ANALYSIS OF APPLICABILITY OF HYBRID MODELING SYSTEMS FOR PROBLEMS OF DISPATCHING MANAGEMENT

Full Text

К основным задачам, решаемым в диспетчерских центрах, относятся не только управление режимами работы энергосистем в режиме реального времени, но также и анализ нормальных, аварийных и послеаварийных режимов, проверка функционирования средств релейной защиты и автоматики и многие другие. Кроме того, для поддержания у персонала необходимого уровня квалификации необходим специализированный тренажер, способный в реальном времени моделировать режим работы электрических станций и всей электроэнергетической системы [1]. Но ввиду наличия в энергосистеме большого количества оборудования, представляющего собой нелинейные элементы, расчет динамических процессов в энергосистемах является весьма сложной задачей, требующей применения различных моделирующих комплексов [2]. Современные средства моделирования можно условно разделить на два класса: цифровые и аналоговые. Цифровые средства используют для получения результата численные методы, которые могут вносить в расчет некоторую погрешность. Для устранения данного недостатка уменьшается шаг интегрирования, а также производится упрощение задачи, то есть разделение ее на расчеты установившихся режимов, электромагнитных и электромеханических переходных процессов [3]. Аналоговые комплексы основаны на математических операциях, выполняющихся на физических элементах - операционных усилителях. Их существенными недостатками являются большие габариты и потребляемая мощность вычислительных машин, но выполнение операций интегрирования и нелинейных операций производится методически точно. Всережимный моделирующий комплекс реального времени электроэнергетических систем (ВМК РВ ЭЭС) является гибридной системой, вобравшей в себя преимущества каждого из описанных выше способов моделирования. Процессы в ВМК РВ ЭЭС моделируются непрерывно и в реальном времени, поэтому моделирование начинается в тот момент времени, в который запускается сценарий динамики без задержки из режима, который существует в данный момент. Для анализа применимости ВМК РВ ЭЭС при решении задач диспетчерского управления использовался программный продукт для расчетов установившихся и динамических режимов PowerFactory от компании DIgSILENT GmbH (Германия), зарекомендовавший себя во всем мире. Для сравнительных расчетов установившихся режимов в программе PowerFactory и всережимном моделирующем комплексе реального времени были смоделированы одинаковые схемы тестовой энергосистемы. Расчет установившегося режима в Power Factory и определение параметров состояния динамической модели ВМК РВ ЭЭС в квазиустановившемся режиме показали различия напряжений в комплексах менее 1 % и мощностей в диапазоне ±3 МВт (Мвар), являющиеся допустимыми в рамках данного исследования. Для сравнения расчетов динамических режимов в комплексах PowerFactory и ВМК РВ ЭЭС был смоделирован случай трехфазного автоматического повторного включения после отключения короткого замыкания на одной из линий энергосистемы с последующей импульсной разгрузкой и ограничением мощности турбогенераторов на близлежащей станции. После неуспешного АПВ возникает опасность наступления асинхронного хода генератора. В этом случае действует автоматика предотвращения нарушения устойчивости параллельной работы генератора с сетью и производится глубокая импульсная разгрузка с последующим ограничением мощности. Выводы 1. Полученные во всережимном моделирующем комплексе осциллограммы практически идентичны осциллограммам в ПО PowerFactory при моделировании электромагнитных процессов, а результаты расчетов электромеханических процессов заметно отличаются от остальных. Это объясняется тем, что моделирование электромеханических процессов связано с некоторым упрощением математических моделей элементов энергосистем, а также с довольно большим шагом интегрирования, которые вносят погрешность в расчеты. Моделирование электромагнитного процесса отличается высокой точностью расчета параметров энергосистемы, использует меньший шаг интегрирования, но также и большее количество итераций, что приводит к увеличению времени выполнения операции. Время проведения расчета переходного процесса тестовой энергосистемы составило 15 минут, а для крупных энергосистем этот показатель может сильно увеличиться. 2. ВМК РВ ЭЭС, обеспечивая высокую точность вычислений, совершает эти операции в режиме реального времени, что позволяет использовать данный комплекс при исследовании режимов работы крупных энергосистем, а также для проведения тренировок персонала диспетчерских центров по управлению энергосистемами и устранению аварийных ситуаций. Исходя из вышесказанного можно сделать вывод, что гибридная моделирующая система, в частности всережимный моделирующий комплекс реального времени электроэнергетических систем, применима при решении задач диспетчерского управления.

About the authors

Roman A Alehin

Samara State Technical University

Postgraduate Student 244, Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100, Russian Federation

Youry P Koubarkov

Samara State Technical University

(D. Techn), Professor. 244, Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100, Russian Federation

Sergey V Svechkarev

National Research Tomsk Polytechnic University

(Ph. D. (Techn.)), Assistant Professor. 30, Lenin Avenue, Tomsk Polytechnic University, Tomsk, 634050, Russian Federation

References

Supplementary files