Министерство образования Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Южно-Уральский государственный университет
Кафедра «Электрические станции, сети и системы»
621.311.2(07)
Б907
Б. Г. Булатов, А.В. Коржов
АСУ и ОПТИМИЗАЦИЯ
Учебное пособие
по курсовому проектированию
Челябинск
Издательство ЮУрГУ
2005
УДК 621.311.2.001.2(076.5) + 621.311.1 – 52(076.5)
Булатов Б.Г., Коржов А.В. АСУ и оптимизация режимов энергосистем: Учебное пособие по курсовому проектированию. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005. – 40 с.
Учебное пособие составлено в соответствии с программой дисциплин «АСУ электростанций», «АСУ и оптимизация режимов энергосистем», «Технические средства диспетчерского и технологического управления» и содержит теоретические положения, исходные данные и другие методические материалы, необходимые для курсового проектирования с использованием ПЭВМ.
Пособие может быть полезным и при выполнении дипломных проектов и работ студентами специальностей 140204 – «Электрические станции», 140205 – «Электрические системы и сети» и 140203 – «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем».
Ил. 16, табл. 12, список лит. – 6 назв.
Одобрено учебно-методической комиссией энергетического факультета.
Рецензенты: Бухтояров В.Ф., Епанчинцев Н.П.
Издательство ЮУрГУ, 2005.
Введение
Единая энергетическая система (ЕЭС) России является базой для электроснабжения большой части территории страны. Она представляет собой объединение электрических станций и подстанций, связанных электрическими сетями разных номинальных напряжений, и является технологически единым объектом, режим которого обеспечивается с помощью централизованного диспетчерского управления.
Круглосуточное диспетчерское управление осуществляется на всех объектах энергосистемы и делится на следующие уровни иерархии:
центральное диспетчерское управление (ЦДУ) ЕЭС;
объединённое диспетчерское управление (ОДУ) объединением энергосистем;
диспетчерское управление региональными энергетическими системами;
диспетчерское управление предприятиями электрических сетей (ПЭС);
диспетчерское управление электрическими станциями;
диспетчерское управление районами электрических сетей (РЭС);
диспетчерское управление отдельными подстанциями.
Основной задачей диспетчерского управления сегодня является обеспечение надёжного и экономичного функционирования электрических сетей и подключенных к ним электростанций, которое обеспечивает технологические условия для оптового (ОРЭМ) и розничного (РРЭМ) рынков электрической энергии и мощности.
Повышение качества принимаемых решений в процессе диспетчерского управления режимами работы энергосистемы возможно только путём использования современной вычислительной техники и математических методов оптимизации, объединяемых в автоматизированную систему диспетчерского управления (АСДУ).
Целью курсового проектирования является практическое применение изучаемых методов оптимизации режимов для экономичного распределения нагрузок между электрическими станциями и выбор технических средств для автоматизации диспетчерского управления.
Объектом, для которого в курсовом проекте решаются эти задачи, является небольшая энергосистема. Схема системы и основные параметры электрической сети и электростанций задаются и определяются для каждого студента в соответствии с индивидуальным вариантом.
Содержание проекта является общим для всех специальностей кафедры, но объём проработки отдельных разделов задания по указанию руководителя может зависеть от специальности. Для заочников исследуемая энергосистема, ее параметры, варианты заданий и содержание проекта определяются в [1].
Пособие не охватывает всех проблем оптимизации и направлено на освоение основных приемов и методов оптимального распределения нагрузок в энергосистеме и внутри электростанции. В пособии приводится описание методов и программ, используемых для автоматизации отдельных этапов проектирования.
Учебное пособие ориентировано на самостоятельную работу студентов по решению вопросов оптимальной эксплуатации энергосистемы и выбору технических средств автоматизации управления режимами энергосистем.
1. Содержание курсовой работы
В курсовой работе рассматривается энергосистема, в составе которой 3 электростанции, в том числе ГЭС, и 4 нагрузочных узла, связанных линиями 110 кВ. Для КЭС-1 задан состав работающих блоков, включающий разное количество блоков двух типов. Для каждого типа известны основные технико-экономические характеристики парогенераторов и турбогенераторов. В составе КЭС-2 работают четыре блока по 25 МВт, которые определяют заданную для электростанции характеристику относительного прироста (ХОП) расхода топлива. На ГЭС включены в работу 2 гидроагрегата с рабочей мощностью по 50 МВт. Характеристики расхода воды и относительного прироста расхода воды для ГЭС приведены на бланке задания на курсовую работу (рис.1).
Нагрузка потребителей энергосистемы задается как сумма наибольших нагрузок всех подстанций. Максимальная нагрузка каждой подстанции определяется известной долей от заданной суммарной. Характер потребления определяется заданными суточными графиками для всех нагрузок, усредненными на четырехчасовых интервалах.
Рис. 1. Задания на проектирование
На бланке приведены таблицы, в которые должны быть вписаны все исходные данные и характеристики оборудования, определяемые в соответствии с вариантом задания на курсовую работу.
В курсовой работе необходимо решить следующие вопросы:
Для КЭС-1 построить характеристики относительных приростов расхода топлива для каждого типа блоков, затем графическим методом построить характеристику относительного прироста станции в целом и составить диспетчерскую таблицу.
2. Найти оптимальное распределение нагрузки между блоками КЭС-1 при работе первой и второй очереди на разных видах топлива, имеющих разные цены, задаваемые преподавателем.
Построить суточные графики нагрузок отдельных подстанций и суммарный суточный график потребления.
Для энергосистемы графическим методом найти оптимальное распределение между электростанциями суточного графика без учета потерь в сети, обеспечив заданный средний за сутки расход воды на ГЭС с точностью не менее 5 процентов.
Определить коэффициенты токораспределения по R-схеме, представив их в виде таблицы, в которой строки соответствуют ветвям, а столбцы – узлам.
Расчетом на ПЭВМ по программе «OPTIMA» найти оптимальное распределение нагрузки между станциями с учетом потерь в сети. Для ГЭС проверить расход воды по результатам распределения на ЭВМ.
Для ступени наибольших нагрузок провести расчет режима на ЭВМ при найденных оптимальных активных мощностях станций и произвольно выбранной реактивной нагрузке их. Затем найти оптимальное распределение реактивных нагрузок между станциями. Результаты представить в виде карт режимов. Определить относительную экономию потерь и оценить годовой эффект от оптимизации. При расчетах принять в качестве балансирующего узла шины ГЭС.
Определить оптимальный аварийный резерв в системе.
Для одного из объектов энергосистемы привести электрическую схему, выбрать устройство телемеханики, определить состав ТС и ТИ, преобразователи типа Е и определить масштаб кванта для каждого типа каналов ТИ. Предложить вариант экранной страницы для отображения телеметрии в ОИК диспетчера энергосистемы, показав на ней параметры режима наибольших нагрузок.
10.Выбрать тип АСКУЭ на этом объекте, определить ориентировочный состав счетчиков. Показать элементы АСКУЭ на схеме объекта.
11.Оформить пояснительную записку.
Далее приведены необходимые пояснения к выполнению всех этапов работы.