Разделы
Выбрать регион
Следите за нами
энергетика

WAMS и Phasor Point: технологии GE для точной диагностики работы энергосистем

Выключая домашний электроприбор или останавливая работу производственного оборудования, мы редко задумываемся о том, как на это отреагирует энергосистема, как отразится на функционировании того или иного электрогенератора отказ от какого-то количества вырабатываемой им энергии. Нам это и не нужно. Баланс энергосистемы – забота сетевого оператора.

Забота эта, как говорится, непростая. Например, в России сотни электрогенерирующих устройств связаны в общую систему. Это и гидростанции, и АЭС, и старые добрые ТЭЦ, и новые тепловые станции на газовых турбинах. Множество, как говорят энергетики, маховых мощностей, вырабатывающих электричество, между которыми существует электромеханическая связь. Они тесно взаимосвязаны, и состояние одного энергообъекта может оказать воздействие на работу другого. В диспетчерских сетевого оператора, если выражаться образно, круглосуточно ведется наблюдение за поступающей в систему электроэнергией – колебаниями напряжения в сети. В постоянном режиме производится съем рабочих параметров, которые обычно обрабатываются программным пакетом SCADA.

Динамические данные

Следует отметить, что SCADA работает только с так называемыми действующими значениями, такими, как сила тока и напряжение. Но делаются эти замеры не так уж часто – один раз в секунду. В результате SCADA видит многое, но не все.

Чтобы увидеть больше, требуются получение и обработка так называемых векторных значений. Эти параметры показывают, как движутся во времени генераторы в тех или иных точках энергосистемы, как они между собою связаны электромеханически, какие производят вибрации, качания. Для замера и анализа векторных значений в дополнение к SCADA в мире активно внедряется система WAMS (Wide Area Measurement System – Система мониторинга переходных режимов). WAMS предполагает использование специального устройства – Phasor Measurement Unit (PMU), которое работает либо в виде отдельного прибора, либо уже нередко встраивается в аппаратуру релейной защиты. PMU определяют фазовые углы и амплитуды токов и напряжений, частоту, мощности и т.д. в различных частях энергосистемы. Эти измерения синхронизируются во времени сигналами от часов точного времени – от спутников GPS или GLONASS или атомными часами и передаются в потоковом режиме (50 измерений в секунду) на диспетчерский пункт.

Приоритет за математикой

Однако собрать и передать данные от PMU – это полдела. Чтобы проанализировать полученную информацию необходимо специализированное ПО. Только заложенный в нем математический алгоритм позволит в режиме реального времени увидеть рост колебаний в одной точке энергосистемы, ухудшение электромеханических процессов – в другой. Таким образом WAMS отслеживает электромеханические возмущения в сети, и позволяет, например, предотвратить выход из строя крупного источника электроэнергии, избежать механического повреждения дорогостоящего генерирующего и сетевого оборудования, не оставить без света жилые дома, больницы, банки.

Одним из мировых лидеров разработки ПО для системы WAMS является GE. Программный продукт компании – Phasor Point – используют уже более 40 сетевых операторов в разных странах мира.

«С нашим программным продуктом уже работает российский сетевой оператор», – говорит Сергей Чеботарь, старший инженер в области программного обеспечения, GE Power, Grid Solutions. – «Благодаря WAMS и Phasor Point энергетики смогли выявить и предупредить несколько потенциально опасных явлений в энергосистемах различных регионов РФ. Например, удалось обнаружить причину серьезных колебаний напряжения на одной из ГЭС, которые возникли под воздействием резкого повышения нагрузки со стороны металлургического завода во время работы его электроплавильных печей. Оператор отследил и структурировал все эти электромеханические процессы с помощью Phasor Point. Стало понятно, какие параметры необходимо контролировать, чтобы существенно повысить устойчивость и надежность генерирующего оборудования».

Каждая система уникальна

Еще один проект с применением технологии Phaser Point GE осуществила в Грузии. Электрохозяйство этой территориально небольшой страны отличается от российского. Здесь мало генерирующих мощностей: преимущественно их обеспечивает Тбилисская ГРЭС и небольшие ГЭС с сезонным режимом работы на востоке страны. Также мало линий электропередач. Серьезные изменения в энергосистему Грузии внесло строительство преобразовательной подстанции, связывающей это кавказское государство с Турцией через специальные агрегаты силовой электроники, работающие на постоянном токе. В связи с этим проектом грузинский сетевой оператор GSE принял решение внедрить систему WAMS на основе ПО Phasor Point.

«Каждая энергетическая система уникальна, так как все ее генерирующие источники развивались по собственному плану», – рассказывает Сергей Чеботарь. – «Поэтому необходимо не просто установить наше ПО и соответствующим образом подготовить персонал, но и настроить Phasor Point так, чтобы программа не реагировала на естественное «дыхание» нагрузки конкретной энергосистемы, а выдавала сигнал тревоги только при обнаружении реальных проблем. Отстройка от естественного шума длится не менее шести месяцев, а в случае с Грузией на это ушло больше времени».

Внедрение системы WAMS актуально и в других частях бывшего СССР. Например, в Центральной Азии, где расположение генерации и нагрузок очень неоднородно, а отдельные регионы из-за особенностей рельефа слабо связаны линиями электропередач. В северном Казахстане сжигает местный уголь Экибастузская ГРЭС, в Узбекистане на тепловых станциях применяют природный газ, в Таджикистане в сезон большой воды работают ГЭС. «Создать эффективно работающий единый рынок электроэнергии во всех странах Центральной Азии мешает непредсказуемость поведения отдельных генерирующих мощностей.»  – говорит Сергей Чеботарь, – «Даже в период весенне-летних паводков когда есть избыток воды в реках, ГЭС в Таджикистане не всегда могут полно и эффективно выдать свою мощность из опасения «раскачать» их от высоких нагрузок сети и вывести из строя. В этом смысле использование WAMS могло бы способствовать грамотному распределению водных ресурсов на плотинах каскадов ГЭС, а значит и повысить эффективность работы энергообъектов».

 

 

СПРАВКА О СПИКЕРЕ

Сергей Чеботарь – старший инженер по программному обеспечению, GE Power, Grid Solutions. Имеет многолетний опыт работы в сфере электроэнергетики. В 2009 году присоединился к GE. На протяжении 8 лет занимал различные позиции в офисах GE (и Alstom) в Молдавии, Румынии, Украине и в Великобритании.

Subscribe to our GE Brief