Информационно-аналитическая концепция помощника диспетчера на основе максимально допустимых перетоков в контролируемых сечениях
Автор: Коржов А.В., Сафонов В.И., Горшков К.Е., Горшков Е.Е., Самарин В.О., Лонзингер П.В.
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Рубрика: Электроэнергетика
Статья в выпуске: 2 т.26, 2026 года.
Бесплатный доступ
Рассмотрена проблема системной автоматизации информационной поддержки диспетчера при управлении электроэнергетическим режимом. В настоящее время процесс формирования информации для диспетчера не носит системный характер, несмотря на наличие различного программного обеспечения с функционалом по анализу и оптимизации расчётных режимов энергосистемы. Имеющегося функционала недостаточно из-за необходимости принятия и реализации управленческих решений в короткий промежуток времени, обусловленный тепловыми процессами в элементах сети. В работе проанализирована процедура принятия решений на примере тестовой схемы энергосистемы в послеаварийной ситуации. Схема состоит из 34 узлов напряжением 500, 220, 110 кВ и 51 ветви. Показано, что ключевым индикатором для оценки допустимости режима являются максимально допустимые перетоки (МДП) в контролируемых сечениях. Предложена концепция информационно-аналитического помощника диспетчера, основанная на формировании базы данных МДП для всего набора возможных ситуаций, предусмотренных нормативными требованиями. Определена целевая функция при принятии диспетчером решения, учитывающая топологию сети, совокупность режимных ограничений и последствия от реализации управляющих воздействий. Обоснована перспективность применения графовых нейронных сетей для обработки данных и выбора оптимальных управляющих воздействий.
Энергосистема, оперативно-диспетчерское управление, помощник диспетчера, контролируемые сечения, целевая функция
Короткий адрес: https://sciup.org/147254441
IDR: 147254441 | УДК: 621.3.051.025 | DOI: 10.14529/power260204
Information and analytical concept of a dispatcher's assistant based on maximum permissible flows in controlled sections
The problem of systematic automation of information support for a dispatcher in managing the electric power mode is considered. Currently, the process of generating information for the dispatcher is not systematic, despite the availability of various software with functionality for analyzing and optimizing calculated power system modes. The existing functionality is not always sufficient due to the need to make and implement control decisions within a short period of time limited by thermal processes in network elements. The paper analyzes the decision-making procedure using the example of a test power system scheme in a post-emergency situation. The scheme consists of 34 nodes with voltages of 500, 220, 110 kV and 51 branches. It is shown that the key indicator for assessing the admissibility of a mode is the maximum permissible flows (MPF) in controlled sections. A concept of an information and analytical dispatcher's assistant is proposed, based on the formation of an MPF database for the entire set of possible situations stipulated by regulatory requirements. The prospects of using graph neural networks for data processing and selecting optimal control actions are substantiated. The computational and information resources necessary for implementing the proposed concept are determined.
Текст научной статьи Информационно-аналитическая концепция помощника диспетчера на основе максимально допустимых перетоков в контролируемых сечениях
В настоящее время автоматизация процессов получения и обработки информации диспетчером, необходимой для своевременного и эффективного принятия решения, до сих пор не носит системный характер. Помимо расчетных комплексов, которые автоматизируют некоторые этапы подготовки информации, диспетчеру необходим эффективный и универсальный инструмент, способный за короткий промежуток времени проанализировать, найти и предложить порядок действий, наиболее оптимальный в сложившейся ситуации. Научные исследования, проводимые в данной области, можно разделить на две группы: формирование базовой информации для принятия диспетчером решения и оптимизация обработки этой базовой информации.
Исследования способов обработки информации сводятся к созданию специфической лингвистической модели, учитывающей особенности технического языка [1], формированию информации из различных источников [2] или обмену информацией между сотрудниками [3], принимающими решение. Материалы этих исследований могут быть полезны при создании помощника диспетчера на этапе разработки программного сервиса, однако на начальном этапе необходима актуальная и верифицированная информационная база данных для принятия решения.
В нормативных документах [4], которыми руководствуются диспетчерские управления в энергосистеме, описан порядок расчета и оценки допустимости режимов. Расчет выполняется на основе траекторий утяжеления. Поиск и построение таких траекторий являются одним из возможных способов оценки границы статической устойчивости энергосистемы. Построение траектории утяжеления осуществляется в модуле МДП ПК RastrWin3 по принципу «сверху вниз» – от предельного режима к исходному [5]. Данный подход позволяет значительно сократить длительность расчета с учетом аварийных процессов и противоаварий-ной автоматики. Из недостатков можно отметить определение траекторий по худшему режиму, что приводит к неэффективному использованию возможностей энергосистемы. В свою очередь, внедряемая сегодня современная система мониторинга запасов устойчивости (СМЗУ) позволяет определять запасы мощности в контролируемых сечениях (КС) на основании данных телеметрии [5]. В случае применения СМЗУ совместно с комплексом «БАРС-МДП» появляется возможность оптимизации перетоков мощности на основании суточного прогноза графиков нагрузки.
Формирование контролируемых сечений в схеме энергорайона, используемых при оценке допустимости электроэнергетического режима, осуществляется в соответствии с требованиями [4, 6]. Для контролируемых сечений вычисляют предельные значения мощности, при которых достигается один из показателей [6]: превышение тока в одной из линий больше допустимого значения (показатель по току), выход напряжения в одном из узлов за пределы допустимых значений (показатели по напряжению), достижение предела по статической устойчивости (показатель по устойчивости). Введенный таким образом критерий позволяет сравнивать режимы по запасу мощности (в МВт) до достижения наиболее жёсткого из критериев (по току, по напряжению, по статической устойчивости). Наиболее сложным является критерий по статической устойчивости, для расчета которого предпочтительнее использовать изменение синхронизирующей мощности в ветви КС вместо определителя матрицы Якоби схемы всей энергосистемы в целом [7].
Согласно [8] для каждого состояния системы нужно рассчитать МДП для любой из предполагаемых аварий по критерию N – 1. За МДП для рассматриваемого режима принимается худший из результатов для предполагаемых аварий. Вводимые в эксплуатацию комплексы СМЗУ осуществляют расчет запасов МДП только для текущего режима работы энергосистемы [9] и не касаются действий диспетчерского персонала. Расширение функций расчета МДП с учетом параметров текущего режима энергосистемы на весь комплекс ситуаций, которые предусмотрены нормативными требованиями [4, 10, 11], является актуальной задачей. МДП для возможного набора параметров энергосистемы и возможного набора действий диспетчера является необходимой базой данных, на основании которых диспетчер может управлять энергосистемой. Этот массив данных может стать основой для формирования помощника диспетчера.
Целью настоящей работы является формирование информационно-аналитической концепции помощника диспетчера, основанной на анализе максимально допустимых перетоков в контролируемых сечениях и формализации целевой функции принятия управленческих решений.
1. Тестовая схема
Первоначально проанализируем особенности принятия диспетчером управленческих решений на примере тестовой схемы энергосистемы с напряжениями 500, 220, 110 кВ, состоящей из 34 узлов и 51 ветви (рис. 1). Схема была сформирована авторским коллективом и опубликована в работе [12], где также были подробно изложены принципы её формирования в контексте рассматриваемой задачи диспетчеризации. Параметры нагрузок и генерирующих мощностей в узлах схемы приведены в табл. 1. За балансирующий узел (БУ) в схеме принят узел с номером «–1». В табл. 2 приведена информация о линиях электропередачи и трансформаторах. На схеме (см. рис. 1) и в табл. 1, 2 принята единая нумерация узлов.
Рис. 1. Структурная схема тестовой электрической сети (500 кВ – красный; 220 кВ – зеленый; 110 кВ – синий) Fig. 1. Structural diagram of the test electrical network (500 kV – red; 220 kV – green; 110 kV – blue)
Таблица 1
Параметры узлов
Node parameters
Table 1
|
Нагрузки в узлах |
|||||||||
|
№ узла |
P н , МВт |
Q н , МВар |
макс , МВт |
B ш , мкСм |
№ узла |
P н , МВт |
Q н , МВар |
p „ . макс , МВт |
B ш , мкСм |
|
8 |
40 |
20 |
100 |
0 |
24 |
100 |
50 |
300 |
–1653 |
|
13 |
200 |
200 |
400 |
0 |
25 |
180 |
70 |
300 |
0 |
|
14 |
60 |
20 |
200 |
0 |
26 |
100 |
50 |
300 |
–4132 |
|
15 |
0 |
0 |
0 |
0 |
27 |
90 |
45 |
200 |
–4132 |
|
16 |
100 |
30 |
400 |
0 |
28 |
10 |
5 |
50 |
0 |
|
17 |
160 |
80 |
400 |
0 |
29 |
120 |
60 |
300 |
0 |
|
18 |
0 |
0 |
0 |
0 |
30 |
40 |
15 |
100 |
0 |
|
19 |
0 |
0 |
0 |
0 |
31 |
10 |
5 |
50 |
0 |
|
20 |
100 |
50 |
300 |
0 |
32 |
10 |
5 |
50 |
0 |
|
21 |
100 |
50 |
300 |
0 |
33 |
120 |
60 |
300 |
0 |
|
22 |
160 |
80 |
300 |
0 |
34 |
10 |
5 |
50 |
0 |
|
23 |
90 |
45 |
300 |
0 |
БУ |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Генерация в узлах |
|||||||||
|
№ узла |
Р , МВт |
p мин , МВт |
макс , МВт |
V зд , кВ |
Q мин , МВар |
Q макс , МВар |
Марки генераторов |
p мин , МВт |
|
|
1 |
–500 |
–1000 |
1000 |
510 |
–500 |
500 |
– |
– |
|
|
2 |
0 |
–1000 |
1000 |
510 |
–500 |
500 |
– |
– |
|
|
3 |
1000 |
0 |
1000 |
510 |
–500 |
500 |
– |
– |
|
|
4 |
500 |
0 |
1000 |
510 |
–500 |
500 |
– |
– |
|
|
7 |
–1500 |
–9999 |
9999 |
510 |
–2000 |
2000 |
– |
– |
|
|
13 |
600 |
400 |
1000 |
230 |
–329,2 |
651,4 |
2×ТГВ-500 |
200 |
|
|
29 |
300 |
90 |
300 |
115 |
–85 |
235 |
5×ТВФ-60-2 |
18 |
|
|
33 |
300 |
90 |
300 |
115 |
–85 |
235 |
5×ТВФ-60-2 |
18 |
|
