Централизация электроснабжения страны является основным направлением развития электроэнергетики СССР. Единая энергетическая система СССР (ЕЭС) обеспечивает централизованное электроснабжение всех основных промышленных районов страны и имеет электрические связи с зарубежными энергообъединениями.
При совместной работе энергосистем обеспечивается возможность значительных перетоков мощности между объединениями, достигается межсистемный эффект от совмещения максимумов нагрузки и сокращается резерв генерирующих мощностей благодаря использованию мощности электростанций попеременно то в одних, то в других объединениях.
Объединенная работа энергосистем не исключает кратковременные непланируемые перетоки мощности, вызванные автоматическими аварийными отключениями крупных источников электроснабжения или более медленными изменениями мощности нагрузки и электростанций. С ростом мощности энергетических объединений, отдельных электростанций и агрегатов эти непланируемые отклонения перетоков мощности достигают больших значений, соизмеримых с пропускной способностью ВЛ сверхвысокого напряжения (330 кВ и выше). Таким образом, создание мощных энергетических объединений и совместная их работа значительно повышают роль магистральных электрических сетей и требования к надежности их работы.
Формирование ЕЭС СССР на базе замкнутой системообразующей сети переменного тока выдвигает сложную задачу организации диспетчерского управления, способного обеспечить работу мощного объединения, охватывающего всю обжитую территорию страны. Общими задачами диспетчерского управления ЕЭС СССР являются: обеспечение экономичной работы энергосистем, ОЭС и ЕЭС в целом (путем правильного ведения режима работы энергетических объектов, осуществления параллельной работы энергосистем и быстрой ликвидации аварийных ситуаций), обеспечение экономичной работы потребителей (путем поддержания нормированных значений частоты и напряжения), повышение производительности труда оперативного персонала.
Рис, 1-5. Структурная схема диспетчерского управления.
1 — ОДУ объединенных энергосистем; 2 — центральные диспетчерские службы энергосистем; 3 — гидравлические и тепловые электростанции; 4, 5 — диспетчерские пункты предприятий и районов электросетей; 6 — оперативные дежурные участков электросетей.
Диспетчерское управление ЕЭС СССР строится по централизованно-ступенчатому (иерархическому) принципу, в котором действия нижних ступеней координируются верхними ступенями (рис. 1-5):
центральное диспетчерское управление (ЦДУ) ЕЭС СССР с оперативным пунктом (ДП ЦДУ);
диспетчерское управление объединенными энергосистемами (ОДУ) с оперативными пунктами (ДП ОДУ);
центральные диспетчерские службы энергосистем с оперативными пунктами (ЦДП);
диспетчерский пункт предприятий электросетей (ДП ПЭС);
диспетчерский пункт района распределительных сетей (ДП РЭС);
оперативные дежурные участков электросетей (ДП УчЭС).
Для осуществления оперативного диспетчерского управления в каждой его ступени устанавливается круглосуточное дежурство диспетчеров на диспет черских пунктах. Диспетчер обладает большими правами и несет ответственность за выполнение возложенных на него функций. Основным содержанием оперативной дисциплины является немедленное и безоговорочное выполнение распоряжений дежурного диспетчера подчиненным ему оперативным персоналом. Ни один элемент оборудования, находящегося под контролем (при оперативном управлении или оперативном ведении), не может быть выведен из работы или резерва, а также включен в работу без разрешения диспетчера, кроме случаев явной опасности для людей и оборудования.
Поскольку для производства электроэнергии используются различные виды топлива и гидроэнергия, а транспортирование энергии из одних районов страны в другие осуществляется на большие расстояния, то для экономичной работы объединенных энергосистем и ЕЭС в целом требуются научно обоснованные длительные и оперативные суточные планы. Эти планы разрабатываются в ЦДУ и ОДУ на основе расчетов оптимизации режимов, работы гидравлических и тепловых электростанций с применением для расчетов ЭВМ.
Можно сформулировать следующие основные задачи, которые решаются ЦДУ ЕЭС:
оперативно-диспетчерское управление ЕЭС СССР и координация действий ОДУ территориальных ОЭС для обеспечения бесперебойного электроснабжения народного хозяйства СССР;
разработка режимов работы ЕЭС СССР, обеспечивающих надежную работу при рациональном и экономичном использовании энергоресурсов;
оперативное руководство выполнением заданных режимов территориальными ОЭС;
устранение причин выхода из параллельной работы ОЭС и координация действий диспетчеров территориальных ОДУ по ликвидации аварийных ситуаций на основных межсистемных связях между энергообъединениями.
Для оперативного контроля за работой ЕЭС СССР на ДП ЦДУ осуществляется передача с управляемых объектов необходимой информации, потоки и объемы которой рассмотрены в § 1-8.
Приведенные выше задачи управления ЕЭС СССР успешно решаются развивающейся и совершенствуемой автоматизированной системой диспетчерского управления (АСДУ). На всех уровнях АСДУ позволяет существенно улучшить управление режимами: долгосрочным (на месяцы вперед), текущим (на сутки) и оперативным (на минуты).
Автоматизированная система диспетчерского управления ЕЭС строится применительно к структуре диспетчерского управления с централизованно-ступенчатой схемой.
Вместе с тем АСДУ входит в состав подсистем управления производством, распределением и реализацией электрической и тепловой энергии отраслевой автоматизированной системы управления энергетикой страны (ОАСУ «Энергия»). ОАСУ «Энергия» и АСДУ ЕЭС СССР базируются на общей технической базе, состоящей из комплекса взаимосвязанных вычислительных центров и системы сбора и передачи информации: главного вычислительного центра при ЦДУ ЕЭС СССР, зональных вычислительных центров при ОДУ ОЭС, вычислительных центров АСУ энергосистем, АСУ крупных тепловых и гидравлических электростанций с широкой автоматизацией технологических процессов, автоматизированных пунктов управления электрическими сетями (предприятий, районов и участков электросетей, базовых подстанций). Функционирование АСДУ обеспечивается путем комплексного использования средств автоматики, телемеханики, связи, ЭВМ. На ближайшем этапе применение ЭВМ третьего поколения, современных средств сбора, передачи и обработки информации, а также устройств автоматики создают условия для использования АСДУ в режиме «советчика» диспетчера при оперативном ведении оперативного режима.
1-4. ОБЪЕДИНЕННОЕ ДИСПЕТЧЕРСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГОСИСТЕМОЙ
Общие задачи диспетчерского управления, перечисленные выше, приобретают конкретное выражение в работах, выполняемых диспетчерской службой для управления режимами объединенной энергосистемы и энергосистемами. К основным видам таких работ относятся: долгосрочное и оперативное планирование и оперативное управление режимами.
Долгосрочное планирование режимов заключается в разработке годовых и квартальных планов капитальных ремонтов основного оборудования электростанций и сетей, балансов активных и реактивных мощностей на характерные периоды и сезоны заполнения и сработки водохранилищ гидроэлектростанций, в разработке оптимальных режимов работы и схем электрических соединений основной сети, систем регулирования частоты, напряжения и мощности; определении мест размещения устройств релейной защиты и противоаварийной автоматики.
Оперативное планирование режимов преследует цель установить графики нагрузки на следующие сутки с учетом выдаваемых диспетчерской службой разрешений на вывод из эксплуатации. основного оборудования, устройств защиты и автоматики для ремонта и профилактических работ. К этому виду работ относятся изменения в схеме электрических соединений основной сети, уставок защиты и автоматики, необходимые в связи с ремонтами и профилактическими работами.
Оперативное диспетчерское управление согласованной работой электростанций и сетей должно удовлетворять потребности потребителей; обеспечивать бесперебойность электроснабжения и надежность работы всей энергосистемы и отдельных ее элементов; осуществлять контроль за качеством отпускаемых потребителям электроэнергии (частота и напряжение), пара и горячей воды (давление, температура); обеспечить максимальную экономичность и рентабельность работы энергосистемы в целом при соблюдении заданного графика нагрузки [37].
Режим работы объединенной энергосистемы, входящей в ЕЭС СССР, определяется требованиями надежности и экономичности режима ЕЭС СССР с учетом пропускной способности ее основных сетей.
В диспетчерском управлении применяются две формы: оперативное управление и оперативное ведение. В оперативном управлении диспетчера находится оборудование электростанций и сетей, операции с которым требуют координации действий подчиненного ему персонала или согласованных изменений в релейной защите и автоматике нескольких объектов. В оперативном ведении диспетчера находится оборудование, состояние и режим работы которого влияют на отпускаемую мощность и ее резерв, а также на режим и надежность работы электросетей [37]. Перечень оборудования, находящегося в оперативном управлении и оперативном ведении ОДУ, устанавливается его руководителем.
Для осуществления функций управления диспетчерский пункт ОДУ оборудуется техническими средствами, обеспечивающими прием и обработку поступающей информации (см. § 1-8).
Задачи и функции диспетчерского управления объединенной энергетической системой сохраняются и для диспетчерского управления энергосистемой. Организационная структура диспетчерского управления энергосистемой определяется типовой структурой, зависит от объема оперативной работы, конкретных местных условий и может иметь несколько различающихся организационных форм и разное число ступеней управления. Перечень оборудования, находящегося в оперативном управлении и оперативном ведении диспетчеров энергосистемы и предприятий электрических сетей, определяется руководством энергосистемы.
Диспетчерский пункт энергосистемы оборудуется техническими средствами в объеме, соответствующем объему поступающей на него информации (см. § 1-8).
1-5. СТРУКТУРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
Структура технологического управления в энергетике построена по иерархическому принципу:
Министерство энергетики и электрификации СССР с функциональными управлениями и отделами;
Главное эксплуатационное управление зоны по производственно- хозяйственной линии;
Районное энергетическое управление (РЭУ) с отделами и производственными службами;
электростанция, предприятие электрических сетей или тепловых сетей, вспомогательное предприятие;
район, цех, отделение и т. п.;
агрегат, участок и т. п.
Как было показано в § 1-2, энергосистема является динамической, непрерывно развивающейся системой, поскольку народное хозяйство экономического района, обслуживаемого энергосистемой, все время развивается.
Административно-хозяйственное и техническое руководство энергетической системой осуществляется районным энергетическим управлением. Кроме электростанций и предприятий сетей в состав районного энергетического управления входят ремонтные и наладочные предприятия, центральные лаборатории, энергосбыт и другие организации.
В энергосистеме в зависимости от протяженности и сложности электрических воздушных и кабельных сетей и числа подстанций организуется несколько производственных предприятий электрических сетей (ПЭС). Границы их и их территориальных подразделений, называемых районами (РЭС) и участками (УчЭС) электрических сетей, устанавливаются с учетом объемов сетей и условий эксплуатации. На предприятия электросетей возлагается обслуживание всех магистральных и распределительных сетей. В состав предприятия электросетей могут входить электростанции местного значения и отделения энергосбыта.
Технологическая общность энергообъектов приводит к тому, что оперативное управление органически сливается с управлением производственным процессом, т. е. технологическим управлением, делает структуру технологического управления похожей на структуру диспетчерского управления, а это в свою очередь приводит к совпадению основных направлений потоков информации обоих видов управления: диспетчерского и технологического.
Особенности энергетики как отрасли народного хозяйства создают благоприятные условия для применения автоматизированных систем управления производственно-хозяйственной деятельностью.
Наличие в энергосистеме информационных вводов и выводов делает энергосистему информационной системой, функцией которой является переработка оперативной, производственно-статической и экономической информации.
