ВЕКТОРНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ – КАК ИНСТРУМЕНТ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ

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.