Оптимизация режимов энергосистемы Северо-Запада на основе применения фазорегулирующих устройств

• Автор: Фролов, Олег Валерьевич
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 149 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Развитие энергосистемы СевероЗапада России.

1.1 Текущее состояние объединенной энергосистемы СевероЗапада

1.2. Прогноз потребления электроэнергии

1.3. Развитие генерирующих мощностей.

1.4. Развитие схем выдачи мощности электростанций

1.5. Развитие системообразующей сети Западной зоны ОЭС СевероЗапада.

1.6 . Обзор средст продольного регулирования в электрических системах

1.6.1. Гибкие электропередачи переменного тока.

1.6.2. Продольная емкостная компенсация

1.6.3. Регуляторы фазового угла
1.7. Задачи диссертации .
ГЛАВА 2. Математическое моделирование элементов электрической
системы
2.1. Описание автотрансформатора с продольнопоперечным
регулированием.
2.2.1. Специфика применения продольнопоперечного регулирования на ЛАЭС.
2.2 Фазорегулирующий проходной трансформатор последовательного включения
2.3. Управление потоком мощности с помощью регулятора фазового угла.
2.4. Управление потоками активной и реактивной мощности в замкнутых контурах.
2.5. Улучшение динамической устойчивости системы с помощью регуляторов фазового угла
2.6. Возможности применения тиристорных переключателей ответвлений с дискретным управлением.
2.7. Соображения о номинальной мощности вентилей тиристорного переключателя ответвлений
2.8. Математические модели для расчета динамических процессов в электрической системе
2.8.1. Математическое моделирование переходных процессов синхронного
ф генератора
2.8.2. Математическое моделирование автоматического регулятора возбуждения сильного действия
2.8.3. Математическое моделирование переходных процессов нагрузки
2.9. Выводы по Главе 2.
ГЛАВА 3. Анализ и оптимизация режимов работы энергосистемы на основе применения фазорегулирующих устройств
3.1. Анализ эффективности применения ФРУ.
3.2. Оценка эффективности ФРУ в послеаварийных режимах работы энергосистемы
3.3. Применение двух разнотипных ФРУ для оптимизации режимов и предотвращения перегрузок.
3.3.1. Регулирование ФРУ на ПС Западная.
3.3.2. Вариант совместного регулирования фазорегулирующих устройств .
3.4. Выводы по Главе 3
ГЛАВА 4. Оценка эффективности применения ФРУ для повышения статической и динамической устойчивости системы.
4.1. Исследование эффективности применения ФРУ в электропередаче простейшей структуры
4.2. Исследование переходных процессов при конечных возмущениях.
4.3. Исследование устойчивости в эквивалентной схеме западной части ОЭС Северозапада.
4.4. Результаты расчетов переходных процессов в полной схеме энергообъединения.
4.5. Выводы по Главе 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Следует отметить, что интерес к возможностям изменения под нагрузкой продольного (для управлением величиной напряжения и реактивной мощности) и поперечного (для воздействия на потоки активной мощности) коэффициентов трансформации силовых трансформаторов возник еще в середине -х годов прошлого столетия на первых этапах формирования объединенных электрических систем [, ]. Так, в работе известного советского ученого В. Г. Холмского, выпущенной в г. Теория вопроса активно развивалась киевской научной школой и получила продолжение в трудах научной школы Новосибирского электротехнического института (ныне технический университет), возглавлявшейся профессором В. М. Чебаном [ - ]. В зарубежной практике большое количество работ появилось в середине-конце -х годов прошлого века, когда вопрос о реальном управлении потокораспределением в сложно-замкнутых сетях встал на повестку дня [, , , , , ]. Следует отметить, что все применяемые в настоящее время трансформаторы указанного типа имеют механические переключатели ответвлений, хотя имеется достаточное количество теоретических работ по применению тиристорных плавно ре1улируемых быстродействующих систем [, , , ]. Благодаря развитию систем силовой электроники в последнее время активно обсуждается вопрос о замене трансформатора с переключающимися ответвлениями на управляемый инвертор, питающийся от вспомогательного трансформатора, который обеспечивает введение необходимой величины напряжения, сдвинутого на заданный угол по отношению к основному. Unified Power Flow Controller в английской терминологии) [,, , , , ]. К настоящему моменту одно такое устройство реализовано в США []. Объектом исследования данной работы является применение ФРУ для улучшения характеристик установившихся режимов электрических сетей западной части ОЭС Северо-запада, обеспечивающих электроснабжение Санкт-Петербурга. В качестве фазорегулирующих устройств предполагается применение автотрансформаторов с поперечным регулированием фазы выходного напряжения и трансформатора последовательного включения. Применение этих устройств позволяет оптимизировать загрузку наиболее мощных сетей класса 0 и 0 кВ и добиться снижения потерь. Для снижения возможных перегрузок элементов сети предполагается установка проходного ФРУ на одной из подстанций. ФРУ с непрерывным управлением на показатели статической устойчивости. Следует указать, что в отечественной энергетике был реализован ряд проектов, включающих фазорегулирующие устройства. Одно из них находится на Ленинградской атомной станции и предназначено для оптимизации распределения потоков активной мощности по сетям 0 и 0 кВ. Однако, из-за низкой надежности устройств механического переключения контактов это устройство работает в режиме сезонного регулирования. При выполнении данной работы автор не ориентировался на использование какой-либо конкретной системы регулирования, имея в виду получение методических результатов и общее понимание проблемы рационального управления потоками активной мощности. В результате выполнения работы удалось обосновать место установки ФРУ, определить требования к глубине регулирования и оценить возможное влияние регулирования на ограничение перегрузок и снижение потерь в сети. ГЛАВА 1. Объединенная энергосистема Северо-Запада (ОЭС Северо-Запада) расположена на территории следующих субъектов Российской Федерации, входящих в состав Северо-Западного Федерального округа: Республика Карелия, Республика Коми, Архангельская область, Калининградская область, Ленинградская область, Мурманская область, Новгородская область, Псковская область, г. Санкт-Петербург. Суммарное потребление электроэнергии за год по ОЭС Северо-Запада составило 7 млн. Вт. В осенне-зимний период (ОЗП) - гг. ОЭС Северо-Запада составил 5 МВт. ОЭС Северо-Запада делится на восемь региональных энергосистем. Деление ОЭС на энергосистемы соответствует границам территорий субъектов Российской Федерации, за исключением Ленинградской, в состав которой входят г. Санкт-Петербург и Ленинградская область. Их доля при прохождении годового максимума потребления ОЭС Северо-Запада представлена в таблице 1. Таблица 1.