СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГИЕЙ (EMS)
- EMS — это программная система. Большинство коммунальных компаний покупают свои EMS у одного или нескольких поставщиков EMS.
- Эти поставщики EMS — это компании, специализирующиеся на разработке, установке и обслуживании EMS в ECC.
- В период с 1970-х по 2000 год почти все программные приложения EMS были разработаны для установки на компьютерах центров управления.
- Привлекательной альтернативой сегодня является, однако, поставщик приложений, где программное обеспечение находится на компьютере поставщика ПК и центра управления, доступ к нему из Интернета.
- Преимущества этой схемы включают гибкость приложения и надежность в программной системе и снижение затрат на установку.
- Из рисунка видно. что EMS состоит из 4 основных функций: построение сетевой модели (включая обработку топологии и оценку состояния), оценку безопасности, автоматическое управление генерацией и отправку.
- Эти функции описаны более подробно в следующих подразделах.
- Управление энергией — это процесс мониторинга, координации и контроля за генерацией, передачей и распределением электроэнергии.
- Физический завод, который будет управляться, включает в себя генерирующие установки, которые производят энергию, подаваемую через трансформаторы, в высоковольтную сеть (сетку), соединительные электростанции и центры загрузки.
- Линии передачи завершаются на подстанциях, которые выполняют коммутацию, трансформацию напряжения, измерение и управление.
- Подстанции в центрах нагрузки преобразуются в уровни передачи и распределения.
- Эти схемы с низким напряжением обычно работают в радиальном направлении, т. е. Не имеют нормально замкнутых путей между подстанциями через подводные или распределительные цепи (исключение составляют подземные кабельные сети в крупных городах).
- Поскольку системы передачи обеспечивают незначительное хранение энергии, спрос и предложение должны быть сбалансированы либо поколением, либо нагрузкой.
- Производство контролируется турбинными регуляторами на электростанциях, а автоматическое управление генерацией осуществляется компьютерами центра управления, удаленными от генерирующих установок.
- Управление нагрузкой, иногда называемое управлением на стороне спроса, расширяет дистанционный контроль и контроль в сетях передачи и распределения, включая контроль за жилыми, коммерческими и промышленными нагрузками.
1. Функционирование EMS:
1. Прогнозирование загрузки системы — почасовая энергия, от 1 до 7 дней.
2. Обязательство подразделения — от 1 до 7 дней.
3. Экономическая отправка
4. Гидротермическое планирование — до 7 дней.
5. Оценка обмена MW — с соседней системой
6. Минимизация потерь при передаче
7. Ограничение безопасности
8. Планирование технического обслуживания
9. Расчет стоимости производства
2. Приобретение и управление данными энергосистемы
- Система SCADA состоит из мастер-станции, которая связывается с удаленными терминальными устройствами (RTU), чтобы позволить операторам наблюдать и контролировать физические установки.
- Генерирующие установки и трансмиссионные подстанции, безусловно, оправдывают RTU, и их установка становится все более распространенной в распределительных подстанциях по мере снижения затрат.
- RTU передают состояние устройства и измерения, и получают управляющие команды и задают данные точки с главной станции.
- Связь обычно осуществляется через специализированные схемы, работающие в диапазоне от 600 до 4800 бит / с, при этом RTU отвечает на периодические запросы, инициированные с главной станции (опроса) каждые 2-10 с, в зависимости от критичности данных.
- Обобщены традиционные функции систем SCADA:
a) Сбор данных: предоставляет операторам телеметрические измерения и информацию о состоянии
b) Контрольный контроль: Позволяет оператору дистанционно управлять устройствами, например, открывать и закрывать выключатели. Для большей безопасности используется процедура «выбрать до операции».
c) Метка. Определяет устройство как подлежащее конкретным операционным ограничениям и предотвращает несанкционированную работу.
d) Сигнализация: сообщите оператору о незапланированных событиях и нежелательных условиях эксплуатации. Тревоги сортируются по критичности, области ответственности и хронологии. Может потребоваться подтверждение
e) Ведение журнала: регистрирует все записи оператора, все тревоги и выбранную информацию.
f) Загрузочный банк: обеспечивает автоматическое и автоматическое отключение нагрузки в ответ на чрезвычайные ситуации системы.
g) Тенденция: Измерение графика в выбранных временных масштабах.
Поскольку главная станция имеет решающее значение для операций энергосистемы, ее функции обычно распределяются между несколькими компьютерными системами в зависимости от конкретного дизайна. Наиболее распространена двойная компьютерная система, сконфигурированная в основном и резервном режимах. Функции SCADA перечислены ниже, не указав, какой компьютер несет определенную ответственность.
• Управление конфигурацией схемы связи
• Загружать RTU файлы Downline
• Поддерживать таблицы сканирования и выполнять опрос
• Проверить и исправить ошибки сообщений
Преобразование в инженерные единицы
• Обнаружение изменений состояния и измерений
• Мониторинг аномальных и предельных условий
• Логическая и временная последовательность событи
• Обнаружение и сигнализация аварийных сигналов
• Отвечать на запросы оператора:
— Показать информацию
— Введите данные
— выполнить контрольное действие
— Подтверждение аварийных сигналов. Управление передачей в RTU.
• Запретить несанкционированные действия
• Сохранять исторические файлы
• Регистрация событий и подготовка отчетов
• Выполнить сброс нагрузки
3. Автоматическое управление
- Автоматическое управление генерацией (AGC) состоит из двух основных и нескольких второстепенных функций, которые работают в режиме реального времени в режиме реального времени, чтобы настроить генерацию против нагрузки при минимальных затратах.
- Основными функциями являются контроль частоты загрузки и экономическая отправка, каждый из которых описан ниже.
- Небольшие функции — это мониторинг резерва, который обеспечивает достаточный запас в системе; планирование обмена, которое инициирует и завершает запланированные обмены; и другие аналогичные функции мониторинга и записи.
4. Контроль частоты загрузки
Контроль частоты нагрузки (LFC) должен достигать трех основных целей, которые указаны ниже в приоритетном порядке:
1. Поддерживать частоту по запланированному значению
2. Поддерживать сетевые обмены с соседними областями управления по запланированным значениям
3. Поддерживать распределение мощности между единицами по экономически желаемым значениям.
- Первая и вторая задачи выполняются путем мониторинга сигнала ошибки, называемого ошибкой управления зоной (ACE), которая представляет собой комбинацию ошибки сетевого обмена и ошибки частоты и представляет собой дисбаланс мощности между генерацией и нагрузкой в любой момент.
- Этот ACE должен быть отфильтрован или сглажен, так что чрезмерные и случайные изменения в ACE не преобразуются в действие управления.
- Так как эти чрезмерные изменения различны для разных систем, параметры фильтра должны быть настроены специально для каждой области управления.
- Отфильтрованный ACE затем используется для получения пропорционального плюс интегрального управляющего сигнала
- Этот управляющий сигнал изменяется с помощью ограничителей, мертвых зон и констант усиления, которые настроены на конкретную систем
- Этот управляющий сигнал затем делится между контролируемыми генерирующими блоками, используя коэффициенты участия для получения ошибок управления устройством (UCE).
- Эти коэффициенты участия могут быть пропорциональны обратному по отношению к второй производной стоимости генерации единицы, так что единицы будут загружаться в соответствии с их расходами, что соответствует третьей цели.
- Однако стоимость может быть не единственным соображением, поскольку разные устройства могут иметь разные скорости ответа, и может потребоваться больше ускорить генераторы для получения приемлемого ответа.
- UCEs затем отправляются в различные контролируемые единицы и контролируемые генераторные блоки, чтобы увидеть, что исправления имеют место.
- Это контрольное действие повторяется каждые 2-6 сек. Несмотря на интегральное управление, ошибки в частоте и обмене сетями имеют тенденцию накапливаться с течением времени.
- Эти ошибки времени и накопленные ошибки обмена должны быть скорректированы путем настройки параметров контроллера в соответствии с процедурами, согласованными со всем соединением.
- Эти накопленные ошибки, а также ACE служат в качестве показателей производительности для LFC.
- Основная философия в дизайне LFC заключается в том, что каждая система должна внимательно следить за своей нагрузкой во время нормальной работы, а во время чрезвычайных ситуаций; каждая система должна вносить свой вклад в соответствии с ее относительным размером в межсоединении без учета места чрезвычайной ситуации.
- Таким образом, наиболее важным фактором в обеспечении хорошего контроля над системой является присущая ей способность следить за собственной нагрузкой.
- Это гарантируется, если система имеет адекватную норму регулирования, а также адекватную способность реагирования.