3tom231

7. SYSTEMY ELEKTROENERGETYCZNE 464

wszystkim należą transformatory i autotransformatory ze zmianą przekładni. Regulacja taka wpływa głównie na zmianę rozpływu mocy biernej i lepsze wykorzystanie źródeł mocy. Zakresy regulacji transformatorów i autotransformatorów wynoszą ok. ±15%, a stopień regulacji — ok. 1%. Efekt regulacji jest zależny od wszystkich parametrów układu, a także od charakterystyk statycznych odbiorów zastępczych. Chociaż regulacja napięcia ma charakter lokalny, potrzebna jest koordynacja działań w określonych obszarach. Czułość regulatora i liczba działań są ograniczone: o pierwszym decyduje skok regulacji, o drugim — trwałość przełącznika. W systemach stosowane są niekiedy układy do regulacji fazy napięcia, wpływające na zmianę rozpływu mocy czynnych i straty mocy w sieci. W celu utrzymania minimum strat i optymalnego napięcia należy koordynować procesy wytwarzania mocy biernej i zmiany przekładni transformatorów'. Zasady kompleksowej regulacji napięcia i mocy biernej są następujące:

—    napięcia w sieci przesyłowej powinny być zbliżone do maksymalnej wartości dopuszczalnej;

—    napięcia w sieciach rozdzielczych powinny być wystarczająco wysokie, by możliwe było utrzymanie poziomu napięcia znamionowego na transformatorach odbiorczych z dopuszczalną tolerancją;

—    zbilansowanie mocy biernej w obrębie sieci danego napięcia;

—    maksymalizacja współczynnika mocy wytwarzanej przez generatory pracujące na sieć najwyższych napięć;

—    wytwarzanie mocy biernej przede wszystkim przez baterie kondensatorów.

Do tego celu niezbędny jest hierarchiczny system sterowania polegający na tym, że każdy system niższego rzędu pracuje przy parametrach przekazywanych z systemu nadrzędnego. Regulator nadrzędny stanowi układ logiczny, działający wg określonego programu i pozwalający na realizację różnorodnych wariantów regulacji w zależności od warunków pracy systemu elektroenergetycznego. Parametry regulacji w obszarach autonomicznych są korygowane na podstawie danych kompleksowych i obliczeń ekonomicznych dla całej sieci.

7.4.4. Stan obecny a przyszłość

Automatyka systemów elektroenergetycznych, współpracująca z zabezpieczeniami elektroenergetycznymi [7.37] i wsparta sterowaniem dyspozytorskim, zapewnia:

—    zapobieganie występowaniu typowych awarii lub łagodzenie ich skutków;

—    ograniczenie rozmiarów awarii;

—    utrzymanie w ruchu elektrowni, a przynajmniej zasilanie ich potrzeb własnych;

—    sterowanie elektrowni wodnych, zwłaszcza pompowych i zbiornikowych oraz pracujących w kaskadach;

—    automatyczny rozruch turbozespołów;

—    sterowanie przełącznikami zaczepów transformatorów;

—    regulację przepływu mocy w układach przesyłowych;

—    wyłączanie linii wymiany międzysystemowej;

—    odciążanie systemu;

—    sterowanie pracą urządzeń kompensacyjnych;

—    zmianę nastawień parametrów lokalnej automatyki systemowej;

—    optymalne warunki wytwarzania i dostawy energii elektrycznej.

Obecne układy automatyki systemowej działają w pętli otwartej, tzn. są kierowane przez człowieka, który zna stan pracy systemu i ma znaczne umiejętności przewidywania [7.4; 7.5; 7.7; 7.24; 7.34].

Dynamiczny rozwój techniki cyfrowej stwarza możliwości dalszej automatyzacji systemu aż do pełnej cybernetyzacji.

Już obecnie systemy komputerowe dokonują analizy stanów pracy systemów elektroenergetycznych i alarmują w przypadku występowania stanów nienormalnych. Podstawową sprawą w najbliższej przyszłości będzie problem współpracy komputerów różnych poziomów sterowania.

7.5. Zagadnienia wybrane

7.5.1. Planowanie systemu elektroenergetycznego

W planowaniu SEE można wyróżnić trzy typy zadań:

1.    Planowanie rozwoju systemu: kryterium optymalizacyjnym jest minimalizowana funkcja kosztów; jako funkcje czasowe wprowadzane są zależności dotyczące systemów makroekonomicznych kraju i zagranicy oraz związki z systemem cieplno-energetycz-nym, określające prognozę zapotrzebowania na energię elektryczną i cieplną, a także funkcje opisujące ograniczenia SEE; poszukiwana jest optymalna struktura SEE jako funkcja czasu i odpowiadające jej optymalne wartości parametrów wejściowych.

2.    Planowanie realizacji inwestycji elektroenergetycznych: kryterium optymalizacyjnym jest minimalizowana funkcja czasu trwania budowy obiektów dla zapewnienia wprowadzenia odpowiednich mocy wytwórczych, wynikających np. z optymalnego rozwiązania zagadnienia typu 1; zależności na wyjściu i liczba elementów systemu zadane są w postaci funkcji czasowych: poszukuje się optymalnego zbioru powiązań wewnętrznych i odpowiadającego mu zbioru optymalnych powiązać na wejściu SEE.

3.    Planowanie eksploatacji systemu: kryterium optymalizacyjnym jest np. maksymalizowana funkcja niezawodności pracy SEE; zadawane są zależności na wyjściu i liczba elementów systemu; poszukuje się natomiast takiego zbioru powiązań wewnętrznych, który spełnia warunki optymalności, przy czym rozwiązanie może dotyczyć bądź warunków pracy normalnej, bądź też określać działania dyspozytora w przypadkach zakłóceniowych.

Podstawowym problemem optymalizacyjnym, którego rozwiązanie rzutuje na pozostałe działania planistyczne, jest planowanie rozwoju SEE [7.3; 7.16; 7.17; 7.22]. Oprócz złożoności samego systemu SEE i jego powiązań z otoczeniem (z innymi SEE) konieczna jest również analiza dynamiki jego rozwoju [7.48]. Rozpatrując zagadnienie planowania można wyróżnić zarówno obiekty i elementy realizowane oraz będące w budowie (stanowią podsystem dany), jak i obiekty projektowane i rozważane perspektywicznie (podsystem szukany, optymalizowany). Dodatkową trudność powoduje zmiana struktury obiektów w czasie, związana z dynamiką wzrostu zapotrzebowania na moc. Dotyczy to nie tylko instalowania nowych jednostek wytwórczych, lecz także procesu starzenia się i wycofywania obiektów eksploatowanych.

Ogólny problem optymalizacji rozbudowy systemu elektroenergetycznego można rozpatrywać z wydzieleniem trzech problemów optymalizacyjnych:

—    budowy nowych elektrowni,

—    budowy sieci przesyłowej,

—    budowy sieci rozdzielczej.

Decydujący wpływ na optymalność programu rozwoju systemu elektroenergetycznego ma rozwiązanie podproblemu rozwoju źródeł wytwarzania energii elektrycznej (elektrowni) zarówno ze względu na nakłady związane z inwestowaniem i eksploatacją tych obiektów, jak i czas trwania ich realizacji — od założeń wstępnych do włączenia do systemu. Ponadto stosunkowo niewielkie wzajemne uzależnienie wyodrębnionych problemów optymalizacyjnych, nie wykraczające na ogół poza dokładność oszacowań parametrów wejściowych, umożliwia ich rozpatrywanie w sposób rozłączny, z przyjęciem

30 Poradnik inżyniera elektryka tom 3