44365

Основные понятия теории информации применительно к автоматизированному управлению в энергосистемах

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Энергосистема - сложный объект, и управление ею может быть эффективным лишь при наличии автоматизированной системы диспетчерского управления (АСДУ). Под АСДУ понимается человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку оперативно-диспетчерской (ОДИ)

Русский

2017-03-14

115 KB

1 чел.

Лекция №1 (4 часа)

1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ ИНФОРМАЦИИ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К АВТОМАТИЗИРОВАННОМУ УПРАВЛЕНИЮ В ЭНЕРГОСИСТЕМАХ

Современные компьютерные технологии в электроэнергетике используются по двум направлениям:

- системы автоматизированного проектирования;

- системы автоматизированного управления.

Энергосистема - сложный объект, и управление ею может быть эффективным лишь при наличии автоматизированной системы диспетчерского управления (АСДУ). Под АСДУ понимается человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку оперативно-диспетчерской (ОДИ), расчетно-плановой (РПИ) и производ ственно-статистической (ПСИ) информации, необходимой диспетчеру для принятия решений по управлению энергосистемой. Для управления технологическими процессами электроэнергетических объектов (электростанций, подстанций) вводятся автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) на основе микро- и мини-ЭВМ. Таким образом, в АСДУ и в АСУ ТП постоянно формируются, передаются, принимаются и осмысливаются сообщения о состоянии объектов энергосистемы, параметрах ее режима, о принятых диспетчером решениях по управлению системой.

  1. Сообщение, сигнал, информация

Под сообщением (объектом передачи) понимается некоторая совокупность сведений, подлежащая передаче. Средством передачи сообщения является сигнал, под которым помается некоторый физический процесс, однозначно соответствующий данному сообщению.

Структурная схема передачи сообщеня представлена на рис. 1.1. Сообщение «О», сформированное отправителем, преобразуется в передатчике в сигнал С1, представляющий собой, как правило, электромагнитные колебания. Сигнал С1 поступает в канал связи КС, под которым понимается совокупность технических средств, необходимых для передачи сигнала на большие расстояния. Сигнал С2 с выхода КС подается в приемник, в котором происходит преобразование сигнала в сообщение «П», поступающее к получателю. Вследствие помех, т. е. воздействий, мешающих передаче сигнала по КС, особенно на большие расстояния, сигнал С2 не полностью соответствует сигналу С1, и, следовательно, сообщение «П» может отличаться от сообщения «О», что, естественно, нежелательно. Поэтому передача сообщений должна быть организована таким образом, чтобы получатель правильно понял отправителя, несмотря на наличие помех в КС, т. е. при передаче сообщений должны быть снижены потери или искажения передаваемой информации.

Рисунок 1.1 - Структурная схема передачи сообщения и информации

Информация является основным содержанием сообщения, т. е. представляет собой те сведения, содержащиеся в сообщении, которые неизвестны получателю до получения данного сообщения.

  1. Назначение и функции автоматизированных систем управления в энергетике

Управление технологическим процессом производства, передачи и распределения электроэнергии осуществляется локальными устройствами и ценгрализованными системами автоматического управления (САУ), а также автоматизированными системами технологического (АСУ ТП) и диспетчерского (АСДУ) управления, воздействующими как на энергообъекты (с помощью оперативного персонала диспетчерских пунктов ДП и энергообъектов), так и на САУ (рис. 1.2).

Рисунок - 1.2 Взаимодействие АСДУ энергосистемы, АСУ ТП и САУ энергообъехтов

Автоматизированные системы управления (АСДУ и АСУ ТП) успешно используются на всех уровнях управления энергосистемами (ЭЭС) (рис. 1.3).

Рисунок 1.3 – Уровни иерархии в АСДУ и АСУ ТП

Системы автоматического управления нормальными режимами (САУНР) и ава рийными режимами (САУАР) включают (рис. 1.4) централизованные системы автома тического регулирования частоты и активной мощности (ЦСАРЧМ), регулирования напря жения (ЦСАРН), предотвращения нарушения устойчивости (ЦСАПНУ), местные устройства автоматического управления (А).

Автоматизированная система диспетчерского управления включает (рис. 1.5) функ-циональную часть (набор функций, реализуемых АСДУ), комплекс технических средств (КТС), программное и информационное обеспечение.

АСДУи АСУ ТП обеспечивают реализацию трех групп функций:

- планирования режимов - долгосрочного (на месяц, квартал, год, несколько лет) и краткосрочного (на сутки, несколько суток, неделю;

- оперативного и автоматического управления;

- обучения и тренировки диспетчерского персонала.

Рисунок - 1.4 Структура автоматического управления нормальными и аварийными режимами

Рисунок - 1.5 Состав АСДУ

1.3 Основные задачи АСДУ и АСУ ТП

1.3.1 Задачи планирования режимов

1) Сбор информации, формирование балансов мощности, электроэнергии, энергетических ресурсов - сбор и первичная обработка информации о схеме и режимах работы, формирование архивов данных, их корректировка и пополнение; прогноз нагрузки; прогноз потребления электрической и тепловой энергии; прогноз поступления и наличия энергоресурсов; прогноз располагаемых мощностей; формирование баланса мощности; формирование баланса электрической и тепловой энергии; формирование баланса энергоресурсов; формирование графиков ремонтов основного энергетического оборудования.

2) Определение допустимой области управления, комплекса средств управления и метров их настройки - расчет установившегося режима; эквивалентировавие при расчетах установившегося режима; эквивалевтирование при расчетах электромеханических переходных процессов; проверка статической устойчивости; проверка динамической устойчивости; расчеты токов КЗ; расчеты уставок реле защиты и автоматики; дозировка управляющих воздействий.

3) Оптимизация режима работы - энергетическое эквивалентирование; оптимизация режима по активной мощности; оптимизация графика капитальных ремонтов основного энергетического оборудования; оптимизация режимов работы ЭС; оптимизация режима электрической сети по напряжению и реактивной мощности.

Для планирования режимов в памяти ЭВМ оперативного информационного управляющего комплекса (ОИУК) создается архив, формируемый на основании данных телеизмерений (ТИ), а также дополнительной информации, получаемой из суточной диспетчерской ведомости и регулярных режимных замеров. Задачи планирования режимов взаимодействуют между собой, например, расчет токов КЗ оказывает непосредственное влияние на расчеты устойчивости и уставок релейной защиты и автоматики.

1.3.2 Задачи оперативного и автоматического управления

1) Сбор, первичная обработка и оценка текущей информации, оценка состояния, формирование архивов; контроль наличия энергоресурсов; контроль, оценка и анализ баланса активной мощности; прогноз нагрузки; контроль и анализ баланса реактивной мощности; контроль, оценка и анализ выработки и потребления электроэнергии; ретроспективный анализ изменения параметров режима; контроль за нагрузкой наиболее энергоемких потребителей.

2) Контроль параметров режима, схемы сети, состояния оборудования; оперативный расчет установившегося режима; контроль и оценка допустимости режима по устойчивости; контроль состояния систем противоаварийной автоматики, средств телемеханики и каналов связи; автоматический анализ возможных аварийных ситуаций; автоматическая дозировка управляющих воздействий в системе противоаварийной автоматики; координирующая система противоаварийной автоматики.

3) Контроль, оценка и анализ режимов работы ЭС; контроль, оценка и анализ потерь мощности в электрической сети; оптимизация режимов ЭС; оптимизация режима ЭЭС по активной мощности; оптимизация режима по напряжению и реактивной мощности; автоматическое регу лирование напряжения; АРЧМ.

Современные требования по управлению режимами работы электрических систем с помощью традиционной концепции использования централизованных структур уже нельзя реализовать. Поэтому создаются распределенные системы диспетчерского управления. Такая архитектура позволяет реализовать управление от отдельного объекта до национальной электрической системы.

1.3.3 Задачи, решаемые инженерами служб электрических сетей

При анализе общих задач управления электрическими сетями использовались такие признаки как целевое назначение, требование по времени решения задачи, режим работы сети и объем и достоверность информации.

На основе общих задач разработана их детализация, которая состоит в следующем:

- по целевому назначению задачи условно можно разбить на следующие группы:

1) Повышение надежности работы сети за счет уменьшения динамических и термических воздействий на оборудование, диагностики оборудования и режимов работы сети, контроля ресурсов оборудования и своевременного проведения ремонтно-восстановительных работ.

Критериями надежности режима являются: условие баланса мощности, условия термической и динамической стойкости оборудования ВЛ и подстанций, критерии устойчивости параллельной работы линий и узлов нагрузки. Оценка надежности может выполняться для текущего, прогнозируемого (ожидаемого), а также возможного послеаварийного режима, возникающего после внезапного нарушения схемы и баланса мощности.

Оценка надежности по указанным выше критериям производится на основе результатов оперативного расчета установившегося режима, выполняемого с использованием текущей информации. Оперативный расчет установившегося режима с учетом ожидаемых (возможных) изменений схемы и баланса мощности позволяет получить оценку надежности по указанным критериям после вывода в ремонт или аварийного отключения элементов сети. Оперативные расчеты производятся как по полной схеме, так и по упрощенной модели, соответствующей расчетной схеме постоянного тока.

Таким образом, расчёт установившегося режима сети с автоматическим контролем перегрузки линий и трансформаторов и автоматическим контролем уровней напряжения в узлах с фиксацией превышения допустимых пределов необходим для решения ряда задач. Он выполняется при запуске соответствующей программы вручную или автоматически.

Для организации переключений в распределительных сетях выполняется расчёт уравнительных токов. Целью расчета является определение возможности организации переключений для ремонтных работ в распределительных электросетях без обесточения потребителей. Для этого необходимо кратковременное включение на параллельную работу этих сетей и затем размыкание в другом месте. Часто для уменьшения количества отключенных потребителей на время ремонта сети выгоднее отключить участок сети разъединителем, а не более далёким выключателем. Однако возможности отключения разъединителем под нагрузкой ограничены. Поэтому этой операции должна предшествовать проверка тока отключения разъединителем – уравнительного тока. Расчёт уравнительного тока представляет собой расчёт распределения мощностей в сети с двусторонним питанием при заданных параметрах этой сети и промежуточных нагрузках.

Для эксплуатации воздушных линий в районах, где образуется гололед необходим расчёт требуемого тока и времени плавки гололёда на проводах и тросах ВЛ. Программа должна запускаться оперативным персоналом по мере необходимости.

Погодные условия влияют на нагрев проводов ВЛ и поэтому при эксплуатации линий, которые пересекают различные объекты важной задачей является определение допустимых токовых нагрузок по условиям нагрева проводов ВЛ.

Значительное число повреждений изоляции воздушных и кабельных линий сетей напряжением 6-35 кВ связано с перенапряжениями, возникающими при дуговых замыканиях. Обоснование мероприятий по ограничению перенапряжений связано с выбором режима работы нейтрали, выбором дугогасящих реакторов и законов управления компенсацией токов замыкания на землю, выбором ОПН.

Определение расстояния до места повреждения линии электропередачи является важным элементом организации ремонтно-восстановительных работ. Реализуется эта задача с помощью микропроцессорных устройств, замеров напряжений и токов различных последовательностей и расчетами на ПЭВМ.

Обоснование нового режима работы сети связано с решением задачи определения чувствительности защит и термической стойкости оборудования. Для этой задачи исходная информация включает в себя параметры элементов сети, уставки релейной защиты на выключателях, а также типы плавких вставок предохранителей. По мере изменения схемы распределительной сети или схемы питающей подстанции, а также в случае существенного изменения эквивалентного сопротивления энергосистемы должен производиться перерасчёт токов КЗ с выявлением участков сети вышедших из зоны защит соответствующих выключателей или должна производиться проверка допустимости схемы по условиям термической стойкости. Эта задача должна запускаться не только по мере изменения схемы или эквивалентного сопротивления системы, но также и по запросу дежурного персонала, который намеревается изменить схему для предварительной проверки допустимости этого изменения.

При решении задач оценки термической стойкости элементов сети программа запускается автоматически, если:

ток контролируемого элемента превышает 1,2-1,3 номинального значения, и обеспечивает сигнализацию оперативному персоналу о начале перегрузки, интегрирование значения перегрева и отображения на экране дисплея допустимой продолжительности работы перегруженного трансформатора или кабельной линии. В отдельных случаях предусматривается автоматическая разгрузка перегруженного трансформатора снижением напряжения на питающих шинах, а затем и отключение части нагрузки;

при возникновении КЗ, производя автоматическое формирование модели данных в реальном времени для выполнения необходимых расчетов для учета изменения схемы сети и определения внешних эквивалентов);

Например, в энергосистемах Японии, США, Германии, Франции и др. получили распространение программы анализа аварийных ситуаций, формирующие в послеаварийном режиме обобщенное сообщение оперативному персоналу, идентифицирующее происшедшее аварийное нарушение с указанием поврежденного элемента, правильно и неправильно подействовавших и отказавших устройств релейной защиты и автоматики, а также выключателей. Получив такую информацию, персонал может принять меры к оперативному устранению выявленных неисправностей: исключить из схемы отказавший выключатель, вывести в проверку отказавшие или неправильно подействовавшие устройства РЗ и автоматики. В качестве исходной информации для рассматриваемой программы используются телесигнализация, сигналы об отключении и включении выключателей в процессе ликвидации аварийного нарушения, о срабатывании пусковых органов РЗ, подаче РЗ команд на отключение выключателей. Сопоставляя эти сигналы для каждого элемента сети, программа оценивает правильность действия РЗ и ликвидации повреждения.

2) Повышение экономичности роботы сети и отдельных объектов в первую очередь за счет снижения технологического расхода энергии на ее транспортировку.

В условиях перехода на рыночною экономику меняются критерии экономичности работы сетей. Необходимо экономическое обоснование нормативов технологического расхода энергии в конкретных электрических сетях. Критические значения удельных транспортных расходов позволят определить момент когда целесообразной становится разработка мероприятий по снижению транспортного расхода электроэнергии за счет дополнительных капитальных вложений. Метод удельных транспортных расходов позволяет выполнить поиск “очагов” повышенного расхода электроэнергии и тем самым локализовать область возможных мероприятий по повышению экономичности режима сети.

Основное - это расчёт технологического расхода (потерь) активной мощности и энергии в сети в целом и в отдельных её фрагментах и выявление “очагов” повышенного расхода электроэнергии; оптимизация распределения реактивных мощностей и размещение дополнительных компенсирующих устройств; обоснование оптимальных режимов работы сети.

Таким образом, основой для решения задач повышения экономичности работы сети должны стать:

нормативы технологического расхода энергии;

методы выявления “очагов повышенного расхода энергии”;

программы расчета установившегося режима с учетом мероприятий по снижению потерь энергии.

Решение этих задач невозможно без текущей информации о конфигурации и режиме сети.

3) Обеспечение нормируемого качества электроэнергии.

Задачи этого направления связаны с проблемой электромагнитной совместимости электрической системы и потребителей. Для предприятий электрических сетей задачи включают в себя выбор оптимальных законов регулирования РНП трансформаторов, батарей конденсаторов, распределение конденсаторов между фазами для уменьшения несимметрии и др.

- по времени решения задач управления последние делятся на задачи, которые необходимо решать в темпе реального процесса (задачи реального времени) и задачи, время решения которых непосредственно не связано с темпом процесса. Однако обоснование наилучшего решения также требует более быстрого получения результаты решения.

Задачи реального времени входят в состав задач противоаварийного оперативного управления.

- с учетом разработок автоматизированных рабочих мест основных служб и их использования в Латвэнерго, Виницкэнерго, Иркутскэнерго и нормативной информации предлагается следующее распределение задач по службам:

1 Перечень задач, решаемых инженером абонентской службы

контроль за оперативной информацией, передаваемой от ЦТ-5000 (или аналогов), установленных у потребителей;

концентрация информации для передачи на верхний уровень управления;

передача статистической и оперативной информации в рамках локальной вычислительной сети между службами, информационный обмен с производственно энергетическим объединением (ПЭО);

оперативный контроль за поддержанием уровней электропотребления и нагрузок промышленными предприятиями;

составление оперативного баланса мощности и электроэнергии по ПЭС;

формирование отчетности по электропотреблению; расчеты с промышленными предприятиями за потребленную электроэнергию;

ведение базы данных по потреблению электроэнергии.

2 Задачи, решаемые главным инженером предприятия электрических сетей:

контроль за оперативной информацией, передаваемой в рамках локальной вычислительной сети ПЭС;

формирование и передача статистической и оперативной информации из всех служб, и районов электрических сетей на ПЭВМ главного инженера (директора ПЭС);

информационный обмен с ПЭО.

3 Перечень задач, решаемых инженером-технологом ОДС:

регистрация и отображение оперативной телеметрической информации о режимах работы сетей;

передача в рамках локальной вычислительной сети статистической и оперативной информации между службами;

концентрация информации для оперативной передачи в АРМ главного инженера ПЭС, на верхний уровень управления;

информационный обмен с ПЭО и районами электрических сетей;

оперативный контроль за поддержанием уровней электропотребления;

сбор и автоматизированный анализ информации о режиме электропотребления, расчет потерь;

cбор и автоматизированный анализ информации по потреблению электрической мощности по всем присоединениям;

автоматизированное определение расстояния до места замыкания на линиях 110 кВ и выше;

автоматизированное определение расстояния до места К.З. в сетях 6-35 кВ;

оценка термической стойкости элементов сети;

выбор оптимальной схемы нормального режима, обеспечивающей минимум потерь активной мощности и энергии в целом по сети;

выбор оптимальной послеаварийной и ремонтной схем, при этом ставится задача выбора наиболее эффективной конфигурации схемы и режима работы сети;

оптимизация мест разрезов в сети; оптимизация уровней напряжения в распределительной сети;

оптимизация выбора компенсирующих устройств.

Решение технологических задач включает в себя решение таких функциональных задач, как расчеты токов 2-х и 3-х фазных к.з. в разомкнутых сетях; моделирование установившехся режимов электрических сетей; расчет емкостных токов замыкания на землю.

4 Перечень задач, решаемых инженером производственно технологической службы (ПТС):

регистрация и отображение оперативной информации о режимах работы сетей;

архивирование режимной информации;

планирование и отчетность по ремонтам и расчеты графиков ремонтов;

анализа отчетности по электропотреблению;

выявление “очагов” повышенного расхода электроэнергии;

оценка термической стойкости элементов сети;

ведения баз данных по результатам работы смежных служб (службы подстанций, релейной защиты, телемеханики и т.д.);

выбор оптимальной схемы нормального режима, обеспечивающей минимум потерь активной мощности и энергии в целом по сети;

выбор оптимальной послеаварийной и ремонтной схем, при этом ставится задача выбора наиболее эффективной конфигурации схемы и режима работы сети;

оптимизация мест разрезов в сети; оптимизация уровней напряжения в распределительной сети;

оптимизация выбора компенсирующих устройств;

планирования развития действующих сетей и определение объемов капиталовложений, а также задача предпроектной проработки решений по развитию и реконструкции сетей;

разработка оптимальной схемы секционирования, обеспечивающей минимум потерь активной мощности и энергии в целом по сети;

обоснование и расчет эффективности мероприятий по повышению экономичности и надежности функционирования сетей.

5 Задачи службы релей н ой защиты:

выбор уставок сети 10, 0,4 кВ, согласование уставок защит с предохранителями на трансформаторных пунктах (ТП);

расчёт дифференциальной защиты трансформатора;

выбор уставок защит (дистанционной, МТЗ, и т.д.);

проверка чувствительности защит; диагностики работы РЗиА.

6 Задачи лаборатории высоковольтных испытаний:

обработка результатов измерения тангенса угла диэлектрических потерь обмоток, 15-секундного и 1-минутного сопротивлений изоляции и определение коэффициента абсорбции, ёмкости и определение соотношения С250 (метод “ёмкость-частота”);

определение относительного изменения ёмкости С/С и приращений этих значений в конце и в начале смотра, если при монтаже производится осмотр активной части трансформатора (метод “ёмкость-время”);

диагностика состояния маслонаполненных аппаратов по растворенным в масле газам;

определение зоны защиты стержневых (тросовых) молниеотводов различной высоты;

определение надёжности молниезащиты; проектирование заземляющих устройств.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

27491. Общая характеристика Мусульманского права 31.5 KB
  Общая характеристика Мусульманского права Прежде всего следует обратить внимание на то обстоятельство что понятия €œмусульманское право€ и €œправо мусульманских стран€ образующих семью мусульманского права далеко не идентичны. В настоящее время семья мусульманского права включает национальные правовые системы светских государств мусульманского мира таких как Объединенные Арабские Эмираты Йемен Пакистан Алжир Саудовская Аравия Египет Турция и др. процесс €œврастания€ мусульманского права в правовые семьи и системы других стран...
27492. Общая характеристика основных правовых школ (психологическая, социологическая, историческая) 37.5 KB
  Историческая школа права сложилась в первой половине XIX в. Действительно общим у исторической школы права с естественноправовой теорией можно считать положение о том что право не создается законодателем не творится его произволом. Основоположники исторической школы представляли процесс образования и развития права как стихийный спонтанный практически независимый от законодательной деятельности государства так же как формирование духа народа и его языка. При этом главным источником права считался обычай а законным то что ранее...
27493. Общая характеристика основных правовых школ (теологическая, естественно-правовая, реалистическая) 36 KB
  Основной смысл данной теории состоит в том чтобы утвердить верховенство церковной власти над светской государством и доказать что нет государства и права вне Бога. Поэтому данная позиция сохраняя тезис о божественном происхождении государства и права вполне позволяет приспособить феодальную теологическую концепцию к политической реальности нашего времени Естественноправовая теория Т. Согласно данной теории происхождение права связано с самой природой человека с его неотчуждаемыми правами и свободами. Гроций учил что законы...
27494. Общая характеристика Романо-германской правовой системы 26 KB
  Эта правовая семья возникла на основе рецепции римского права. Основной источник права Закон нормативный акт. Ей присуще четкое деление норм права на отрасли а все отрасли подразделяются на две подсистемы: частное право и публичное право. К сфере публичного права относятся административное уголовное конституционное международное публичное.
27495. Общая характеристика судебной власти и в России 27 KB
  Общая характеристика судебной власти и в России В соответствии с принципом разделения властей одной из трёх наряду с законодательной и исполнительной властью ветвей власти является судебная. Органы судебной власти разрешают правовые споры тяжбы между конкретными лицами а также рассматривают дела об оспаривании правовых предписаний на предмет соответствия правилам более высокой силы законов Конституции подзаконных нормативных актов законам так называемый нормоконтроль в отдельных случаях дают толкование правовым нормам в основном...
27496. Общая характеристика типов (моделей) соотношения права и государства 31.5 KB
  Общая характеристика типов моделей соотношения права и государства. Проблема соотношения государства и права достаточно сложна. Согласно первой государство выше и важнее права оно творит право и использует его в качестве инструмента своей политики. Тоталитарная модель соотношения государства и права была широко распространена в советской научной и учебной литературе так как она уходит корнями в учение К.
27497. Общая характеристика феодального государства и права 30 KB
  Общая характеристика феодального государства и права. Типология государства – традиционно рассматривают как теория учение о типах государств когдалибо существовавших в истории человеческого общества или существующих в настоящее время. Типология государства – это процесс систематизации государств с учетом их сущностных свойств для повышения эффективности в теоретической и практической деятельности по изучению государства и правоприменения. Под типом государства понимаются взятые в единстве общие черты различных государств система их...
27498. Общенаучные и частнонаучные методы теории права и государства 30.5 KB
  Признаками методов теории государства и права являются: – способствование углублению знаний о государстве и праве – соответствование понятиям права – осуществление юридического познания окружающей действительности. Все методы теории государства и права можно расположить в следующей последовательности: – всеобщие методы; – общенаучные методы; – частнонаучные методы. В теории государства и права используется весьма широко.
27499. Определите гипотезу и диспозицию ст. 211 ГК РФ 32 KB
  Нормы права устанавливающие определенный шаблон поведения в той или иной ситуации т. 1 Гипотеза юридической нормы – часть юридической нормы указывающая на жизненные обстоятельства при наличии или отсутствии которых реализуется норма. Если в гипотезе указано одно обстоятельство с наличием или отсутствием которого связывается действие юридической нормы то такая гипотеза называется простой. Если гипотеза действие нормы ставит в зависимость от наличия или отсутствия одновременно двух или более обстоятельств то она называется сложной.