Схемы выдачи мощности электростанций - Формирование систем контроля и управления

Обоснование и выбор систем контроля и управления (СКУ) и средств общесистемного управления в частности - завершающий этап формирования схем выдачи мощности. Полученным на предшествующих этапах (§ 1.2-1.4) расчетным пропускным способностям связей, допустимым сбросам генерирующей мощности и ее перетокам в сечениях, конфигурации прилегающей сети и схемам коммутации должны соответствовать структура и параметры средств управления для обеспечения надежности и экономичности ожидаемых эксплуатационных режимов работы электростанции в системе.
При построении схем выдачи мощности разрабатываются рекомендации по комплексу технических средств РЗА, обеспечению ее быстродействия по критерию динамической устойчивости, выполнению требований дальнего и ближнего резервирования. Оценивается чувствительность основных и резервных защит. Формируется структурная схема ПА. Выбираются технические средства ее реализации и принципы взаимодействия с другими подсистемами управления. Определяются требования к структуре и способам передачи информации для формирования воздействий ПА. Намечается архитектура общестанционной части АСУ ТП, включая АРЧМ и АРН. Даются требования к каналам связи средств диспетчерского и технологического управления.
Основным принципом построения СКУ, принятым более полувека назад, был подход, когда средства управления обеспечивали возможные эксплуатационные режимы работы электростанций в энергосистемах с позиций надежности, включая живучесть, и экономичности. Однако имели место исключения. Например, на двухтрансформаторных подстанциях 110-220 кВ по условиям селективности резервных токовых защит нулевой последовательности линий разземлялась нейтраль одного из трансформаторов. Для повышения чувствительности токовых защит при однофазных замыканиях на землю в сети 6-10 кВ с изолированной нейтралью выполнялась компенсация сети дугогасящими реакторами или активными сопротивлениями. Наконец, в ряде случаев селективность дозировки управляющих воздействий ПА вынуждала идти на более гибкое секционирование схем коммутации.
Вопросы формирования С КУ электрической части электроустановок целесообразно разделить две группы: выбор параметров срабатывания (настройки) устройств управления и структуры СКУ в целом.
К настоящему времени созданы научные основы и методическая база выбора параметров срабатывания любых имеющихся типов локальных средств управления. Разработаны программные или программно-аппаратные комплексы для определения не только параметров локальных устройств, но и коррекции дозировки их управляющих воздействий при ведении режимов энергосистем в (квази)реальном времени. Преимущественно - это централизованные системы ПА, АРЧМ и АРН [7, 68-71].
Последние 3-5 лет в стране шли стремительные преобразования в подходах к формирования структуры СКУ электростанций и подстанций. Они заключались в глубоком проникновении средств цифровой обработки и передачи данных в автоматическое и оперативное управление. Переход от традиционных к цифровым (микропроцессорным) СКУ тепловой части электростанций начался за рубежом в 70-х годах и к середине 80-х годов был отработан. В тот же период в СССР внедрялись оперативные информационо-управляющие комплексы автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ) с использованием ЕС, мини- и микро ЭВМ на уровне единой, объединенных, региональных систем, а также предприятий электрических сетей [68, 72, 73].  Архитектура АСДУ предусматривала сбор и передачу устройствами телемеханики по низкоскоростным каналам связи ограниченного объема оперативной информации с электростанций и подстанций: мощности, токи, напряжения, частота, положения выключателей, а для необслуживаемых подстанций - обобщенные сигналы аварийнопредупредительной сигнализации и команды телеуправления выключателей. При создании АСДУ преследовалась цель идентификации текущего режима и состояния электрической сети для реализации типовых [72] задач оперативного управления, долго- и краткосрочного планирования.
Эволюция цифровых СКУ электрической части запаздывала на 5-10 лет по ряду причин, связанных с требуемыми быстродействием, вычислительными ресурсами и функциональной и территориальной распределенностью программно-аппаратных средств. Только в середине 80-х годов на мировом рынке появились полноценные, информационно-управляющие, цифровые СКУ электрической части. Аналогичная ситуация с отставанием наблюдалась и в отечественных энергосистемах.
Начало полноценного использования цифровых СКУ тепловой части в России - 1995-1996 гг. Этот временной рубеж явился завершением 30-летней эпохи модернизации СКУ ради модернизации, когда традиционные системы еще наращивались сотнями, тысячами дополнительных, нередко дублирующих датчиков для заведения сигналов в так называемые АСУ или АСУ ТП. Первое в стране применение полнофункциональной микропроцессорной СКУ электрической части осуществлено в 1997 г. на подстанции, а на электростанциях лишь в конце 1999 г. Решения принимались при отсутствия нормативных документов и рекомендаций. Так, научные основы формирования СКУ энергообъектов были разработаны только для их тепловой части [74-78]. В электрической части имели место попытки заимствовать структуру АСДУ энергосистем [79]. Ее можно признать пионерской работой. Однако формирование СКУ на базе устройств телемеханики лишь расширило количество контролируемых параметров режима, не меняя качества системы в целом. Наконец, теоретические работы [80-82] оконтурили функции СКУ электрической части. Их важнейшее достижение - структуризация общестанционного уровня контроля и управления.
Объективно большая апробированность решений по цифровым СКУ тепловой части сыграла для электротехнического персонала и положительную, и отрицательную роли.  Позитивный момент состоял в том, что представители цехов тепловой автоматики и измерений подготовили почву для принятия новой техники и свели на нет недоверчивое восприятие персоналом средств вычислительной техники в оперативном контуре управления. Отрицательный — в том, что специалисты-теплотехники нередко стали формировать структуру цифровых СКУ электрической части, принимая во внимание принципы, давшие положительные результаты для тепловой части. Со временем стало ясно, что привнесенные ими в электрическую часть новации не учитывают в полной мере ее специфических особенностей. Опираясь на принятую методологию системного подхода, авторы попытались обосновать предпочтительную структуру современных СКУ электрической части электроустановок.