Управление нормальными режимами

Общие положения
Нормальный режим работы энергосистемы - режим, при котором обеспечивается электроснабжение всех потребителей и качество электрической энергии (качество частоты и напряжения в установленных пределах). К основным параметрам нормального режима относятся:
частота переменного тока в системе;
напряжения, токи, величины активной и реактивной мощности в узлах энергоси-стемы;
токи, перетоки активной и реактивной мощности в ветвях схемы сети (в линиях и трансформаторах);
активная и реактивная мощность электростанций;
реактивная мощность компенсирующих устройств.

Общие положения
Управление напряжением и реактивной мощностью:
поддержание напряжения у электроприемников в соответствии с нормами качества электроэнергии;
обеспечение экономичности режима электрической сети с учетом технических ограничений по ее элементам;
Управление частотой и активной мощностью:
регулирование частоты с целью поддержания номинальной частоты;
обеспечение экономичности режима за счет оптимального распределения активной мощности между электростанциями системы и между агрегатами внутри электростанций;
обеспечение надежности путем ограничения перетоков мощности;

Общие положения
Управление режимами для обеспечения системной надежности:
оперативный контроль параметров режима (перетоков активной мощности, напряжений в основных узлах системы) и принятие мер в случае выхода их за пределы, допустимые по условию надежности;
оценка ожидаемых ремонтных и возможных аварийных режимов, принятие мер по корректировке режима, изменению схемы сети, состава включенного оборудования для предотвращения возможных недопустимых послеаварийных режимов;
обеспечение оперативного резерва мощности;
автоматическое ограничение перетоков мощности по транзитным и межсистемным линиям электропередачи.

РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ
В ЭНЕРГОСИСТЕМЕ

Требования к качеству напряжения

Баланс реактивной мощности в энергосистеме

Статические характеристики нагрузки

«Лавина напряжения»

Мониторинг уровней напряжения

Мониторинг уровней напряжения

Средства регулирования напряжения
в энергосистеме

Традиционные средства регулирования напряжения. Регулирование возбуждения генераторов

Традиционные средства регулирования напряжения. Регулирование возбуждения синхронных компенсаторов компенсаторов

Традиционные средства регулирования напряжения. Переключение отпаек трансформаторов
и автотрансформаторов

Принцип действия тиристора

Тиристор в цепи переменного тока

Flexible Alternate Current Transmission System (FACTS). Гибкие системы электропередачи переменного тока
Термин и понятие FACTS (Flexible Alternative Current Transmission System – гибкие управляемые системы электропередачи переменного тока) введены в обращение Институтом электроэнергетики EPRI (США).
FACTS является одной из наиболее перспективных электросетевых технологий, которая позволяет электрическую сеть из пассивного устройства транспорта электроэнергии превратить в устройство, активно участвующее в управлении режимами работы электрических сетей.
устройства поперечного включения (СТК, СТАТКОМ, УШР);
устройства продольного включения (ФПУ, ПСТАТКОМ);
передачи и вставки постоянного тока (ВПТ, ППТ);
объединенный регулятор перетока мощности (ОРПМ)..

FACTS. Статический тиристорный компенсатор (СТК)

FACTS. Управляемый шунтирующий реактор трансформаторного типа (УШРТ)
1 - электромагнитная часть (фаза) СО – сетевая обмотка;
КО – компенсационная обмотка; ОУ – обмотка управления;
2 – тиристорный блок ТБ1 с системой управления СУРЗА;
3 – фильтры гармоник и корректор формы тока (без обозначений).

FACTS. Управляемый шунтирующий реактор трансформаторного типа (УШРТ)
Управляемый шунтирующий реактор 180 МВАр, 500 кВ на п/ст «Таврическая», Россия 2005 год.
Основные технические характеристики:
Номинальное напряжение 525 кВ;
Номинальная мощность 180 Мвар;
Диапазон изменения мощности 1…240 Мвар;
Время изменения мощности 0,3 с;
Потери:
- холостого хода 200 кВт
- номинальные 900 кВт
Мощность управления 5,4 МВА
Высшие гармоники в токе ≤ 3%

FACTS. Статический синхронный компенсатор (СТАТКОМ )

FACTS. Статический синхронный компенсатор (СТАТКОМ )
Внешний вид СТАТКОМ

FACTS. Статический синхронный компенсатор (СТАТКОМ )
Вентильный зал СТАТКОМ

FACTS. Фазоповоротные устройства (ФПУ).

FACTS. Последовательный СТАТКОМ (ПСТАТКОМ)

FACTS. Объединенный регулятор перетока мощности (ОРПМ)

РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТЫ
И АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Нормативно-технические документы автоматического регулирования частоты
и перетоков активной мощности (АРЧМ) в энергосистемах РФ
В ЕЭС России регулирование частоты и активной мощности регламентируется следующими нормативно-техническими документами:
национальный стандарт ГОСТ Р 55890-2013 «Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Оперативно-диспетчерское управление. Регулирование частоты и перетоков активной мощности». Стандарт содержит требования к управляющим вычислительным комплексам централизованных систем автоматического регулирования частоты и перетоков мощности ЕЭС России, си-стемам группового регулирования активной мощности гидравлических электростанций;
стандарт Системного оператора «Регулирование частоты и перетоков активной мощности в ЕЭС России. Нормы и требования», 2012;
межгосударственный стандарт ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения», в котором перечислены показатели качества электрической энергии и допустимые пределы их отклонения;
«Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации», утв. Минэнерго РФ, 2003.

АРЧМ. Работа нерегулируемого генератора
на выделенный район нагрузки
Оперативный баланс активных мощностей: ?ген=?потр+Δ?пот ,
?ген – мощность генерирующих источников;
?потр – мощность электроприемников (потребителей);
Δ?пот - потери в элементах энергосистемы.

АРЧМ. «Лавина частоты»

АРЧМ. Регулятор частоты вращения турбины

АРЧМ. Регулятор частоты вращения турбины

АРЧМ. Работа регулируемого генератора в энергосистеме

АРЧМ. Компенсация аварийного дефицита мощности
в ЕЭС России.

АРЧМ. Первичное регулирование частоты
Первичное регулирование частоты (ПРЧ) — процесс автоматического изменения мощности генерирующего оборудования под действием только первичных регуляторов, вызванный изменением частоты и направленный на уменьшение этого изменения.
Резерв ПРЧ – максимальное значение первичной регулирующей мощности, которое может выдать турбоагрегат, электростанция, энергосистема при понижении (резерв на загрузку), либо повышении (резерв на разгрузку) частоты.
Общее первичное регулирование (ОПРЧ) - первичное регулирование, осуществляемое всеми электростанциями в пределах имеющихся в данный момент времени регулировочных возможностей систем первичного регулирования электростанций (энергоблоков) с характеристиками систем первичного регулирования, заданными действующими нормативами, и имеющее целью сохранение энергоснабжения потре-бителей и функционирования электростанций при значительных отклонениях частоты. Нормированное первичное регулирование (НПРЧ) - первичное регулирование, осуществляемое в целях обеспечения гарантированного качества первичного регулирования и повышения надёжности энергообъединения выделенными электростанциями (энергоблоками) НПРЧ, на которых запланированы и постоянно поддерживаются резервы первичного регулирования, обеспечено их эффективное использование в соответствии с заданными для НПРЧ характеристиками (параметрами) первичного регулирования.

АРЧМ. Первичное регулирование частоты

АРЧМ. Вторичное регулирование частоты
Вторичное регулирование частоты и перетоков активной мощности начинается после действия первичного и предназначено для автоматического или оперативного восстановления заданного значения частоты или заданного значения внешнего перетока мощности.
Нижний уровень системы вторичного регулирования - электростанции, поддерживающие заданную диспетчерскими графиками мощность с коррекцией по частоте (для обеспечения участия в первичном регулировании частоты).
Средний уровень системы вторичного регулирования - объединённые энергосистемы (ОЭС):
регулирующие свой плановый баланс – поддержание заданной диспетчерскими графиками обменной мощности со смежными энергосистемами с коррекцией по частоте (в тех же целях); или
регулирующие частоту в своем регионе ведущей станцией со статизмом или блокировкой по обменной мощности.
Общее название системы автоматического вторичного регулирования частоты и перетоков мощности - АВРЧМ.
Верхний уровень системы вторичного регулирования - Главный диспетчерский центр Системного оператора ЕЭС.

АРЧМ. Вторичное регулирование частоты

АРЧМ. Третичное регулирование частоты
Третичное регулирование — оперативное регулирование мощности специально выделенных электростанций третичного регулирования в целях восстановления вторичного резерва по мере его исчерпания, а также для осуществления оперативной коррекции режима в иных целях (например, для оптимизации распределения нагрузок между электростанциями при изменившейся нагрузке потребителей).
Резерв третичного регулирования - часть регулировочного диапазона генерирующего оборудования на загрузку или на разгрузку (соответственно резерв на загрузку и резерв на разгрузку), используемая для третичного регулирования.
К «минутному резерву» относится третичная регулирующая мощность, получаемая пуском/остановом гидроагрегатов (ГЭС, ГАЭС), переводом ГАЭС из генераторного в насосный режим и наоборот, загрузкой (разгрузкой) работающих газомазутных энергоблоков и энергоблоков АЭС в пределах регулировочного диапазона.

АРЧМ. Изменение частоты при ее регулировании
I. Ограничение (Δfмакс) и снижение (Δfпр) отклонения частоты до безопасной величины первичным регулированием
II. Восстановление нормальной частоты вторичным регулирова-нием и ослабление действия первичного регулирования
III. Восстановление истраченного вторичного резерва третичным регулированием

Состав и структура системы АВРЧМ ЕЭС
Система АВРЧМ является централизованной иерархически и территориально распределенной системой. Согласно требованиям Национального Стандарта, система АВРЧМ ЕЭС (ОЭС) состоит из следующих сегментов:
программно-аппаратных управляющих комплексов (ПАК) центральной координирующей системы (ЦКС) АРЧМ с регуляторами, установленной в ГДЦ (ЦДУ), и центральными системами (ЦС) АРЧМ с регуляторами, установленными во всех ОДУ;
общестанционных систем АРЧМ на подключенных к ЦКС или ЦС АРЧМ электростанциях автоматического вторичного регулирования;
систем автоматического регулирования (САР) частоты и мощности на генерирующем оборудовании;
системы сбора и передачи информации команд телерегулирования (ССПИ АРЧМ), обеспечивающей ПАК необходимой информацией о режимах работы ЕЭС (ОЭС) и электростанций АРЧМ и передачу команд телерегулирования от ПАК ЦКС (ЦС) АРЧМ до САР генерирующего оборудования.

Состав и структура системы АВРЧМ ЕЭС (на 2020 г.)

Состав и структура системы АВРЧМ ЕЭС

АВРЧМ. Программное обеспечение (ПО)
К программному обеспечению автоматического вторичного регулирования частоты и мощности предъявляются весьма высокие требования, потому что:
величина отклонения частоты от номинальной является важнейшим показателем степени надежности ЕЭС,
должна быть обеспечена многофункциональность ПАК АРЧМ.
В управляющих вычислительных комплексах ЦКС и ЦС АРЧМ предусматриваются:
настройка регуляторов частоты и перетоков активной мощности для реализации требуемого качества и быстродействия АВРЧМ;
задание в регуляторах частоты и перетоков активной мощности ограничений для каждой ГЭС по величине вторичного задания ГЭС и скорости его изменения, согласованных с допустимыми параметрами изменения мощности гидроагрегатов;
задание коэффициентов долевого участия каждой ГЭС;
блокировка централизованного управления для каждой электростанции при фиксации неисправностей с соответствующим пересчетом долей остальных электростанций, участвующих в АРЧМ.

Архитектура системы АВРЧМ в ЕЭС России

Интерфейс контроля перетока в опасных сечениях