В НГТУ НЭТИ разрабатывают технологию децентрализованного управления режимами электрических сетей с распределенной генерацией

Ученые Новосибирского государственного технического университета НЭТИ разрабатывают технологию, повышающую надежность функционирования и живучесть энергосистемы.

Работы по созданию прототипов агентов технологии децентрализованного управления и их испытания проводились в рамках программы «Приоритет-2030».  

Как отмечает доцент кафедры электрических станций НГТУ НЭТИ кандидат технических наук Анатолий Осинцев, в настоящее время сложилась иерархическая структура управления режимами энергосистем. Она позволяет координировать действия большого количества объектов (электростанции, подстанции, сети), оперативно управлять режимами работы, быстро реагировать на аварийные ситуации и восстанавливать нормальное функционирование при сбоях. Есть диспетчерское управление, где контролируют и корректируют работу энергосистем посредством команд и распоряжений, есть информационные каналы связи, используемые для передачи команд между различными объектами энергосистемы для осуществления управления и в конечном итоге для обеспечения бесперебойной, надежной и эффективной работы.

Объединение объектов малой генерации с собственной нагрузкой между собой приводит к появлению энергосистем малой мощности, в которых традиционная структура управления экономически и технически нецелесообразна. Ученые НГТУ НЭТИ предложили автономное управление такими системами без централизованной раздачи команд.

«Мы разработали прототипы локальных устройств (агентов) управления режимами в энергосистемах с малой генерацией, в каждом из которых заложили определенные функции режимного и/или противоаварийного управления. Эти функции осуществляются без участия человека. Получилась система распределенного искусственного интеллекта роевого типа — агенты работают независимо друг от друга, но ввиду единых правил работы достигается общий результат», — рассказал Анатолий Осинцев.

Преимущества технологии — повышение надежности функционирования энергосистемы и ее живучести — способности к восстановлению нормального режима при различных возмущениях, таких как короткие замыкания, отказы оборудования или отключения отдельных элементов сети. По словам ученого, технология позволяет разбирать сеть в районе повреждения, то есть отключать поврежденные части сети, а потом автоматически собирать то, что осталось в работе, — без ущерба для потребителя, максимально безопасно для генерирующего оборудования.

«Настройка уставок релейной защиты на генерирующих установках малой мощности выполнена так, что любое короткое замыкание в прилегающей сети, отключаемое с выдержкой времени, приведет к массовому отключению генераторов. Альтернативный вариант — максимально быстрое отделение станции со своей нагрузкой от внешней сети. Мы предлагаем комплекс способов противоаварийного управления, новые способы релейной защиты в электрической сети, где объединены объекты с малой генерацией», — добавляет Анатолий Осинцев.

Летом на базе НГТУ НЭТИ прошел научный семинар «Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики». В рамках мероприятия ученые продемонстрировали работу технологии на физической модели энергосистемы: воссоздавали аварийные ситуации, например, имитировали короткие замыкания в различных участках сети и показывали, как ведет себя автоматика, как выходит из нештатных ситуаций автономно, без участия человека.

Для реализации данной технологии задействовано много способов, которые уже запатентованы, в частности, способ защиты линий электропередачи и противоаварийного управления в электрических сетях с распределенной генерацией (патент 2024 г.), способ децентрализованной синхронизации и восстановления нормального режима аварийно разделенной электрической сети с генераторами (патент 2022 г.).