ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ БЛАГОДАРЯ ВЕКТОРНЫМ ИЗМЕРЕНИЯМ

IMPROVING THE EFFICIENCY OF POWER SYSTEM MODE MANAGEMENT DUE TO VECTOR MEASUREMENTS

Alexander Shilenko

student, Department of Digital Technologies and Platforms in the Electric Power Industry, Don State Technical University,

Russia, Rostov-on-Don

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассматривается повышение эффективности управления режимами энергосистемы благодаря векторным измерениям.

ABSTRACT

This article discusses the improvement of the efficiency of the control of the modes of the power system due to vector measurements.

Ключевые слова: угловая скорость, электрический режим, четверть периода, измерение.

Keywords: angular velocity, electrical mode, quarter period, measurement.

Совершенствование управления энергосистемами напрямую связано с повышением темпов сбора и качества технологической информации для автоматизированных систем управления, широким применением интеллектуальных электронных устройств (ИЭУ) нового поколения, к которым предъявляются повышенные требования по основным показателям качества обработки сигналов. Одним из инструментов повышения эффективности управления режимами работы являются технологии WAMS (Wide Area Measurement System), в основу которых положен принцип синхронного измерения векторных параметров электрического режима [1].

Технологии с использованием ключевой составляющей WAMS — PMU (Phasor Measurement Unit) также позволяют существенно расширить функции противоаварийной автоматики и релейной защиты. Такая система распределенной защиты получила название WAPS (Wide Area Protection System). В настоящее время векторные измерения параметров электрического режима выполняются согласно Стандарту С37.118. Они производятся устройствами синхронизированных векторных измерений —УСВИ (регистраторами СМПР, в английском варианте — PMU), на каждом периоде колебаний по первой гармонике [2]. Измеренные параметры передаются в концентратор данных (Phasor Data Concentrator — PDC). Далее PDC предоставляет данные на уровень сервисов приложений (сервисов баз данных, сервисов управления, сервисов защиты и др.). Используемый транспортный протокол UDP обеспечивает негарантированную, но быструю и, при необходимости, широковещательную доставку сообщений, обеспечивая, таким образом, возможность передачи по вычислительным сетям общего назначения. Применяемые в настоящее время устройства синхронизированных векторных измерений изначально создавались для систем мониторинга стационарных режимов энергосистем и соответствуют поставленным ранее задачам. Для оценки возможности использования в динамических режимах было проведено тестирование этих устройств. В результате этого тестирования выявлено, что они не отвечают требованиям необходимой адекватности работы, соответствующим условиям их работы в системах управления и защиты (WACS и WAPS). Одним из способов решения задачи обеспечения качества измерений в динамических режимах является повышение частоты вычисления параметров электрического режима (ПЭР). Существует возможность вычислять значения ПЭР каждую четверть периода основной частоты, что дает возможность более детально анализировать электромагнитные переходные процессы и производить мониторинг работы, централизованной и локальной автоматик и систем регулирования.

Измерения в динамическом режиме:

Для измерения и регистрации ПЭР с повышенной частотой в стационарных и переходных режимах на объектах энергосистемы разработаны и реализованы в опытных образцах регистратора нового поколения методы и алгоритмы определения следующих ПЭР на интервалах времени, равных 1/4 периода:

• амплитуда и фаза напряжения и тока;

• средняя угловая скорость на 1/4 периода;

• действующее значение напряжения и тока;

• модуль вектора напряжения и тока;

• фазовый угол вектора напряжения и тока;

• активная мощность и др.

Четверти периода определяются в потоке первичных данных последовательно, например, от 0 до максимального значения, от максимума до нуля, от нуля до минимума и от минимума до 0 и т.д. Каждый из этих промежутков соответствует повороту угла вектора напряжения на 90 градусов. Среднее значение угловой скорости на интервале 1/4 периода определяется из:

 ,                                                                             (1)

где ω - угловая скорость, рад/c;

 - фактическая продолжительность четверти периода.

Остальные ПЭР определяются по известным выражениям с учетом синхронизирующего импульса.

В силу того, что измерения на присоединениях синхронизированы и выполняются с высокой точностью, появляется возможность рассчитывать параметры схем замещения основного оборудования электрической сети электроэнергетической системы (трансформаторов, ЛЭП, реакторов и др.). В качестве платформы устройства, предназначенного для расчета ПЭР на интервале 1/4 периода основной частоты, использован цифровой регистратор электрических сигналов, который позволяет выполнять измерения мгновенных значений сигнала с частотой не ниже 10 кГц, оборудованный устройством синхронизации (GPS). Предполагается обеспечить возможность передачи результатов измерений, полученных для четверти периода, в течение следующей четверти, то есть в течение 10 мс с момента начала измерений. Для обеспечения корректной работы методов обработки данных применяется система диагностики первичных сигналов, которая определяет наличие возмущений, присущих электромагнитным и электромеханическим процессам. В качестве основных используется ряд простых критериев, по которым можно разделить потоки данных для последующей обработки:

• превышение установленных пороговых значений первичных данных тока и напряжения;

• превышение допустимого отклонения мгновенных значений сигнала от прогнозных (сингулярность процесса), определенных по параметрам сигнала предыдущей четверти;

• превышение установленных пороговых значений и скоростей изменения контролируемых ПЭР. Развитие методов диагностики первичных данных и ПЭР позволит рассматривать возможность применения регистраторов нового поколения в качестве пусковых органов противоаварийной автоматики [3].

Список литературы:

1. А.В. Жуков, А.Т. Демчук, Д.М. Дубинин. Развитие технологий векторной регистрации параметров для противоаварийного и режимного управления электрическими режимами энергосистем / РЗА 2012 // Тез. докл. XXI междунар. науч.-техн. конф.М., ВВЦ, 2012. С. 232-245.
2. Небера А.А. Прикладные вопросы применения векторных измерений параметров электрического режима / Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем – 2011 // Сб. мат. межд. науч.-техн. конф., СПб, 2011.
3. Данилин, А. А. Синхронные измерения в ЭЭС // ЭнергоStyle, 2011, №2 (15). – С. 48-49.