Современный этап развития электроэнергетики характеризуется увеличением мощности и сложности энергетических систем и их объединений. В эксплуатации находятся большое количество электростанций с оборудованием различных типов, энергосистемы объединены магистральными электрическими сетями в мощные объединенные энергосистемы.
В связи с этим чрезмерно усложняется задача диспетчерского управления режимами ЕЭС в целом и и входящими в нее ОЭС И ЭС. Управление режимами вручную методами, еще недавно являвшимися традиционными, становится невозможным, и для обеспечения надежности режимов, надлежащего качества энергии и экономичности работы энергосистем внедряются автоматизированные системы диспетчерского управления (АСДУ), базирующиеся на прменения ЭВМ и современных математических методах.
Автоматизированные системы диспетчерского управлния предусматривают решение широкого круга задач расчета как стационарных режимов, так и нестационарных (устойчивость, токи короткого замыкания и т. п.) при долгосрочном (год, квартал) и краткосрочном (неделя, сутки) планировании и оперативном (до суток) управлении.
Оперативное диспетчерское управление ЕЭС имеет иерархическую структуру. Ступенями диспетчерского управления являются Центральное диспетчерское управление (ЦДУ) ЕЭС (верхний уровень), объединенное диспетчерское управление (ОДУ), управление объединенными энергосистемами (ОЭС), диспетчерские службы (ДС) энергосистем (ЭС), а также диспетчерские службы сетевых районов и дежурные электростанций.
Вся работа по планированию режимов и управлению ими распределена между перечисленными ступенями иерархической схмеы диспетчерского управления. Для возможности использования в этой схеме, а также в связи со сложностью решаемой задачи методы, предусматривают разделение (декомпозицию) общей задачи управления режимами на ряд взаимосвязанных подзадач, решаемых на разных ступенях и в разные периоды времени.
Разновидности электроэнергетических задач. Способы их решения.
Анализ устойчивости электрических систем
Устойчивость – свойство системы возвращаться в равновесное состояние после воздействия возмущений. Устойчивость статическая – поведение системы при относительно малых, медленно происходящих изменениях параметров (описывается СЛДУ). Динамическая – при резком переходе от одного режима к другому (СНДУ). Известны 2 основных подхода к исследованию динамических свойств системы, каждый из которых можно применять для исследования обоих типов задач, т.е. для исследования как статической, так и динамической устойчивости. Но у каждого из подходов нет неограниченных возможностей, задачи анализа устойчивости требуют осмысления и обоснованного выбора метода решения.
Первый подход (моделирование переходных процессов предусматривает получение решения дифф. уравнений, описывающих переходный процесс, т.е. получение всех переменных в виде функций от времени, а затем проведение анализа этих функций. Этот подход был собственно рассмотрен на предыдущих лекциях. По графическому виду зависимости функции от времени можно говорить об устойчивости параметра системы к воздействию.
Достоинства этого метода в его универсальности, можно решать задачи исследования устойчивости динамической и статической, качество переходных процессов, запас устойчивости.
Недостатки в математической сложности решения задач. Второй подход, который можно назвать аналитическим, позволяет получить оценку устойчивости системы непосредственно из ее описания дифф. уравнениями, т.е. по анализу общего вида дифф. уравнений.
Этот подход проще в смысле получения решений, но не обладает универсальностью первого. Аналитический подход использует разные методы в зависимости от типов поставленных задач. Для анализа статической устойчивости систем, динамика которых описывается линейными дифф. уравнениями применяются различные критерии: Гурвица, Найквиста, Рауса, Михайлова, D-разбиения и др.
Все критерии разработаны в предположении, что решение СЛАУ при наличии малых возмущений может быть получено в виде
X(t ) = e At + X 0 ,
Для исследования динамической устойчивости, т.е. анализа устойчивости систем, переходные процессы в которых описываются СНДУ, используются методы Ляпунова.
Экспертные системы в управлении энергетическими системами
Современное состояние объектов топливно-энергетического комплекса и химической технологии кратко можно определить как опасное для окружающей среды в целом и для персонала этих объектов. Чрезмерная концентрация таких объектов в отдельных регионах, например, как в Республике Башкортостан, приводит к тяжелым экологическим последствиям. Деятельность различных государственных и общественных организаций, созданных с целью улучшения экологической обстановки, направлена, в основном, на контроль состояния окружающей среды и на возможное восстановление нарушенной экосистемы, а не на научно обоснованный анализ техногенных причин нарушения экосистемы, а также на предотвращение промышленных аварий и катастроф.
За последние пять лет, согласно статистике (по данным ГНТП ("Безопасность"), коэффициент нарастания техногенных аварий и катастроф на объектах названных отраслей увеличился в 4,3 раза, и это при общем спаде производства более чем в 2 раза. Резкое увеличение техногенных аварий и катастроф является следствием общепринятой системы создания новой техники, основанной на использовании традиционных правил проектирования и простейших инженерных методов расчета и испытания, не отвечающих в полной мере требованиям обеспечения безопасности.
Одной из основных причин техногенных аварий и катастроф на предприятиях нефтегазохимического комплекса является износ технологического оборудования, в настоящее время он составляет 70-90 % для половины оборудования, около 40 % технологического оборудования вообще отработало регламентированный ресурс. Также, согласно последним исследованиям, причиной почти 50 % аварий являются либо неправильные, либо несвоевременные действия персонала в процессе ситуационного управления технологическими объектами.
Более того, при возникновении аварийной ситуации вероятность того, что человек сделает ошибку, увеличивается в 1,5 раза по сравнению с нормальной ситуацией.
Из вышесказанного следует, что для обеспечения промышленной и экологической безопасности на данных объектах должны применяться специальные системы поддержки принятия решений, работающие независимо либо входящие в состав АСУ ТП. В научно-технической литературе такие системы обычно называют экспертными системами и определяют их так: интеллектуальные системы, способные в диалоге с лицом, принимающим решение, на основе заложенных в них знаний и правил применения этих знаний проводить оценку текущей ситуации, экспертизу состояния объекта, выявлять причины неполадок и давать рекомендации по их устранению или предотвращению.
Применение таких систем в химической технологии позволит избегать возникновения аварийных ситуаций за счет своевременного принятия правильных решений в процессе ситуационного управления сложными объектами нефтепереработки и нефтехимии.
