ЭВМ. Она готовит графики для хранения, уплотняет информацию по мере старения графиков и хранит информацию или во внешней памяти ЭВМ, или вне ЭВМ на машинных носителях информации.

Современные методы краткосрочного прогнозирования графиков нагрузки достигли высокого качества. Ошибка прогноза редко превышает 1,5--2%.

Регулирование и лимитирование нагрузки потребителей. Итак, нагрузка на предстоящие сутки запрогнозирована. Но прогноз по ряду причин восторга у энергетиков не вызывает. Например, предстоящее энергопотребление или будет слишком велико, или очень неравномерно с большим пиком нагрузки к вечеру и с большим провалом нагрузки ночью.

Производится корректировка графика потребления или, как это называлось выше, регулирование графика потребления. Составляются рекомендации по предстоящему режиму электропотребления и вводятся необходимые коррективы. Скорректированный график и будет планом электропотребления на предстоящие сутки.

Подведем теперь некоторые итоги. Итак, чтобы управлять режимом энергосистемы и чтобы этот режим был максимально экономичным (например, давать самую низкую себестоимость энергии), у нас есть два способа: 1) перераспределять нагрузку между работающими агрегатами, нагружая наиболее экономичные в данный момент агрегаты и разгружая менее экономичные;

2) изменять состав включенных и остановленных агрегатов, отключая при снижении нагрузки наименее экономичные в данный момент агрегаты и включая их (например, в обратной последовательности) при росте нагрузки энергосистемы. Кроме агрегатов, можно менять состав включенных линий электропередачи, включать (или отключать) трансформаторы.

Первый способ -- перераспределение нагрузки, второй способ -- управление составом агрегатов. Эти два способа находятся в руках у диспетчера, управляющего энергосистемой. Первый способ сегодня хорошо отработан и теоретически, и в прикладном плане. А вот строгого решения задача о выборе оптимального состава работающих агрегатов еще не найдено. Но сегодня в распоряжении диспетчера есть способы, дающие достаточно качественные приближенные решения. Для нормальной и эффективной работы диспетчера необходим план работы на предстоящие сутки. Такой план разрабатывается для каждого объединения энергосистемы, для каждой районной энергосистемы и для каждой крупной электростанции. План должен быть наиболее выгодным или оптимальным.

Диспетчер должен следить за выполнением этого плана. Но при его существенном отклонении от реального хода электропотребления в этот план на оставшиеся часы должны быть внесены необходимые коррективы.

В управлении энергосистемами различают управление нормальными и аварийными режимами энергосистем. Управление нормальными режимами включает реализацию заранее запланированных режимов работы (запланированных графиков нагрузки каждой электростанции). Кроме этого, в управление нормальными режимами входит регулирование частоты с одновременным выполнением баланса мощности в системе, регулирование напряжения и поддержание качества электроэнергии.

Управляет нормальными режимами диспетчер с помощью специальных автоматических устройств.

Управление аварийными режимами включает мероприятия по скорейшей ликвидации аварий. Пораженный участок должен быть как можно быстрее отключен от сети. Должны быть приняты меры по восстановлению питания отключенных потребителей (например, организовано энергоснабжение потребителей от резервного источника или от резервной линии), диспетчер должен организовать восстановительные работы.

Послеаварийный режим -- тяжелый режим работы энергосистемы. После аварии в энергосистеме, как правило, нарушается баланс мощности и наступает послеаварийный режим. Этот режим характеризуется понижением частоты и напряжения, т. е. снижением качества энергии и значительным возрастанием нагрузок в отдельных элементах системы энергоснабжения. Задача диспетчера -- как можно скорее перейти от послеаварийного режима снова к нормальному режиму работы.

При управлении аварийными режимами широко используются разнообразные устройства. Аварийные режимы протекают часто очень быстро. Человек не может прореагировать на них. Без автоматики управлять нормальными и аварийными режимами было бы крайне сложно.

Но и этого количества ЭВМ недостаточно для надежного управления энергосистемой. Дело в том, что при оперативном управлении нужно прогнозировать и планировать, нужно решать отдельные инженерные задачи, требующие больших затрат времени. Для решения плановых задач требуются ЭВМ достаточно высокой производительности. Поэтому на диспетчерских пунктах устанавливают еще две ЭВМ средней или большой мощности. Они образуют так называемый вычислительный комплекс.

Для повышения надежности и облегчения работы персонала все ЭВМ соединяются между собой через специальные устройства. Это позволяет передавать из одной машины в другую информацию (чисЛа) и коМанды управления.

Образуется связанный четырехмашинный (микро ЭВМ не считают) комплекс технических средств, находящийся в распоряжении диспетчера.

К этому комплексу подключается большое количество дисплеев, позволяющих руководству и технологам различных служб и отделов проверять качество работы энергосистемы и принимать участие в планировании работы.

Такая четырехмашинная схема считается сегодня типовой для управления энергосистемой.

Диспетчер оснащен вычислительными машинами. Это уже упомянутые микро-ЭВМ, собирающие информацию и проводящие ее в предварительную обработку. Кроме них, на диспетчерской пункте используются машины средней мощности или мини-ЭВМ. Они проводят Вторичную обработку информации, собирая и обобщая информацию по всему объекту. Они решают (по запросу диспетчера) отдельные нужные ему задачи и выдают обработанную информацию на главный щит управления или, как говорят, управляют главным щитом, выдают информацию на дисплеи диспетчеру и его помощнику.

Совокупность машин и сбора и представления информации диспетчеру получила название оперативно-информационный комплекс технических средств диспетчерского управления. В нашем случае это две микро-ЭВМ, дисплеи и вспомогательное оборудование плюс система телемеханики.

4. Автоматизированная система диспетчерского управления режимом энергосистемы

Общие сведения

Технологический процесс производства, передачи и распределения энергии определяется большим числом независимых и регулируемых параметров, значения которых зависят от внешних возмущений.

Для обеспечения нормального функционирования энергосистема оснащается разнообразными устройствами релейной защиты и автоматики. Действие этих устройств приводит к изменению структуры энергосистемы и к переходу от нормальных режимов к послеаварийным.

Задачей диспетчерского управления является координация работы всех элементов системы, в том числе и автоматики, для обеспечения экономичности режимов, качества и надежности электроснабжения в условиях изменения нагрузок и структуры системы. Диспетчерское управление требует оперативной переработки больших объемов информации и должно быть максимально автоматизированным. С этой целью в энергосистемах и объединениях созданы службы автоматизированных систем диспетчерского управления ( АСДУ), основные задачи которых:

1. Прогнозирование графиков нагрузки на ближайшую перспективу;

2. Планирование суточных графиков работы энергосистемы, т. е. определение

Выработки на электростанциях и перетоков, которые обеспечивают потребности при минимальных затратах;

3. Оперативная корректировка режимов при отклонении фактических нагрузок от прогнозируемых и изменениях состава включенного оборудования.

Основой АСДУ является оперативно-информационный комплекс (ОИК), включающий мощный набор технических средств, предназначенных для сбора и передачи на диспетчерский пункт информации о состоянии основного оборудования системы и параметрах режима ее, переработки информации, отображения и документирования информации.

В комплекс технических средств входят первичные датчики, измерительные преобразователи, устройства телемеханики, каналы связи, ЭВМ и разнообразные средства отображения, включающие дисплеи, телеэкраны, щиты управления, сигнальные табло и т. п.

ОИК работает в реальном времени, с определенной цикличностью опрашивая датчики телесигнализации (ТС) и телеизмерений (ТИ) с помощью устройств контролируемых пунктов (КП) телемеханики и передачи сигналов по линиям связи в приемные устройства (ПУ) телемеханики, установленные на диспетчерских пунктах. Здесь сигналы вводятся в ЭВМ, обрабатываются и используются при решении различных диспетчерских задач.

Важное место в системе телеизмерений отводится измерительным преобразователям типа Е, которые используются для измерения переменного тока (Е-842), переменного напряжения (Е-855), активной и реактивной мощности (Е-848) и частоты (Е-854).

Эти датчики подключаются к первичным преобразователям и имеют согласованный с ними уровень входных сигналов, по току равный 1А и 5А, по напряжению - 100 В. Выходной сигнал унифицирован на уровне 0…5 мА постоянного тока и строго пропорционален замеряемому параметру.

Преобразователи напряжения могут иметь линейную или усеченную шкалу (рис.4.1). Для усеченной шкалы диапазон изменения выходного сигнала гораздо шире, что позволяет повысить точность измерения напряжения.

Рис. 4.1

В современных устройствах телемеханики типа «Гранит» все вводимые аналоговые сигналы 0…5 мА преобразуются в цифровой код с помощью 8-разрядных АЦП. Наибольшее целое десятичное число, соответствующее такому коду равно 256. Максимальное количество десятичных единиц в коде, называемых квантами, позволяет оценить погрешность измерений. Она определяется масштабом кванта, т. е. величиной измеряемого параметра, приходящейся на один квант.

Номинальное значение измеряемого параметра, которому соответствует номинальный ток 5 мА на выходе преобразователя тока или мощности, определяется номинальными коэффициентами трансформации первичных преобразователей (ТТ и ТН). Если, например, на присоединении установлен ТТ 600/5 и на шинах ТН 110000/100, то масштаб по току будет равен

М= 600/256= 2.4 А/квант,

А при измерении мощности

М= v3*110*0.6/ 256=0.42 МВА/квант.

В линиях 500 кВ масштаб кванта по мощности может составлять более 10 МВА, что и определяет точность измерения.

Использование в устройствах телемеханики 8-разрядных кодов является одной из причин заметных погрешностей в оценке текущего режима. Другой причиной погрешностей является неодновременность телеизмерений из-за больших периодов опроса и несвоевременность передачи их в пункты управления по каналам связи, в качестве которых используются в основном ВЧ каналы по ЛЭП, имеющие ограниченную пропускную способность и недостаточную надежность.

Низкая наблюдаемость режима энергосистемы из-за неполноты охвата параметров режима системой телеизмерений вызывает необходимость иметь в составе программного обеспечения АСДУ задачи формирования “псевдоизмерений“ и оценки состояния системы.

Для получения “псевдоизмерений“ могут использоваться различные методы, основанные на обработке статистики с учетом достоверных ТИ и ТС, а также расчетные методы, основанные на использовании уравнений, описывающих режимы отдельных объектов системы или всей сети.

Одной из задач оценки состояния системы является определение узловых нагрузок, не имеющих телеметрии, по результатам ТИ и ТС. Для решения ее может использоваться метод взвешенных наименьших квадратов

F(X)=У щi *(yтi - y EN-US">i (X))2=min,

Где щi - весовые коэффициенты, yтi - телеизмеряемый параметр режима, y i - расчетное значение его, X - вектор оцениваемых параметров режима, Y(Х) - неявная зависимость, определяемая расчетом режима.

АСДУ энергосистемой строится на базе объединения устройств телемеханики, ЭВМ и средств отображения информации. Сегодня в энергосистемах России широко применяется комплекс информационного обеспечения КИО-3, в состав которого входят:

- мостовой персональный компьютер (МПК), осуществляющий прием, первичную обработку телеметрии, проверку исправности каналов, обслуживание сигнальной системы и ряд других функций;

- файл-сервер (ФС), предназначенный для хранения информации о параметрах системы и ее режима, а также программного обеспечения диспетчерских задач;

- циклический компьютер (ЦК), используемый для проведения громоздких расчетов, связанных с анализом режимов, оптимизацией, оценкой состояния и т. п.;

- рабочие станции (РС), установленные в службах энергосистемы, на диспетчерском пункте, у руководителей предприятия.

Отдельные рабочие станции оборудованы сигнальной системой, которая действует по факту свершения некоторых событий и выводит на соответствующую РС сигнал, прерывающий выполнение работающей программы. Так например, при срабатывании определенной защиты соответствующий сигнал появится на РС, установленной в службе РЗиА, что позволит персоналу службы оперативно подключиться к анализу аварии.

Все компьютеры КИО-3 объединяются в локальную сеть NetWare.

На диспетчерском пункте для целей АСДУ используется КИО-3, часть информации о параметрах режима отображается на мнемоническом щите.

Рис. 4.2

Для сбора диспетчерской информации используется комплект телемеханики типа «Гранит». На ЭС устанавливается КП1, включающее 2 ТС и 3 ТИ (активная и реактивная мощность и напряжение на шинах). Для первичных преобразователей известны коэффициенты трансформации ТТ и ТН, равные, соответственно, 1000/5 и 110000/100. В качестве вторичных преобразователей напряжения могут использоваться преобразователи Е-855/1 или Е-855/2. В нагрузочном узле, где установлен КП2, замеряются активная мощность в Л-2 и напряжение на шинах. С помощью КП3 контролируется переток активной и реактивной мощности от системы и напряжение.

Исследование проводится с помощью программы ASYLB10

После активизации файла на экране изображается фронтальная панель виртуального устройства (рис.4.3). В левой части панели расположена схема энергосистемы с виртуальными выключателями на ЛЭП-1 и индикаторами реальных параметров режима. Здесь же показаны все три КП и линии связи с ПУ «Гранит». Возле линий размещены индикаторы содержимого информационных байтов ТС и ТИ. Для системы ТИ результаты измерений представлены целым числом квантов. Для КП1 они выведены в двоичном и десятичном виде.

Рис. 4.3

Ниже схемы располагаются цифровые задатчики параметров ЛЭП и нагрузок в узлах. Здесь же расположены индикаторы потерь мощности в сети, переключатель модификации измерительного преобразователя Е-855 и задатчик периода опроса.

В правой части экрана показано размещение некоторого оборудования диспетчерского щита управления энергосистемой. Здесь показана структура КИО-3, мнемонический щит и рабочая станция, на которой отображены результаты телеизмерений, «псевдоизмерения» и оцениваемые нагрузки узлов. Ниже расположены задатчики, определяющие напряжение на шинах системы и мощность, вырабатываемую электростанцией.



Заключение

В настоящее время в энергетике развитие получили направления, достаточно быстро обеспечивающие прямой экономический эффект, при этом, возобновляемая энергетика рассматривалась, как энергоресурс будущего и она будет применяться, когда будут исчерпаны традиционные источники энергии или, когда их добыча станет трудоёмкой и дорогой. Ситуацию резко изменили прогнозы учёных о возможной экологической катастрофе.

Первым этапом внедрения ВИЭ является создание комбинированных систем энергоснабжения, с применением традиционных источников энергии.

Теоретические исследования в области разработки энергоэффективных и энергосберегающих комбинированных СБЭ позволили сделать следующие выводы:

1) уровень развития технического прогресса сегодня требует создания энергосберегающих и энергоэффективных, в том числе надёжных СБЭ;

2) применение новой элементной базы бесконтактных генераторов электроэнергии, современных силовых электронных приборов, однофазно-трёхфазных трансформаторов с вращающимся магнитным полем, универсальных статических преобразователей электроэнергии, комбинированных коммутационных аппаратов позволит значительно улучшить эксплуатационно-технические характеристики комбинированных СБЭ;

3) модульное агрегатирование основных функциональных элементов (узлов, блоков) комбинированных СБЭ повысит показатели надёжности и эксплуатационно-технические характеристики системы;

4) рассмотренные простые способы выбора оптимальной структуры СБЭ, позволят улучшить критерии, по которым осуществляется оценка эффективности системы;

5) приведённый алгоритм оценки эффективности систематизирует научный подход к разработке энергосберегающих и энергоэффективных комбинированных СБЭ.

Важным этапом дальнейших исследований с целью совершенствования эксплуатационно-технических характеристик комбинированной СБЭ является математическое моделирование физических процессов в силовых цепях системы в нормальном и аварийном режимах работы. По результатам этих исследований должны быть разработаны рекомендации по электромагнитной совместимости основных функциональных элементов (блоков, узлов) СБЭ, а также по разработке эффективных систем управления и защиты.

Особое значение в рыночных условиях имеет оптимальная и правильная загрузка генерирующего оборудования с учетом пропускных способностей линий электропередач. Неоптимальные действия системного оператора могут привести, например, к недопоставке электроэнергии потребителям и повлиять на ценообразование на рынке. К тому же, старая автоматизированная система морально устарела, имеет недостаточную производительность, как это ни странно, недостаточную автоматизированность и ряд других недостатков.



Список используемой литературы

1. Гамм А. З., Гришин Ю. А., Окин А. А. Развитие АСДУ ЕЭС с учетом новых условий и механизмов управления. В кн. Энергетика России в переходный период: проблемы и научные основы развития и управления. Новосибирск, Наука, 1996.

2.Ришкевич А. И., Задерей А. В., Семенюк А. В., Клипков С. И. Оперативное моделирование электрических сетей Объединенной энергосистемы Украины. Новини енергетики, N8, стр. 44, 2002.

3. A. M. Sasson, S. T.Ehrmann, P. Lynch, L. S. Van Slyck, "Automatic power system network topology determination", IEEE Trans. Power App. Syst., vol. PAS-92, pp.610-618,Mar./Apr.1973.

4.Интегрированное ГИС-решение для электроэнергетики.-Еженедельник "Компьютерное обозрение", N48, стр.37, декабрь, 2007.

Размещено на Allbest.ru