Управление энергосистемами для обеспечения устойчивости - Влияние изменения схем и режимов работы на управление для обеспечения устойчивости

1-6. Влияние изменения схем и режимов работы энергосистем на управление для обеспечения устойчивости
В энергосистемах все время происходит рост нагрузки (в среднем около 7—8% год) и в связи с этим вводятся дополнительные генерирующие мощности, строятся новые электростанции, линии и подстанции. При этом электрическими сетями охватывается все большая территория и энергосистемы объединяются на параллельную работу. Этот процесс происходит при увеличении уровня напряжения и единичной мощности генераторов и трансформаторов. В то же время сети низшего напряжения, которые были ранее системообразующими, становятся в осно1вном распределительными. Развитие энергосистем носит ступенчатый характер, причем периоды быстрого роста и периоды относительно стабильного состояния в различных энергосистемах не совпадают по времени. Динамика развития ряда ОЭС СССР иллюстрируется табл. 1-3.
Таблица 1-3

Как видно из таблицы, переход к новой ступени напряжения происходит примерно через 5—10 лет. Создание основной схемы системообразующей сети осуществляется обычно в течение 2—3 лет, а затем, до перехода к новой ступени напряжения, схема системы изменяется несущественно. Создание новой системообразующей сети требует разработки новых режимов и противоаварийной автоматики для этой сети и коренного пересмотра режимов и автоматики в сети, которая была системообразующей до этого времени. Однако и в периоды относительной стабильности схемы основной сети ввод какой-либо одной линии иногда может потребовать пересмотра режимов и установки новых устройств автоматики.
В условиях эксплуатации всегда какое-либо оборудование основной схемы находится в ремонте (генераторы, линии, трансформаторы, выключатели и т. п.). При этом изменяются и области устойчивых режимов и условия работы автоматики. Однако к этим изменениям схемы автоматика должна быть приспособлена, и здесь допустимо лишь (и то чем меньше, тем лучше) изменение ее функций с помощью накладок.
Изменения режима работы энергосистемы происходят чаще, чем изменения ее основной схемы. Значительные изменения режима, связанные с вводом новых мощностей, происходят редко и обычно требуют пересмотра областей устойчивости и установки новых устройств автоматики или реконструкции уже имеющихся. Сезонные изменения режима также обычно требуют такого пересмотра областей устойчивости и состава автоматики, а суточные изменения режима учитываются при определении областей устойчивости, и автоматика должна быть к ним приспособлена.
В условиях эксплуатации каждой схеме соответствует достаточно широкая область возможных режимов, причем во всех этих режимах автоматика должна быть эффективна. Хотя количество возможных режимов в данной схеме бесконечно, для выбора автоматики и определения ее уставок всегда могут быть найдены несколько граничных режимов, что позволяет решить задачу синтеза автоматики.
При проектировании энергосистем определение областей устойчивости, выбор автоматики и определение ее уставок осложняются тем, что нагрузки, схема системы и ее режимы еще только проектируются. Действительные схемы, режимы и нагрузки к моменту реализации этих проектов в силу целого ряда факторов, как правило, не соответствуют проектным проработкам. Вследствие этого при проектировании обязательно следует закладывать «избыточную» автоматику, т. е. такую автоматику, вероятность действий которой очень мала. Это положение обусловлено тем, что отсутствие какого-либо одного устройства автоматики может нанести ущерб несоизмеримо больший, чем затраты на установку устройств автоматики, которые могут оказаться излишними в эксплуатации. Как уже указывалось, результаты анализа аварий в энергосистемах показывают, что противоаварийная автоматика могла бы предотвратить или локализовать по нескольку таких аварий в год, т. е. насыщенность энергосистем противоаварийной автоматикой еще недостаточна.
Большое количество аварий также вызвано тем, что области устойчивости, определенные для заданных систем и режимов работы энергосистем, не охватывают всех возможных  в эксплуатации ситуаций. Для уменьшения числа таких аварий необходимо выполнять определение областей устойчивости более оперативно, чем это делается в настоящее время. Следует отметить, что оперативное определение областей устойчивости дает также значительный экономический эффект, ибо ограничения по устойчивости для каждой конкретной ситуации могут быть меньшими, чем общие ограничения для набора ситуаций, поскольку в последнем случае принимается наиболее жесткое из ограничений.