Моделирование переходных процессов – роскошь или необходимость? Новые технологии выдвигают чрезвычайно высокие требования – время реагирования должно быть меньшим Сети и системы развиваются очень быстрыми темпами Области регулируемой


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
Автор
:
Янез

Законьшек

Международная выставка производителей
оборудования релейной защиты и автоматики

25
-
27 мая 2016 года, г. Москва

Моделирование
переходных
процессов


роскошь или
необходимость?




© Copyright
2016
EnLAB

Ltd.
-

2

-

Задачи современных энергосистем

Различные типы моделирования в
зависимости от назначения

Типы моделирования, относящиеся к
релейной защите, автоматике и
управлению

IEC 60255


121

Немного об истории моделирования
энергосистем

На пути к активно
-
адаптивным
(smart
grid)
и супер сетям

(super grid)

Можем ли мы ответить сегодня на
три наиболее важных вопроса?

О чем я буду говорить

© Copyright
2016
EnLAB

Ltd.
-

3

-

Невозможно не показать

© Copyright
2016
EnLAB

Ltd.
-

4

-

Особенности активно
-
адаптивных
сетей
:

использование возобновляемых
ресурсов
,

в особенности ветровых и
солнечных͖

необходимость накопления энергии͖

электрическая мобильность на
переднем крае͖

наличие распределенной генерации

Особенности суперсетей
:

наличие сетей переменного и
постоянного тока СВН

(
не только
линий
)
;

передача мощности на большие
расстояния и в различных
направлениях

Необходимы новые технологии и
решения для автоматизации,
защиты и управления электрических
сетей
(
в обычных и аварийных
условиях)



Изменения в энергосистемах колоссальны

© Copyright
2016
EnLAB

Ltd.
-

5

-

Для чего нужно моделирование
?

Новые технологии выдвигают
чрезвычайно высокие требования


время реагирования должно быть
меньшим

Сети и системы развиваются очень
быстрыми темпами

Области регулируемой системы
интенсивно увеличиваются,
необходимы новые решения,
надежная связь
(
кибербезопасность
)

Время для (экономии)
:

Выхода на рынок
(
для поставщиков
)

Начала работы

(
для
энергопредприятий
)

Для чего необходимо
моделирование
?

Для обеспечения надежного
функционирования всей
энергосистемы также в будущем

WAMPAC

Modular Multilevel Converters

© Copyright
2016
EnLAB

Ltd.
-

6

-

10
-
7

10
-
5

10
-
3

10
-
1

10
1

10
3

10
5
,c

Удары молний

Переключения

Подсинхронный

резонанс

Динамическая устойчивость

Длительные переходные процессы

Управление
п
еретоками

Суточное потребление

HVDC,
FACTS
и пр.

Управление генератором

Релейная защита

Управление турбиной

Частотное регулирование

Действия оператора

1
период

1
с

1
мин

1
час

1
день

Импульсный
переходн
. процесс

Колебательные
переходн
. процесс

Кратковременные колебания

Длительные колебания

Дисбаланс
,
гармоники
,
интергармоники
,
шумы

Колебания напряжения

Колебания
частоты

Управление и регулирование

Возмущающие события и явления

Моделирование в
PSCAD/EMDTC

Моделирование в «режимных» программах

Переходные процессы и необходимые методы
моделирования

© Copyright
2016
EnLAB

Ltd.
-

7

-

Процесс развития

Разработка алгоритма
(
главным образом, в нереальном времени
)

Количество сигналов
(
Comtrade

формат
)
, необходимых для тестирования алгоритма

Специальный
(
математический
)
инструмент, необходимый для моделирования
алгоритма

Испытания необходимо повторять на реальном аппаратном обеспечении (для
проверки частей, не входящих в сам алгоритм) и в реальных условиях системы

Процесс сертификации
(
также после окончания процесса разработки

у производителя
)

Требования, предъявляемые к конкретной сети, тестированию в режиме
замкнутого цикла в реальном времени


Одинаковые для всех заинтересованных разработчиков (производителей)

Должны определяться однозначно


Испытания, связанные с разработкой проекта

Тестирование
в режиме замкнутого контура в реальном времени

в
специальных заданных

условиях
(
технические параметры
)

Моделированию и тестированию подлежат все ожидаемые рабочие условия

Оптимизируются определенные
уставки

Система должна быть готова к изменениям по мере изменения первичной системы

Различные цели в зависимости от видов
деятельности

© Copyright
2016
EnLAB

Ltd.
-

8

-

Современные сети сложные


расчет
уставок

требует большого внимания

Модели алгоритмов могут
использоваться инструментами
моделирования в реальном и
нереальном времени

В режиме реального времени они просто
заменяют реальное оборудование в
местах, не являющихся важными для
конечных результатов испытаний




просто выполняют вспомогательную
функцию (но ожидаемую)

В инструментах расчета уставок они могут
показывать срабатывание в
установившемся режиме работы
-


инструменты задания
уставок
,
относящиеся к энергосистеме, для
выполнения функций защиты и
автоматики

Как правило, нет необходимости в
реализации моделей в целом в
математических инструментах

Их точность проверяется только путем
сравнения с результатами испытаний на
реальном оборудовании

Моделирование алгоритмов для симуляторов

© Copyright
2016
EnLAB

Ltd.
-

9

-

Качество моделирования в целом, а также используемых инструментов проверяется
исключительно реальной жизнью

Кроме того, необходимо регулярно использовать дополнительные методы
:

Сравнение с другими , хорошо зарекомендовавшими себя средствами (
EMT
P
),

например, «реальное
время» с «нереальным временем»

Результаты, получение и зафиксированные пользователями (
энергопредприятиями
) на практике

Обмен опытом в ходе сотрудничества в рамках международных организаций
(CIGRE, IEEE, UCA

и т.д.
)

Ссылки

Как обеспечить высокое качество моделирования
?

Сравнение сигналов, полученных при тестировании нерегулируемого выпрямителя
MMC

© Copyright
2016
EnLAB

Ltd.
-

10

-

Существует много потребностей,
в том числе новый стандарт

IEC 60255
-

121

Точно определен метод
измерения статической точности

Время срабатывания и
расширенная зона охвата в
переходном режиме показаны
при помощи
SIR
-
диаграмм

Уровень тока в месте
повреждения

Расстояние до места повреждения

Коэффициент полного
сопротивления источника

Амплитуда и постоянная времени
апериодических составляющих

Тип повреждения

Моделирование системы для нужд РЗА

© Copyright
2016
EnLAB

Ltd.
-

11

-

IEC 60255
-
121
требует
SIR
-
диаграмм

SIR


Отношение полного
сопротивления источника к
заданному полному
сопротивлению

Время срабатывания
(минимальное, среднее,
максимальное
!
)

измеряется на
динамической

модели
системы

Должна быть также включена
переходная характеристика
емкостных трансформаторов
напряжения

Необходимо провести и
стати
c
тически обработать
несколько тысяч испытаний

(
Необходимость
совершенствования в
будущем
)

© Copyright
2016
EnLAB

Ltd.
-

12

-

Изохронная
(SIR)
-
диаграмма
1975

года


© Copyright
2016
EnLAB

Ltd.
-

13

-

Переходные процессы емкостного ТН, влияющие
на дистанционную защиту

ASEA Relays 1979

Многие другие переходные
процессы оказывают влияние на
функционирование дистанционной
защиты, а также практически на все
другие функции защиту, управления
и автоматики в современных
энергосистемах

PAC World 2016

© Copyright
2016
EnLAB

Ltd.
-

14

-

Mikromreža
Сараево

(
Югославия
)

1978

год

Смоделированная часть сети
400
кВ

Distance relay RAZFE

© Copyright
2016
EnLAB

Ltd.
-

15

-

Mikromreža
Сараево (Югославия
)

1978

год

© Copyright
2016
EnLAB

Ltd.
-

16

-

Немного ностальгии (
1978

год)

Насыщение ТТ

Я
хотел

бы

выразить

благодарность

госпоже


Дубравке

Николич

из


Сараево

за

помощь

при


п
олучении

информации

о
лаборатории

Mikromreža

и

м
атериалов

об

испытаниях
,

представленных

в
данной

презентации

© Copyright
2016
EnLAB

Ltd.
-

17

-

Mikromreža
Сараево
(
Югославия
)

197
4

год

© Copyright
2016
EnLAB

Ltd.
-

18

-

China EPRI (
Пекин
)
19
94

год

© Copyright
2016
EnLAB

Ltd.
-

19

-

На сегодняшний день мы имеем три основные возможности
моделирования, каждая из которых обладает своими
достоинствами и недостатками͗

Электромеханические модели реального времени


Цифровые автономные

компьютерные


модели

Цифровые симуляторы реального времени, работающие в
режиме
замкнутого
контура

Два основных преимущества работы Германа Доммеля
опубликованной в апреле 1969 года, заключаются в
следующем
:

Простота, благодаря которой вся моделированная сеть сводится к
нескольким источникам тока и активным сопротивлениям, по
которым несложно построить матрицу
Y


Надежность, когда
EMTP (
Программа
расчёта электромагнитных
переходных процессов
)
использует правило трапеций, которое
представляет собой численно устойчивый и надёжный алгоритм
интегрирования


Где мы находимся сегодня
?

© Copyright
2016
EnLAB

Ltd.
-

20

-

Практически

Миссия
невыполнима

без современных
инструментов моделирования

Цифровое ПО нереального
времени обеспечивает отличные
инструменты разработки

всех
диапазонов частот,
воспроизведение файлов
используется для тестирования

Цифровое
моделирование в
реальном
времени в режиме
замкнутого цикла


последний
шаг к достижению необходимого
качества


надежности
несрабатывания и надёжности
срабатывания
;

Их размер зависит от
моделируемой сети и
контролируемой частоты

На пути к активно
-
адаптивным и супер сетям

Оборудование
моделирования в
реальном времени
в режиме
замкнутого
контур
а

© Copyright
2016
EnLAB

Ltd.
-

21

-

Современные инструменты моделирования

для РЗА

РЗА


последний рубеж, предупреждающий
системную аварию

Новые технологии проникают в мир РЗА
:

Активно
-
адаптивные и супер сети

(
межконтинентальные
)

Нетрадиционные ТТ и ТН

Интеллектуальное первичное оборудование

IEC 61850
с расширенными возможностями связи

Синхрофазоры

с устройствами векторных измерений
(PMU)
и противоаварийной автоматикой
(
SIPS
)

Необходимо ответить на следующие вопросы
:

Сработает, когда нужно
?
Наверное

Не сработает, когда не надо?
Будем надеяться


Что произойдет после устранения повреждения и
изменения системы
?
Понятия не имею
!


WAMPAC

© Copyright
2016
EnLAB

Ltd.
-

22

-

А потому, что он всегда использует отличные
инструменты моделирования энергосистем!

Почему этот релейщик так счастлив
?

Спасибо за внимание!

© Copyright
2016
EnLAB

Ltd.
-

23

-

Моделирование переходных процессов

Необходимость
!


Приложенные файлы

  • pdf 29947771
    Размер файла: 5 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий