ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ РАСЧЁТА ОБЪЁМОВ УПРАВЛЯЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ В ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ СИСТЕМЕ ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ АВТОМАТИКИ ПРИ ОЦЕНИВАНИИ СОСТОЯНИЯ ЭНЕРГОСИСТЕМ

Н.Л. Бацева, Ю.А. Фоос

DOI: 10.47026/1810-1909-2021-3-5-20

Ключевые слова

централизованная система противоаварийной автоматики, оценивание состояния, система мониторинга переходных режимов, телеизмерения, синхронизированные векторные измерения, модификация метода Гаусса–Ньютона.

Аннотация

Предложены результаты исследований эффективности и целесообразности использования измерений углов при напряжениях и токах, полученных от системы мониторинга переходных режимов, для повышения точности расчёта объёмов управляющих воздействий при оценивании состояния энергосистем. Для лучшего понимания сути исследования приведена архитектура Централизованной системы противоаварийной автоматики объединённой энергосистемы, сделан акцент на то, что программный модуль оценивания состояния является ключевым в программно-техническом комплексе верхнего уровня. Кратко изложены пути получения телеизмерений и синхронизированных векторных измерений. Для проведения исследований выполнена модификация существующего метода Гаусса–Ньютона по вектору измерений, вектор-функции и диагональной матрице весовых коэффициентов. Эксперименты проведены на тестовой схеме IEEE 14-bus и реальной схеме системообразующей сети 500–220 кВ объединённой энергосистемы. Обе схемы имеют несколько районов управления, связанных между собой контролируемыми сечениями. По результатам экспериментов сделаны выводы о том, что использование модулей напряжений и токов, а также углов при них однозначно повышает точность расчёта объёмов управляющих воздействий. Вместе с этим использование измерений модулей и углов токов увеличивает время работы программного модуля оценивания состояния программно-технического комплекса верхнего уровня, что нежелательно для работы систем реального времени. Поэтому целесообразно учитывать измерения модулей и углов токов только для тех контролируемых сечений, при отключении которых коэффициент напряжённости, характеризующий предел по статической апериодической устойчивости в аварийных схемно-режимных ситуациях, больше чем 0,92. Выявлено, что расчёт объёма управляющих воздействий чувствителен к наличию ошибки в измерениях углов при токах. Поэтому для надёжного использования измерений модулей и углов токов в качестве исходных данных для оценивания состояния, а также расчёта объёмов управляющих воздействий необходимо не допускать сбоев синхронизации устройств синхронизированных векторных измерений при эксплуатации и разработать процедуру коррекции фазового сдвига.

Литература

1. Андреюк В.А., Гущина Т.А., Кияткина С.Р., Семенов Н.К.Оценка эффективности алгоритма управления переходными режимами протяженных транзитов с использованием информации об относительных углах по данным системы мониторинга переходных режимов // Известия НИИ постоянного тока. 2010. № 1. С. 29–42.
2. Аржанников С.Г., Вторушин А.С., Захаркин О.В. и др. Алгоритмическое обеспечение ПТК верхнего уровня ЦСПА ОЭС Сибири и перспективы его развития // Известия НТЦ Единой энергетической системы. 2013. № 1. С. 91–98.
3. Аржанников С.Г., Вторушин А.С., Захаркин О.В., Попова Е.Ю. Иерархическая система противоаварийного управления ОЭС Сибири // Энергетик. 2011. № 4. С. 5–8.
4. Аюев Б.И., Кощеев Л.А., Шульгинов Н.Г. Развитие принципов, алгоритмов и задач противоаварийного управления в ЕЭС России // Энергосистемы: управление, конкуренция, образование: сб. докладов междунар.науч.-практ. конф. Екатеринбург: УГТУ–УПИ, 2008. С. 16–20.
5. Бартоломей П.И., Тащилин В.А., Суворов А.А. Информационное обеспечение задач электроэнергетики. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2015. 108 с.
6. Бацева Н.Л., Фоос Ю.А., Панкратов А.В. Оценка влияния погрешности в синхронизированных векторных измерениях углов при напряжениях на оценивание параметров режима электроэнергетических систем // Вестник Чувашского университета. 2020. № 3. C. 24–45.
7. Бацева Н.Л., Фоос Ю.А. Разработка программного обеспечения для оценивания состояния энергосистем с применением синхронизированных векторных измерений // Теория ипрактика проектного образования. 2020. № 1. С. 41–44.
8. Беляева Е.В., Николаев А.В., Прихно В.Л. Оптимальное размещение устройств синхронизированных векторных измерений для решения задачи оценивания состояния в ЦСПА иСМЗУ // Известия НТЦ Единой энергетической системы. 2018. №. 2. С. 12–24.
9. Гайдамакин Ф.Н., Демидов С.И. Аппаратные и программные средства комплекса ЦСПА ОЭС Востока // Известия НТЦ Единой энергетической системы. 2013. № 1. С. 69–78.
10. Гамм А.З. Герасимов Л.Н., Голуб И.И. и др.Оценивание состояния в электроэнергетике. М.: Наука, 1983. 302 с.
11. Глазунова А.М., Колосок И.Н. Решение задач диспетчерского управления интеллектуальными электроэнергетическими системами на базе методов оценивания состояния // Энергетика России в XXI веке. Инновационное развитие и управление: сб. материалов Всерос. конф. Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2015. С. 337–344.
12. ГОСТ Р 55105-2019. Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Оперативно-диспетчерское управление. Автоматическое противоаварийное управление режимами энергосистем. Противоаварийная автоматика энергосистем. Нормы итребования. М.: Изд-во стандартов, 2019. 40 с.
13. ГОСТ Р. 60870-5-104-2004. Устройства и системы телемеханики. М.: Изд-во стандартов, 2004. 49 с.
14. Данилин А.В., Прихно В.Л., Жуков А.В., Демчук А.Т. Система мониторинга запасов устойчивости энергосистемы по данным СМПР // Оперативное управление в электроэнергетике: подготовка персонала и поддержание его квалификации. 2009. № 1. С. 50–54.
15. Демидов С.И., Роева О.Д. История создания и развития централизованной системы противоаварийной автоматики в ОЭС Урала // Известия НТЦ Единой энергетической системы. 2013. № 1(68). С. 113–118.
16. Кацук А.В., Петров А.Э., Сакаев О.О., Субботин-Чукальский А.В. Особенности реализации протокола МЭК 60870-5-104 в микропроцессорных устройствах противоаварийной автоматики // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2009. № 1. С. 189–191.
17. Хохлов М.В. К выбору критерия оптимального размещения PMU для задачи оценивания состояния ЭЭС // Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики: сб. материалов Междунар. науч. семинара им. Н. Ю. Руденко. Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2018. С. 382–391.
18. Begovic M., Madani V., Novosel D. System integrity protection schemes (SIPS). iREP Symposium-Bulk Power System Dynamics and Control-VII. Revitalizing Operational Reliability. IEEE, 2007, 1–6.
19. Kolosok I.N., Korkina E.S., Mahnitko A.E. Detection of systematic errors in PMU measurements by the power system state estimation methods. Proc. of 56^th Sci. Conf. on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON). IEEE, 2015, pp. 1–4.
20. Korres G.N., Manousakis N.M. A state estimator including conventional and synchronized phasor measurements. Computers & Electrical Engineering, 2012, vol. 38, no. 2, pp. 294–305.
21. Phadke G., Thorp J.S. Synchronized Phasor Measurements and Their Applications. New York, Springer, 2008.
22. 118.1-2011. IEEE standard for synchrophasor measurements for power systems. IEEE Standard Association, 2011.

Сведения об авторах

Бацева Наталья Ленмировна – кандидат технических наук, доцент отделения электроэнергетики и электротехники, Томский политехнический университет, Россия, Томск (batsevan@tpu.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1808-4700).

Фоос Юлия Алексеевна – аспирантка, Томский политехнический университет, Россия, Томск (JuliaAlekseevna6797@gmail.com; ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4592-2538).

Формат цитирования

Бацева Н.Л., Фоос Ю.А. Повышение точности расчёта объёмов управляющих воздействий в централизованной системе противоаварийной автоматики при оценивании состояния энергосистем // Вестник Чувашского университета. – 2021. – № 3. – С. 5–20. DOI: 10.47026/1810-1909-2021-3-5-20.

Загрузить полный текст статьи