Пути изменения функционирования ОДУ на примере Московского региона

Энергосистема Московского региона включает в себя 957 линий электропередачи 110—500 кВ и 547 подстанций (ПС), а также 63 электростанции (ЭС). По количеству оборудования, находящегося в ведении филиала ОАО «СО ЕЭС» — Региональное диспетчерское управление энергосистемы Москвы и Московской области (далее Московское РДУ), можно судить об объёме решаемых данным диспетчерским центром задач, сравнив его с другим РДУ, также входящим в структуру оперативно-диспетчерского управления (ОДУ) более высокого уровня, а именно в филиал ОАО «СО ЕЭС» — Объединённое диспетчерское управление энергосистемами Центра (далее ОДУ Центра). К примеру, ближайшей по количеству объектов диспетчеризации является операционная зона (ОЗ) Смоленского РДУ (в ОЗ ОДУ Центра 15 РДУ). В зоне ответственности данного диспетчерского центра находятся энергосистемы Калужской, Брянской и Смоленской областей, включающие 164 ПС, 241 ЛЭП, девять электростанций*. Потребление и генерация электроэнергии (мощности) в ОЗ Московского РДУ составляет около половины от суммарного потребления и генерации ОЗ ОДУ Центра.

Следует отметить, что, с одной стороны, наличие значительного числа связей как внутри самой энергосистемы, так и со смежными ОЗ обеспечивает надёжную и устойчивую работу объектов электроэнергетики в широком диапазоне электроэнергетических режимов. С другой стороны, наличие таких преимуществ зачастую накладывает ряд ограничений при ведении электроэнергетического режима в ОЗ.

Например, вывод в ремонт одной из ЛЭП 500 кВ Московского кольца может привести к ограничению по перетокам мощности по сечению или отдельно взятой ЛЭП в ОЗ вышестоящего диспетчерского центра или смежного РДУ. Это ограничение связано с перераспределением перетоков по сети 220/110 кВ Московской энергосистемы и, как следствие, может привести к перегрузке определённых ЛЭП. Вывод же в ремонт сетевого оборудования сети 220/110 кВ накладывает определённые ограничения на выдачу мощности тепловых электростанций, режим работы которых, в свою очередь, связан с режимом работы теплосети. Возможна и обратная причинноследственная связь.

Структура диспетчерского управления обеспечивает ведение режима, анализ оперативной ситуации, принятие решений в отношении оборудования объектов электроэнергетики энергосистемы Москвы и Московской области путём отдачи диспетчерских команд и разрешений через оперативный персонал сетевых и энергетических компаний. Организационная структура субъектов электроэнергетики (персонала объектов, непосредственно подчинённого диспетчеру Московского РДУ) на территории Московского региона включает в себя 13 ОЗ сетевых предприятий и 25 ПС, обслуживаемых филиалами ОАО «МОЭСК», 31 ПС филиала ОАО «ФСК ЕЭС» МП МЭС (Московское ПМЭС), 34 ЭС, а также 3 ПС ОАО «ОЭК».

Ниже приведены принципы распределения объектов диспетчеризации по способу управления в отношении электротехнического оборудования в ОЗ Московского РДУ.

1. В диспетчерском управлении Московского РДУ находится следующее оборудование:
• одна КЛ 500 кВ;
• ЛЭП 220 кВ (более 200):
- скоммутированные на электростанции;
- транзитные с ОЗ смежных РДУ;
- транзитные, cкоммутированные на подстанции двух и более операционных зон ОАО «МОЭСК»;
- скоммутированные на подстанции Московского ПМЭС, кроме ЛЭП, скоммутированных на подстанции ОАО «МОЭСК» и Московского ПМЭС, если эти подстанции находятся на территории одной ОЗ ОАО «МОЭСК»,а не в ведении диспетчера вышестоящего диспетчерского центра;
• ЛЭП 110 кВ, скоммутированные на ТЭЦ г. Москвы;
• релейная защита и автоматика ЛЭП, перечисленных выше.

2. В диспетчерском ведении диспетчера Московского РДУ находится всё электротехническое, тепломеханическое оборудование и устройства, состояние и режим работы которых влияют на величину располагаемой мощности и резерва электростанций, а также на режим и надёжность работы локальных участков сети и операционной зоны в целом.

Подведя промежуточные итоги, нужно отметить, что уникальное месторасположение, сложная конфигурация и состав оборудования энергосистемы в условиях быстрорастущей экономики государства в ряде случаев могут привести к определённым сложностям при управлении текущими режимами в работе в ОЗ Московского РДУ, а также при краткосрочном и долгосрочном планировании.

После аварии в энергосистеме Москвы и Московской области, произошедшей в мае 2005 г., были сделаны существенные выводы [1], один из которых показал необходимость качественного повышения уровня управляемости Московской энергосистемой. Следует сказать, что существующая структура оперативно-диспетчерского управления, с точки зрения наблюдаемости и управляемости режимом работы оборудования энергосистемы Московского региона, в современных условиях развития в перспективе может не обеспечить соответствие требованиям надёжности и бесперебойного снабжения потребителей электрической и тепловой энергией. Глобальное внедрение новейшего оборудования, техники и технологий, как следствие — введение новейших нормативов для практически всех областей экономики РФ предъявляет повышенные требования к надёжному и бесперебойному электроснабжению потребителей и качеству электроэнергии. Следовательно, функционирование структуры оперативно-диспетчерского управления должно быть в достаточной степени мобильным и гибким, чтобы обеспечить круглосуточную бесперебойную работу Единой энергетической системы, учитывающей внешние и внутренние факторы воздействия в режиме реального времени.

В ближайшей перспективе для ОЗ Московского РДУ, как одного из крупнейших диспетчерских центров России, можно рассмотреть вопрос применения иного подхода к формированию структуры диспетчерского управления в регионе, основанного исключительно на некоторых главных направлениях деятельности ОАО «СО ЕЭС» — координации технологического процесса производства, распределения электроэнергии и мощности энергосистемы, а также обеспечения надёжности параллельной работы объектов электроэнергетики в составе Единой энергетической системы России (ЕЭС России).

Значительное время диспетчеров (3 диспетчера), находящихся на смене, занимает проведение необходимых операций по выводу электротехнического оборудования в ремонт или ввода в работу, отдачу диспетчерских команд на изменение режима работы прилегающего участка сети. Эта часть обязанностей в достаточной степени может повлиять на качество мониторинга режима работа энергосистемы, оценку состояния объектов диспетчеризации в условиях суточных изменений балансов мощности, перетоков и иных факторов.

В настоящее время реализуются задачи создания на базе существующих сетевых предприятий центров управления сетями (ЦУС) с операционными функциями.

В существующих сетевых предприятиях Московского региона уже созданы ЦУС с неоперационными функциями. В ОАО «МОЭСК» в Центральных электрических сетях вновь созданный ЦУС выполняет информационно-аналитические функции и ведёт мониторинг режима работы оборудования энергосистемы в пределах г. Москвы. ЦУС с аналогичными функциями создан и в Московском ПМЭС. Кроме того, персонал данного центра осуществляет выдачу разрешений на подготовку рабочих мест и допуск к работам, а также учёт линейных бригад, работающих на ЛЭП предприятия.

Стоит отметить, что в зоне эксплуатационной ответственности филиала ОАО «ФСК ЕЭС» — МЭС Центра на базе Приокского ПМЭС в 2011 г. образован ЦУС с операционными функциями, выполняющий технологическое ведение оборудованием. Существующие принципы ОДУ не позволяют передать в управление ни одну из ЛЭП, находящихся на балансе предприятия. В филиале ОАО «ФСК ЕЭС» — Вологодское ПМЭС в апреле 2012 г. ЦУС приступил к выполнению функций оперативно-технологического управления и ведения.

Одновременно с подготовкой ЦУС энергокомпаний Московского региона к выполнению операционных функций необходимо подготовить функционирование новой структурной вертикали ОДУ в регионе и обеспечить необходимое взаимодействие оперативно-диспетчерского персонала. Существующие принципы в условиях вновь появившейся структуры ОДУ не смогут в достаточной степени отвечать предъявляемым требованиям. Следует рассмотреть вопрос о перераспределении части ЛЭП, находящихся в диспетчерском управлении Московского РДУ, между ЦУС и оперативным персоналом сетевых предприятий. Это обстоятельство позволит утверждать, что у диспетчера Московского РДУ высвобождается значительная часть времени для решения задач, направленных непосредственно на обеспечение режимной составляющей надёжности как самой энергосистемы, так и на обеспечение надёжности электроснабжения потребителей.

Таким образом, переключения по выводу в ремонт/вводу в работу оборудования энергосистемы (ЛЭП, трансформаторы, системы шин и т.д.) в основном должны быть возложены на оперативный персонал сетевых компаний.

Дополнительно следует сказать, что одной из причин разделения энергосистемы Москвы в мае 2005 г. на две части явилось наличие слабых связей, имеющихся между объектами электроэнергетики северной и южной частей города. Для примера — это обстоятельство является предпосылкой для организации производства необходимых аналитических расчётов и, как следствие, определения возможности объединения ряда ЛЭП, соединяющих вышеозначенные объекты, в сечения таким образом, чтобы обеспечить оптимальный параметр контроля за балансом мощности и перетоками данного участка электрической сети и энергосистемы в целом.

Применяя такой подход ко всей схеме 03 Московского РДУ, можно получить инструмент мониторинга режима работы всей энергосистемы или её отдельно взятых частей. Для этого необходимо проработать вопрос привлечения ведущих научных лабораторий для производства расчётов по определению количества и состава сечений в энергосистеме Московского региона, результаты которых смогут позволить определять однозначные и мотивированные меры управляющих воздействий диспетчерского персонала для ввода режима работы энергосистемы в допустимые пределы при возникновении технологических нарушений или отклонений от нормального режима работы.

Отдельно нужно отметить имеющиеся сложности в работе диспетчера со схемой отображения информации на диспетчерском пункте Московского РДУ. Значительное количество объектов диспетчеризации, недостаточная площадь отображения информации для диспетчера (а в сумме это высокая плотность элементов отображения на единицу площади) привели к тому, что схема энергосистемы региона перестала восприниматься в достаточной мере. Для исправления ситуации появилось несколько публикаций, направленных на оптимизацию принципов отображения информации, изложенных в источнике [4], часть из которых нашла применение для схемы отображения диспетчерского центра.

При реализации принципов перераспределения объектов диспетчерского управления/ведения и определения необходимого и достаточного количества сечений в энергосистеме можно дополнительно обеспечить снижение плотности объектов на схеме отображения информации и, как следствие, повысить объём обрабатываемой информации диспетчером при мониторинге текущего и прогнозного режимов, а также в случае ликвидации технологических нарушений.

Основные условные принципы, которые могут быть использованы при построении новой модели оперативно-диспетчерского управления (рис.).

1. Структура ОДУ, которая впоследствии будет определять распределение объектов управления для диспетчера Московского РДУ в регионе, должна состоять из трёх условных областей управления — области смежных РДУ, области энергосистемы, находящейся в пределах Москвы и области, энергосистемы Московской области.

2. Для контроля за функционированием энергосистемы должны быть определены перечни сечений и ЛЭП, контроль и анализ работы которых будут давать исчерпывающую информацию о режиме работы энергосистемы.

3. Определяется новый перечень ЛЭП, которые будут находиться в диспетчерском управлении и ведении диспетчера Московского РДУ. При определении этого перечня необходимо пользоваться следующим принципом — в диспетчерском управлении диспетчера Московского РДУ могут находиться ЛЭП, соединяющие ПС и (или) ЭС смежных РДУ с ПС или ЭС, находящимися в ОЗ Московского РДУ. В диспетчерском управлении диспетчера Московского РДУ могут находиться ЛЭП, соединяющие ПС и (или) ЭС Москвы и Московской области. В диспетчерском управлении диспетчера Московского РДУ могут находиться линии, список которых будет определяться, в частности, исходя из состава вновь определённых сечений и входящих в них ЛЭП, а также иных отдельно взятых ЛЭП, имеющих системное значение, определяемых дополнительно.

Рассмотрим некоторые комментарии к принципам распределения оборудования по способу диспетчерского управления при создании новой модели ОДУ.

Область смежных РДУ — граничная область ОЗ Московского РДУ и ОЗ РДУ, смежного с ним. Область в пределах Москвы и Московской области — области энергосистемы, географически распределяемые в границах г. Москвы и Московской области.

Для простоты восприятия представляемой в статье информации условно предполагается, что у диспетчера Московского РДУ инструментом контроля за режимом работы энергосистемы Московского региона в целом будет информация по перетокам межсистемных ЛЭП, ЛЭП связи между областями Москвы и Московской области, а также информация по определённому набору сечений (пример сечения — на рис.). Конечно, необходимо помнить, что в случае возникновения или при угрозе возникновения аварии в энергосистеме или её части диспетчер Московского РДУ должен сохранить право на отдачу команд в отношении оборудования, которое при нормальном режиме не находится в диспетчерском управлении.

Для создания и обеспечения функционирования новой модели ОДУ на уровне сетевых и генерирующих предприятий необходимо создание организационной структуры и порядка взаимодействия, которые будут определять взаимоотношения при управлении режимом работы объектов электроэнергетики для нормального и аварийного режимов работы энергосистемы. Для этого необходимо:
• пересмотреть принципы определения перечня объектов диспетчеризации в ОЗ Московского РДУ для перераспределения оборудования объектов электроэнергетики с точки зрения управления и ведения;
• пересмотреть документацию, регламентирующую взаимоотношения сетевых и генерирующих предприятий, и соответствующие документы, определяющие самостоятельные действия оперативного персонала при возникновении локальных технологических нарушений;
• создание в ЦУС сетевых организаций полноценных служб электрических режимов, релейной защиты и автоматики и т.д., которые будут отвечать за определение и поддержание допустимости режимов работы энергосистемы в своей закреплённой зоне ответственности.

Несколько слов о том, что необходимо сделать с нормативно-юридической точки зрения для обеспечения возможности создания вышеописанной новой модели организации ОДУ в ЕЭС России.

Постановлением Правительства РФ [2] утверждены критерии отнесения оборудования объектов электроэнергетики к единой национальной электрической сети (ЕНЭС). На основании этих критериев был определён и утверждён соответствующим приказом Министерства промышленности и энергетики РФ перечень оборудования [3]. В перечень преимущественно вошло оборудование, находящееся на балансе ОАО «ФСК ЕЭС», а именно ЛЭП и автотрансформаторы (трансформаторы). Перечень объектов диспетчеризации, разработанный ОАО «СО ЕЭС», относит объекты ЕНЭС, а также объекты, соответствующие критериям ЕНЭС, к диспетчерскому управлению диспетчерских центров.

Данное обстоятельство является предпосылкой к рассмотрению возможности пересмотра принципов составления перечней объектов диспетчеризации в диспетчерских центрах. Для этого, возможно, потребуется вносить изменения в правительственные постановления. Цель этих изменений — закрепление на законодательном уровне распределения обязанностей по организации структуры оперативно-диспетчерского управления, а также определение состава необходимых полномочий в отношении оборудования объектов электроэнергетики, которые будет разрабатывать ОАО «СО ЕЭС» как главный и системообразующий государственный орган управления ЕЭС России.

Предложенная для рассмотрения возможная модель организации функционирования структуры ОДУ или её часть на примере ОЗ Московского РДУ может быть реализована как вариант на территории тех ОЗ филиалов ОАО «СО ЕЭС», где структура, количество объектов диспетчеризации и иные параметры работы энергосистемы пропорционально сопоставимы.

ВЫВОДЫ

1. Представлены возможная структура ОДУ в ОЗ Московского РДУ и принципы распределения объектов диспетчеризации для диспетчера Московского РДУ. Сделаны выводы о сложностях при управлении режимами работы объектов электроэнергетики в ОЗ Московского РДУ. Показана возможность изменения подходов к организации структуры ОДУ.

2. В связи с созданием ЦУС на базе сетевых предприятий показан, как вариант, пример возможного функционирования новой модели ОДУ на территории ОЗ Московского РДУ.

3. Произведено общее описание некоторых основных мер для обеспечения возможности функционирования новой структуры ОДУ.

ЛИТЕРАТУРА
1. Акт №1 комиссии Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору по расследованию технологического нарушения в работе энергосистемы, электростанций, котельной, электрической и тепловой сети. Дата возникновения события: 25 мая 2005 г.
09-23.
2. Постановление Правительства Российской федерации № 41 от 26.01.2006.
3. Приказ Министерства промышленности и энергетики № 66 от 20.02.2008. О внесении изменений в реестр объектов электросетевого хозяйства, входящих в Единую национальную (общероссийскую) электрическую сеть.
4. Алюшенко И.Д., Ушаков В.В. Пути развития систем отображения диспетчерской информации, журнал «Электрические станции», № 8, 2010.

* В данной статье сведения о составе оборудования и структуре ОДУ в операционной зоне Московского и Смоленского РДУ представлены по состоянию на декабрь 2010. (Прим. авт.)