Цифровое моделирование: предвидеть будущее, чтобы не допустить аварии
На предприятиях энергетической отрасли постоянно происходит модернизация. Например, все активнее используется цифровое моделирование — оно помогает даже предотвращать аварии! Подробнее о том, как такие инновации используется в «ТГК-1», — в материале «Энергии Северо-Запада».
В 2022 году в филиале «Кольский» ТГК-1 завершилась большая научно-исследовательская работа. Совместно с отечественными производителями микропроцессорного оборудования и Научно-техническим центром Единой энергетической системы (АО «НТЦ ЕЭС») энергетики на цифровой модели изучали поведение систем автоматического регулирования гидроагрегатов Серебрянских ГЭС-1 и ГЭС-2 в различных режимах работы при различных ситуациях в энергосистеме.
НТЦ ЕЭС — ведущий научно-исследовательский центр России. Его специалисты помогают энергетикам со всей страны в моделировании энергосистем, исследовании надежности и устойчивости энергоснабжения. В том числе Центр занимается совершенствованием систем автоматики, регулирования и защит.
В Центре находятся самая большая в мире электродинамическая модель и один из самых производительных в России программно-аппаратных комплексов реального времени (RTDS). Эта база обеспечивает возможность физического или цифрового моделирования ситуаций любой сложности и с любым составом оборудования.
Для кольских энергетиков потребность в цифровом моделировании возникла вместе с модернизацией оборудования. На гидроагрегатах Серебрянских ГЭС были установлены новые системы регулирования скорости. Системы управления поставили два производителя — ООО «ПромАвтоматика и АО «Текон‑Инжиниринг». Необходимо было проверить качество их совместной работы и улучшить параметры регулирования частоты.
Одной из ключевых задач для моделирования стала имитация ситуации, когда гидроагрегаты Серебрянских ГЭС отключаются от энергосистемы Мурманской области и начинают работать на изолированный район электропотребления. Такие случаи возможны при возникновении нештатных процессов в энергосистеме. Задача генерирующего оборудования при работе на изолированный район — поддерживать частоту в допустимых пределах и не допустить перебоев энергоснабжения потребителей.
Регулятор скорости гидротурбин — база автоматизации гидроагрегатов. Устройства обеспечивают стабилизацию частоты вращения и регулирование активной мощности гидрогенератора. Современные регуляторы скорости выполнены на базе микропроцессорных технологий. Они более точные и быстродействующие, повышают качество регулирования основных параметров основного генерирующего оборудования.
Моделирование проходило в стенах Научно-технического центра. Специалисты НТЦ совместно с представителями организаций — производителей систем регулирования, а также со специалистами ТГК-1 реализовали цифровую модель части энергосистемы Мурманской области и воссоздали работу Серебрянских ГЭС, протестировали на совместную работу две системы регулирования при работе изолированно от энергосистемы. Модель показала, что на реальных объектах необходимо выполнить корректировку параметров настройки систем, что позволит исключить нежелательные ситуации: незатухающие колебания частоты в энергосистеме в выделенном энергорайоне, которые могут привести к излишним отключениям потребителей и неисправностям электрооборудования, потребовать длительное время на восстановление работы.
НТЦ разработал рекомендации по внесению изменений в программное обеспечение и алгоритмы работы систем автоматического регулирования гидроагрегатов Серебрянской ГЭС-1 и ГЭС-2. Производители ООО «ПромАвтоматика и АО «Текон‑Инжиниринг» в свою очередь скорректировали настройки.
В итоге в октябре 2022 года совместно со специалистами Системного оператора были проведены натурные испытания. Энергетики проверили функционирование и совместную работу регуляторов скорости. Результаты порадовали — все настройки удовлетворяют требованиям нормативно-технической документации по регулированию частоты и мощности в изолированно работающих энергосистемах.
Олег Тяпинов, главный инженер филиала «Кольский»:
«Стабильная работа систем автоматического регулирования гидроагрегатов Серебрянских ГЭС во время натурных испытаний подтвердила правильность технических решений по корректировке параметров работы систем регулирования. Испытания позволили в реальных условиях оценить результаты проделанной научной работы, подтвердили корректность выбранных алгоритмов и настроек систем автоматического управления гидроагрегатами. Применение цифровой модели дало нам возможность улучшить управляемость оборудованием. Тем самым мы обеспечим требуемые нормы качества передаваемой потребителям электроэнергии и надежную работу гидроэлектростанций филиала «Кольский».