Управление режимами активно-адаптивных электрических сетей на основе моделирования и параметрической идентификации узлов нагрузки

• Автор: Ле Конг Зань
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 187 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
1. МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ УЗЛОВ НАГРУЗКИ
1.1. Описание объекта управления и постановка задач исследований
1.2. Традиционные модели нагрузки электроэнергетических систем
1.3. Статические характеристики нагрузки
1.4. Г рафики электрических нагрузок
Выводы
2. МОДЕЛИ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ В ФАЗНЫХ КООРДИНАТАХ
2.1. Моделирование многопроводных элементов в фазных координатах
2.2. Уравнения установившегося режима, записанные па основе фазных координат
2.3. Моделирование нагрузок в фазных координатах
Выводы
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ АСИНХРОННОЙ НАГРУЗКИ
3.1. Основные положення моделирования
3.2. Алгоритм определения параметров модели
3.2.1. Параметры схемы номинального режима
3.2.2. Параметры пускового режима
3.2.3. Влияние характеристик механизма на режим двигателя
3.2.4. Работа АЭД при несимметричном питании
3.3. Алгоритм определения параметров модели двигателя на итерациях
3.4. Примеры расчета статической характеристики АЭД
Выводы
4. УЧЕТ СТАЦИОНАРНЫХ НАГРУЗОК В ЗАДАЧАХ МОДЕЛИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
4.1. Симметрирующий эффект асинхронной нагрузки
4.2. Учет АН при моделировании режимов систем электроснабжения железных дорог
4.3. Учет динамики изменения нагрузок при имитационном моделировании СЭЖД
4.4. Примеры учета АН в задачах моделирования и управления
4.4.1. Влияние коэффициента загрузки на симметрирующий эффект асинхронного электродвигателя
4.4.2. Деформация статических характеристик асинхронной нагрузки при несимметрии напряжения питающей сети
4.4.3. Влияние асинхронной нагрузки на уровень потерь мощности в электрической сети
4.5. Учет нелинейных нагрузок
4.6. Управление режимами на основе концепции активного потребителя
Выводы
5. ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ УЗЛОВ НАГРУЗКИ
5.1. Задачи идентификации узлов нагрузки
5.2. Обзор существующих методов параметрической идентификации асинхронных электродвигателей
5.3. Методика параметрической идентификации асинхронной нагрузки
5.4. Идентификация узлов нагрузки, включающих электроприводы, оборудованные СПЧ
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ А. МАТЕРИАЛЫ О ВНЕДРЕНИИ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ААС - активно-адаптивная электрическая сеть АН - асинхронная нагрузка АРВ - автоматический регулятор возбуждения АЭД - асинхронный электродвигатель БВУ - блок выработки управления БУ - балансирующие узлы БСК - батарея статических конденсаторов ВЛ - воздушная линия ИС - интеллектуальная система управления ИЭЭС - интеллектуальная электроэнергетическая система ИЭЭС ААС - интеллектуальная электроэнергетическая система с активно-адаптивной электрической сетью
ИП - интеллектуальный преобразователь
КЗ - короткое замыкание
КЛЛ - компактная люминесцентная лампа
КН - комплексная нагрузка
ЛЛ - люминесцентная лампа
ЛН - лампа накаливания
ЛЭП - линия электропередачи
ПК - программный комплекс
ПКЭ - показатели качества электроэнергии
РМ - реактивная мощность
РПН - регулирование напряжения под нагрузкой
РСЗ - решетчатые схемы замещения
СД - синхронный двигатель
СИП - самонесущие изолированные провода
СЛУ - система линейных уравнений
СМЭ - статический многопроводный элемент
СПЧ - статический преобразователь частоты
СТК - статический тиристорный компенсатор
СТЭ - система тягового электроснабжения
СХН - статическая характеристика нагрузки
СЭС - система электроснабжения
ТП - тяговая подстанция
УУР - уравнения установившегося режима
ЭДС - электродвижущая сила
ЭПС - электроподвижной состав
ЭЭ - электрическая энергия
ЭЭС - электроэнергетическая система

ВВЕДЕНИЕ
В электрических сетях могут иметь место сложнонесимметричные режимы, возникающие из-за наличия большого числа однофазных электроприемников, неравномерно распределенных по фазам. В наибольшей степени такие режимы проявляются в сетях, питающихся от районных обмоток тяговых трансформаторов железных дорог переменного тока. Ввиду роста тяговых нагрузок задача снижения уровней несимметрии в таких сетях приобретает особую актуальность. Для корректного решения этой задачи необходимы эффективные методы анализа сложнонесимметричных режимов электроэнергетических систем, в которых существенное значение имеет корректный учет узлов нагрузки при расчете таких режимов. Прежде всего это касается асинхронной нагрузки, так как асинхронные электродвигатели могут создавать симметрирующий эффект из-за неравенства сопротивлений прямой и обратной последовательностей. Несмотря на наличие работ, посвященных вопросам учета нагрузки при расчетах нормальных и аварийных режимов электрических сетей, вопрос количественной оценки симметрирующего эффекта асинхронной нагрузки изучен недостаточно.
Современный этап развития электроэнергетики России характеризуется переходом на технологическую платформу, основанную на концепции интеллектуальных энергосистем с активно-адаптивиыми электрических сетями (smart grid). Реализация этой концепции невозможна без разработки новых подходов, обеспечивающих более эффективное решение задач управления технологическими процессами выработки, передачи, распределения и потребления электрической энергии. Для практической реализации таких подходов также необходимы эффективные методы моделирования режимов ЭЭС. Они должны обеспечивать высокую точность, которая может быть достигнута на основе адекватных математических моделей элементов ЭЭС и низких погрешностей исходных данных.
Значительный вклад в решение проблемы создания технологий активно-адаптивных сетей внесли О.М. Бударгин, В.Н. Вариводов, Н.И. Воропай, В.В. Дорофеев, Т.В. Иванов, С.Н. Иванов, Б.Б. Кобсц, В.Г. Курбацкий, Ю.Н. Кучеров,
Е.И. Логинов, A.A. Макаров, М.Ш. Мисриханов, Ю.И. Моржин, Э.Б. Наумов,

имеет следующий вид (рис. 1.21):
м= з и2Л*р
(1.1)
[(^)2+(ад2]щ
где со0 = 2п/0 - синхронная круговая частота; /0- частота сети; р - число пар полюсов.

М,н- м
и-ииа1 Мп = сопві / -
| м(е)

и- 0. V-0.MUиoм И'диг
■
Рис. 1.21. Характеристики М =М{б) асинхронного двигателя при различных значениях
подведенного напряжения
Допущение о том, что 7?! » 0, вносит погрешность в определение зависимости М = М(р). Уточненная формула для расчета этой зависимости имеет вид [67]

ъи]Кр
(1.2)

На рис. 1.22 представлены характеристики М = М(я), рассчитанные по выражениям (1.1) и (1.2). График погрешности для двигателя мощностью 90 кВт приведен на рис. 1.23. Погрешность в определении максимального момента ММАХ достигает 10 %. Однако неточность расчета критического скольжения, отвечающего этому моменту, равняется 0.45%, т.е. вполне приемлема для практических расчетов. Кроме того, для двигателей напряжением 6... 10 кВ, определяющих ре-