Реализация распределения нагрузки при эксплуатации электростанций и энергосистем

Ранее показано, что имеются математические модели для различных модификаций задачи наивыгоднейшего распределения нагрузки. По ним разработаны алгоритмы и программы расчетов на ЭВМ, однако остается актуальным вопрос реализации. Можно точно с использованием ЭВМ рассчитать оптимальный режим, но чтобы получить эффект, необходимо быстро и точно реализовать полученное решение.

Наивыгоднейшее распределение нагрузки — одна из главных задач оперативного управления. Она решается по этапам: оперативное планирование, текущая корректировка плановых режимов, автоматическое управление. Ежедневные расчеты выполняются для оптимизации распределения активных нагрузок. Режим по реактивной мощности и напряжению рассчитывается чаще всего только для характерных условий (месяц, квартал). Полученные рекомендации используются диспетчерским персоналом для ведения режима электрической сети, регулирования напряжения, регулирования коэффициентов трансформации трансформаторов. Расчеты для энергосистем и объединений выполняются повсеместно в АСДУ. На станции применяются и ручные расчеты.

Все уровни управления режимами взаимосвязаны, и для распределения нагрузки требуется обширная информация от нижних уровней до самых верхних. Жесткие требования предъявляются ко времени расчетов. Только на базе АСДУ можно быстро собрать и обработать необходимую информацию, решить комплекс режимных задач и при этом выполнить требования по времени расчетов.

Ежедневно в ЦДУ ЕС и всех ОДУ ОЭС планируется распределение нагрузки. В этих расчетах система представляется эквивалентной схемой. Энергообъектами схемы могут быть группа электростанций, эквивалентная энергосистема, отдельные ТЭС и ГЭС. Для более правильного учета ограничений по водно-энергетическим параметрам и водным ресурсам ГЭС еженедельно ведутся расчеты использования водных ресурсов на гидростанциях. Оперативные планы внутри суток корректируются при «дооптимизации» режимов. Корректировка планов выполняется по специальным программам, в которых используются упрощенные алгоритмы.

Наивыгоднейшее распределение нагрузки между электростанциями осуществляется и контролируется районными системами, за исключением тех станций, которые находятся в оперативном ведении верхних уровней управления. Контролируя режим и параметры систем, диспетчер делает вывод о совпадении прогнозных (плановых) и фактических условий работы системы. Если они не совпадают, то вносятся коррективы в плановые задания станциям.

Принцип «план — корректировка» реализуется наиболее качественно в АСДУ. Если АСДУ отсутствует, то диспетчер осуществляет корректировку режима, пользуясь только приборами, своими знаниями и интуицией, и, конечно, эффективность управления системой снижается.

Диспетчерскому управлению принадлежит особая роль, так как при нем определяются и исходное состояние системы, и ее плановые режимы. Если эти расчеты выполнены неверно, то могут быть понижены надежность или показатели экономичности системы.

Следовательно, оперативно-диспетчерский персонал осуществляет плановое регулирование активной и реактивной мощностей на основе расчетов наивыгоднейшего распределения нагрузки. При этом обеспечивается работа единой, объединенных и районных энергосистем и электростанций по заданному графику активных нагрузок, а также графики межсистемных перетоков мощности. Контролируется и выполнение ограничений по напряжению, реактивной мощности и др.

Кроме плановых изменений имеются и неплановые, случайные. Случайно меняются нагрузки, состояние системы, ее параметры. Они вызывают нарушение баланса мощности, которое влечет за собой изменение частоты. Неплановые изменения мощности регулируются в основном автоматикой.

Известно, что регулирование частоты связано с регулированием активной мощности. Поддержание нормируемой частоты осуществляется изменением мощностей агрегатов и электростанций и, следовательно, связано с распределением нагрузки в системе. Изменение нагрузок потребителей не поддается точному определению даже на коротких периодах, поэтому наблюдаются постоянные колебания частоты. Регулирование выполняют только частотнорегулирующие станции системы.

При регулировании частоты в объединенных энергосистемах большое значение имеет пропускная способность межсистемных линий электропередачи. В процессе регулирования частоты меняется загрузка линий электропередачи и она может достигнуть предельно допустимого значения. Чтобы не допускать перегрузки мсжсистемных электропередач, задают графики перетоков. Выделяется одна из энергосистем объединения, регулирующая частоту, а все другие энергосистемы выдерживают заданные перетоки мощности. Это все отражается на распределении нагрузки в объединении.

В управлении режимами широко применяется автоматика [1]. Дальнейшее развитие АСДУ будет сопровождаться еще большей автоматизацией распределения нагрузки на всех уровнях. В цепочке «оперативный план — корректировка плана и дооптимизация режима — автоматическое регулирование неплановых изменений баланса мощности и частоты» участие человека будет уменьшаться. За человеком в полной мерс сохранятся только контрольные функции. Будет усиливаться взаимосвязь всех задач оптимизации режима по активным и реактивным мощностям и напряжениям в нормальных и аварийных режимах.