ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

по производству электроэнергии -электрические станции; по передаче, преобразованию и распределению электроэнергии - электрические сети и подстанции; по потреблению электроэнергии в производственных и бытовых нуждах приёмники электроэнергии. Виды электроустановок:

Электрической станцией называется предприятие, на котором вырабатывается электрическая энергия. В зависимости от используемого вида первичной энергии все существующие электрические станции разделяются на следующие основные группы: тепловые, гидравлические, атомные, ветряные и др.

Приёмником электроэнергии называется электрическая часть производственной установки, получающая электроэнергию от источника и преобразующая ее в механическую, тепловую, химическую, световую энергию, в энергию электростатического и электромагнитного поля. Совокупность электроприёмников производственных установок цеха, корпуса, предприятия, присоединенных с помощью электрических сетей к общему пункту электропитания, называется электропотребителем.

Электрической сетью называется совокупность электроустановок для передачи и распределения электроэнергии, состоящая из подстанций и распределительных устройств, соединенных линиями электропередачи, и работающая на определенной территории. Часть энергетической системы, состоящая из генераторов, распределительных устройств, повышающих и понижающих подстанций, линий электрической сети и приёмников электроэнергии, называют электроэнергетической системой.

Электрические сети классифицируют по следующим признакам. Напряжение сети. Сети могут быть низковольтными, или низкого напряжения (НН), и высоковольтными, или высокого напряжения (ВН). Выделяют также сети среднего напряжения (СН). Род тока. Сети могут быть постоянного и переменного тока. Назначение. Сети в городах, сети промышленных предприятий, сети электрического транспорта, сети в сельской местности. Районные сети; сети межсистемных связей. Питающие и распределительные сети. Конструктивное исполнение сетей.

Электрические сети классифицируют по следующим признакам. Напряжение сети. Сети могут быть низковольтными, или низкого напряжения (НН), и высоковольтными, или высокого напряжения (ВН). Выделяют также сети среднего напряжения (СН). Род тока. Сети могут быть постоянного и переменного тока. Назначение. Сети в городах, сети промышленных предприятий, сети электрического транспорта, сети в сельской местности. Районные сети; сети межсистемных связей. Питающие и распределительные сети. Конструктивное исполнение сетей.

Технологические особенности работы электроэнергетических систем совпадение во времени выработки электроэнергии и ее потребления, непрерывность и автоматическое протекание всего технологического процесса; тесная связь электроэнергетических предприятий с промышленностью, транспортом, коммунальным и сельским хозяйством. Непрерывность технологического процесса приводит к полной зависимости режимов работы всех энергетических установок: вырабатывающих, распределяющих и преобразующих электрическую энергию. Поэтому всякое изменение режима производства электроэнергии автоматически отражается на ее распределении и дальнейшем преобразовании. В равной мере и изменение режима потребления мгновенно влияет на выработку энергии. Управление всеми этими процессами реализуется при эксплуатации объектов электрических систем.

Основные требования, предъявляемые к работе энергосистем : выполнение плана выработки и распределения электроэнергии с покрытием максимумов нагрузки; бесперебойная работа электрооборудования и надежная работа систем электроснабжения; обеспечение необходимого качества отпускаемой потребителям электроэнергии.

Классификация состояний и режимов ЭС. Требования к ним Режимом работы ЭС называется ее состояние, определяемое значениями мощностей, напряжений, токов, частоты, характеризующих процесс производства, преобразования, передачи и распределения энергии и называемых параметрами режима. Нормальный режим – это режим работы, при котором обеспечивается выполнение требований к надежности, экономичности и качеству электроэнергии. Режим, в который ЭС вынужденно перешла из нормального и существование которого должно быть ограничено, поскольку нарушена часть критериев надежности, экономичности или качества энергии называется утяжеленным (ухудшенным). Этот режим обычно создает повышенную опасность аварийных нарушений и в ряде случаев предшествует аварийному. Аварийный режим, подлежащий быстрейшей ликвидации, может возникнуть в результате перехода от утяжеленного режима или внезапно – при предшествующем нормальном режиме (например, из-за КЗ). Послеаварийный режим, в который ЭС переходит из аварийного (обычно в результате действия релейной защиты и автоматики), часто является утяжеленным и необходимо вмешательство оперативного персонала для восстановления длительно допустимого, т.е. нормального, режима. При успешном АПВ осуществляется автоматический переход от аварийного к нормальному без вмешательства персонала.

Эксплуатация энергосистемы организуется в двух направлениях: поддержание работоспособности оборудования, нормального состояния зданий и сооружений; оперативно-диспетчерское управление (ОДУ) использованием оборудования и работой энергосистемы в целом.

Функции диспетчерского управления : разработка и ведение режимов работы электростанций, сетей и энергосистем, обеспечивающих заданные условия энергоснабжения потребителей ( СО ЕЭС); планирование и подготовка ремонтных работ; обеспечение устойчивости энергосистем; выполнение требований к качеству электрической энергии и тепла; обеспечение экономичности работы энергосистем и рационального использования энергоресурсов при соблюдении режимов потребления; предотвращение и ликвидация технологических нарушений при производстве, преобразовании, передаче и распределении электрической энергии и тепла.

Организационная структура оперативно – диспетчерского управления

Формы обслуживания подстанций круглосуточное дежурство персонала на подстанции на щите управления. (ответственные узловые подстанции). дежурство персонала на дому (персонал несет дежурство на дому, где имеется телефон и сигнализация оповещения, срабатывающая при перегрузке или автоматическом отключении оборудования. При ее сигнале дежурный немедленно отправляется на подстанцию. Во время дежурства дежурный производит осмотры оборудования и выполняет небольшие по объему ремонтные и эксплуатационные работы); централизованное обслуживание групп подстанций персоналом оперативно-выездных бригад (ОВБ). В обычных условиях ОВБ дежурит на одной из подстанций (чаще всего узловой). По распоряжению диспетчера она выезжает на специально оборудованной автомашине, имеющей радиосвязь, на закрепленные подстанции, где производит переключения, осмотры, допуски к работам, устраняет ненормальные режимы работы оборудования и ликвидирует аварии.

Оперативное ведение режима энергосистемы осуществляется со специально оборудованного диспетчерского пункта (ДП). Этот пункт оснащается диспетчерским щитом, на который наносится мнемоническая схема всех объектов, находящихся в оперативном управлении данного диспетчера. На мнемосхеме изображены генераторы, трансформаторы, линии электропередачи, шины электрических станций и подстанции, коммутационные аппараты (выключатели, разъединители). Для оперативного руководства режимами энергосистемы дежурный диспетчер должен получать сведения о состоянии оборудования объектов, нагрузке станций, загрузке синхронных компенсаторов, нагрузке линий и трансформаторов, частоте переменного тока, напряжении в различных точках сети, состоянии релейной защиты и автоматики, внезапных отключениях линии, трансформаторов, генераторов, отметках воды в водохранилищах ГЭС, запаса топлива на тепловых станциях, состоянии обслуживающего персонала, учитывать состояние внешней и социальной среды. Эта информация обрабатывается на диспетчерском пункте, анализируется и на её основании диспетчер принимает решения по регулированию режима.

Передача информации на ДП организуется по соответствующим каналам связи : проводные линии связи; высокочастотная связь по проводам ЛЭП; радиосвязь. Информация передаётся: путем телефонных сообщений операторного персонала; с помощью телесигнализации; телеизмерений; реализуется телеуправление. Схема оперативной связи должна быть организована таким образом, чтобы необходимая информация поступала как в нормальных, так и в аварийных режимах работы энергосистемы. Для этого обычно создают основные и резервные (обходные) каналы связи.

Наиболее важная информация передаётся на диспетчерский пункт с помощью устройств телесигнализации и телеизмерений. Телесигнализация дает возможность диспетчеру непосредственно на мнемосхеме диспетчерского щита видеть коммутационное состояние выключателей. При изменении положения выключателей на каком-то объекте системы на диспетчерский пункт подается сигнал и загораются лампы несоответствия этих выключателей на мнемосхеме. В некоторых случаях с диспетчерского пункта выполняется также телеуправление отдельными объектами системы. Необходимость в телеуправлении возникает в том случае, когда объект эксплуатируется без постоянного дежурного персонала, объём телеуправления обычно ограничивают управлением с ДП выключателями, ответвлениями трансформаторов, активной и реактивной нагрузками ГЭС.

Содержание основных функций ОДУ Технологическое планирование режимов ЭС Разработка эксплуатационных режимов выполняется на различных стадиях: заблаговременно (на ближайший зимний максимум и летний минимум, поквартально, на предстоящий месяц) и на следующие сутки. К наиболее важным относится перспективная разработка режима зимнего максимума. Для этого режима определяются ожидаемые нагрузки системы в целом и по отдельным узлам. По этим нагрузкам составляются балансы активных и реактивных мощностей в системе, и выявляется достаточность резервов. При необходимости совместно с «Энергосбытом» разрабатываются мероприятия по регулированию режима работы потребителей и обеспечению баланса мощностей в наиболее вероятных аварийных случаях.

Прогнозируемые нагрузки используются также для составления нормальной схемы энергосистемы. Под нормальной схемой понимают схему коммутации сети, которая соответствует наибольшей экономичности и надежности электроснабжения потребителей и обеспечивает должное качество электрической энергии (в соответствии с ГОСТ ). Подготовка нормальной схемы заключается в проведении серии расчетов потокораспределения в нормальных и послеаварийных режимах. По результатам этих расчетов определяются уровни напряжения, потери мощности, устанавливается наличие перегрузок линий и трансформаторов. Для вариантов нормальной схемы проводятся также расчеты токов коротких замыканий, статической и динамической устойчивости.

К перспективным расчетам относятся расчеты по предварительной проверке режимов при выводе в ремонт оборудования системы. На основании поданных с объектов энергосистемы заявок диспетчерская служба составляет годовой план капитальных ремонтов основного оборудования, оказывающего существенное влияние на режим системы (крупных котлоагрегатов и турбогенераторов, мощных линий и трансформаторов и т.п.). При этом на основе соответствующих расчетов проверяется возможность наложения одних ремонтов на другие. В результате план формируется таким образом, чтобы нежелательные наложения ремонтов были исключены и круглый год обеспечивалось покрытие нагрузок энергосистем. При подготовке перспективных режимов разрабатываются директивные материалы, которые затем используются в непосредственном управлении энергосистемой. Эти материалы устанавливают перечень контрольных точек по напряжению и графики напряжений в них, очередность ограничения и отключения потребителей в случае возникновения дефицита мощности, длительно допустимые нагрузки и допустимые перегрузки элементов систем и др.

Соответствующие инструкции устанавливают порядок ликвидации аварий и управления устройствами релейной защиты и автоматики, дают указания о допустимых схемах электрических соединений. Ряд материалов посвящается экономичному ведению режима энергосистемы. При квартальном и месячном планировании режимов системы на основе проведения расчетов нормальных режимов и расчетов устойчивости более тщательно проверяется возможность вывода в ремонт оборудования в соответствии с годовым графиком капитальных ремонтов. Разработка режима на следующие сутки производится наиболее детально. Здесь важно составить прогноз суточного графика нагрузки и задать электростанциям диспетчерские графики нагрузки. Точность прогнозирования максимума нагрузки энергосистемы на следующие сутки должна быть не менее 3 %.

Другая не менее важная задача при разработке суточного режима энергосистемы на следующий день заключается в определении суточного графика нагрузки для каждой электростанции (покрытие графика нагрузки системы). Эта работа выполняется совместно с рассмотрением заявок на ремонт оборудования, которые подаются в диспетчерскую службу с объектов энергосистемы, в соответствии с планом капитальных и текущих ремонтов. При появлении дефектов в оборудовании могут быть поданы заявки на противоаварийные работы, не предусмотренные планом. На основании ожидаемых графиков нагрузки, полученных заявок, а также информации о располагаемых мощностях станций, запасах топлива на тепловых станциях, отметках верхних бьефов водохранилищ ГЭС проводится планирование суточного режима предстоящего дня. Покрытие графика нагрузки системы выполняется с учетом предполагаемых ремонтов, в результате чего намечается график нагрузки для каждой станции по условию экономичной работы всей энергосистемы и обеспечения необходимого резерва.

Одновременно прорабатываются режимы работы электрических сетей, связанные с выводом в ремонт оборудования. При этом проверяется, находятся ли напряжения в допустимых пределах и нет ли перегрузки линий и трансформаторов. В результате делаются окончательные выводы, какие ремонты могут быть разрешены.

Ведение режима энергосистемы Одна из корневых функций дежурного диспетчера энергосистемы состоит в поддержании требуемых параметров режима и показателей качества электрической и тепловой энергии. Эта функция может быть представлена следующими составляющими: Контроль выполнения станциями заданных графиков нагрузок и поддержание ими запланированного резерва активной мощности; Оптимизация режима работы станций, например, по критерию минимума расхода топлива; Регулирование частоты; Сопровождение проведения в ЭС ремонтных работ; Обеспечение требуемого уровня напряжения в узловых точках электросети; Изменение схемы коммутации электрических сетей для обеспечения оптимального режима, вывода в ремонт оборудования согласно разрешенным заявкам, и ввода его в работу после окончания ремонта. Одновременно производится перестройка устройств релейной защиты и автоматики; Локализация последствий, устранение причин аварий и восстановление нормального режима работы ЭС.

Возникновение аварийных режимов может произойти из-за стихийных явлений (гроза, ветер, гололед, отрицательные или большие плюсовые температуры воздуха и т.д.). Повреждение оборудования посторонними лицами, повреждение элементов оборудования энергосистемы в результате образования дефектов в оборудовании, из-за неправильных действий устройств релейной защиты и автоматики, ошибок обслуживающего персонала. Наиболее опасны аварии, связанные со снижением мощности станций, отключением сильно нагруженных высоковольтных линий, нарушением устойчивости. Эти аварии могут приводить к большому недоотпуску энергии и наносить существенный ущерб потребителям. Диспетчер энергосистемы, получив информацию о происшедших отключениях, должен быстро составить представление о характере аварии и принять немедленные меры по ее ликвидации. Выполняя свои функции, диспетчер единолично принимает решения по всем вопросам, возникающим в процессе управления функционированием энергосистем, и несет за это личную ответственность.

Диспетчерское управление осуществляется с помощью автоматизированной системы диспет­черского управления (АСДУ), которая со­стоит из средств вычислительной техники, связи, телемеханики, систем автоматики и комплексов программного обеспечения. В составе АСДУ на всех уровнях ее иерархии созданы и эксплуатируются: системы автоматического управления режимами - системы релейной защиты, противоаварийной автоматики и автомати­ческого управления нормальными режима­ ми по частоте и активной мощности (АРЧМ); оперативно-информационные и уп­равляющие комплексы (ОИУК), обеспечи­вающие в реальном времени дежурного диспетчера информацией о текущем режи­ме, управление диспетчерским щитом, ве­дение суточной диспетчерской ведомости и пр.; системы оперативного управления внутри суточного периода (советчик дис­петчера), обеспечивающие внутрисуточную коррекцию режима по активной мощности и напряжению, оперативную оценку надеж­ности; системы краткосрочного (сутки, неде­ля) и долгосрочного (месяц квартал, год) планирования энергетических и электри­ческих режимов; системы автоматизации коммерчес­кого учета и контроля электроэнергии и мощности (АСКУЭ); экспертные системы для информаци­онной помощи оперативному персоналу, а также интеллектуальной поддержки принятия решений; диспетчерские тренажеры.