Ученые ИрГТУ исследуют надежность будущих интеллектуальных энергосистем

Роспатент РФ выдал свидетельство о регистрации программы для ЭВМ «Расчет режимной надежности системы электроснабжения с распределенной генерацией». Авторами программы являются директор Института систем энергетики им. Л. А. Мелентъева СО РАН, член-корреспондент Российской академии наук, заведующий кафедрой электроснабжения и электротехники, профессор ИрГТУ Николай Воропай и его аспирант Фам Чунг Шон.

Авторы программы разработали технологию комплексного управления нормальными и послеаварийными режимами систем электроснабжения с распределенной генерацией. На основе разработанного подхода ученые выполнили исследования на схеме ЭЭС Вьетнама, подтвердившие эффективность сформулированной технологии и разработанных методов.

Программа для ЭВМ создана в рамках проекта «Smart Grid- Байкал»- «Интеллектуальные энергосистемы для эффективной электроэнергетики будущего», которым руководит профессор Университета Отто фон-Герике (г. Магдебург, Германия) Збигнев Стычински. Программа обеспечит повышение эффективности работы распределительных сетей, даст возможность комплексно управлять нормальными и послеаварийными режимами распределительной сети, включающей распределенную генерацию.

Как рассказал Н. Воропай, цель разработанной программы для ЭВМ – обнаружение узких мест в электрической сети, которые больше всего влияют на надежность электроснабжения потребителей. Речь идет об обеспечении надежности системы электроснабжения, имеющей распределенную генерацию. Распределённое производство энергии —система источников энергии, подключаемых к распределительной сети. Она подразумевает строительство дополнительных источников электроэнергии в непосредственной близости от потребителей. Мощность таких источников может варьироваться в широких пределах – от нескольких киловатт до нескольких десятков мегаватт. При этом потребитель не отключается от общей сети электроснабжения.

Такой подход позволяет снизить потери электроэнергии при транспортировке из-за максимального приближения электрогенераторов к потребителям электричества, вплоть до расположения их в одном здании, уменьшить число, протяжённость и необходимую пропускную способность магистральных линий электропередачи. Это также смягчит последствия аварий на центральных электростанциях и главных линиях электропередач за счет наличия собственных источников энергии, обеспечит взаимное многократное резервирование электрогенерирующих мощностей.

Программа «Расчет режимной надежности системы электроснабжения с распределенной генерацией» демонстрирует, что какая-то конкретная линия обладает наименьшей надежностью, и последствия для потребителей в случае ее отказа будут существенными. Это дает возможность проанализировать причины аварийной ситуации. Например, линия от одной подстанции до другой может оказаться просто длинной. Это узкое место и нужно либо строить дополнительную линию, чтобы ее усилить, либо предпринимать какие-то другие меры. «Программа представляет результат в виде диаграмм, которые позволяют увидеть районы с наибольшим риском для потребителя. Она оценивает возможный дефицит мощности у потребителя, составляет графики показателей риска дефицита мощностей. Графики позволяют обнаружить проблематичный район, где надо искать причины и предпринимать мероприятия для усиления сети. Программа моделирует аварийные ситуации, каскадное развитие аварий и последствия для потребителей. В этом суть разработки предложенного подхода и реализации его в виде программы для ЭВМ», - сказал Н. Воропай.

По словам ученого, программа позволяет анализировать распределительные сети. Если происходит короткое замыкание, защита действует так, чтобы выключатель отключил элемент, находящийся в аварийном состоянии. Также может отказать система защиты. Это может повлечь за собой цепочку необратимых событий. Программа рассчитывает, с какой вероятностью может произойти первичный отказ линии, выключателя и защиты и смоделировать сценарий каскадного развития аварий.

Установка дополнительных источников питания, таких как малые электростанции, позволяет повысить надежность питания потребителей, если произошел отказ основной линии.

«Актуальность разработки программ для обеспечения надежности систем электроснабжения вызвана интересом к бурно развивающемуся направлению преобразования электроэнергетики на базе концепции Smart Grid - автоматизированной системы, обеспечивающей двусторонний поток электрической энергии и информации между энергообъектами и системой распределенной генерации», - отметил Н. Воропай.

Он подчеркнул, что одна из важных проблем энергетики - управление нормальными и аварийными режимами систем электроснабжения. Для анализа режимов работы систем электроснабжения, включающих распределенную генерацию, их надежности, устойчивости и т.п. требуется разработка новых методов. Исследования нормальных и послеаварийных режимов систем электроснабжения, содержащих распределенную генерацию, и управления этими режимами имеют большое значение.

Наталья Розова