В настоящее время в СО-ЦДУ ведутся работы по внедрению системы иерархического оценивания на базе ПК КОСМОС. Целью работы является формирование единого электрического режима на основе результатов решения задачи оценивания состояния, выполняемых в ОДУ. Предпосылки для разработки данной системы возникли после того, как во всех ОДУ был внедрен ПК КОСМОС и стали регулярно проводиться оперативные расчеты режимов с использованием телеметрической информации.

В соответствии с разработанной методикой для выполнения иерархических расчетов предполагается передача с нижнего уровня на верхний описаний моделей, на основе которых производится оценивание, и телеметрической информации. Пересылка моделей осуществляется по инициативе нижнего уровня только в тех случаях, когда в них вносятся какие-либо изменения и уточнения. Пересылка телеметрической информации выполняется автоматически по инициативе диспетчера реального времени ОИК, под управлением которого работает программа оценивания состояния. При этом поступающие на вход программы оценивания телеизмерения и телесигналы упаковываются и ретранслируются на верхний уровень, где архивируются. На верхнем уровне при необходимости сначала повторяются расчеты, которые ранее выполнялись на нижнем уровне, а затем производится объединение расчетных схем и формируется модель режима Единой энергосистемы.

Преимущество данного подхода состоит в следующем:

• обмен информацией между уровнями минимизирован – передаются только файлы с телеизмерениями и телесигналами;
• сопровождение расчетных схем выполняется в энергосистемах нижнего уровня;
• на верхнем уровне сохраняется возможность контроля качества расчетов в энергосистемах нижнего уровня;
• при расчетах в подсистемах нижнего уровня решаются вопросы восполнения дефицита телеметрии за счет использования псевдоизмерений;
• подбор базового режима для расчета псевдоизмерений также выполняется на нижнем уровне;
• отбраковка измерений, содержащих грубые ошибки, выполняется при расчетах отдельно в каждой из энергосистем.

Очевидно, если во всех подсистемах эффективно решены вопросы обеспечения наблюдаемости и отбраковки грубых ошибок в измерениях, то на завершающей стадии оценивание по синтезированной схеме выполняется без проблем. Дополнительным фактором, облегчающим проведение расчетов по объединенной схеме, может быть использование приближений по напряжениям, полученным в каждой из оцениваемых подсистем. При этом модули напряжений могут быть использованы непосредственно, а для фаз напряжений необходим синхронный разворот углов, единый для всех узлов каждой из подсистем.

Основной недостаток предложенного подхода состоит в необходимости повторного оценивания режимов всех энергосистем нижнего уровня прежде, чем начнется синтез объединенной схемы. Однако, учитывая высокое быстродействие современной вычислительной техники (время, необходимое для проведения расчета по схеме порядка 700 узлов не превышает 2 секунд), этот недостаток перекрывается явными выгодами. Кроме того следует иметь ввиду, что адекватность расчетов на нижнем и верхнем уровнях гарантируется только при своевременной пересылке моделей. Чтобы контролировать соответствие моделей, предполагается передавать вместе с измерениями контрольные суммы основных таблиц, входящих в описания моделей.

При необходимости проведения расчета на верхнем уровне инициализируется специальная подсистема комплекса КОСМОС, которая вводит из базы данных телеизмерения и телесигналы за указанное в запросе время и затем запускает дочерние процессы, выполняющие расчеты режимов в выделенных им подсистемах. КОСМОС контролирует протекание расчетов и по мере их завершения запускает средства анализа результатов в каждой из подсистем в отдельности. Для этой цели используется многооконный интерфейс – после завершения очередного расчета программа открывает дополнительное окно, работу с которым обеспечивает независимый поток, поддерживающий графический интерфейс и все подсистемы, связанные с анализом результатов расчетов.

После окончания последнего из процессов, выполнявших оценивание состояния, запускается программа синтеза объединенной расчетной схемы. Она опирается на результаты расчета каждой из подсистем и выполняет следующие преобразования:

• выделяет из каждой подсистемы собственные узлы и узлы примыкания связей между подсистемами;
• выполняет перенумерацию узлов с целью исключения возможности использование одних и тех же номеров в разных подсистемах;
• проверяет правильность идентификации межсистемных связей и объединяет таблицы узлов и ветвей;
• объединяет описания схем первичных коммутаций станций и подстанций;
• составляет набор графических изображений, состоящий из схем энергосистем и схемы основной системообразующей сети единой энергосистемы;
• выполняет синхронный разворот фаз напряжений в каждой из подсистем, обеспечивающий минимум небалансов потоков мощности по связям между подсистемами.

Далее, после завершения синтеза, выполняется оценивание состояния по единой схеме с использованием псевдоизмерений, рассчитанных в каждой из подсистем, с учетом отбракованных измерений и приближений по напряжениям. Результат расчета отображается в дополнительном окне и обеспечивается теми же средствами анализа, что и расчеты, выполненные на основе моделей подсистем.

Информация, описывающая модель единого режима объединенной энергосистемы, далее может использоваться для расчетов по программам, входящим в состав комплекса КОСМОС, а также может быть экспортирована для использования другими программными комплексами.

В следующей таблице приведены характеристики расчетных схем отдельных энергообединений и Единой энергосистемы, полученные при иерархическом оценивании в ЦДУ.

Основной недостаток формирования схемы и режимов Единой энергосистемы на основе двухуровневого оценивания (ЦДУ-ОДУ) состоит в том, что режимы каждой из ОЭС существенно ненаблюдаемы по располагаемым на этом уровне телеизмерениям. Так например, в схеме ОЭС Урала, число узлов напряжением 110 кв составляет 493. При этом измерения в сети 110 кв на уровне ОДУ практически полностью отсутствуют. В связи с этим при расчетах режимов каждой из ОЭС используется большой объем псевдозамеров, рассчитанных на основе гипотезы о сохранении пропорций между нагрузками в текущем и некотором заданном базовом установившемся режиме. Кроме того, на уровне ОДУ практически отсутствуют телесигналы, характеризующие состояние оборудования, находящегося не в их непосредственном оперативном управлении.

Очевидно, кардинально улучшить точность формирования модели режима Единой энергосистемы можно, если перейти на трехуровневое оценивание (ЦДУ-ОДУ-РДУ). Преимущества данного подхода очевидны:

• на уровне РДУ объем телеметрической информации по собственной расчетной схеме существенно превышает тот, что передается на уровень ОДУ от электростанций и подстанций, находящихся в ведении данного РДУ;
• на уровне РДУ значительно проще сопровождать собственную расчетную схему с необходимой степенью детализации, чем ту же схему на уровне ОДУ.

На текущий момент лишь ОДУ Урала готово к оперативному формированию расчетной схемы ОЭС на базе результатов оценивания, получаемых на уровне РДУ. Это объясняется тем, что внедрение и активное использование программы оценивания состояния в ОДУ Урала началось значительно раньше, чем в других ОДУ и, кроме того, во всех энергосистемах Урала освоили и работают с ПК КОСМОС, в том числе – с задачей оценивания состояния. Эти обстоятельства и обусловили выбор в качестве пилотного объекта для иерархических расчетов ОДУ-РДУ именно ОДУ Урала и РДУ Уральского региона.

В следующей таблице сведены характеристики расчетных схем энергосистем, входящих в объединение Урала, а также приводится информация о параметрах синтезированной расчетной схемы.