Разработка методов анализа надёжности сложных электроэнергетических систем с использованием обобщённых параметров

• Автор: Осипов, Ярослав Николаевич
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 223 с. : ил.

Содержание
Введение
Общая характеристика работы
Основные проблемы состояния вопроса исследования
Глава 1. Состояние вопроса исследования. Обзор существующих методов расчёта надёжности и режимов сложных ЭЭС
1.1. Общие положения и определения по расчёту режима
1.2. Методы решения уравнений установившегося режима
1.3. Формирование схемы замещения при кратковременных возмущениях - токах короткого замыкания (ТКЗ)
1.4. Анализ надёжности сложных ЭЭС
1.5. Обоснование декомпозиции схем сложных ЭЭС
1.6 Структурный анализ при расчёте надёжности объектов ЭЭС
1.7. Особенности методов расчёта функциональной надёжности
1.8. Существующие реализации методов анализа режимов и надёжности на ЭВМ
1.9. Выводы по главе
Глава 2. Разработка методов формирования расчётных моделей (схем замещения) режимов сложных ЭЭС
2.1. Общие положения. Характеристика элементов ЭЭС
2.2. Структурно-функциональная модель взаимосвязи между схемой электрических соединений и расчётной моделью режимов
2.3. Формирование статуса активных элементов схем
2.4. Расчёт режима с номощыо матрицы узловых сопротивлений
2.5. Особые режимы в ЭЭС; пуск, асинхронный
ход, несинхронные включения, перенапряжения
2.6. Выводы по главе
Глава 3. Разработка методов определения и коррекции обобщённых параметров схем в условиях оперативных изменений схемы электрических соединений
3.1. Обобщённые параметры схем замещения
3.2. Методы получения узловых сопротивлений, основанные на обращении матриц
3.3. Структурный анализ (деревья и хорды) для получения матрицы узловых сопротивлений.82 3.4 Получение матрицы узловых сопротивлений поэлементным наращиванием элементов

3.6. Метод снижения перегрузок с использованием обобщённых параметров
3.7. Учёт автоматического регулирования напряжения трансформаторов ЭЭС
3.8. Выводы по главе
Глава 4. Разработка метода анализа функциональной и электромагнитной составляющей надёжности сложных ЭЭС с использованием обобщённых параметров схем
4.1. Надёжность электродвигательной нагрузки при кратковременных возмущениях
4.2. Метод анализа вероятностей состояния и его особенности
4.3. Разработка единого метода анализа надёжности на основе обобщённых
параметров схем. объединяющих пообъектный и системный подход
(матрица коэффициентов распределения)
4.4. Разработка метода анализа надёжности при кратковременных возмущениях режима (на
основе матрицы 21у)
4.5. Результирующие показатели надёжности системы и её объектов
4.6. Декомпозиция сложной ЭЭС большого размера
4.7. Выводы по главе
5. Заключение по диссертации
Литература
Приложение 1 Исходная информация для надёжностно-режимных расчётов сложных

Приложение 2 Алгоритмы формирования моделей элементов на различных интервалах времени
Приложение 3 Характеристики провалов напряжения
Приложение 4 Способы повышения надёжности при кратковременных возмущениях режима
Приложение 5 Пример определения электромагнитной составляющей надёжности в

Приложение 6 Расчёт показателей надёжности для тестовой схемы
Приложение 7 Значения постоянной времени Тя и ударного коэффициента куа для характерных
элементов и частей ЭЭС
Приложение 8 Расчёт режима сети реальной ЭЭС
Введение.
Общая характеристика работы.
Актуальность проблемы. В настоящее время проведена реформа электроэнергетики и
образовалось достаточно много собственников энергообъектов. В существующих энергосистемах появились границы балансовой принадлежности, однако параллельная работа источников сохранилась, а электроэнергетические системы (ЭЭС) большого и очень большого размера остались [14, 34, 46, 47, 53, 103, 109] также как и проблемы управления надёжностью их функционирования [1, 36].
Задача управления режимом ЭЭС в реальном времени [1] (на коротких интервалах времени) возникла при появлении рынка ФОРЭМ. Количество коммутационных состояний системы при этом увеличивается и, следовательно, изменяется уровень надёжности различных конфигураций систем. Поэтому возникла необходимость уменьшать интервалы времени между числовым анализом показателей надёжности, например, границ балансовой принадлежности, узлов нагрузки, отдельных источников генерации, транзитных элементов, то есть уменьшать период между акциями «диагностики состояния» системы на надёжность функционирования.
Такого рода «диагностика состояния», интегрированная с приёмами и способами целенаправленного изменения уровня надёжности предусматривает не только соответствующее информационное сопровождение, но и предъявляет достаточно жёсткие требования к методам анализа надёжности, тем более в числовом выражении.
При этом важно знать и параметры надёжности элементов сети. У элементов ЭЭС с изменяющимися параметрами, показатели надёжности, как правило, тоже изменяются. Наиболее показательными элементами с этой точки зрения являются «гибкие» управляемые ЛЭП, вставки постоянного тока [33, 34].
Основными методами для расчётов надёжности ЭЭС ранее являлись методы структурного анализа, в основе которых лежит сведение реальных систем к двухполюсным структурам [84, 100].
Приёмы и методы структурного анализа, учитывающие ограничения режимов, возникающих в аварийных, послеаварийных, а также в состояниях преднамеренного отключения элементов, оказываются недостаточно эффективными. Возможны, так называемые, «комбинаторные взрывы» для сетей со сложными схемами подстанций, в сетях с различными номинальными напряжениями. Эквивалентирование усложняет компьютерную реализацию методов и снижает эффективность, особенно в плане синтеза схем по надёжности [7, 39, 40, 54. 73].
Цель работы состоит в разработке и усовершенствовании методов расчёта надёжности сложных ЭЭС в достаточно широком временном диапазоне на основе известных в электро-

ется от электрической схемы системы, следовательно, возникает самостоятельная довольно сложная задача — формализация расчётных схем по надёжности сложных систем.
Под структурой системы понимаются относительно устойчивые пространственно-временные связи и отношения между элементами, которые определяют её функционирование и характер взаимодействия с другими системами (внешней средой, потребителями и т. п.). Усложнение структуры и функций электрических систем предполагает более высокую степень их совершенства, однако сложность электрической системы увеличивает число взаимосвязанных элементов, а, следовательно, и вероятность нарушений в выполнении их функций. Понятия сложности и надежности находятся в объективном противоречии, и в реализации разрешимости этого противоречия состоит одна из основных задач надёжности сложных технических систем, к которым относятся электрические системы.
К нарушению функционирования, как отдельных элементов электрических систем, так и части системы могут привести случайные, непредвиденные причины [116]. Как правило, это вызывает прекращение подачи электроэнергии потребителям, либо недопустимое снижение её качества у части или у всех потребителей [78, 79].
Необходимость исследований надёжности электрических систем теоретическими методами на основе ретроспективных данных о функционировании предъявляет особенно высокие требования к выбору и разработке методов расчёта надёжности, имитационного моделирования процессов, происходящих при нарушениях и их ликвидации в системе. Всё возрастающая сложность электрических систем, увеличение числа функционально связанных элементов, влияние большого количества случайных факторов как на состояния элементов и их групп, так и на режимы работы порождают проблему совместимости методов количественной оценки состояний и режимов работы системы с целью адекватного отражения процессов в реальных условиях [112].
Методы оценки надёжности, применяемые для простых структур (последовательно-параллельных), не учитывающие режимные факторы пли учитывающие их детерминировано, приводят к трудно интерпретируемым результатам, а техническая реализация такого подхода на ЭВМ оказывается практически невыполнимой [84, 112, 115].
В надёжности электроэнергетических систем можно условно выделить две составляющие:
1) обусловленную структурой системы, то есть составом элементов, их взаимосвязями, пропускными способностями, без количественного учёта режимных особенностей функционирования элементов, то есть особенностей выполнения ими функций в системе;
2) обусловленную особенностями режимных реализаций в электрической системе, ограничениями режимов, пропускных способностей элементов при изменении структуры системы в различ-