Задачи управления энергообъединениями
Задачи управления крупными энергообъединениями на современном этапе развития электроэнергетики приобретают важнейшее значение. Это обусловлено последовательной централизацией электроснабжения и концентрацией генерирующих мощностей, усложнением структуры энергообъединений, увеличением зависимости электроэнергетики от других составляющих топливно-энергетического комплекса страны и мировой топливно-энергетической конъюнктуры, ростом влияния уровня надежности электроснабжения на функционирование экономики государства в целом.
Надежность и живучесть современного мощного энергообъединения является основной характеристикой качества его функционирования. Для обеспечения надежности решается большой комплекс задач на различных уровнях территориальной и временной иерархии управления. Отставание в решении этих задач приводит к возникновению крупных общесистемных аварий, имеющих, в ряде случаев, весьма тяжелые последствия. Этим обусловливается особое внимание, которое уделяется проблеме обеспечения живучести энергообъединений. По мере того как проходил процесс объединения энергосистем, выявлялись и негативные стороны. Тесная взаимосвязь и взаимозависимость многих элементов, характерная для всех больших систем, привела к возможности возникновения так называемых каскадных аварий, когда выход из строя одного, даже не самого значительного элемента, приводит к последовательной перегрузке и отключению многих других участков сети, что вызывает нарушение электроснабжения потребителей на значительной территории. Такие аварии неоднократно имели место в ряде энергосистем и приводили к весьма тяжелым последствиям. Примерами подобных аварий, характеризующих недостаточную живучесть энергосистем, являются известные случаи полного обесточивания потребителей в северо-восточных штатах США (1965 и 1977 гг.) и на большей части территории Франции (1978 г.), в Канаде (1982 г.) и Швеции (1983 г.). Все аварии, относящиеся к категории каскадных, сопровождались тяжелыми экономическими потрясениями и нанесли ущерб экономике этих стран, исчисляющийся сотнями миллионов долларов. Основной причиной этих, а также многих других тяжелых системных аварий, послужило неудовлетворительное состояние системы противоаварийного управления.
Возникает вопрос: является ли создание таких гигантских объединений оправданным и не приведет ли это в дальнейшем к дискредитации самой идеи параллельной работы большого числа электростанций? Ответ большинства специалистов однозначен: достоинства объединения велики и подтверждены всем ходом развития электроэнергетики. Что же касается трудностей, связанных с объединением энергосистем, то они могут быть преодолены применением современных методов и средств оперативного диспетчерского и автоматического управления.
Управление в настоящее время - это особая область деятельности, связанная с задачей максимально эффективного использования гигантских производительных сил, накопленных человечеством. Научно- техническая революция середины XX в. во многом связана с разработкой новых методов и средств обработки информации и управления. Создание больших и очень сложных, охватывающих огромные территории энергообъединений, чрезвычайно усложнило решение проблемы управления ими. Решение этой проблемы оказалось возможным благодаря достижениям в области новых систем и средств управления, сбора, передачи и обработки информации.
В связи с этим во многих развитых странах была проведена большая работа по обобщению опыта противоаварийного управления, применению в них соответствующих систем ЭВМ.
Задачи управления крупными энергообъединениями должны решаться на всех стадиях их создания, развития и функционирования с учетом конкретных особенностей их структуры, характеристик всех элементов, режимов нормальной работы и вероятных аварий. Это означает, что процесс начинается с управления развитием энергообъединений. На этой стадии требуется углубленное изучение объединений как объектов управления, а также факторов, влияющих на их формирование (расположение источников энергии, их технико-экономические характеристики, удаленность центров потребления и т. п.). На этом же этапе должны учитываться перспективы изменения характеристик оборудования и новых систем и средств управления, в частности противоаварийного управления.
Управление развитием энергообъединений невозможно без долгосрочного планирования режимов. Такое планирование включает определение необходимых топливных ресурсов, условий использования гидроресурсов, режимов работы электростанций и сетей. Результаты долгосрочного планирования являются предварительными, в связи с неполнотой информации об ожидаемых нагрузках и состоянии энергосистемы на этом этапе, и уточняются на последующих ступенях временной иерархии: при краткосрочном планировании режимов и оперативном управлении.
Автоматическое управление работой энергообъединений и, в особенности управление в аварийных условиях, имеет важное значение и осуществляется специальными средствами, в состав которых входит противоаварийная автоматика.
Общей целью управления в электроэнергетике является обеспечение максимально экономичного электроснабжения потребителей при учете ущерба от возможных аварий.
Структура и принципы оперативно-диспетчерского управления
Оперативно-диспетчерское управление энергетикой во всех развитых странах осуществляется по многоступенчатой схеме.
Для национальных энергообъединений с национализированной энергетикой характерна наиболее эффективная единая иерархическая система планирования режимов и оперативно-диспетчерского управления, высшим органом которой является государственное (центральное) диспетчерское управление (ЦДУ) или национальный диспетчерский центр (НДЦ).
В странах с преимущественно частной энергетикой отсутствует единая национальная система управления энергетикой, отсутствует и НДЦ. Диспетчерское управление осуществляется оперативным персоналом в соответствии с контрактными обязательствами и техническими соглашениями между энергокомпаниями.
Однако по мере развития энергетики все в большей мере проявляется тенденция централизации оперативно-диспетчерского управления национальными энергосистемами, в которых энергетика находится в руках частных энергокомпаний. Централизация управления позволяет повысить эффективность энергетического производства и способствует решению задачи обеспечения этого производства необходимыми энергоресурсами с учетом складывающейся в стране топливной конъюнктуры. Кроме того, создание центрального управления в национальных энергосистемах, в ряде случаев, обусловлено включением энергосистемы в межгосударственные объединения.
Иерархическая система оперативно-диспетчерского управления энергосистемами формировалась в соответствии с основными этапами развития энергетики: с созданием энергосистем возникла необходимость организации диспетчерских служб; образование энергообъединений обусловило создание ОДУ; при соединении на параллельную работу ОЭС требуется создание высшего органа системы диспетчерского управления ЦДУ.
При последовательном переходе от одного этапа к другому происходит резкое усложнение объекта управления, возникают новые особенности режима, специфические трудности и задачи. Это требует развития научных исследований в области управления режимами, создания новых средств оперативного управления, применения более совершенных расчетных средств для планирования и анализа режимов, повышения уровня автоматизации управления нормальными и аварийными процессами в энергосистемах.
В основе построения системы диспетчерского управления энергетическим хозяйством лежат следующие принципы:
- разграничение оперативно-диспетчерских функций и общехозяйственных с обеспечением независимости действия системы диспетчерского управления (в пределах ее функций) от административно-хозяйственного руководства энергосистемами;
- иерархическое построение системы с прямым подчинением дежурного оперативного персонала каждой ступени персоналу более высокой ступени иерархии;
- предоставление персоналу каждой ступени максимальной самостоятельности в выполнении всех оперативных функций, не требующих вмешательства оперативного руководителя более высокой ступени;
- четкое разграничение функций и ответственности оперативного персонала всех ступеней управления по ведению нормальных режимов и ликвидации аварийных нарушений;
- строжайшая диспетчерская дисциплина.
Основным принципом ведения режимов при оперативном управлении является подчинение режима каждого низшего звена (части) требованиям обеспечения оптимального режима высшего звена (целого). Так, режим каждого агрегата подчинен требованиям режима электростанции, режим электростанции - требованиям режима энергосистемы, энергосистемы - требованиям ОЭС.
