Материал взят с ресурса http://www.anares.ru
Физическая модель электроэнергетической системы
д.т.н, проф. Фишов А.Г , к.т.н, доц. Медведков В.В.
Новосибирский Государственный Технический Университет (НГТУ)
Тел : (3832) 46-19-42, e-mail: medvedkov@ngs.ru
Представлена современная физическая микромодель электроэнергетической системы, предназначенная для использования как в технических университетах в качестве универсальной лабораторной установки при обучении студентов по направлению “Электроэнергетика”, так и в диспетчерских центрах электроэнергетической системы в качестве тренажера.
Подготовка и переподготовка специалистов по режимам работы электроэнергетических систем, электрических сетей и управлению ими неотделима от непосредственного наблюдения и изучения поведения объектов энергетики.
Это связано с тем, что только управление «живой», функционирующей в действительности системой позволяет увидеть последствия принимаемых решений и ощутить ответственность.
При этом, пожалуй, единственным средством воспроизведения реального режима работы подобных систем во всем многообразии их проявлений, является физическое моделирование . Оно обеспечивает чувственное восприятие этих процессов, формирование целостного качественного образа, обретение уверенности в их прогнозируемости и подконтрольности при управлении.
Исходя из этих предпосылок, на кафедре электроэнергетических систем НГТУ был разработан универсальный учебно-тренажерный стенд («Электроэнергетическая система» (МЭС-3)), осуществляющий физическое моделирование режимов электроэнергетических систем и предназначенный для их изучения и тренировки навыков технологического управления.
Рис.1 Структура стенда
В основе разработки предлагаемой физической микромодели энергосистем лежит опыт нескольких десятилетий работы по их созданию, выполнения проектов по автоматизации систем диспетчерского управления, разработки компьютерных тренажеров для операторов электрических сетей и ЭЭС, оснащения подобными стендами многих ВУЗов СССР и зарубежных стран.
Предлагаемые стенды 3-го поколения (МЭС-3) олицетворяют современные представления об ЭЭС как о высокоавтоматизированных объектах управления, являясь одновременно учебными тренажерами и лабораторно-экспериментальными установками на основе универсальных микромоделей, дающих возможность «проиграть» практически любую ситуацию, возникающую в процессе работы.
Именно поэтому стенд может применяться не только в технических университетах при обучении в направлении “Электроэнергетика”, но и как тренажер для операторов энергосистем, проведения циклов переподготовки специалистов по электроэнергетике.
Технические возможности стенда позволяют осваивать такие области переподготовки и обучения как:
• Переходные процессы в электроэнергетических системах;
• Электрические сети;
• Автоматизация технологических процессов в электроэнергетике;
• Измерения;
• Электроника;
• Теория автоматического регулирования;
• Автоматика энергосистем;
• Информационные подсистемы энергетики;
• Оперативно-диспетчерское управление.
Использование стенда позволяет получить навыки:
регулирования напряжения в высоковольтной электрической сети и на шинах нагрузки; маршрутизации энергопотоков в ЭЭС (включение, отключение ВЛ, объединение и разделение ЭС, использование замкнутых и радиальных структур сети); включения генератора на параллельную работу с системой, объединения изолированных подсистем, включения крупных АС двигателей; исследования электромеханических переходных процессов в ЭС при больших возмущениях; определения пределов по динамической устойчивости; исследования эффективности различных средств повышения динамической устойчивости ЭС; исследования асинхронных режимов работы ЭС и процесса ресинхронизации; иерархического взаимодействия оперативного персонала при ведении режимов ЭЭС; измерения режимных параметров и регистрации процессов в ЭЭС, а также построения системы и анализа эффективности противоаварийного управления в ЭЭС.
Что касается использования стенда в качестве лабораторно-экспериментальной установки, то он дает возможность исследования процессов самовозбуждения СМ; «опрокидывания» АС двигателя; регулирования частоты в ЭЭС; снятия частотных характеристик, угловых характеристик мощности для системы генератор-ШБМ, областей предельных по статической устойчивости режимов для замкнутой сети ЭС, статических характеристик по напряжению элементарных и комплексной нагрузок; определения пределов по статической устойчивости.
Новые перспективы возникают при насыщении управляющей подсистемы стенда современными компьютерными технологиями диспетчирования, использующими экспертные системы анализа ситуаций и синтеза управлений. Объекты оперирования (электростанции, подстанции) при этом представляются своими полными базами данных и знаний, а последствия принимаемых решений имеют форму реальных (модельных) физических процессов.
В комплект стенда входит силовой блок; мнемосхема стенда; панель управления электрической станцией и подстанцией; модули электрической сети; электромашинный агрегат генератор – турбина (АД-СМ); электромашинный агрегат двигательной нагрузки (АД-СМ); измерительный комплект, включающий цифровой осциллограф; ноутбук; техническая документация.
Управление процессами осуществляется посредством программируемого логического контроллера TSX Micro фирмы Schneider Electric , управление турбиной – преобразователем частоты фирмы Siemens . Возможно управление стендом через персональный компьютер. В состав программного обеспечения входит OPC - сервер, связанный с аппаратной частью стенда и клиентская программа. Такая организация взаимодействия с компьютерной частью стенда позволяет пользователю легко подключить свое программное обеспечение к стенду. В частности, рассматривается вопрос о создании программы управления стендом на базе графического редактора комплекса “АНАРЭС”.
Применение подобных тренажеров в процессах обучения и переподготовки диспетчерского состава энергосистем способно существенно повысить их эффективность и снизить негативное влияние “человеческого фактора” на надежность и безопасность энергетики.