Математическое моделирование устройств автоматического ограничения снижения частоты и исследование процессов при нарушениях баланса мощности электроэнергетической системы

• Автор: Сорокин, Евгений Владимирович
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 230 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ И ПРОТЕКАНИЯ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ В СОВРЕМЕННЫХ ЭНЕРГОСИСТЕМАХ.

1.1. Восстановление баланса активной мощности в отделившихся

частях энергосистемы

1.2. Описание Архангельской энергосистемы.

1.2.1. Структура Архангельской энергосистемы.

1.2.2. Установленная мощность электростанций.

1.2.3. Баланс мощности Архангельской энергосистемы.

1.2.4. Перетоки мощности, пропускная способность связей

1.3. Особенности протекания аварийных ситуаций в Архангельской

энргосистеме
1.4. Выводы по первой главе.
1.5. Задачи диссертации.
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ ПРИ АНАЛИЗЕ ПРОЦЕССОВ, СВЯЗАННЫХ С НАРУШЕНИЕМ БАЛАНСА АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ
2.1. Расчеты электромеханических переходных процессов в
энергосистемах
2.2. Модель синхронной машины.
2.3. Модель автоматического регулятора возбуждения сильного
действия АРВСД.
2.4. Модель паровой турбины и ее системы регулирования
2.5. Модель нагрузки
2.6. Модели устройств противоаварийной автоматики.
2.7. Выводы по второй главе.
ГЛАВА 3. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ЧАСТОТНОЙ РАЗГРУЗКИ
3.1. Предотвращение и ликвидация аварийных небалансов
мощности.
3.2. Требования к устройствам АОСЧ.
3.3. Устройства АОСЧ.
3.3.1. Автоматическая частотная разгрузка АЧР
3.3.1.1. Категории разгрузки. Уставки АЧР.
3.3.1.2. Объем и размещение разгрузки.
3.3.1.3. Совмещенное действие АЧР1 и АЧР2
3.3.1.4. АЧР с зависимой выдержкой времени.
3.3.1.5. АЧР с использованием фактора скорости снижения
частоты
3.3.1.6. АЧР как средство ресинхронизации энергетических
систем.
3.3.1. Дополнительная автоматическая разгрузка ДАР
3.3.2. Частотная делительная автоматика ЧДА.
3.4. Выводы по третьей главе
ГЛАВА 4. МЕТОДИКА РАСЧЕТА АВАРИЙНОЙ РАЗГРУЗКИ
4.1. Расчетные режимы и аварии. Последовательность расчета.
4.2. Расчет аварийной разгрузки Архангельской энергосистемы
4.2.1. Последовательность расчета
4.2.2. Анализ режимов работы Архангельской энергосистемы в характерных суточных графиках нагрузки
4.2.2.1. Режим рабочего дня
ф 4.2.2.2. Режим выходного дня
4.2.2.3. Режим праздничного дня
4.2.2.4. Режим предвыходного дня.
4.2.3. Выбор режима с максимальным относительным дефицитом мощности.
4.2.4. Анализ всех возможных аварийных режимов для выбранного режима работы Архангельской энергосистемы с максимальным относительным дефицитом мощности.
4.2.5. Расчет объема разгрузки и размещение его по Архангельской энергосистеме
4.2.6. Выбор параметров очередей АЧР и распределение нагрузки по очередям.
4.2.7. Определение зависимости изменения частоты во времени после возникновения дефицита мощности и действия разгрузки в различных режимах работы Архангельской энергосистемы.
4.2.8. Контроль фактической мощности, подключенной к АЧР, для характерных режимов работы Архангельской энергосистемы
4.2.9. Корректировка объема и размещения разгрузки
4.2 Разработка дополнительных мероприятий для повышения эффективности АОСЧ в Архангельской энергосистеме.
4.3. Выводы по четвертой главе.
ГЛАВА 5. ПРИМЕНЕНИЕ ЭВМ ДЛЯ РАСЧЕТА ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ С УЧЕТОМ ДЕЙСТВИЯ УСТРОЙСТВ АОСЧ.
5.1. Сравнение характеристик зарубежных и отечественных программных комплексов.
5.2. Программа расчета электромеханических переходных процессов с учетом действия АОСЧ.
5.3. Расчет переходного процесса изменения частоты при наличии вращающегося резерва мощности
5.4. Расчет переходного процесса изменения частоты при отсутствии вращающегося резерва мощности
5.5. Выводы по пятой главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В момент времени с происходит авария, сопровождающаяся выделением части энергосистемы на изолированную работу и снижением частоты. В начальный момент возникновения аварии срабатывают устройства АЧР1 с, предотвращая глубокое снижение частоты, а спустя секунд с момента возникновения нарушения вступают в работу устройства АЧР2, восстанавливая частоту и не допуская зависания частоты на недопустимо низком уровне ,5,6 Гц. В процессе действий очередей АЧР1 по мере снижения частоты дефицит мощности уменьшается, как за счет происходящих отключений, так и за счет регулирующего эффекта нагрузки 1, 7, , . Регулирующий эффект нагрузки проявляется в том, что при снижении частоты активная мощность нагрузки уменьшается, а при повышении частоты возрастает. С изменением состава потребителей изменяется и регулирующий эффект нагрузки. Обычно эти изменения не очень велики и составляют . Регулирующий эффект нагрузки играет важную роль, облегчая регулирование частоты в нормальных режимах и уменьшая снижение частоты при дефицитах генерируемой мощности в аварийных ситуациях. Рис. К устройствам АЧР в избыточных энергосистемах подключено примерно всех потребителей, а в дефицитных около . В отдельных энергосистемах или районах при возникновении значительных дефицитов мощности АЧР может оказаться неэффективной изза резкого и глубокого снижения частоты и напряжения. При быстром понижении частоты отключение последних очередей разгрузки происходит при частоте ниже их уставки изза небольшой выдержки времени в схемах АЧР1 0,,5 с. Кроме того, быстрое понижение напряжения может привести к отказу в работе реле частоты. В таких условиях действие устройств АЧР может оказаться неэффективным и требуется разработка дополнительных мероприятий для предотвращения подобных ситуаций. При глубоких и длительных снижениях частоты, обусловленных недостаточностью АЧР, эффективно применение частотной делительной автоматики ЧДА, отделяющей от энергосистемы ТЭС или часть ее агрегатов с примерно сбалансированной нагрузкой с целью сохранения собственных нужд электростанций. Гц и с. ЧДА фактически является последним устройством АОСЧ, позволяющим сохранить в работе ТЭС при глубоком снижении частоты 7,,,,. Рассмотрим особенности применения устройств АОСЧ в энергосистемах. Для этого необходимо рассмотреть энергосистему, в которой генерируемая мощность недостаточна для обеспечения местных потребителей электроэнергией, и баланс мощности обеспечивается за счет приема дополнительной мощности из крупного энергообъединения. То есть такую энергосистему, которая практически вес время работает в режиме потребления значительной части мощности из ОЭС. Последствия выделения на изолированную работу дефицитных энергосистем, как правило, весьма тяжелы, так связаны с необходимостью отключения части потребителей для сохранения в работе электростанций дефицитного района и обеспечения питания ответственных потребителей. Особенности развития и протекания аварийных ситуаций, а также особенности применения устройств АОСЧ и повышение их эффективности рассмотрим на примере Архангельской энергсисгемы. Рассматриваемая сеть 0 кВ может быть условно разделена на две категории системообразующие линии 0 кВ и межсистемные линии 0 кВ. К системообразующим линиям 0 кВ относятся ЬЬ. К межсистемным линиям 0 кВ относятся Ь9 и Ьо. В Архангельской энергосистеме используются тепловые электростанции Сь Сз, 4, С9, отличающиеся видом используемых энергоресурсов. Архангельская энергосистема получает часть мощности из соседних энергосистем Вологодской 7ц и Коми Сю. Установленная мощность электростанций Архангельской энергосистемы приводится в таблице 1. Таблица 1. Баланс мощности Архангельской энергосистемы
Баланс мощности таблица 1. Таблица 1. Баланс мощности Архангельской энергосистемы в период прохождения совмещенного годового максимума энергосистемы января г. Продолжение табл. Из таблицы 1. Архангельской энергосистемы покрывается за счет генерации электростанций ОАО АГК и блокстанций ,5 , а также за счет сальдоперетоков мощности из других энергосистем ,5 . На рис. Архангельской энергосистемы.