Системы мониторинга переходных режимов (СMПР/WAMS)

Общие сведения

Система мониторинга переходных режимов (СМПР) – многоуровневая распределённая автоматизированная система сбора, обработки и хранения данных синхронизированных векторных измерений параметров электромеханических переходных процессов и установившихся режимов.За рубежом данный класс систем называется Wide Area Measurement System (WAMS).

Цели и задачи создания СМПР/WAMS

Основными целями создания систем мониторинга переходных процессов являются:

• повышение надежности работы электроустановок энергосистемы за счет реализации системы мониторинга нового типа, позволяющей получать в реальном времени синхронизированную с высокой точностью и достоверную информацию о протекающих процессах во всех режимах работы энергосистемы: как в установившихся, так и переходных процессах;
• предотвращение работы синхронных генераторов в недопустимых режимах: осуществление мониторинга генераторного оборудования в части правильности настройки АРВ, выявление недостаточно демпфируемых мод низкочастотных колебаний, которые могут приводить к нарушению устойчивости и снижению ресурса механической части агрегатов;
• создание информационной платформы для реализации алгоритмов автоматического противоаварийного управления энергосистемой: ЦСПА нового типа, базирующейся на синхронизированных векторных измерениях.

К основным функциям СМПР/WAMS можно отнести:

• мониторинг в реальном времени параметров, характеризующих динамические характеристики энергообъектов и устойчивость работы энергосистемы (частота, скорость изменения частоты, синхрофазоры напряжений и токов, синхрофазоры напряжений и токов прямой, обратной и нулевой последовательностей, мощности, ток и напряжение возбуждения генераторов, дискретные сигналы), согласно IEEE C37.118.2-2011, а также ведение циклических и аварийных архивов векторных измерений;
• формирование предупредительной и аварийной сигнализации для диспетчерского персонала в режиме реального времени при обнаружении условий нарушения устойчивости по заданным расчётным критериям;
• контроль устойчивости и пропускной способности в режиме реального времени на основе измерений фазных углов напряжения в контролируемых узлах;
• контроль параметров режима работы генераторов, а также оценка правильности настройки АРВ (оценка качества демпфирования низкочастотных колебаний средствами АРВ);
• оценка колебательной устойчивости в режиме реального времени;
• контроль устойчивости и пропускной способности в режиме реального времени на основе измерений фазных углов напряжения в контролируемых узлах;
• мониторинг и выявление островного режима работы в реальном времени в случае разделения энергосистемы;
• выявление источников низкочастотных колебаний и оценка возможности их демпфирования в режиме реального времени;
• температурный мониторинг линий электропередачи путем косвенного измерения температуры токоведущих частей в режиме реального времени;
• обеспечение высокого уровня наблюдаемости энергосистемы и формирование её динамической модели для верификации и расчета уставок РЗА и ПА.

Укрупненная структурная схема СМПР/WAMS представлена на рисунке ниже:

В качестве основного элемента нижнего уровня СМПР/WAMS (уровень энергообъектов) компания «ПАРМА» предлагает к использованию регистраторы процессов цифровые ПАРМА РП4.11 и ПАРМА РП4.12 – микропроцессорные устройства, совмещающие в себе функционал автономных регистраторов аварийных событий, устройств синхронизированных векторных измерений, а также устройств ОМП и МИП.

В качестве решения для использования на верхнем уровне СМПР/WAMS, компания «ПАРМА» предлагает специализированный программный комплекс WAProtector.

WAProtector– это специализированная SCADA, ориентированная на работу в реальном времени с большими объемами синхронизированных векторных измерений, получаемых по протоколу IEEE C37.118.2-2011. WAProtector предоставляет набор функциональных программных модулей и специальный инструментарий для создания пользовательских алгоритмов, предназначенных для решения задач контроля и обеспечения устойчивости энергосистемы в реальном времени.

Состав и назначение функциональных программных модулей WAProtector приведены в таблице:

Все функциональные программные модули контроля электромеханических переходных процессов имеют пусковые органы, которые могут использоваться для следующих целей:

• отображение на графическом пользовательском интерфейсе в качестве аварийной и предупредительной сигнализации, а также для других способов визуализации;
• отправка сигналов/команд управления в существующие SCADA/EMS по протоколам МЭК 60870-5-101/104, DNP3 и МЭК 60870-6/TASE.2/ICCP.

WAProtector также позволяет использовать программируемые логические функции для выполнения дополнительных вычислений и математической обработки измерений в режиме «онлайн». Состав программируемых логических функций: арифметические операции, арифметические операции над комплексными числами, операции сравнения, логические функции, тригонометрические функции, таймеры, анализ Фурье и пр.

WAProtector обеспечивает возможность визуализации контролируемых величин в режиме «онлайн» с предоставлением пользователю возможности выбора величины окна наблюдения. Клиентская часть WAProtector построена по технологии «тонких» клиентов, когда задачи обработки информации в полном объеме выполняются на серверах системы, а для запуска клиентского приложения на автоматизированном рабочем месте достаточно лишь предустановки одного из распространенных web-браузеров.

Предусмотрена возможность использования различных графиков отображения контролируемых величин: 2D, 3D, полярные координаты, гистограммы, использование географических карт и пр.