ЦСПА нового поколения

Выполненные разработки
В 2007-2009 гг. ОАО «НИИПТ» по заказу и при участии ОАО «СО ЕЭС» выполнял ряд работ по ПАУ, в результате которых были разработаны:
- алгоритм расчета оптимальных управляющих воздействий для адаптивной ЦСПА по условиям статической устойчивости послеаварийного режима и динамического перехода к нему с учетом тяжести короткого замыкания,
- алгоритм мониторинга запасов устойчивости в исходном режиме для ПТК СМЗУ СРТО Филиала ОАО «СО ЕЭС» Тюменское РДУ,
- макетный образец вычислительного комплекса ПТК ЦСПА,
- алгоритм локальной автоматики ликвидации колебательных процессов в энергосистемах,
- алгоритмы обработки измерений режимных параметров электростанции (подстанции) и примыкающих ВЛ для локальных устройств ПА (ЛПА),

Цели и задачи ЦСПА нового поколения
Основная цель разработки ЦСПА нового поколения – повышение точности и сокращение избыточности управляющих воздействий (снижение ущерба) и расширение области допустимых режимов работы энергосистемы при ограниченном объеме УВ.
Задачи, для достижения указанной цели, - это :
Разработка универсальных алгоритмов расчета УВ по условиям статической и динамической устойчивости с учетом:
нормативных запасов устойчивости по активной мощности и напряжению и ограничений по токовой загрузке элементов сети,
динамической составляющей аварийных процессов, обусловленной как короткими замыканиями, так и действиями линейной автоматики для локализации аварийного возмущения (АПВ) на базе
подробных (общепринятых) моделей основных элементов и средств регулирования и автоматики энергосистем.
При этом должны быть расширены наборы:
УВ (отключение генераторов, отключение нагрузки, импульсная разгрузка турбин, длительная разгрузка турбин, электрическое торможение генераторов и др.) и
аварийных возмущений (отключение линии, короткое замыкание, повторное включение лини, отключение фазы линии с последующим повторным включением, отключение генераторов, отключение/подключение нагрузок) с произвольной временной последовательностью совершения событий.

Структура ЦСПА

Общая функциональная схема технологического алгоритма ЦСПА

Функциональная схема алгоритма выбора УВ по условиям динамической устойчивости

Модели

Двухмашинный эквивалент неустойчивого процесса

Уравнение относительного движения двухмашинного эквивалента

Выбор УВ для двухмашинного эквивалента по правилу площадей

Распределение УВ между генераторами
несинхронных частей

Тестовая схема

Изменение углов роторов генераторов при 3ф КЗ в узле 2 длительностью 0.1 с и отключении ВЛ 2 - 5

Результаты расчета управляющих воздействий

Изменение углов роторов генераторов при 3ф КЗ в узле 2 длительностью 0.1 с, отключении ВЛ 2 – 5 и реализации выбранных управляющих воздействий

Функциональная схема алгоритма
расчета УВ по условиям допустимости ПАР

Модели элементов энергосистемы в ПАР

Уравнения установившегося режима
Уравнения баланса токов (УБТ) в узлах в комплексной форме:
A * U = B
Уравнения изменения баланса активной мощности (УБМ) в узлах
С * δ = D
УБТ предполагает задание векторов ЭДС (в В) и отдельно
используется для определения опасного сечения (ОС)
УБМ предполагает задание небалансов активной мощности (в D,
разница между требуемыми значениями генерации и потребления
и расчетными, определяемыми путем решения УБТ)
Совместное решение УБТ и УБМ позволяет (итерационно)
рассчитать требуемый установившийся режим (УР)

Этапы расчета предельного режима (ПР)
и опасного сечения (ОС)
Исходный режим для расчета ПР – режим в t+0 (Р t+0)
Разница между требуемыми значениями генерации и потребления
в узлах схемы (Ртр) и их расчетными значениями в t+0 (Р t+0)
определяет вектор утяжеления (изменения) режима в терминах
мощности – ВИРМ
Утяжелением вдоль ВИРМ определяется ПАР и ПР
Исходный режим для расчета ОС – ПР
Разность углов векторов ЭДС в ПР и некотором допредельном
режиме определяет ВИРУ
Утяжелением вдоль ВИРУ находятся и помечаются ветви, разность
фаз напряжений по концам которых переходит через 90 эл. градусов (V+).
Совокупность ветвей V+ определяет искомое ОС

Выбор УВ по условиям допустимости ПАР
По данным ПР, ПАР и ОС вычисляются требуемые УВΔр
Рассчитывается режим с допустимым запасом по активной мощности и
соответствующим ему перетоком в ОС РΔр
По линейной экстраполяции изменений режимных параметров в ПАР и
в режиме с РΔр оценивается режим, в котором нет недопустимых
токовых перегрузок и пониженных уровней напряжения
Итерационно определяется искомый режим и соответствующий
переток в ОС Рiu
Разность перетоков РΔр и Рiu определяет дополнительные УВiu