Моделирование электроэнергетических систем

Во ВНИИР функционирует специализированное подразделение – Центр моделирования электроэнергетических систем.

Назначение

Выполнение научно-исследовательских работ (НИР) и оказание услуг по следующим направлениям:

расчёты и моделирование (в том числе в режиме реального времени) электроэнергетических систем;
исследование функционирования первичного и вторичного оборудования энергосистем;
оптимизация режимов работы энергосистем, исследование технологий энергосбережения;
анализ аварийных режимов электроэнергетических объектов, разработка рекомендаций по предотвращению аварий;
выдача рекомендаций по исключению «слабых» мест в энергосистеме и решению проблем с оборудованием;
решение задач, связанных с настройкой, исследованием и оптимизацией выбора оборудования РЗА;
целевая подготовка кадров электроэнергетических предприятий, продвижение знаний в электроэнергетику.

Общее описание

Широкий спектр исследований энергосистем (ЭС):

установившиеся режимы;
электромеханические и электромагнитные переходные процессы;
статическая и динамическая устойчивость.

Исследование функционирования систем РЗА:

координация защит;
расчёт уставок;
анализ работы после аварий;
испытания на соответствие установленным требованиям с использованием современных программно-аппаратных комплексов моделирования в реальном времени.

Средства моделирования

Применяемые при исследовании ЭС современные программное обеспечение (ПО) и программно-аппаратные моделирующие комплексы реального времени (МКРВ):

PSS®E (ПО) – исследование нагрузочных режимов и электромеханических переходных процессов больших ЭС;
PSCAD/EMTDC (ПО) – моделирование режимов ЭС с учётом электромагнитных переходных процессов и наличия гибких систем передачи переменного тока (FACTS);
RTDS, eMEGAsim (МКРВ) – моделирование в реальном времени электромеханических и электромагнитных переходных процессов в ЭС с формированием воздействий на устройства РЗА и SCADA-системы;
Software for Database Modeling (SDM) программная платформа – моделирование баз данных и автоматизация решения расчётно-аналитических задач оперативно-технологического управления предприятий и электросетевых компаний.

Применяемое оборудование

интеллектуальные электронные устройства (ИЭУ) различных производителей для ЭС напряжением 6–10–35 кВ и 110–750 кВ;
усилители тока (для RTDS, eMEGAsim) – до 200 А, 2400 ВА;
усилители напряжения (для RTDS, eMEGAsim) – до 120 В, 60 ВА;
источники питания – 24/36/48/60 В или 110/220 В постоянного тока или 110/220 В переменного тока.

Широкий набор средств моделирования и выполнения расчётов, наличие ИЭУ различных производителей позволяют ЦМЭС успешно выполнять сложные наукоёмкие работы.

Особенности и преимущества

Цифровой моделирующий комплекс реального времени (RTDS):

высокопроизводительные многопроцессорные вычислительные модули и дополнительное оборудование;
мощные усилители тока и напряжения.

Моделирующий комплекс eMEGAsim:

настольный вычислительный модуль, имеющий гибкую архитектуру промышленного компьютера;
различные варианты выполнения расчетов и имитационного моделирования.

Программная платформа Software for Database Modeling (SDM):

модули ведения базы данных параметров оборудования, обработки контрольных измерений, расчета загрузки оборудования и возможности технологического присоединения;
автоматизация разработки графиков аварийного ограничения, графиков автоматической частотной разгрузки (АЧР), формирования и ведения Common Information Model (CIM).

Преимущества:

комплексное тестирование в реальном времени подключённых ИЭУ или систем РЗА с учётом обратной связи;
верификация характеристик и алгоритмов ИЭУ или сложных систем РЗА с одновременным использованием двух различных моделирующих комплексов;
проверка функционирования элементов цифровой подстанции посредством формирования SV-потоков и GOOSE-сообщений из расчетных моделей RTDS;i>
моделирование инновационного оборудования, внедряемого в электроэнергетических системах;
результаты моделирования и исследований формируются в формате, доступном в том числе и для зарубежных специалистов;
использование программной платформы SDM позволяет сократить трудозатраты и время на ведение баз данных, выполнение расчётов и формирования отчётов, а также снизить вероятность ошибок, вызванных не актуальными или ошибочно введёнными данными.

Квалификация

ВНИИР – первая отечественная компания, применяющая с 2007 года современные цифровые технологии моделирования ЭС. Специалисты ВНИИР успешно прошли обучение у изготовителей средств моделирования, и сейчас компания является сертифицированным пользователем RTDS, eMEGAsim и PSCAD/ EMTDC с опытом работы более 10 лет.

Реализованные проекты

1. Оптимизация потоков реактивной мощности в энергосистеме Волгоградской области и по межсистемным ВЛ. Определение точек установки устройств компенсации реактивной мощности в энергосистеме Волгоградской области

Заказчик: филиал Южный ИЦЭ – Волгоградэнергосетьпроект (для Волгоградэнерго)

2. Определение функциональности цифровых динамических моделей RTDS и анализ целесообразности их использования для исследования переходных процессов в Единой энергетической системе России

Заказчик: СО ЕЭС

3. Расчёт режимов работы сетей 6‑35 кВ для нужд МОЭСК

Заказчик: МОЭСК

4. Исследование на совместимость микропроцессорных дифференциально-фазных защит и защит с ВЧ-блокировкой линий 110‑220 кВ различных производителей с проведением динамических испытаний

Заказчик: ФСК ЕЭС

5. Исследование функционирования применяемых в РФ устройств релейной защиты в переходных режимах, связанных с насыщением трансформаторов тока

Заказчик: СО ЕЭС

6. Исследование переходных процессов при внешних и внутренних повреждениях электрической части гидрогенераторов с целью анализа электродинамических воздействий на элементы его конструкции

Заказчик: РусГидро