Введение. 
Электроэнергетические системы. 
Всережимный моделирующий комплекс реального времени

В силу единства, непрерывности и параллельности генерации, распределения и потребления электроэнергии все участвующее в данном процессе оборудование: первичные двигатели, генераторы, трансформаторы, линии электропередачи, разнообразные электропотребители и множество другого основного и вспомогательного оборудования постоянно связано между собой в нормальных и аварийных режимах их работы.

Поскольку подавляющее большинство этого оборудования представляет собой динамические элементы, к тому же преимущественно нелинейные и с весьма значительным диапазоном постоянных времени, любая современная электроэнергетическая система (ЭЭС) образует большую, многопарамстричсскую, жесткую (отношение наибольшей постоянной времени к наименьшей >10), нелинейную, динамическую систему. Проектирование, исследование и эксплуатация таких систем, в отличие от статических, объективно являются несоизмеримо более сложными задачами, в значительной мере из-за трудностей получения, в том числе своевременного, полной и достоверной информации о протекающих в них процессах.

Необходимость этих упрощений и ограничений длительное время связывалась, главным образом, с несовершенством ЦЭВМ, развитие которых должно было их устранить. Между тем, стремительный и колоссальный прогресс компьютерной техники позволил практически полностью снять эту необходимость лишь для статических задач и далеко не пропорционально повлиял на принципиально значимые упрощения и ограничения для динамических задач и на оперативность их решения. В результате актуальная для надежного и эффективного решения многих важнейших задач проектирования, исследования и эксплуатации ЭЭС проблема полноты, достоверности и оперативности моделирования ЭЭС в значительной мере сохраняется.

С учетом особенностей физико-математических свойств и характеристик ЭЭС, а также проявившихся трудностей решения сформулированной выше проблемы сугубо численным путем, эвристически очевидно, что эффективной альтернативой может быть только комплексный подход, представляющий собой в широком смысле гибридное моделирование. Всережимный моделирующий комплекс реального времени ЭЭС (ВМК РВ ЭЭС) разработан в соответствии с концепцией комплексного подхода и представляет собой специализированную многопроцессорную программно-техническую систему гибридного типа.

С учетом особенностей функционирования современных ЭЭС, поддержание нормальной устойчивой их работы является крайне важной задачей, за выполнение которой отвечают различные устройства автоматики [1−7]. Все эти устройства в общем случае можно разделить на две большие группы: технологическую и системную автоматику.

Технологическая автоматика является локальной, то есть привязанной к конкретному объекту ЭЭС и нс оказывающей существенного влияния на режим энергосистемы. Подобные автоматические устройства, как правило, используются для поддержания на требуемом уровне параметров силового оборудования. К устройствам такого рода, в частности, относятся автоматический регулятор возбуждения (АРВ), механизм управления турбиной (МУТ) и др.

С помощью системной автоматики осуществляется управление режимами в ЭЭС или в конкретных её частях.

Можно провести и другую градацию устройств автоматики ЭЭС, например, по функциональному назначению: автоматика управления в нормальном и аварийных режимах работы ЭЭС. К автоматике управления в нормальных режимах можно, в частности, отнести автоматическое регулирование частоты и мощности (АРЧМ). К автоматике управления в аварийных режимах относится релейная защита (РЗ) и прогивоаварийная автоматика (ПА).

Данное пособие рекомендовано к изучению в рамках дисциплины «Автоматика электроэнергетических систем», посвященному рассмотрению наиболее значимых устройств автоматического управления. Учебное пособие разработано с целью ознакомления учащихся вузов энергетического профиля с особенностями работы некоторых устройств технологической автоматики (АРВ, МУТ) и РЗ и ПА (дифференциальная защита (ДЗ), максимальная токовая защита с блокировкой по напряжению (МТЗ БН), автоматика повторного включения (АПВ), автоматика ввода резерва (АВР)). Кроме того, в процессе выполнения лабораторных работ учащиеся получат опыт работы с ВМК РВ ЭЭС. Данный комплекс обладает уникальными возможностями, которые позволят студентам и магистрантам научиться работать в условиях, близких к реальным в ЭЭС, а также дадут представление о влиянии обозначенных устройств автоматики на процессы в конкретном оборудовании и ЭЭС в целом.