Решение комплекса задач расчета, анализа и планирования режима работы энергосистемы базируется на методах, дающих возможность оценить характеристики режима энергосистемы во времени, таких как выработка энергии за определенный период, суммарный расход топлива, себестоимость энергии, потери энергии. Эти методы основаны на использовании информации о режиме работы системы, существенно изменяющемся в течение рабочего периода в зависимости от изменения нагрузок потребителей. В свою очередь, в изменении нагрузок наблюдаются сезонные составляющие, тенденция роста, длительные циклы, а также нерегулярные спорадические изменения. Часто характеристики режима работы сети за определенный промежуток времени называют интегральными характеристиками режима системы.
Всю информацию о режиме системы можно условно подразделить на детерминированную и вероятностную. Под детерминированной информацией будем понимать информацию, задаваемую в численно однозначной форме и не изменяющуюся в рассматриваемый период эксплуатации системы (паспортные данные оборудования, количество, генераторов и линий электропередачи, длина линии электропередачи и т. п.).
В целях упрощения расчетов режимов к детерминированной информации относят также и так называемую условно детерминированную информацию — вероятностную информацию, незначительно изменяющуюся в процесс изменения режима энергосистемы: потери в стали трансформаторов, сопротивления линий электропередачи, эквивалентные сопротивления модели сети и т. п.
В связи с тем, что режим работы энергосистемы как в его текущих значениях, так и за определенный период эксплуатации зависит от большого числа факторов, таких как количество электроприемников, включенных в каждом узле сети, и потребляемая ими мощность, возможность аварийного выхода из работы на какой-то период, токи в ветвях сети и напряжения в узлах в определенный момент времени приходится рассматривать как случайные величины, а их изменение во времени как случайный процесс. Выполнить их расчет можно лишь на основании вероятностной информации о режиме сети.
В большинстве случаев, когда есть возможность получить оценку вероятностных характеристик на основании определенной выборки и распространить с той или иной достоверностью на всю генеральную совокупность реализаций, процессы характеризуют вероятностно-определенной информацией.
Если закон распределения задается не однозначно, а семейством кривых, информацию называют вероятностно-неопределенной. Строго говоря, все характеристики режима работы системы надо относить к вероятностно-неопределенным, так как получить все вероятностные характеристики какого-либо параметра (начальные и центральные моменты, законы распределения) вследствие нестационарности процессов нагрузки невозможно.
Для решения задач с определенной точностью создаются методы, использующие те или иные модели процесса и, как следствие, упрощается и требуемая информация. Естественно, что при существенном упрощении модели процесса снижается и точность результатов. Примером тому может служить допущение о замене вероятностной или неопределенной величины потерь энергии в системе за прошлый период детерминированной величиной-разностью между отпущенной в сеть и реализованной энергией. Видимо, и результаты обработки ряда этих детерминированных оценок будут невысокими, и использование их для прогноза потерь возможно при допустимости большой погрешности.
Для каждого уровня иерархии существуют свои критерии качества информации, ее полноты, достоверности и оперативности и, видимо, с переходом на высшую степень иерархии, как, во временном, так и территориальном разрезе доля неопределенности будет возрастать в связи с использованием на этом уровне более укрупненных моделей и характерной для них информации. Естественно ожидать в этом случае и некоторую неточность расчетов.
В энергосистеме информация о режиме неполная как по описанию режима во времени, так и по числу измеряемых параметров. Причем качество и полнота информации уменьшаются в сетях среднего и низкого напряжения. Так, в системообразующих сетях 330—750 кВ энергосистем имеется ежечасная информация по потокам энергии, схеме сети, мощности присоединений и уровням напряжений в узлах сети. Необходимо обратить внимание на то, что эта по существу вероятностная информация, полученная, кстати, при определенных погрешностях измерительных устройств и при разновременности записи показаний приборов, в дальнейшем в большинстве задач используется как детерминированная информация.
В распределительных сетях энергосистем, где эксплуатируются подстанции без обслуживающего персонала, информация о режиме сети сводится к фиксации показателей 2 ежегодных максимальных и минимальных режимов, а в сетях 0,38 кВ информаций о режиме работы сети вообще нет (если не считать выборочный контроль загрузки элементов).
Нужно заметить, что информацию о режиме пока получают не от специально созданной системы Измерения его параметров для решения всего комплекса задач оптимизации управления и развития электрических сетей, а от системы контроля за перегрузкой элементов сети или от системы учета реализованной электроэнергии. :
Часть информации можно восполнить, зная потоки энергии и графики режимных дней. Основанием к такому подходу служат дополнительные исследования по изменяемости графиков.
Понятия «объем» требуемой информации и ее «достоверность» существуют лишь во взаимосвязи с методом решения той или иной задачи. Рассмотрим использование информации в задачах расчета потерь на различных уровнях.
Основной информацией для решения задач перспективного планирования режима системы является величина ожидаемого электропотребления (в свою очередь рассчитывается статистическими методами или методами отраслевого баланса). Величина ожидаемого электропотребления определяется на 5—10 лет вперед с неодинаковой надежностью прогноза и должна задаваться в виде ожидаемого диапазона.
Решение задач среднесрочного прогнозирования может быть выполнено двояко: путем экстраполяции тенденции в изменяемости потерь и расчетом потерь энергии для ожидаемого состояния сети по интегральным характеристикам графиков нагрузки потребителей. Задачи анализа временного ряда и экстраполяция тенденции изменяемости этого параметра известны давно и применяются для прогнозирования и планирования довольно широко. Но часто этот хороший математический аппарат применяется при использовании информации низкого качества. К примеру, тенденция изменения относительных потерь энергии по годам. Обычно эту тенденцию экстраполируют на ближайший год и даже строят доверительные интервалы и т.п. Но информация по годам несопоставима, и если такой подход применим для постоянных потерь, то при оценке величины переменных потерь энергии он будет иметь ограниченное применение, так как за 5—7 лет существенно может измениться схема сети, питающая сеть может быть переведена в режим распределительной, появятся новые генерирующие источники активной и реактивной мощностей, и естественно, что информацию о прошлом нельзя в этом случае безоговорочно использовать для прогноза.
Учитывая вышесказанное, следует отдать предпочтение расчету потерь энергии по ожидаемой топологии сети и интегральным характеристикам нагрузок, рассчитанным по потокам энергии, так как в этом случае будут учтены ожидаемые режимы сети.
С целью обеспечения автоматизированного сбора и обработки информации по структуре потерь энергии, структуре балансов электроэнергии и мероприятиям, по унижению потерь электроэнергии на уровне Минэнерго СССР внедрена подсистема ОАСУ «Энергия» [5]. Информационное обеспечение этих задач в основном включает в себя данные раздела IV-a «Потери энергии» годовых отчетов энергосистем. Передача данных в ВЦ ОАСУ «Энергия» осуществляется посредством телетайпной связи.
Подсистема предназначена для расчета и ретроспективного анализа структуры потерь энергии на уровне Главных эксплуатационных управлений и будет выполнять следующие функции:
- прием, синтаксический и смысловой контроль отчетных данных подразделений Минэнерго, их предварительную обработку и организацию хранения информации,
- определение структуры потерь электроэнергии по отдельным подразделениям и Минэнерго СССР в целом,
— получение балансов электроэнергии, - определение суммарной эффективности мероприятий по снижению потерь электроэнергии и ее анализ в соответствии с принятой классификацией мероприятий,
- анализ выполнения плановых заданий по показателю «потери энергии» во всех подразделениях Минэнерго,
- получение информации для прогнозирования и планирования величины потерь электроэнергии,
- выдачу справочных данных по заявкам.
Предусматривается возможность анализа величины потерь электроэнергии по ступеням напряжения и возможность ее факторного анализа в зависимости от основных влияющих факторов.
В состав информации, исходящей от энергосистем, входят следующие данные:
1. Информация о структуре потерь энергии, полученные расчетным путем нагрузочные потери и потери холостого хода (для ЛЭП — «на корону») в высоковольтных линиях электропередачи всех номинальных напряжений и трансформаторах (автотрансформаторах), потери, в преобразовательных подстанциях ЛЭП постоянного тока, источниках реактивной мощности (статических конденсаторах, генераторах, работающих в режиме статических конденсаторов, синхронных компенсатоpax), расход на собственные нужды подстанций и потери энергии в измерительных приборах и трансформаторах тока и напряжения. Отдельно выделяются, согласно [6], потери энергии от транзитных перетоков. Кроме расчетных величин анализируется также аналогичная информация по данным приборов коммерческого и технического учета.
- Информация по структуре баланса электроэнергии:
- отпуск в сеть (отпуск энергии с шин электростанций системы), поступление от сторонних источников (без сальдирования),
- производственные нужды энергосистемы,
- потери электроэнергии в сетях.
- Информация по мероприятиям для снижения потерь электроэнергии:
для каждого мероприятия — снижение потерь (тыс. кВт-ч) с момента внедрения и требуемые капиталовложения.
Внедрение подсистемы позволит унифицировать сбор информации и обеспечить одинаковую полноту и достоверность информации во Всех задачах, решаемых на высшем административно-хозяйственном уровне управления энергетикой.
