подсистема рационального управления составом агрегатов

Группа компаний «Ракурс» www.rakurs.com www.ракурс.рф

Подсистема рационального управления составом агрегатов


Количество гидроагрегатов

Установленная мощность

Диапазон вторичного

регулирования

Братская ГЭС 18 4500 МВт 900 МВт

Усть-Илимская ГЭС 16 3840 МВт 600 МВт

Всего 34 8340 МВт 1500 МВт

О проекте

Цель: разработка и внедрения системы группового регулирования активной мощности (ГРАМ) гидроэлектростанции (ГЭС) с реализацией оптимальных режимов регулирования активной мощности.

Критерий оптимальности: сокращение расхода воды через гидроузел Братской ГЭС и Усть-Илимской ГЭС посредствам перераспределения задания активной мощности с учетом оптимальной загрузки гидроагрегатов (ГА) обеих станций по коэффициенту полезного действия (КПД).


Функции ГРАМ

ГРАМ обеспечивает два основных режима управления:•регулирование активной мощности ГЭС или отдельных ее частей в соответствии с заданиями, поступающими со станционного и вышестоящего уровня управления;•вторичное регулирование заданного уровня частоты в изолированной энергосистеме по астатической характеристике. ГРАМ в общем случае не участвует в первичном регулировании частоты.

Суммарное задание мощности группы формируется с учетом заданной плановой мощности, задания вторичной мощности, задания мощности ручной коррекции, отклонения частоты от заданной уставки.

Суммарное задание мощности группы распределяется между ГА. При этом учитываются следующие ограничения:•суммарные максимальная и минимальная мощности ГЭС;•суммарные максимальные и минимальные мощности гидроагрегатов;•технологические ограничения регулировочного диапазона гидроагрегатов;•границы зон разрешенной работы гидроагрегатов.


График нагрузки

Реальные задания мощности для станции меняются в большом диапазоне и не совпадают с плановым графиком нагрузки


Характеристики агрегатов

Различаются характеристики агрегатов не только разных станций, но и внутри станций. Различия в характеристиках неодинаковы по шкале мощности, а задание внеплановой мощности (ЗВМ) меняется. Надо перераспределять нагрузку между агрегатами в темпе изменения ЗВМ.


Ограничения агрегатов

Агрегаты сильно отличаются по ограничениям разрешенной зоны работы


Учитываются характеристики агрегатов обеих станций, этим обеспечиваются совокупные минимальные потери воды при соблюдении требуемых режимных и технологических ограничений.

Выбирается наиболее оптимальные состав и режимы работы агрегатов и оптимизируется распределение нагрузки между ними с учетом индивидуальных характеристик.

Структурная схема

ЭГР

ГРАМ

ЭГР ЭГР ЭГР

ГРАМ

ЭГР ЭГР

ЦС АРЧМ

… …

РУСАГЭС-1 ГЭС-2


Цели внедрения• Оптимизировать режимы работы станции• Оптимизировать работу группы станций или энергосистемы в целом• Не ухудшать надежность работы агрегатов и станции• Обеспечивать соблюдение режимов работы агрегатов, рекомендованных для длительной

эксплуатации

• Выбор доминирующего критерия и оптимизация по нему (однокритериальная, обычно по максимальному экономическому эффекту)

• Задание вторичных критериев в виде дополнительных ограничений (по вибрации)• Оптимизация на основе компромисса между разными критериями, экономическими и

эксплуатационными. Вероятна реализация, когда влияние критериев различно при разных исходных данных. Требует адаптации к условиям конкретной станции

РУСА

Критерии оптимизации

Подсистема рационального управления составом агрегатов (РУСА)


Состав агрегатов

Если ГА близки по своим характеристикам, то выбирается их количество, обеспечивающее максимальный КПД для генерации заданной мощности при соблюдении имеющихся ограничений агрегатов и станции в целом

N=2 N=3 N=3 N=4 N=5 N=6 N=7 N=8 N=9 N=10


• постоянные технологические ограничения, связанные с наличием зон нежелательной работы гидроагрегатов;

• временные технологические ограничения, связанные с нарушением нормальной работы основного или вспомогательного оборудования гидроагрегатов;

• ограничение на число пуско-остановочных операций за заданный интервал времени;

• ограничения на число часов работы в разных режимах в межремонтный период;

• ограничения на минимальные и максимальные мощности станции;

• ограничения на поддержание заданных резервов активной и реактивной мощности станции;

• ограничения по среднесуточному и средненедельному водотокам станций;

• ограничение на допустимую величину перераспределения мощности между станциями каскада;• ограничения по максимальным токам автотрансформаторов и отходящих линий.

Ограничения при выборе оптимального состава ГА

РУСА


Перераспределение мощности между двумя группами агрегатов с разными характеристиками (или двух станций) может дать увеличение КПД каждой и каскада в целом.

Распределение нагрузки


Задание мощности меняется постоянно. Распределение нагрузки между агрегатами происходит в темпе регулирования. Требования к распределению нагрузки между агрегатами:

1.Нагрузки агрегатов должны быть в зонах, предназначенных для длительной эксплуатации2.Нагрузки агрегатов должны быть в зонах, обеспечивающих работу противоаварийной автоматики (отключение агрегата)3.Нагрузки агрегатов должны быть в зонах, обеспечивающих работу секций при их разделении 4.Распределение нагрузок не должно приводить к перегрузкам автотрансформаторов и отходящих линий5.Распределение нагрузок не должно приводить к другим нежелательным явлениям (увеличению вибраций)6.Суммарные потери, требуемые для выполнения задания мощности, должны быть минимальны

Распределение нагрузки


Неравномерное распределение

График значений нагрузок агрегатов Братской ГЭС при оптимальном распределении с учетом индивидуальных характеристик


Неравномерное распределение

График КПД станции при оптимальном распределении мощности между агрегатами с учетом индивидуальных характеристик

нагрузка между агрегатами распределяется в соответствии

с индивидуальными характеристиками

нагрузка между агрегатами распределяется в

соответствии с заданными смещениями

нагрузка между агрегатами распределяется равномерно


Состав оборудования


Схема коррекции

ГЭ С № 1

Коррекция мощ ности

+++

П од систем аР У С А

С ЗМ

ЗПМ

Сумм арны йЗВ М

ГЭ С № 2

++

ЗПМ

С ЗМ ЗВ М

Ц С А Р Ч М

К Д У ГЭ С № 1

К Д У ГЭ С № 2

ЗВМ

З П М – за д ан и е п л а н о вой м ощ н о сти ГЭ СЗ В М – за д ан и е вн е пл а но вой м ощ н ости ГЭ СС З М – с ум м ар но е за да н и е м ощ нос ти Г Э С

– сб ор д ан н ы х– уп ра вл ени е

ГРА Р М

ГРА Р М-

– кор ре кц ия РУ С А

Решение не влияет на системную надежность. Максимальная скорость коррекции мощности от РУСА в 10 раз меньше максимальной скорости изменения задания внеплановой мощности (ЗВМ).


• Расчет необходимого количества и выбор станционных номеров гидроагрегатов обеих станций для работы в режиме генерации с целью выполнения заданий плановой и внеплановой мощности

• Расчет необходимого количества и выбор станционных номеров гидроагрегатов для работы в режиме синхронной компенсации или холостого хода с целью обеспечения резервов регулирования

• Распределение плановых и внеплановых заданий мощности между станциями каскада• Расчет распределения нагрузки между гидроагрегатами с учетом индивидуальных

характеристик• Контроль соответствия выбранных режимов работы и значений нагрузок текущим

технологическим ограничениям• Контроль ограничений по использованию гидроагрегатов, учет использования

моторесурсов• Формирование команд и сообщений о смене составов и режимов работы, контроль

исполнения• Поддержание заданных водотоков для станций каскада

Функции РУСА


Группа компаний «Ракурс»Тел. +7 (812) 252-32-44Факс +7 (812) 252-59-70E-mail: [email protected].ракурс.рф

198515 Санкт-Петербург, Стрельна, ул. Связи, 30А

Спасибо за внимание!

Engineering

подсистема рационального управления составом агрегатов