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.