sysop in / РДУ Северо-Запад СО ЕЭС
Будем реабилитировать Пашу :) на неделе же сходили в гости к Системному Оператору Единой Энергосистемы. Это такие специальные люди, благодаря которым у вас есть свет в розетке и счастье на лице. И которые 24 часа 7 дней в неделю этот самый свет там обеспечивают - невзирая на разницу потребления, плановые выведения оборудования, климатические факторы, любые возможные форс-мажоры и рыночные вопросы. Волшебники инженерного типа, всё как мы любим.
В чем суть. Человечество на текущий момент эффективно накапливать электроэнергию так и не научилось, это и без меня знаете. Если где-то хотят потреблять определенное количество мощности, то эту мощность надо где-то выработать, и до точки потребления передать, согласовав технические вопросы. И сделать это прямо сейчас, в смысле в реальном времени. Где вырабатывается электроэнергия - вы примерно в курсе, генератор-турбина-все дела. Выработать надо ровно столько, сколько требуется, прямо сейчас. И в следующий час. И через несколько - например, ночью, когда нагрузка падает, а генерация должна соответствовать. И следующим утром, когда пойдет транспорт и включатся станки заводов. И наступающей осенью с зимой, когда в нагрузке добавляется обеспечение тепла. И, постойте, "в Москве три часа - в Петропавловске-Камчатском полночь", а хорошо должно быть всем. Вот так примерно и выглядит задача, поставленная перед СО ЕЭС.
Вся генерация Единой Энергосистемы разбита на регионы, и управляют ими РДУ - от "региональное диспетчерское управление". Их в России 51. РДУ одной зоны объединены под одним ОДУ, объединенным управлением. В Москве всеми ОДУ рулит центральное диспетчерское управление, ЦДУ. Любой поставщик электроэнергии, включенный в энергосистему, обязан выполнять регламент ДУ, сдавать отчетность и план, и подчиняться командам диспетчера. Смысл плана - учесть возможности по выработке и всякие выводы из эксплуатации (например, по графику планового ремонта), получить прогноз на регион по возможностям, и в конечном итоге "продать" электроэнергию потребителю. Для продажи существуют отдельные рыночные механизмы (т.к поставщик тоже хочет денег и зарплату работникам), но этим занимаются отдельные люди. Диспетчерское управление разруливает ситуацию в энергосистеме "здесь и сейчас" - чтобы всем хватало. Вдобавок, ЕЭС России параллельно и синхронно работает с энергосистемами 12-ти соседних государств.
Минутка ликбеза. Ключевой показатель стабильности энергосистемы - частота. В нашей энергосистеме частота = 50.000 Гц переменного тока. С физической точки зрения 50 герц это, например, вращение турбины/вала генератора с частотой 3000 об/мин. Вот мы подключаем к генератору нагрузку - потребление растет, генератор крутится медленнее, на валу появляется усилие. Крутили динами-машину на советском велосипеде - вспомните. Но если вал будет крутиться медленнее, то и частота уже не 50, и начинает падать. Убрали нагрузку - а усилие на генераторе осталось, вал набирает обороты, уже снова не 50, а растет вверх. Таким образом, заветные "50.000" означают, что система идеально сбалансирована. А стремление к этой цифре и будет уравновешивание потребления по балансу мощности, производимой и потребляемой.
Посмотреть состояние всей энергосистемы страны можно, например, вот здесь: http://www.so-ups.ru/?id=ees_freq
Объединенное диспетчерское управление Северо-Запад. Управляет 7 РДУ региона - Ленинградское, Кольское, Балтийское, Новгородское, Архангельское, Карельское и внезапно Коми. В регионе 136 электростанций. Среди них и такие гиганты, как атомные ЛАЭС и КАЭС, Киришская ГРЭС, так и, например, относительно мелкие собственные генераторы различных заводов. Чтоб вы понимали масштаб, суточная разница в потреблении региона (ночью и днем) составляет порядка 4000 МВт - это вся мощность 4х энергоблоков ЛАЭС. Днем эта мощность нужна, ночью - нет. "Включать" (вводить в эксплуатацию) и выключать весь энергоблок, разумеется, не получится - это долго, затратно и иногда даже опасно. А вырабатываемую мощность регулировать можно. Для электростанции сдается и утверждается план генерации: в нем написано, сколько энергии станция отдаст в заданный период времени (а внутри себя станция "знает", технически, что это будет означать в терминах контроля тепловой зоны реактора или какое должно быть состояние заслонок на ГРЭС). Если генерация не соответствует требуемой в системе, то диспетчер ОДУ дает команду "поднять генерацию" - по телефону, голосом. Для отдаваемых команд есть формальный протокол; не подчиниться команде диспетчер электростанции не может, за исключением угрозы людям или оборудованию. Естественно, до такого никто не доводит.
Отдельно айтишную душу порадовал тот факт, что вся генерация обвешана сигнальным оборудованием, и показания ключевых параметров в реальном времени приходят на сервера РДУ и ОДУ. Т.е диспетчер может видеть на схеме, что конкретно происходит в конкретном техническом блоке (работает/выведен, напряжение, мощность, переток), и на данные диспетчеров не полагается. Вместе с этим на всех блоках работает противоаварийная защита, чтобы исключить человеческий фактор по критичным показателям. Ближайшая аналогия - автомат в щитке. Некоторые узлы и агрегаты (те же сети и линии ЛЭП) имеют возможность работать при повышенных нагрузках - это сделано еще и для того, чтобы принять нагрузку при авариях - но ограниченное время, за которое надо все проблемы решить и снова выйти на режим.
Здесь, как и на ЛАЭС, лезть руками в работающую систему себе дороже :) поэтому тоже есть такая штука как тренажер. Людей учить надо, прорабатывать ситуации надо, моделировать и проверять гипотезы для сложных схем включения - надо. Поэтому на серверах тренажера развернута матмодель, которая имитирует действия реальной энергосистемы (упрощая, балансирует нагрузку как это произошло бы в реальной сети). Хочешь - имитируй аварийные ситуации. Хочешь - загружай реальные данные. В общем, штука незаменимая. Тренажерный комплекс включает в себя и зал с рабочими местами и каналами связи, чтобы можно было отрабатывать действия персонала и, например, связь по телефону с виртуальными электростанциями. За электростанции "играют" коллеги в соседней стеклянной комнате - т.е все действия "как по настоящему", только голос в трубке подозрительно знакомый.
Первый вопрос, который наша маленькая но гордая группа засланцев задала на реальном щите - "а давайте [цензура] Прибалтику отключим?!" Добрые честные политкорректные люди, что тут скажешь, эту бы энергию да в мирное русло. Посмеялись и отправили нас как раз на тренажер, дескать, вот и играйтесь, интереса ради. Вывод - не получилось. Энергосистемы соседних стран тесно связаны друг с другом, тут же подключается переток из Беларуси, связность большая, короче никаких неприятных неожиданностей. А вот Калининград отключить на тренажере получилось можно. Регион противно пищит и негодует.
Резюмируя: круто у них там. Я вот например не знал, что энергосистема реально синхронизирована, и если ты воткнул в розетку кипятильник в Мурманске, то в эту же секунду где-то на Дальнем Востоке условная турбина стала вращаться чуточку медленнее. Что на Северо-Западе используется 4 различных напряжения в сетях. Что у диспетчеров есть свои соревнования - на тренажере, управление вымышленной заданной энергосистемой. Что за нарушения режима на ОДУ гостей, чего доброго, пристрелят :)) там так и написано (т.е запретные фоточки я сделал, но вам их ессно не покажу, верьте на слово). Ну и по инженерной части, конечно, многое вынес. Чего-то могу рассказать на лекциях, если вспомните и спросите.
А еще у них есть музей. Но это вообще отдельная история.
Спасибо Паше upsya и СпбБлогу что позвали и вытащили; команде ОДУ Северо-Запад СО ЕЭС (Евгений, Роман, Вадим, Владимир) за терпение и технические подробности; Юлии, которая нас таких невыносимых там организовывала, и фестивалю энергосбережения #ВместеЯрче, благодаря которому вообще стало возможно туда попасть.