В ТПУ разработали всережимный моделирующий комплекс реального времени

Комплекс, разработанный коллективом научно-исследовательской лаборатории «Моделирование электроэнергетических систем» кафедры электроэнергетических систем Томского политехнического университета, позволяет решать актуальные для отрасли задачи, главная среди которых — не допустить крупных аварий в ходе работы энергосистем. Российская разработка не имеет мировых аналогов и уже прошла успешную апробацию в реальных энергосистемах.
Пресс-служба ТПУ

Обобщённая статистика показывает, что из факторов, вызывающих крупные системные аварии в энергосистемах различных мегаполисов или государств, лишь 10% приходятся на стихийные бедствия (цунами, землетрясения, ураганы и т. д.). Еще 40% аварий возникают по причине неисправного оборудования — в результате его неправильной эксплуатации или заводского брака комплектующих. Оставшиеся 50% — это ошибки диспетчерского персонала (25%) и неправильные действия РЗА (25%). Таким образом, в половине случаев крупные аварии возникают в результате чисто энергетических процессов, никак не связанных с внешними факторами.

Чтобы энергосистема работала качественно и без сбоев, ею необходимо управлять. Сейчас это делается с помощью моделирующих комплексов, представляющих собой виртуальные копии реальных станций или энергосистем. Если то или иное действие на них отрабатывается удачно, мероприятие применяют в реальных условиях.

Александр Гусев
руководитель научного коллектива, профессор ТПУ
Для создания виртуальных копий реальных энергосистем сейчас используют комплексы математического моделирования. На них при помощи дифференциальных уравнений воспроизводятся все процессы внутри энергосистем. Между тем, из области дифференциальных уравнений можно решить только те, которые сводятся к табличным интегралам, которых в высшей математике всего полторы странички. То есть в реальности мы имеем дифференциальные уравнения, которые точно не решаются. Вычислительные процессы в таких моделирующих комплексах построены на грубых упрощениях. Следовательно, данные о работе энергосистемы такие комплексы выдают неточные и с опозданием, так как на вычислительные процессы требуется еще и определенное время. Между тем в энергосистеме будут проходить уже совершенно другие процессы. И полученные данные станут неактуальными.

Чтобы решить эту проблему, ученые ТПУ разработали Всережимный моделирующий комплекс реального времени электроэнергетических систем. Суть разработки заключается в объединении нескольких подходов к моделированию: аналогового, цифрового и физического — для достижения высокой адекватности результатов. Внутри комплекса установлен специализированный гибридный цифроаналоговый процессор. Для избегания неточностей с математическим моделированием используется непрерывное неявное аналоговое решение, которое решает уравнения методически точно и оперативно. При этом все элементы системы параллельно взаимодействуют между собой в режиме реального времени.

По словам разработчиков, у этого комплекса, в отличие от аналогов, нет ограничений на размерность — он может повторить даже самую крупную энергосистему: сколько в реальной энергосистеме генераторов и трансформаторов, столько в комплексе будет содержаться гибридных процессоров.

Пресс-служба ТПУ

Технология гибридного моделирования энергосистем и первый комплекс, реализующий её, были разработаны в 2000 году в процессе выполнения проекта по заказу «Тюменьэнерго». Затем было выполнено несколько договоров по заказу Томского нефтехимического завода, в рамках которых были выработаны предложения по изменению настроек устройств релейной защиты и автоматики завода. В 2010-2011 гг. авторский коллектив адаптировал «классическую» концепцию гибридного моделирования энергосистем под задачи интеллектуальных энергосистем, являющихся современным трендом в мировой электроэнергетике. На ее основе был разработан принципиально новый Моделирующий комплекс, успешно апробированный в ходе выполнения пилотного проекта (2011-2012 гг.) ФСК по созданию интеллектуального энергокластера в составе ОЭС Востока. В рамках проекта на базе Моделирующего комплекса была создана платформа, позволившая протестировать и настроить адаптивную автоматическую систему оптимального управления и регулирования напряжения и реактивной мощности. Также были проведены исследования и выработаны рекомендации по оптимизации режимов томской энергосистемы, что способствовало снижению потерь электроэнергии в системообразующей сети. Проведенные исследования показали высокую эффективность данной технологии.

За последние 5 лет научный коллектив кафедры опубликовал более 200 научных статей по данной технологии в рецензируемых международных и российских журналах. Также было получено 6 патентов на изобретение и 6 свидетельств о государственной регистрации программ для ЭВМ. Последняя научная статья, посвященная этой разработке, вышла в академическом журнале IEEE Transactions on Smart Grid.

Более того, разработка ТПУ привлекла внимание зарубежных партнеров — из Китая.

Сейчас томские учёные сотрудничают с Китайским исследовательским институтом электроэнергетики (China Electric Power Research Institute) — ведущим исследовательским центром Китая в области электроэнергетики. Основная тема сотрудничества — создание на основе разработки ТПУ инструмента для исследований в области передачи электроэнергии на большие расстояния и на сверхвысоком напряжении. Кроме того, ведутся переговоры о создании исследовательского центра по работам, связанным с инициативой Государственной электросетевой корпорации Китая (State Grid Corporation of China) по созданию Единой электроэнергетической системы мира. Проект создания объединенной энергосистемы предполагает объединение всех крупнейших энергосистем мира — России, Китая, Европы, Индии, а также стран Азии и Америки. Управление такой системой — сверхсложная задача, и здесь без такого инструмента, как вычислительный моделирующий комплекс ТПУ, будет очень сложно обойтись. [tpu.ru, пресс-служба ТПУ]

Цифровая подстанция

(close)

 

Цифровая подстанция

(close)

Имя пользователя должно состоять по меньшей мере из 4 символов

Внимательно проверьте адрес электронной почты

Пароль должен состоять по меньшей мере из 6 символов

 

 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: