Разработка мероприятий по локализации аварий энергосистем, связанных с глубоким снижением напряжения

• Автор: Артемьев, Максим Сергеевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 131 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ САНКТ-ПЕТЕРБУРГА И ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
1.1. Современное состояние энергосистемы
1.2. Прогноз потребления электроэнергии
1.3. Анализ развития крупных системных аварий, связанных с глубоким снижением напряжения в системе
1.3.1. Авария в энергосистеме Швеции 27 декабря 1983 года
1.3.2. Системная авария 23 июля 1987 года в Токио
1.3.3. Аварии 2-3 июля 1996 года на Западном побережье США
1.3.4. Авария 14 августа 2003 года на Северо-Востоке США и Канаде [74]
1.3.5. Авария в Москве 24 - 25 мая 2005 года
1.4. Задачи диссертации
ГЛАВА 2. Математические моделирование переходных процессов энергосистемы при авариях, связанных с глубоким снижением напряжения
2.1. Математическое моделирование переходных процессов синхронного генератора
2.2. Модели систем возбуждения и АРВ генераторов
2.3 Моделирование момента турбин
2.4. Модель асинхронной нагрузки
2.5.Моделирование асинхронных двигателей с учетом переходных процессов в статорных и роторных контурах
2.6. Моделирование переходных процессов асинхронной нагрузки в программах расчета электромеханических переходных процессов
ГЛАВА 3. Разработка методики выбора параметров автоматических устройств ограничения снижения напряжения в энергосистемах
3.1. Общие требования к автоматическим устройствам ограничения снижения напряжения
3.2. Переходные процессы при снижении напряжения
3.3. Оценка суммарной мощности нагрузки, подключаемой к устройствам локальных автоматик
3.4. Рекомендации по заданию уставок локальных автоматик АОСН и А0П086 ГЛАВА 4. Примеры реализации алгоритмов АОСН и АРЛ
4.1. Оценка величины требуемой разгрузки ПС 14, Г1С 721 и ПС 735
4.2. АОСН Гарболовско - Громовского транзита
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Приложение
Приложение
Приложение
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ
Обеспечение надежного электроснабжения потребителей является многоплановой задачей, в которой одно из важнейших мест отводится противоаварийной автоматике (ПА) энергосистем. При достаточно развитой структуре ПА ущерб от аварийного возмущения может быть существенно снижен за счет минимизации перерыва электроснабжения действиями ПА и последующего быстрого восстановления нормальной схемы сети диспетчерским и оперативным персоналом. Анализ возникновения и развития системных аварий, имевших место в развитых странах мира, в том числе и авария в Московской энергосистеме 25.05.2005г. [6,8,35,40], показал важность
совершенствования ПА для локализации аварий уже на первых этапах ее возникновения.
Исторически наибольшее внимание в развитии ПА уделялось модернизации автоматических устройств (автоматик), связанных с изменением частоты в энергосистеме, поскольку отклонение (снижение) частоты при нарушении баланса между генерацией и потреблением чревато быстым развитием аварийного процесса. При этом оснащение энергосистем локальными автоматиками, такими как автоматические устройства ограничения снижения напряжения (АОСН), автоматические системы разгрузки линий и трансформаторов (APJI и APT), автоматических устройств, обеспечивающих деление системы по факту снижению напряжения (АДСН), выполось в существенно меньшем объеме. В то же время важность их внедрения, как это будет показано в дальнейшем, весьма велика. Анализ крупных системных аварий показал, что при достаточном количестве АОСН и АРЛ многие аварии могли бы быть ликвидированы уже на начальной стадии, и их каскадное развитие было бы исключено.
Поэтому целями диссертационной работы являются изучение характерных особенностей и общих закономерностей системных аварий на основе анализа развития крупных аварий в различных электроэнергетических

системах, в том числе и аварии в Московской энергосистеме 25.05.2005г., выявление основных закономерностей их протекания, и разработка мероприятий, позволяющих предотвратить их развитие в начальной фазе действием локальных автоматических устройств типа АОСН, АРЛ и АДСН.
Исследования проводились методами математического моделирования с помощью программного комплекса расчета электромеханических процессов «ЭРА» разработки ВНИИЭ [18], Е1Ж08ТА0 [61], и системы программирования Иуто1а.
В первой главе анализируется состояние и перспективы развития энергосистемы Санкт-Петербурга и Ленинградской области до 2010-2015 годов. Показано, что намеченный существенный рост генерации и потребления региона, запланированные модернизация подстанций и строительство новых линий электропередачи в существенной мере повысят надежность электроснабжения потребителей. В то же время предусматриваемые значительные изменения в схеме энергосистемы, появление дополнительных генерирующих источников и перекрестных связей системы на разных классах напряжения требуют также и новых подходов к принципам построения противоаварийной автоматики энергосистемы для повышения надежности электроснабжения потребителей. При этом важнейшее место должно быть уделено внедрению локальных автоматических устройств, позволяющих до возникновения аварии со значительным нарушением баланса активных мощностей (частотной аварии) ввести режим энергосистемы в допустимую область.
На основе анализа развития крупных системных аварий в энергосистемах мира (Швеции, США, Японии и России) выявлены основные закономерности их протекания. Показано, что аварии на начальном этапе практически всегда сопровождается глубоким длительным снижением напряжения в системе. Определена длительность этих процессов и показано, что на этом этапе развития процесса весьма эффективно применение локальных автоматик, имеющих меньшие времена срабатывания, чем длительность процесса

этого отключения стало опрокидывание нагрузки (лавина напряжения) в районе г. Кливленд и прекращение потока мощности в направлении Онтарио через территорию штата Мичиган. Это последнее отключение и было началом каскадного развития аварии.
Непосредственно перед аварией имел место значительный поток мощности из южных штатов США (Теннеси, Кентукки, Миссури) к центрам потребления в штатах Огайо, восточной части штата Мичиган и Онтарио. После аварийных отключений практически всей сети в северо-восточной части Огайо путь для прохождения потока был нарушен и поток мощности пошел через систему линий в штатах Пенсильвания, Нью-Йорк в Онтарио вдоль северного берега озера Эри. Однако линии электропередачи на этом направлении были достаточно загружены.
Дальнейшее развитие аварии привело к тому, что система разделилась на несколько изолированно работающих частей. В некоторых «островах» имелся значительный дефицит активной мощности, в некоторых - ее избыток. Из-за несогласованности устройств автоматической частотной разгрузки с защитами генераторов и в тех и в других случаях процессы заканчивались полным прекращением электроснабжения потребителей и погашением электростанций