Проекты участников финального этапа НТТМ-2017

← К списку проектов

Проект
Разработка программно-аппаратного комплекса на базе гибридного моделирования для настройки и сертификации автоматических регуляторов возбуждения синхронных генераторов
НТТМ-2017-0216 | Категория II

Автор:

Бай Юлий Дмитриевич

Ставицкий Сергей Александрович

Дементьев Роман Александрович

Аскаров Алишер Бахрамжонович

Научный руководитель:
Гусев Александр Сергеевич
Организация:
Национальный исследовательский Томский политехнический университет,
Томская область, Томск
Цель работы
Разработка первого отечественного программно-аппаратного комплекса настройки и сертификации автоматических регуляторов возбуждения (АРВ) синхронных генераторов на базе Всережимного моделирующего комплекса реального времени интеллектуальных энергосистем (ВМК РВ ИЭС).
Проблема: неспособность существующих инструментов для настройки и сертификации АРВ в полной мере обеспечить эффективность и безопасность эксплуатации интеллектуальных энергосистем, что зачастую является причиной крупных аварий и приводит к значительному материальному ущербу.
Обзор предметной области
Назначение АРВ заключается в поддержании параметров генератора на заданном уровне. Однако ошибочная настройка АРВ может привести к крупномасштабным авариям, обесточиванию населения и значительному материальному ущербу.
Стандарты АО «Системный оператор Единой энергетической системы» («СО ЕЭС»), которое единолично осуществляет централизованное оперативно-диспетчерское управление в Единой энергетической системе России, определяют требования, предъявляемые к АРВ сильного действия синхронных генераторов, в рамках системы добровольной сертификации. Согласно этим документам, проверка новых параметров настройки АРВ сильного действия синхронного генератора осуществляется – на физической модели энергосистемы, либо на математической модели энергосистемы с использованием программно-аппаратного комплекса моделирования энергосистем в режиме реального времени (ПАК РВ). При этом, на текущий момент сертификация АРВ СД производится только на физической модели ЭЭС с тенденцией к переходу на ПАК РВ.
В России сертификацией АРВ занимается только один орган – это ОАО «НТЦ ЕЭС», при этом для проверки параметров устройств АРВ они применяют зарубежный комплекс RTDS (Канада) как вспомогательный инструмент, который обладает рядом ограничений и соответствует зарубежным стандартам, а также его технической поддержкой занимаются иностранные специалисты RTDS Technologies Inc., Канада.
Поэтому актуальным является вопрос импортозамещения и разработки отечественного инструмента для проверки параметров, а в дальнейшем и сертификации АРВ.
В ТПУ разработан и используется всережимный моделирующий комплекс реального времени ЭЭС (ВМК РВ ЭЭС), который вполне отвечает требованиям документов и стандартов «СО ЕЭС», и может быть использован для решения поставленных задач после соответствующей адаптации, а именно разработки интерфейса взаимодействия ВМК РВ ЭЭС и АРВ.
Описание результатов проекта
Разработан интерфейс взаимодействия ВМК РВ ИЭС и АРВ для настройки и сертификации автоматических регуляторов возбуждения синхронных генераторов в интеллектуальных энергосистемах.
В рамках выполненной работы были получены следующие результаты:
• Создана необходимая база данных и разработана модель энергосистемы в среде ВМК РВ ИЭС в соответствии с общепринятыми стандартами;
• Разработана кросс-плата для ВМК РВ ИЭС, реализующая топологию сети, а также произведена отладка работы модели энергосистемы;
• Прописан алгоритм проверки параметров настройки АРВ и тестовых сценариев;
• Проведена часть необходимых экспериментальных исследований по настройке АРВ, а также сравнение результатов испытаний со стандартом «СО ЕЭС» для верификации выполненной работы;
• Подготовлена заявка на патент.
Впервые предложено использовать для настройки и сертификации АРВ Всережимный моделирующий комплекс реального времени интеллектуальных энергосистем. Данный комплекс реализован на микроэлектронной элементной базе с использованием современных наработок в области IT-технологий, и объединяет в себе преимущества физического и математического моделирования энергосистем. Разработанный ПАК РВ соответствует всем предъявляемым отечественным стандартам в области сертификации АРВ, а также обладает конкурентным преимуществом по стоимости в сопоставлении с существующими аналогами, в связи с меньшей удельной ценой на одну единицу моделируемого оборудования. Кроме всего прочего, данный комплекс ориентирован на российское оборудование, в отличие от существующих аналогов, адаптированных под эксплуатацию за рубежом.
Одним из ключевых преимуществ является отсутствие методической погрешности вычислений, что даёт высокую степень точности моделирования, зависящую только от компонентной базы. Поскольку сборку и монтаж ПАК РВ предполагается осуществлять в России, а производством компонентной базы занимается целый ряд конкурирующих фирм, то отсутствует зависимость от несвоевременной поставки необходимых деталей из-за рубежа, что также можно отнести к преимуществам предложенной разработки.
Описание применимости
Результаты работы применимы для внедрения в Российские генерирующие компании (Росэнергоатом, РусГидро, ИнтерРАО), а также органы добровольной сертификации, которые, согласно директиве «СО ЕЭС», должны осуществлять сертификацию АРВ для подтверждения соответствия требованиям Стандарта АО «СО ЕЭС» СТО 59012820.29.160.20.001-2012 «Требования к системам возбуждения и автоматическим регуляторам возбуждения сильного действия синхронных генераторов».
Дальнейшее развитие проекта
• Проведение дополнительных экспериментальных исследований по настройке АРВ, что поможет выявить слабые места и внести необходимые улучшения разработанного программно - аппаратного комплекса. • Разработка бизнес-плана для совместного развития проекта вместе с представителями АО «СО ЕЭС» для широкого распространения и применения комплекса на рынке РФ. • Создание мобильной версии комплекса, что позволит проводить сертификацию непосредственно на месте, что в свою очередь уменьшит сроки работ и снизит затраты конечного потребителя. • Полное замещение зарубежных аналогов, используемых в настоящее время сертификационными органами в области энергетики. В настоящее время необходимы дополнительные материальные ресурсы для дальнейшего успешного развития проекта. Планируемым источником данных ресурсов являются получение грантов на проведение необходимых исследований, участие в конкурсах, осуществляющих поддержку НИР («УМНИК», «СТАРТ»).

Информация предоставлена участником конкурса. Организаторы конкурса не несут ответственности за содержание информации о проекте.

← К списку проектов




Список всех проектов финального этапа с датами защиты

 

© Всероссийский конкурс научно-технического творчества молодежи НТТМ

E-mail: info@konkurs-nttm.ru