Лекция № 1

Глава 1. Управление энергосистемами

1. Современное состояние и перспективы развития электроэнергетики России

Единая энергосистема (ЕЭС) России, как основной объект электроэнергетики страны, представляет собой комплекс электростанций и электрических сетей, объединенных общим режимом и единым централизованным диспетчерским управлением. Переход к этой высшей форме организации электроэнергетического хозяйства позволил наиболее рационально использовать энергетические ресурсы, повысить экономичность и надежность энергоснабжения народного хозяйства и населения страны.

Это одно из наиболее крупных энергообъединений в мире за 70 лет существования накопило огромный опыт надежного и экономичного снабжения потребителей качественной электроэнергией.

В составе ЕЭС России работают 7 объединений энергосистем (ОЭС) и 72 региональные энергосистемы (РЭС).

Суммарная мощность всех электростанций ЕЭС России составляет 200 тыс. МВт, в том числе мощность тепловых станций (ТЭС) -140 тыс. МВт, атомных станций (АЭС) - 20 тыс. МВт, гидростанций (ГЭС) - 40 тыс. МВт.

Общая протяженность линий электропередачи напряжением 110-1150 кВ на территории России составляет 400 тыс. км.

В предстоящие годы необходимо обеспечить ввод в эксплуатацию на новых и реконструируемых электростанциях около 80 тыс. МВт генерирующих мощностей, в том числе 60 тыс. МВт на ТЭС, 8,5 тыс. МВт на ГЭС и более 11 тыс. МВт на АЭС.

1.2. Диспетчерское управление энергосистемами

Единая энергетическая система России (ЕЭС “Россия”) охватывает всю территорию страны и представляет собой сложнейший комплекс многочисленных объектов, вырабатывающих электрическую и тепловую энергию, и электрических и тепловых сетей, по которым эта энергия передаётся потребителю. Энергообъекты, расположенные на определённой территории, объединены в энергосистемы. Несколько энергосистем составляют объединённую энергосистему. Совокупность объединённых энергосистем является основой Российского энергетического хозяйства.

От качества работы энергосистем зависят показатели работы многих отраслей народного хозяйства, поэтому к энергосистемам предъявляются повышенные требования в отношении количества и качества вырабатываемой электроэнергии и надёжности электроснабжения. Эти требования могут удовлетворяться только при высокой организации процесса управления системами на базе использования современных технических средств управления.

Основными особенностями технологического процесса выработки и распределения электроэнергии как в энергосистемах, так и в объединениях являются:

а) одновременность выработки и потребления электроэнергии, требующая непрерывного поддержания количественного баланса между вырабатываемой и потребляемой электроэнергией;

б) непрерывность процесса выработки и потребления электроэнергии и непрерывность контроля за этим процессом;

в) быстрое протекание различных переходных процессов, связанных с отказами отдельных элементов или узлов энергосистемы;

г) значительная территориальная отдалённость энергообъектов друг от друга и от пункта централизованного управления;

д) функциональное разнообразие устройств, работающих на объектах энергосистемы и обуславливающих разнообразие систем управления, регулирования и контроля;

е) необходимость обеспечения чёткого взаимодействия всех элементов энергосистемы и всей системы в целом.

Для осуществления надлежащего централизованного управления энергетикой в столь сложных условиях существует специальная служба диспетчерского управления (см. рис. 1.1.). Высшей ступенью является Центральное диспетчерское управление (ЦДУ), которому непосредственно подчиняются диспетчерские управления объединённых энергосистем (ОДУ). Диспетчерское управление отдельной энергосистемой осуществляется с центрального диспетчерского пункта энергосистемы (ЦДП) через управление оперативным персоналом пунктов управления электростанций и персоналом диспетчерских пунктов (ДП) предприятий электросетей. В ведении (ДП) находятся диспетчерские пункты районов электросетей (РЭС), оперативно-эксплуа­тационные пункты (ОЭП) и оперативно-выездные бригады (ОВБ), теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), гидроэлектростанции, государственные районные электростанции (ГРЭС).

Рис. 1.1. Иерархическая схема диспетчерского управления

в РАО ЕЭС “Россия”

На каждой ступени диспетчерского управления решаются разные задачи, но все они связаны с обеспечением бесперебойности снабжения потребителя электроэнергией хорошего качества. Диспетчерское управление должно обеспечить:

а) удовлетворение потребности в электрической и тепловой энергии, т.е. соблюдение графика распределения нагрузок между электростанциями в строгом соответствии с программой, учитывающей экономичность и рентабельность работы энергосистемы;

б) бесперебойность энергоснабжения потребителей и надежность работы энергосистемы и отдельных ее элементов, для чего диспетчерское управление осуществляет оперативное руководство различными переключениями оборудования в энергосистеме и руководство по ликвидации и предотвращению аварийных ситуаций;

в) качество энергии: частоту и напряжение электрического тока, давление и температуру отпускаемых потребителям пара и горячей воды, удовлетворяющих установленным нормам: для этого диспетчерское управление осуществляет оперативный контроль за качественными показателями энергосистемы.

Для успешного выполнения заданных функций диспетчер должен иметь:

а) исчерпывающие данные о состоянии оборудования на контролируемых объектах;

б) полную информацию о режимах работы объектов, вырабатывающих электрическую и тепловую энергию;

в) необходимые данные о режимах работы определённых участков электрической и тепловой сети;

г) возможность оперативного вызова для переговоров дежурного персонала контролируемых объектов;

д) возможность непосредственного вмешательства в технологический процесс выработки и распределения энергии.

Таким образом, для нормального функционирования энергосистемы между диспетчерским пунктом и контролируемыми объектами должна передаваться определённая информация: известительная со стороны объекта контроля к диспетчеру и распорядительная от диспетчера к объекту контроля.

Известительная информация состоит из оперативной информации и части производственно-статической информации, содержащей сведения, необходимые для расчёта и корректировки текущего процесса выработки и распределения энергии. Оперативная информация несёт сведения о положениях выключателей высокого напряжения, состоянии противоаварийной автоматики, значениях напряжения и частоты в контрольных точках сети, значениях перетоков активной и реактивной мощности на межсистемных линиях электропередач и т.д.

Распорядительная информация содержит сведения о значениях оптимальных графиков активной и реактивной мощности основных электростанций, требуемых переключениях силового оборудования, изменениях уставок релейной защиты и противоаварийной автоматики и т.п.

К каждому виду информации, в зависимости от конкретных условий управления, предъявляются различные требования в отношении объемов, скорости передачи, периодичности передачи и достоверности. Таким образом, для оперативного управления процессом выработки и распределения электрической и тепловой энергии диспетчер должен располагать определенными средствами, которые называются средствами диспетчерского технологического управления (СДТУ).