пїњ

јЋ√ќ–»“ћ ѕЋјЌ»–ќ¬јЌ»я ѕ≈–—ѕ≈ “»¬Ќќ√ќ –ј«¬»“»я ЁЋ≈ “–ќЁЌ≈–√≈“»„≈— ќ… —»—“≈ћџ Ќј ќ—Ќќ¬≈ ”„≈“ј ѕќ ј«ј“≈Ћ≈… ≈≈ Ќјƒ≈∆Ќќ—“»

јЋ√ќ–»“ћ ѕЋјЌ»–ќ¬јЌ»я ѕ≈–—ѕ≈ “»¬Ќќ√ќ –ј«¬»“»я
ЁЋ≈ “–ќЁЌ≈–√≈“»„≈— ќ… —»—“≈ћџ Ќј ќ—Ќќ¬≈ ”„≈“ј ѕќ ј«ј“≈Ћ≈… ≈≈ Ќјƒ≈∆Ќќ—“»
јфанасьев ¬€чеслав ¬алерьевич
первый заместитель генерального директора, ‘илиал ќјќ Ђ—ќ ≈Ё—ї Ђќбъединенное диспетчерское управление энергосистемами ёгаї,
г. ѕ€тигорск E-mail: kvm@stv.runnet.ru
THE ALGORITHM OF POWER SYSTEM PERSPECTIVE DEVELOPMENT PLANNING BASED ON THE POWER SYSTEM RELIABILITY
Vyacheslav Afanasev
First Deputy General Director, Branch of JSC Ђso UES ЂUnified dispatcher control
over energy systems of the Southї, Pyatigorsk
јЌЌќ“ј÷»я
¬ работе представлен алгоритм планировани€ перспективного развити€ электроэнергетической системы на основе анализа ее надежности, который позвол€ет формировать список вариантов схем планировани€ перспективного развити€ электроэнергетической системы. ќбосновано, что при перспективном планировании в качестве критериев отказа дл€ оценки надежности необходимо использовать длительно допустимые параметры режима электроэнергетической системы. ¬ работе приведен список вариантов схем планировани€ развити€ дл€ —тавропольской электроэнергетической системы, полученный в результате применени€ разработанного алгоритма.
ABSTRACT
The paper presents an algorithm of perspective development planning of power system based on the analysis of its reliability, which allows you to create a list of perspective development of the electric power system schemes options planning. It is proved that during perspective planning it is nesssry to use the long -term permissible parametrs of power system mode as a failure criteria The list of choices schemes of development planning for the Stavropol territory power system obtained as a result developed algorithm application was presented. It is proved that during perspective planning it is nesssry to use the long -term permissible parametrs of power system mode as a failure criteria
 лючевые слова: электроэнергетическа€ система; надежность;
планирование перспективного развити€.
Key words: electric power system; reliability; perspective development planning.
¬ведение. ¬опросу повышени€ надежности электроэнергетических систем (ЁЁ—) в насто€щее врем€ удел€етс€ большое внимание [2, 4, 5, 7]. ¬месте с тем, требует рассмотрени€ вопрос планировани€ перспективного развити€ ЁЁ— с учетом экономически оправданного уровн€ надежности в услови€х перспективного увеличени€ нагрузки в системе.
¬ насто€щей работе предложен алгоритм планировани€ перспективного развити€ ЁЁ— на основе сравнени€ показателей надежности и затрат на модернизацию схемы ЁЁ— дл€ различных вариантов из создаваемого списка схем планировани€ развити€.
÷елью насто€щей работы €вл€етс€ разработка алгоритма планировани€ перспективного развити€ электроэнергетической системы с учетом показателей ее надежности.
¬ыработка рекомендаций по улучшению надежности ЁЁ— должна производитьс€ на основе анализа режима работы и состо€ний, в которых наблюдаетс€ выполнение критериев отказа дл€ режимной надежности. Ќаиболее важными критери€ми отказа €вл€ютс€: напр€жение в узлах ЁЁ—, перетоки активной мощности по сечени€м и токи в лини€х электропередач. ¬се указанные параметры рассматриваютс€ в установившемс€ режиме работы ЁЁ—. ¬ переходных режимах такие расчеты весьма трудоемки и, как правило, выполн€ютс€ в достаточно грубых приближени€х.
 ритерии отказа при расчЄтах показателей надежности при перспективном планировании должны основыватьс€ на максимальных длительно допустимых значени€х параметров режима [3, 6]. ¬ то же врем€ аварийные значени€ параметров режима допустимы только в течение одного часа и могут
примен€тьс€ дл€ расчета надежности существующих ЁЁ—.
–екомендации по перспективному планированию должны быть основаны на устранении нарушений режима ЁЁ—, которые наблюдаютс€ в состо€ни€х отказа системы [1]. ѕри планировании необходимо рассматривать не только текущий режим ЁЁ—, по возможности наиболее т€желый (в котором наблюдаетс€ близкое к максимуму значение потребл€емой и генерируемой мощности), но и перспективное увеличение нагрузки и генерации ЁЁ—. ¬ первом приближении возможно использование равномерного увеличени€ нагрузки и генерации по планируемой ЁЁ—. ќсновное требование при планировании перспективного развити€ Ч выполнение баланса генерируемой и потребл€емой мощности в системе. “о есть при увеличении нагрузки необходимо на соответствующую величину увеличить и генерацию в системе.
ƒл€ устранени€ нарушений параметров режима анализируетс€ каждое состо€ние отказа системы: определ€ютс€ места и причины выхода параметров режима за допустимые пределы.
¬ыбор конкретного решени€ задачи планировани€ требует анализа различных вариантов схемы сети с позиции экономической целесообразности и обеспечени€ требуемой надежности всей системы.
ќписание алгоритма перспективного планировани€ ЁЁ— (рисунок 1).
Ќачало работы алгоритма (блок 1). ‘ормирование исходных данных. (блок 2) ¬ыбираетс€ схема ЁЁ—, распределение нагрузки и генерации в ней. ѕровер€етс€ баланс мощностей и св€зность схемы (наличие св€зи между узлами ЁЁ—). ѕроводитс€ проверка режимной надежности по критерию п-1. ќпредел€етс€ веро€тность безотказной работы ЁЁ— по режимной надежности (блок 3). «атем осуществл€етс€ проверка выполнени€ критери€ п-1 (блок 4).
–исунок 1. јлгоритм планировани€ перспективного развити€ ЁЁ—

Ќачало

------------- т :---------------2-≥
‘ормирование исходных данных. |
–асчет надежности по критерию п-1.^ ~1
¬се состо€ни€ ЁЁ— с отказами группируютс€ по выполн€емым критери€м отказа.
6п
ќпредел€ютс€ районы ЁЁ—, где происходит нарушение параметров режима (дефицитные районы).
^ “ Ч7-√
ќпредел€етс€ наличие недогруженных линии, проход€щих через дефицитные районы ЁЁ—.
ћоделируетс€ узел в дефицитном районе ЁЁ—, который запитываетс€ от недогруженных линий.

10
ѕолученный вариант схемы ЁЁ— заноситс€ в список вариантов схем перспективного планировани€ развити€ Ё—— (список планировани€). ---- ++ =
ќпредел€етс€ наличие путей питани€ дефицитных районов ЁЁ— с достаточной пропускной способностью.
нет
≈сть путь, Ч1 ~ способный передать необходимую^
^мощность?
~ж√
ѕовышение напр€жени€ в промежуточных узлах - центрах питани€ дефицитного района путем соединени€ их непосредственно с генерирующими узлами или узлами с достаточным уровнем напр€жени€ и по возможности близким к дефицитному району ЁЁ—.
√ -----14
ѕолученные варианты схемы ЁЁ— внос€тс€ в список планировани€. |
—оздание пути с достаточной пропускной способностью. ƒл€ этого существующие или новые подстанции в дефицитном районе ЁЁ— соедин€ютс€ непосредственно с генерирующими узлами или узлами с достаточным уровнем напр€жени€ и по возможности близкими к району ЁЁ—.
16,
ѕолученные варианты схемы ЁЁ— внос€тс€ в список планировани€.1
©,Д . >+ . -17-1
–ассчитываетс€ надежность по критерию п-1 дл€ каждого варианта схемы ЁЁ— из списка планировани€.
(ј>
¬ариант схемы ЁЁ— не принимаетс€ к дальнейшему рассмотрению.
22'л
¬ариант схемы ЁЁ— используетс€ дл€ технико-экономического сравнени€.
-------------------х---------------23Ч,
ѕо результатам технико-экономического
сравнени€ выбираетс€ наилучший вариант схемы ЁЁ— дл€ перспективного развити€.

—  онец
≈сли критерий не выполн€етс€, то рассматриваютс€ все состо€ни€ ЁЁ— с отказами, которые группируютс€ по выполнению тех или иных критериев отказа (напр€жение в узлах, токи в лини€х, перетоки активной мощности в сечени€х) (блок 5).
ѕо результатам оценки всех состо€ний, в которых происходит выполнение критериев отказа по токам в лини€х, вы€вл€ютс€ районы с нарушени€ми режима Ч дефицитные районы (блок 6). ”странение нарушений режима в этих состо€ни€х производитс€ по следующему принципу. ќпредел€етс€ наличие недогруженных транзитных линий, проход€щих через дефицитные районы ЁЁ— (блоки 7, 8). ѕри наличии линии моделируетс€ подстанци€ в дефицитном районе (блок 9). ¬ариант схемы ЁЁ— вноситс€ в список вариантов схем перспективного планировани€ развити€ Ё—— Ч список вариантов планировани€ (блок 10). ќн содержит в себе все варианты схемы ЁЁ—, которые создаютс€ в результате работы алгоритма. ѕри отсутствии недогруженных транзитных линий, проход€щих через дефицитный район, выполн€ютс€ следующие действи€. ѕросматриваетс€ схема сети и вы€сн€етс€, от какого узла-центра питани€ мощность поступает в дефицитный район, провер€етс€ наличие и пропускна€ способность пути питани€ дефицитного района (блоки 11, 12). ≈сли путь способен передать необходимую мощность, выполн€ютс€ блоки 13 и 14. ≈сли путь не способен передать необходимую мощность, выполн€ютс€ блоки 15,16. — учетом проведенных меропри€тий провер€тс€ надежность схемы ЁЁ— (блок 17, 18). —равниваютс€ различные варианты по выполнению критери€ п-1 и веро€тности безотказной работы. ≈сли критерий п-1 выполн€етс€ и надежность измененной схемы ЁЁ— находитс€ на заданном уровне, то вариант схемы остаетс€ дл€ технико-экономического сравнени€ (блок 22). ѕри условии, что критерий п-1 не выполн€етс€ (блок 19), рассматриваютс€ состо€ни€ с отказами системы. ≈сли при этом остаютс€ состо€ни€ с выполнением критериев отказа только по перетокам активной мощности по сечени€м, то выполн€етс€ блок 20. ≈сли при проверке критери€ п-1 присутствуют состо€ни€ с выполнением критериев отказа не только по
перетокам активной мощности по сечени€м, но и по напр€жени€м и токам в лини€х, то такие варианты схемы ЁЁ— в дальнейшем не рассматриваютс€ (блок 21). ƒалее проводитс€ технико-экономическое сравнение различных вариантов схем ЁЁ—, удовлетвор€ющих заданным требовани€м по надежности (блок 22), и выбираетс€ наиболее оптимальный вариант по режимным и экономическим соображени€м (блок 23).  онец (блок 24).
ѕример использовани€ алгоритма.
јлгоритм был применен дл€ планировани€ перспективного развити€ —тавропольской ЁЁ—, котора€ исследуетс€ в составе модели ЁЁ— ёга –оссии (690 узлов и 1217 ветвей), составленной в RASTRWIN. ѕри расчетах надежности использовалс€ среднегеометрический коэффициент готовности линий —тавропольской ЁЁ— [1]. јнализ статической режимной надежности операционной зоны (—тавропольской ЁЁ— состо€щей из 84 узлов и 106 ветвей) проводилс€ дл€ режима —тавропольской ЁЁ— на 21 декабр€ 2010 г., 18-00 с учетом критериев отказа по максимально допустимому току в лини€х, длительно допустимым напр€жени€м в узлах ЁЁ— [3, 6] и максимально допустимым перетокам активной мощности в сечени€х [6]. –езультаты расчета режимной надежности дл€ исходной ЁЁ— и при равномерном увеличении нагрузки и генерации в системе на 20 % приведены в таблице 1.
¬ результате работы алгоритма при увеличении нагрузки и генерации в —тавропольской ЁЁ— на 20 % были получены 10 вариантов схем планировани€.
ƒл€ более детального сравнени€ различных вариантов схем ЁЁ— была рассчитана веро€тность безотказной работы дл€ некоторых из них (таблица 1).
“аблица 1.
—равнение вариантов схем планировани€ ЁЁ— по веро€тности безотказной ____________________работы дл€ режимной надежности____________________
є варианта ќценка надежности по п-1 (количество отказов) ќценка надежности по п-2 (количество отказов) ¬еро€тность безотказной работы с использованием среднегеометрического коэффициента готовности линий
»сходна€ схема 5 584 0.99747
»сходна€ схема 13 1339 0.99361
с увеличенной на 20% нагрузкой и генерацией
1 4 515 0.99795
2 8 886 0.99597
3 8 892 0.99597
4 8 891 0.99597
»з таблицы 1 видно, что варианты 2, 3, 4 имеют одинаковые веро€тности безотказной работы дл€ режимной надежности и одинаковое количество отказов по п-1, п-2. ѕри этом веро€тность безотказной работы дл€ данных вариантов оказываетс€ ниже, чем дл€ исходной схемы без увеличени€ нагрузки и генерации (0.99597и 0.99747, соответственно). ќднако при увеличенной нагрузке и генерации на 20 % веро€тность безотказной работы исходной схемы составл€ет 0.99361, что ниже, чем дл€ вариантов 2, 3, 4. –еализаци€ любого из данных вариантов требует строительства линии 330 к¬ длинной пор€дка 110 км. ¬ариант 1 обеспечивает уровень веро€тности безотказной работы 0.99795, что выше, чем веро€тность безотказной работы дл€ исходной схемы
0.99747, однако реализаци€ этого варианта требует строительства линии 330 к¬ длиной 186 км, что требует больше затрат, чем реализаци€ вариантов 2Ч4, окончательный выбор вариантов должен осуществл€тьс€ на основе их техникоэкономического сравнени€.
¬ы€влено, что критерии отказа, примен€емые при расчете надежности при перспективном планировании, должны учитывать максимальные длительно допустимые параметры режима.
–азработанный алгоритм позвол€ет выполн€ть планирование развити€ электроэнергетической системы, основыва€сь на заданном уровне ее надежности. ¬ результате работы алгоритма формируетс€ список вариантов схем планировани€ перспективного развити€ ЁЁ—, каждый из которых обладает определенным уровнем надежности и экономических затрат.
—писок литературы:
1. јфанасьев ¬.¬.,  ожевников ¬.ћ., ƒанилов ћ.»., ястребов —.—.,
–оманенко ».√., ƒемин ћ.—. ќценка надежности электроэнергетической системы при перспективном планировании развити€ системы на основе анализа режимов ее работы // ЌадЄжность. Ч ћосква: ∆урнал
ЂЌадежностьї, 2012. Ч є 3(42). Ч —. 46Ч55.
2. Ѕиллинтон –., јлан –. ќценка надежности электроэнергетических систем / пер. с англ./ под ред. ё.ј. ‘окина. Ч ћ.: Ёнергоатомиздат, 1988. Ч 288 с.
3. ћетодические указани€ по устойчивости энергосистем. ”тверждены приказом ћинэнерго –оссии от 30 июн€ 2003г. є 277 Ч ћ.: »зд-во Ќ÷ ЁЌј—, 2004.
4. ћетоды и модели исследовани€ надежности электроэнергетических систем / ћанов Ќ.ј., ’охлов ћ.¬., „укреев ё.я. [и др.] / под ред. Ќ.ј. ћанова. Ч —ыктывкар: изд-во  оми научного центра ”рќ –јЌ, 2010. Ч 292 с.
5. ‘окин ё.ј., ќсипов я.Ќ. ћетоды расчЄта показателей надЄжности сложных электроэнергетических систем, основанные на структурнофункциональных характеристиках Ч Ёлектричество, 2010, є 5. —. 7Ч13.
6. —тандарт организации ќјќ Ђ—ќ ≈Ё—ї —“ќ 59012820.29.240.007-2008 ѕравила предотвращени€ развити€ и ликвидации нарушений нормального режима электрической части энергосистем.
7. Ёндрени ƒж. ћоделирование при расчетах надежности в электроэнергетических системах /пер. с англ./ под ред. ё.Ќ. –уденко. Ч ћ.: Ёнергоатомиздат, 1983. Ч 336 с.

пїњ