Дослідницький проект DynaGridCenter

Дослідницький проект DynaGridCenter

Цей трирічний проект, мета якого полягає в розробці допоміжної системи для автоматичного управління енергосистемою і запобігання збоям. Проект здійснюється науково-дослідними організаціями Німеччини. 
DynaGridCenter – інноваційний проект, націлений на майбутнє

Інноваційний проект, націлений на майбутнє

Федеральне міністерство економіки та енергетики Німеччини (BMWi) підтримує інновації німецьких компаній. Обсяг фінансування проекту DynaGridCenter з перетворення традиційних центрів управління передачею електроенергії в перспективні центри динамічного управління становить близько 5 мільйонів євро.

Проект

Інтелектуальне управління енергосистемами

Ефективне управління роботою системи. У зв'язку з комплексною інтеграцією відновлюваних джерел енергії та силової електроніки, управління і контроль мережами передачі електроенергії все більш ускладнюються. У багатьох країнах великі атомні або вугільні електростанції виводяться з енергосистеми, в той же час електроенергія повинна передаватися на великі відстані. Це збільшує ймовірність коливань частоти і напруги в системі. Для того, щоб уникнути або усунути такі перевантаження і захистити встановлене обладнання, необхідно активно управляти генеруючим обладнанням, змінюючи схему передачі, що веде до постійного збільшення витрат. Перспективним рішенням цієї проблеми є інвестування в інтелектуальні системи управління і технології управління цифровими підстанціями, що дозволяють ефективно реагувати і прогнозувати динаміку системи.
Для збереження стабільності високодинамічних мереж передачі в майбутньому нам будуть потрібні автоматизовані центри управління.
Доктор технічних наук, професор Райнер Кребс (Rainer Krebs), провідний експерт і начальник відділу експлуатації та управління захистом систем компанії Сіменс.

Центр моделювання в реальному часі, Магдебург

Програмне середовище моделювання енергосистеми в реальному часі було встановлено в університеті ім. Отто фон Геріке в Магдебурзі для роботи зі спрощеною моделлю мережі передачі електроенергії в Німеччини. Середовище моделювання пов'язане з лабораторією силової електроніки, оснащеної обладнанням для передачі постійного струму високої напруги, що дозволяє здійснювати гібридне моделювання. Такі захисні і вимірювальні компоненти, як реле і PMU, спільно із засобами зв'язку та автоматизації підстанцій створюють так звані цифрові підстанції.

Центр динамічного управління енергосистемою, Ільменау

Центр динамічного управління енергосистемою на базі рішення Сіменс Spectrum Power було встановлено в якості основного елемента проекту в Технічному університеті Ільменау, в 200 км від моделі енергосистеми  в Магдебурзі. Нові динамічні програми були інтегровані в якості допоміжних систем для оцінки поточного та прогнозованого стану енергосистеми, таких як "Динамічна оцінка безпеки", "Налаштування адаптивного захисту" та "Аналітика потокової передачі даних PMU". Ці програми пропонують операторам надійні профілактичні або корегуючі заходи. Центр управління підключений до цифрових моделей підстанцій в Магдебурзі. Модель енергосистеми відправляє отримані дані в центр управління. У центрі управління динамічний стан моделюється і безперервно аналізується в режимі реального часу.

Консорціум

Консорціум

Члени консорціуму:
Асоційовані партнери

Асоційовані партнери

Партнери в рамках проекту:
Результати

Короткий огляд результатів проекту

Основна ідея проекту полягала в розробці інноваційної методології управління енергосистемами високої і надвисокої напруги на основі інфраструктури існуючих центрів управління. Ця методологія спрямована на адаптивну інтеграцію нових складних технологій в існуючі інфраструктури енергомереж і дозволить операторам забезпечувати високу надійність поставок в майбутньому.

Сценарій 1: програмно-апаратне моделювання

Високовольтні лінії передачі електроенергії постійним струмом високої напруги (HVDC) будуть відігравати важливу роль в енергосистемах майбутнього. Вони передають великі обсяги енергії на великі відстані з використанням існуючих мереж змінного струму, однак за рахунок застосування силової електроніки вони працюють зовсім інакше в порівнянні з традиційним обладнанням. Для вивчення особливостей роботи таких мереж в лабораторних умовах була організована система HVDC, яка потім була інтегрована в модель мережі змінного струму (програмно-апаратне моделювання).

Сценарій 2: профілактичні заходи щодо високовольтної передачі електроенергії постійного струму

Лінія HVDC в мережі ліній передачі може використовуватися в якості додаткового засобу досягнення оптимально стабільної роботи при відмовах обладнання, дозволяючи уникнути дорогих операцій з повторного підключення електростанцій до мережі. Інформація про необхідні зміни в роботі системи HVDC безперервно отримується з використанням нових алгоритмів, а також перевіряється засобами динамічного аналізу стабільності перед відправкою на електростанцію. Це дозволяє забезпечити безперервне дотримання не тільки температурних меж, але і меж стабільності.

Сценарій 3: коригувальні заходи щодо високовольтної передачі електроенергії постійного струму

Завдяки операційним ресурсам, таким як системи HVDC або відновлювані джерела енергії, проблемні ситуації можуть усуватися в міру їх фактичного появи. Такий підхід передбачає оперативну і комплексну координацію, ініціацію і реалізацію таких необхідних заходів, як зміни робочих параметрів. Такий підхід має назву "коригувальні заходи n-1". Для визначення відповідних коригувальних заходів, які потім автоматично здійснюються на практиці відповідним центром управління, в рамках проекту DynaGridCenter були розроблені системи, що використовують алгоритми оптимізації (HEOneu), динамічне моделювання (DSA) і високодинамічні локальні вимірювання. Аналогічно профілактичним заходам в сценарії 2, розроблений робочий процес забезпечує постійне дотримання меж стабільності і температури.

Сценарій 4: виявлення несправностей (коротких замикань) в енергосистемі

Аналогічно сценарію 3, коригувальні заходи повинні здійснюватися тільки при можливому виникненні проблем через збої або відключень енергосистеми. Вжиті заходи попередньо перевіряються за допомогою динамічного моделювання (DSA). Потенційні проблемні місця визначаться за допомогою складних алгоритмів машинного самонавчання, які дозволяють порівнювати векторні вимірювання в реальному часі з модельованими вимірами PMU, виконуваними DSA. Час реагування менше однієї секунди різко скорочує поточний час реагування персоналу центрів управління.

Сценарій 5: синхронне налаштування параметрів

Динамічна робота енергосистем значною мірою залежить від локальних центрів управління. Наприклад, параметри центру управління електростанцією оптимізуються таким чином, щоб вони відповідали вимогам енергосистеми у всіх можливих режимах роботи. Зазвичай вони задаються один раз і після цього не змінюються. Якщо параметри можна буде змінити в залежності від стану мережі, у багатьох ситуаціях стабільність системи може бути збільшена. В рамках проекту DynaGridCenter були розроблені алгоритми оптимізації всіх параметрів управління з урахуванням поточного стану енергосистеми через регулярні проміжки часу. Такі оптимізовані параметри також перевіряються за допомогою DSA. Центр динамічного управління здатний безперервно передавати оптимізовані параметри відповідному обладнанню відповідно до стандарту МЕК 61850.

Контакти

Зв'яжіться з експертами

Стійкість мереж електропостачання починається з комплексного підходу і стандартних рішень тут бути не може. Однак експерти Сіменс з готовністю проведуть аналіз ваших мереж і можливих способів досягнення більшої стійкості системи електропостачання.

У Вас є питання? Наші експерти нададуть вичерпні відповіді

Зв'яжіться з нами

Важливі посилання