Оперативное управление в энергосистемах

В. С. БОЙЧУК, А. В. КУКСИН











ОПЕРАТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ В ЭНЕРГОСИСТЕМАХ






Утверждено редакционно-издательским советом Международного института компьютерных технологий в качестве учебного пособия















Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2023

УДК 621.311
ББК31.2
     Б77



Рецензент: главный инженер филиала ПАО «МРСК Центр» - “Воронежэнерго”» А. А. Бурков






        Бойчук, В. С.
Б77             Оперативное управление в энергосистемах : учебное пособие /
        В. С. Бойчук, А. В. Куксин. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. - 404 с. : ил., табл.
                ISBN 978-5-9729-1122-6

        Рассматриваются общие вопросы оперативного управления, оперативные переключения в электрических сетях, регулирование нормальных режимов в энергосистемах и электрических сетях, предупреждение и ликвидация аварийных режимов.
        Для студентов всех форм обучения по направлению подготовки 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника».

УДК621.311
                                                            ББК31.2













ISBN 978-5-9729-1122-6   © Бойчук В. С., Куксин А. В., 2023
                         © Издательство «Инфра-Инженерия», 2023
                         © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023

СОДЕРЖАНИЕ


        1. Общие вопросы оперативного управления

   1.1. Цели и задачи оперативного управления в энергосистемах
   1.2. Принципы и структура диспетчерского управления
   1.3. Подготовка диспетчера по новой должности
   1.4. Должностные обязанности, права
   и ответственность диспетчера
   1.5. Оперативные переговоры и ведение оперативного журнала
   1.6. Оперативные схемы и их ведение. Технические средства, используемые в оперативно-диспетчерском

6
6

9
12
22

29

50


   управлении

Вопросы для самопроверки                          56


        2. Оперативные переключения
        в электрических сетях

  2.1. Основные положения о переключениях
  в электрических сетях
  2.2. Бланки переключений и программы переключений
  2.3. Переключения при ликвидации аварий
  2.4. Действия с оперативной блокировкой
  при производстве оперативных переключений
  2.5. Проведение испытаний и порядок ввода нового оборудования в работу
  2.6. Переключения в схемах релейной защиты и автоматики
  2.7. Операции с основными коммутационными аппаратами
  2.8. Проверка положений коммутационных аппаратов


58

58

66
82
89

91

94

95

98


3

   2.9. Последовательность операций
   с коммутационными аппаратами присоединений линий, трансформаторов, синхронных компенсаторов и генераторов
   2.10. Порядок отключения линий 6-110 кВ, сдача в ремонт, приемка из ремонта и включение в работу 2.11. Особенности организации ремонтных работ на линиях электропередачи 220...750 кВ под напряжением
   2.12. Особенности вывода в ремонт воздушных линий электропередачи, находящихся
   под наведенным напряжением
Вопросы для самопроверки


106


119

132


135

138



3. Регулирование нормальных режимов                142
в энергосистемах и электрических сетях
   3.1. Общие положения                            142
   3.2. Графики электрической нагрузки             144
   3.3. Долгосрочное планирование режимов          168
   3.4. Краткосрочное планирование режимов         171
   3.5. Средства и способы регулирования режимов   178
   3.6. Ведение заданного режима энергосистемы     181
   3.7. Регулирование частоты и перетоков активной л оо
                                                   188 мощности
   3.8. Резервы мощности в энергосистемах          199
   3.9. Баланс реактивной мощности в энергосистемах 205
   3.10. Режимы недовозбуждения синхронных         215
   генераторов и компенсаторов
   3.11. Регулирование напряжения                  220
   3.12. Нормальные и ремонтные схемы соединений 228 энергосистем и электрических сетей
   3.13. Пусковые режимы основного оборудования 276 электростанций и подстанций

4

3.14. Оперативная организация проведения испытаний оборудования и управление ими

Вопросы для самопроверки                          294

4. Предупреждение и ликвидация аварийных        300
режимов                                         300
4.1. Нормальные и аварийные режимы энергосистем 307
4.2. Общий подход к ликвидации аварийных        312
режимов                                         318
4.3. Взаимодействие оперативного персонала      320
при ликвидации аварии                           326
4.4. Перегрузкалиний электропередачи            335
4.5. Перегрузкатрансформаторов,                 336
автотрансформаторов, генераторов                346
и превышение напряжения над номинальным         349
4.6. Аварийное снижение и повышение частоты     358
4.7. Предотвращение и ликвидация недопустимого  377
повышения частоты электрического тока           381
4.8. Аварийное снижение и повышение напряжения  385
4.9. Аварийное отключение линий электропередачи 387
4.10. Ликвидация нарушений при замыкании        395
на землю                                           
4.11. Ликвидация аварий на подстанциях             
4.12. Ликвидация аварий на электростанциях         
4.13. Самостоятельные действия оперативного        
персонала                                          
4.14. Действия оперативно-диспетчерского           
персонала при объявлении режима                    
с высокими рисками                                 
4.15. Обучение оперативного персоналаметодам       
ликвидации аварий                                  
Вопросы для самопроверки                           
Библиографический список                        401

5

        1.      ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ

        1.1. Цели и задачи оперативного управления в энергосистемах

     Нормальная работа энергосистем возможна только при четко функционирующей системе диспетчерского управления их режимами. Необходимость эффективной системы диспетчерского управления обусловлена следующими важнейшими свойствами энергосистем:
     -     значимость производимого продукта не только в сфере материального производства, но и при обеспечении безопасных и комфортных условий работы и проживания больших групп людей;
     -     сложность производственной структуры, большой объем производимой продукции, разнообразие основного оборудования с разными технико-экономическими характеристиками и, как следствие, возможность ведения допустимых, но не оптимальных режимов с перерасходом энергоресурсов;
     -     непрерывность процессов производства, распределения и потребления электрической энергии;
     -     быстрота протекания технологических процессов;
     -     наличие условий повышенной опасности для здоровья и жизни людей, эксплуатирующих оборудование самих энергосистем.
     Диспетчерское управление в энергосистемах называют диспетчерским, поскольку оно реализуется через диспетчерские службы. На каждом энергообъекте (электростанции, электрической сети, тепловой сети и подстанциях с постоянным обслуживающим персоналом) должно быть организова-


6

но круглосуточное диспетчерское управление, задачами которого являются:
     -     ведение требуемого режима работы;
     -     производство переключений, пусков и остановов;
     -     локализация аварий и восстановление режима работы;
     -     подготовка к производству ремонтных работ.
     К оперативно-диспетчерскому персоналу относятся:
     -      оперативный персонал - персонал, непосредственно воздействующий на органы управления энергоустановок и осуществляющий управление и обслуживание энергоустановок в смене;
     -      оперативно-ремонтный персонал - ремонтный персонал с правом непосредственного воздействия на органы управления;
     -      оперативные руководители - персонал, осуществляющий оперативное руководство в смене работой закрепленных за ним объектов (единой, объединенных энергосистем, энергосистемы, электрических сетей, тепловых сетей, электростанции, энергообъекта) и подчиненного ему персонала. К ним относятся:
     -      ОАО «СО - ЦДУ ЕЭС» - ОАО «Системный оператор - Центральное диспетчерское управление Единой энергетической системы России», включая филиалы ОАО «СО-ЦДУ ЕЭС»;
     -      ЦДУ ЕЭС - Исполнительный аппарат ОАО «Системный оператор - Центральное диспетчерское управление Единой энергетической системы России» (далее - ЦДУ ЕЭС);
      -       ОДУ - Филиал ОАО «СО - ЦДУ ЕЭС» - Объединенное диспетчерское управление;
     -      ОДУ Центра - Филиал ОАО «СО - ЦДУ ЕЭС» - ОДУ Центра;
     -      РДУ - Филиалы ОАО «СО - ЦДУ ЕЭС» - Региональные диспетчерские управления, находящиеся в пределах операционной зоны ОДУ Центра;

7

     -      ФСК ЕЭС - ОАО «Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы России»;
     -      МЭС - Филиалы ОАО «ФСК ЕЭС» - Магистральные электрические сети Центра и Северо-Запада;
     -      ПМЭС - Филиал ОАО «ФСК ЕЭС» - предприятие магистральных электрических сетей;
     -      диспетчер центра управления сетями межрегиональной сетевой компании (ДЦУС МРСК);
     -      диспетчер производственного объединения МРСК (ДПО МРСК);
-     диспетчер района электрических сетей (ДРЭС).
     Цель диспетчерского управления - разработка и ведение режимов энергосистем, обеспечивающих надежное и бесперебойное снабжение потребителей электрической и тепловой энергией при максимальной экономичности работы энергосистемы в целом, создание возможности безопасного обслуживания оборудования энергосистемы.
     Для достижения данной цели при реализации диспетчерского управления приходится решать следующие задачи:
     -      долгосрочное и краткосрочное планирование графиков нагрузки энергосистем;
     -     составление балансов мощности и энергии;
     -      разработка нормальной и ремонтных схем энергосистемы;
     -     регулирование частоты и активной мощности;
     -     регулирование напряжения и реактивной мощности;
     -     расчеты статической и динамической устойчивости;
     -     внутрисуточная оптимизация режимов;
     -      экспрессные расчеты потокораспределения в электрической сети в вынужденных режимах работы энергосистемы;
     -     рассмотрение заявок на вывод оборудования в ремонт;
     -      руководство оперативными переключениями в электрических сетях;
     -     ведение служебной документации и др.

8

        1.2. Принципы и структура диспетчерского управления


     Система диспетчерского управления основана на следующих принципах:
     -      отделение оперативно-диспетчерских функций от административно-хозяйственных;
     -      иерархическая структура диспетчерского управления с обязательным подчинением дежурного оперативного персонала каждой ступени управления диспетчерскому персоналу более высокой ступени управления;
     -      предоставление персоналу каждой ступени управления максимальной самостоятельности в выполнении всех оперативных функций, не требующих вмешательства оперативного руководителя более высокой ступени диспетчерского управления;
     -      соблюдение строжайшей технологической и диспетчерской дисциплины.
     Диспетчерское управление энергосистем строится на основе раздела «Оперативно-диспетчерское управление» «Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей» (ПТЭ) (1), Постановления Правительства РФ от 27 декабря 2004 г. № 854 «Об утверждении Правил оперативнодиспетчерского управления в электроэнергетике» (с изменениями от 6 мая, 31 августа 2006 г.) и нормативных документов разрабатываемых в энергосистемах.
     Для четкого функционирования системы ОДУ все оборудование энергосистем (электрических станций, электрических и тепловых сетей) распределяется в соответствии с распределением объектов диспетчеризации по способу диспетчерского управления или ведения.
     Разделение и закрепление объектов диспетчеризации между различными ступенями диспетчерского управления производят на основании анализа влияния режима его рабо

9

ты (состояния) на режим работы энергосистемы в целом. В оперативном отношении закрепленное объектов диспетчеризации может находиться в оперативном управлении диспетчера (операции с таким оборудованием выполняются только по оперативной диспетчерской команде и распоряжению), в оперативном ведении диспетчера (операции с таким оборудованием выполняются только с разрешения диспетчера вышестоящего уровня управления), информационного ведения.
     Диспетчерская команда дается диспетчером вышестоящего диспетчерского центра по каналам связи диспетчеру нижестоящего диспетчерского центра или дежурному работнику и содержит указание совершить (воздержаться от совершения) конкретное действие (действия) по управлению технологическими режимами работы и эксплуатационным состоянием объектов электроэнергетики или энергопринимающих установок потребителей электрической энергии с управляемой нагрузкой.
     Диспетчерское распоряжение - документ (указание, письмо, распоряжение и т. п.), выдаваемый диспетчерским центром, определяющий содержание, порядок и сроки осуществления действий, связанных с управлением технологическими режимами работы и эксплуатационным состоянием объектов электроэнергетики или энергопринимающих установок потребителей электрической энергии. Диспетчерское распоряжение выдается вышестоящим диспетчерским центром нижестоящему диспетчерскому центру, субъекту электроэнергетики или потребителю электрической энергии и направляется почтой, либо посредством факсимильной связи, а также в виде телефонограмм (в экстренных случаях, либо в отсутствие почтовой и факсимильной связи).
     Диспетчерское разрешение - дается диспетчером вышестоящего диспетчерского центра по каналам связи диспетчеру нижестоящего диспетчерского центра или дежурному работнику объекта электроэнергетики и содержит согла

10

сование на совершение действия (действий) по изменению технологического состояния объектов электроэнергетики или электропринимающих установок потребителей электрической энергии.
     В оперативном управлении диспетчера находятся объекты диспетчеризации, с которыми организация управления технологическими режимами работы и эксплуатационным состоянием объектов электроэнергетики или энергопринимающих установок потребителей электрической энергии с управляемой нагрузкой, при которой технологические режимы работы или эксплуатационное состояние указанных объектов или установок изменяются только по оперативной диспетчерской команде диспетчера соответствующего диспетчерского центра.
     В оперативном ведении диспетчера находятся объекты диспетчеризации, с которыми организация управления технологическими режимами работы и эксплуатационным состоянием объектов электроэнергетики или энергопринимающих установок потребителей электрической энергии с управляемой нагрузкой, при которой технологические режимы работы или эксплуатационное состояние указанных объектов или установок изменяются только по согласованию с соответствующим диспетчерским центром. Изменение состояние объектов диспетчерского управления осуществляется по распоряжению вышестоящим диспетчерским центром нижестоящему диспетчерскому центру, субъекту электроэнергетики или потребителю электрической энергии
     При реализации диспетчерского управления используется также понятие информационного ведения.
     Информационное ведение - получение информации органом диспетчерского управления об изменении состояния оборудования, ВЛ, об изменении состояния или настройки устройств релейной защиты, системной автоматики и средств ДТУ - «для сведения». Это позволяет диспетчерской

11

службе заблаговременно разработать наиболее эффективные мероприятия по изменению режимов работы энергосистемы при изменении режима работы параллельно работающей энергосистемы.
     К оборудованию, находящемуся в оперативном управлении или ведении диспетчера, относятся электротехническое и теплотехническое оборудование электрических станций, подстанций, линии электропередачи, трубопроводы, устройства релейной защиты, аппаратура систем противо-аварийной и режимной автоматики, средства диспетчерского и технологического управления, оперативно-информационные комплексы.
     Оборудование и устройства электростанций и сетей, состояние и режим работы которых не влияют на работу энергосистемы, находятся в оперативном управлении и ведении персонала объекта.
     Закрепление оборудования, устройств релейной защиты и автоматики (РЗА) и противоаварийной автоматики (ПА) в оперативном отношении (управление, ведение) производится по согласованию с вышестоящим органом диспетчерского управления энергосистемы. Перечень закрепленного оборудования с устройствами РЗА и ПА утверждается техническим руководителем предприятия и по мере необходимости (но не реже одного раза в три года) пересматривается.
     Оборудование энергосистемы может находиться в управлении оперативного руководителя только одной ступени управления, а в ведении - нескольких руководителей одной или большего числа ступеней управления.

        1.3. Подготовка диспетчера по новой должности

     К подготовке по новой должности допускаются лица с профессиональным образованием, а по управлению электроустановками также и с соответствующим опытом работы.


12

     Лица, не имеющие соответствующего профессионального образования или опыта работы, как вновь принятые, так и переводимые на новую должность, должны пройти обучение по действующей в отрасли форме обучения.
     Подготовка персонала по новой должности проводится по заранее подготовленным программам подготовки (обучения), утверждаемым руководителем организации (предприятия) по каждой должности.
     На основании этой программы руководитель подразделения на этапе подготовки по новой должности составляет программу для конкретного работника с указанием календарных сроков подготовки и утверждает ее у технического руководителя. Необходимость и длительность каждого этапа подготовки по этой программе устанавливается в зависимости от уровня профессионального образования, технических знаний, стажа практической работы по смежным должностям, занимаемой должности перед допуском к подготовке по новой должности и с учетом технической сложности объекта (оборудования).
     Программа подготовки оперативных руководителей должна предусматривать их стажировку, проверку знаний (далее - проверку), дублирование, в том числе:
     -     дежурного диспетчера ОАО «Воронежэнерго» - стажировку в должности дежурного диспетчера предприятия электрических сетей (далее - ПЭС), дежурного подстанции высшего класса напряжения для данного предприятия, стажировку, проверку знаний и дублирование на должности дежурного диспетчера ОАО «Воронежэнерго»;
     -     дежурного диспетчера ПЭС - стажировку, проверку знаний и дублирование в должности дежурного базовой подстанции, диспетчера района электрических сетей (далее РЭС) и в одной из оперативно-выездных бригад (далее - ОВБ), стажировку, проверку знаний и дублирование на должности дежурного диспетчера ПЭС.

13