Система мониторинга переходных режимов (Wide Area Measurement System-WAMS)


Статус статьи

Не проверено экспертами


Назначение

  • Выполнение синхронизированных измерений параметров, характеризующих текущий режим работы энергосистемы в различных сечениях, сбор, обработка и хранение этих данных, представление информации диспетчерам энергосистемы.
  • Расчет параметров текущего режима работы энергосистемы в режиме реального времени;
  • Контроль параметров стабильности энергосистемы в режиме реального времени (обнаружение колебаний частоты, мощности, разности углов и т.п.).
  • Выдача диспетчерам и в SCADA-системы сигналов предупреждений и тревог в случае обнаружения отклонений от заданных параметров энергосистемы;
  • Предоставление данных для послеаварийного анализа процессов в энергосистеме;
  • Обмен данными со SCADA-системами и другими системами WAMS.


Все основные функции WAMS-систем можно отобразить в виде схемы (рисунок 1).

Рисунок 1. Функции классических WAMS систем
Рисунок 1. Функции классических WAMS систем


Общие сведения

Достигнутый уровень технического развития существующего измерительного обеспечения, базирующегося на передовых информационных технологиях передачи и обработки информации о параметрах электрического режима, синхронизированных по времени с помощью спутниковых систем ГЛОНАСС или GPS, делает возможным создание современной системы мониторинга режимов (СМР). Одной из них является технология векторного измерения параметров режима – технология Wide-Area Measurement & Control Systems (WAMS/WACS), позволяющая синхронно и с высокой точностью контролировать состояние энергосистем.

Технология векторного измерения параметров позволяет определять параметры режимов энергосистем с высокой дискретностью в интервале и с синхронизацией измерений посредством космических спутников. Информация такого качества существенно отличается от данных, получаемых с помощью традиционных систем телеметрии, и дополняет их. Основным измерительным оборудованием этих систем являются приборы для измерения комплексных электрических величин – УСВИ (PMU) . Центральная станция WAMS осуществляет сбор данных от PMU, расположенных по всей энергосистеме (данные включают информацию о напряжении, токе, активной мощности, частоте и фазовом угле).

Функции системы:

  • расчет параметров режима на основании полученных данных (разность фазовых углов, перетоков мощностей и т.д.),
  • определение отклонения величин от установленного номинального значения,
  • оценка запаса реактивной мощности,
  • определение и сигнализация ненормальных режимов,
  • визуализация измеренных и рассчитанных параметров (графики, столбчатые диаграммы, мнемосхемы, векторные диаграммы и т.д.) в реальном времени,
  • воспроизведение данных из архива,
  • разграничение уровней доступа пользователей.


Актуальность использования



Эффекты от внедрения (использования)

Преимущества практического внедрения и использования WAMS-систем:

  • повышение надежности работы энергосистемы путем минимизации рисков возникновения и развития системных аварий и снижения времени отключений, что значительно снизит убытки;
  • увеличение объемов передаваемой по существующим линиям мощности;
  • максимально эффективное использование существующих ресурсов энергосистемы;
  • повышение эффективности работы всей энергосистемы.


К числу основных областей применения технологии можно отнести следующие:

  • анализ низкочастотных колебаний частоты и мощности в режиме «on-line»;
  • оценка состояния энергосистемы по данным SCADA-системы и PMU-измерений;
  • выбор дозировок управляющих воздействий ПА в режиме «on-line»;
  • оценка тяжести текущего режима и предупредительная сигнализация;
  • оценка тяжести аварийного возмущения в режиме «on-line»;
  • мониторинг устойчивости узлов нагрузки (динамических свойств);
  • идентификация параметров математических моделей энергосистемы;
  • подтверждение результатов моделирования переходных процессов;
  • автоматическое регулирование напряжения энергосистемы.


Этим, однако, не исчерпываются возможности новой технологии, каждый раз проявляющиеся по мере возникновения новых задач автоматизации управления в больших энергообъединениях. К таким применениям относятся, в частности:

  • создание адаптивной релейной защиты и автоматики (РЗА) энергосистем, способной менять свои функции в зависимости от вида и тяжести аварийного возмущения;
  • выявление “скрытых повреждений” в устройствах релейной защиты, приводящих к ложным срабатываниям и избыточным отключениям;
  • формирование в режиме «on-line» управляющих воздействий для автоматического предотвращения нарушения устойчивости в энергосистемах;
  • создание так называемой стратегической системы защиты энергетической инфраструктуры;
  • создание системы оперативной оценки надежности энергосистемы в режиме «on-line».


Принцип функционирования



Опыт применения

В рамках ЕЭС WAMS технология применялась для:

  • управления режимом работы электропередачи по относительному углу (транзит Рефтинская ГРЭС – ПС 500 кВ, Тюмень – Сургутская ГРЭС);
  • разработки и создания ПАК мониторинга низкочастотных колебаний энергосистем на основе СМПР;
  • развития систем ЦСПА и АРЧМ
  • разработки и внедрения систем управления гибкими электропередачами
  • определения колебательной устойчивости энергосистемы в режиме реального времени
  • разработки системы ПА предотвращения каскадных аварий
  • создания пусковых органов ПА на базе векторных изменений параметров электрического режима


Пример реализации технологии
Одним из примеров реализации технологии служит комплекс Smart-WAMS (производитель: РТСофт), который послужил основой создания системы мониторинга переходных режимов (СМПР). СМПР – российская WAMS-технология, новое направление в измерении параметров электрической сети.

Первый регистратор был установлен 5 лет назад на ПС 500 кВ «Центральная» МЭС Юга, которая является узловым пунктом в системе распределения электроэнергии в Южном регионе России.

В настоящее время комплексы Smart-WAMS работают уже на тридцати объектах энергетики. Это крупнейшие системообразующие электростанции большой мощности и подстанции высокого класса напряжений.

За прошедшие 5 лет комплекс Smart-WAMS постоянно модернизировался и развивался. Были добавлены возможности ретрансляции данных в реальном времени, установлена подсистема диагностики и сигнализации о возможных неисправностях, проведена аттестация комплекса для применения на объектах ОАО «ФСК ЕЭС».

Сегодня Smart-WAMS является мощным многофункциональным инструментом для решения таких недоступных ранее задач, как оценка состояния энергосистемы в реальном времени и выявление низкочастотных колебаний. В отличие от зарубежных устройств комплекс имеет возможность синхронизации от российской спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС.


Ссылки


Архитектурные кейсы, связанные с технологией