авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 |

Повышение эффективности предотвращения развития аварий в системах электроснабжения средствами противоаварийной автоматики

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

КРАВЧЕНКО Илья Владимирович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ РАЗВИТИЯ АВАРИЙ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ СРЕДСТВАМИ ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ АВТОМАТИКИ

Специальность 05.09.03 Электротехнические

комплексы и системы

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Санкт-Петербург

2012 г.

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Национальный минерально-сырьевой университет «Горный».

Научный руководитель -

кандидат технических наук, доцент

Костин Владимир Николаевич

Официальные оппоненты:

Бочаров Юрий Николаевич

доктор технических наук, профессор, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, профессор кафедры «Электроэнергетика, техника высоких напряжений»

Герасимов Сергей Евгеньевич

кандидат технических наук, доцент, федеральное государственное автономное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования «Петербургский энергетический институт повышения квалификации», заведующий кафедрой «Диспетчерское управление электрическими сетями и станциями»

Ведущая организация – ОАО «Научно-технический центр Единой энергетической системы»

Защита диссертации состоится 23 октября 2012 г. в 14.30 на заседании диссертационного совета Д 212.224.07 при Национальном минерально-сырьевом университете «Горный» по адресу: 199106, г. Санкт-Петербург, В.О., 21 линия, д. 2, ауд. 7212.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального минерально-сырьевого университета «Горный».

Автореферат разослан 21 сентября 2012 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

диссертационного совета

д.т.н., профессор В.В. Габов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. За последнее десятилетие в системах электроснабжения крупных городов произошли аварии, имевшие системный характер (Москва, 2005 г., Санкт-Петербург, 2010 г.). В частности, системное развитие аварии в Москве привело к потере генерации более чем десяти электростанций Московской и Тульской энергосистем с массовым нарушением электроснабжения потребителей, в том числе и потребителей системы жизнеобеспечения города. Большой экономический, политический и социальный ущерб от системных аварий обусловил необходимость разработки дополнительных мероприятий по предотвращению развития аварии после локального возмущения в системе электроснабжения.

Для предотвращения развития аварийных ситуаций важную роль играют электротехнические комплексы и системы противоаварийной автоматики, благодаря которым без участия человека должны осуществляться локализация аварии и восстановление нормального электроснабжения потребителей.



Если вопросам построения систем противоаварийной автоматики при аварийном дефиците мощности посвящен стандарт по автоматическому ограничению снижения частоты (АОСЧ), то единого нормативного документа, регламентирующего принципы построения автоматического ограничения снижения напряжения (АОСН) в настоящее время нет. А, именно, глубокие снижения напряжения, вызванные перегрузкой оборудования, предшествуют развитию системной аварии, лавине напряжения и массовому нарушению электроснабжения потребителей.

В условиях крупных систем электроснабжения возникает необходимость в темпе реального времени изменять настройки комплексов и систем противоаварийной автоматики. Поэтому достоверная оценка текущего баланса мощности районов потенциального выделения действием частотной делительной автоматики (ЧДА) является важной задачей. Автоматизация этого процесса обеспечит принятие обоснованных решений по выбору направления действия противоаварийной автоматики.

Важными моментами повышения эффективности систем противоаварийной автоматики являются перевод ее на микропроцессорную базу, разработка алгоритмов и схем работы, позволяющих в темпе реального времени идентифицировать изменение режима и формировать оптимальные управляющие воздействия с целью обеспечения наиболее благоприятного качества протекания переходных процессов при возмущениях в системе электроснабжения.

Большие возможности современных систем регулирования паровых турбин, в частности, автоматическая система аварийной разгрузки блоков (АСАРБ), обуславливает целесообразность применения этой разгрузки для повышения эффективности работы систем противоаварийной автоматики, уменьшения объема нагрузки, отключаемой в аварийной ситуации.

Таким образом, задачи исследования аварийных процессов в системах электроснабжения при глубоких снижениях напряжения и частоты, разработки и внедрения новых решений, алгоритмов и схем в электротехнические комплексы противоаварийной автоматики с целью повышения эффективности предотвращения развития аварий представляются актуальными.

В основу исследований легли работы Баркана Я.Д., Горева А.А., Гуревича Ю.Е., Жданова П.С., Кощеева Л.А., Павлова Г.М., Рабиновича Р.С., Совалова С.А., Шульгинова Н.Г. и др.

Цель работы: повышение эффективности функционирования электротехнических комплексов и систем противоаварийной автоматики для предотвращения развития аварий в системах электроснабжения при глубоких снижениях напряжения и частоты.

Основные задачи исследования:

- анализ особенностей протекания аварийных процессов в системах электроснабжения с выявлением характера изменения режимных параметров, приводящих к возникновению лавины напряжения;

- выявление эффективности отключения нагрузки очередями для введения режима напряжения в допустимую область и повторного включения нагрузки при восстановлении режима напряжения, а также выделения электростанций на изолированную работу для предотвращения полного их останова при возникновении угрозы лавины напряжения;

- оценка диапазонов мощностей генерации и нагрузки районов потенциального выделения с электростанциями различного типа и разработка методики контроля эффективности действия ЧДА для районов потенциального выделения электростанций на изолированную работу на базе данных оперативно-измерительного комплекса и интерполяции результатов ежегодных контрольных замеров нагрузки;

- разработка алгоритма построения ЧДА, позволяющего автоматически осуществлять выбор оптимального направления действия в различных схемно-режимных условиях работы электростанции;

- экспериментальные исследования по импульсной разгрузке мощных турбоагрегатов электростанций для повышения эффективности противоаварийной автоматики и уменьшения объема отключаемой нагрузки при частотной аварии.

Идея работы. Предотвращение развития локальной аварийной ситуации в системную аварию с массовым нарушением электроснабжения потребителей на основе применения новых решений, алгоритмов и схем в комплексах противоаварийной автоматики.

Методы исследований. В диссертационной работе использованы методы теории автоматического противоаварийного управления в системах электроснабжения и математического моделирования переходных процессов, связанных с глубоким снижением напряжения и частоты с использованием программного комплекса MUSTANG.

Научная новизна работы:

- разработан алгоритм построения АОСН, позволяющий за счет очередности отключения нагрузки минимизировать ее объем при введении режима напряжения в допустимую область, повторно включать нагрузку при восстановлении режима напряжения, выделять станцию на район, сбалансированный по нагрузке, при угрозе возникновения лавины напряжения;

- впервые разработаны методика и принципы построения автоматизированной системы контроля эффективности действия комплексов ЧДА, позволяющие в темпе реального времени производить достоверный анализ баланса мощности в районах потенциального выделения и обеспечивать выбор оптимального направления действия ЧДА в различных схемно-режимных условиях работы системы электроснабжения;

- установлено, что оснащение турбоагрегатов электростанций системами АСАРБ позволяет эффективно задействовать импульсную разгрузку турбины для функций противоаварийной автоматики, а при частотной аварии значительно уменьшить объем отключаемой нагрузки в районе выделения действием ЧДА.

Защищаемые научные положения:

1. Предотвращение развития аварии в системе электроснабжения следует проводить с использованием разработанных комплексов автоматики ограничения снижения напряжения, позволяющих при глубоких снижениях напряжения минимизировать объем отключаемой нагрузки, повторно включать нагрузку при восстановлении режима напряжения и выделять станции на изолированный район нагрузки при угрозе лавины напряжения.

2. Повышение эффективности функционирования комплексов частотной делительной автоматики достигается оперативной оценкой текущего баланса мощности в районах потенциального выделения, позволяющей выбрать оптимальное направление действия этой автоматики, и применением импульсной разгрузки турбогенераторов электростанций.

Достоверность выводов и рекомендаций, изложенных в диссертации, подтверждена имеющимися статистическими данными, результатами натурных испытаний, сходимостью результатов математического моделирования и экспериментальных данных и практической реализацией результатов исследований.

Практическая ценность работы:

1. Разработаны алгоритм и принципиальные схемы комплекса АОСН, позволяющие минимизировать объем отключаемой нагрузки при введении параметров режима напряжения в допустимую область, автоматически включать нагрузку при восстановлении напряжения, выделять электростанцию на район изолированной нагрузки при угрозе возникновения лавины напряжения.

2. Разработана методика контроля эффективности действия ЧДА для районов потенциального выделения системы электроснабжения Санкт-Петербурга и Ленинградской области.

3. Подтверждена результатами натурных испытаний АСАРБ, проведенных на Киришской ГРЭС, техническая возможность реализации импульсной разгрузки турбоагрегатов ГРЭС для функций противоаварийной автоматики и уменьшения объема отключаемой нагрузки при частотной аварии.

Реализация результатов работы. Методика контроля эффективности действия ЧДА положена в основу программного комплекса «Система контроля эффективности действия ЧДА» и включена в Предложение Инвест-программы Филиала ОАО «СО ЕЭС» Ленинградское РДУ по её реализации в 2012-13 гг.

Алгоритм построения ЧДА электростанции, позволяющий в темпе реального времени производить анализ гарантированной генерации в различных схемно-режимных условиях, может быть применен для электростанций системы электроснабжения Санкт-Петербурга и Ленинградской области: Центральной ТЭЦ, Первомайской ТЭЦ-14 и Автовской ТЭЦ-15.

Рекомендации по использованию АСАРБ для повышения эффективности действия ЧДА применены при модернизации системы противоаварийной автоматики Киришской ГРЭС.

Личный вклад автора. Определение и постановка задачи. Исследование переходных процессов в системах электроснабжения, связанных с глубоким снижением напряжения и частоты. Разработка методики контроля эффективности действия ЧДА для районов потенциального выделения системы электроснабжения Санкт-Петербурга и Ленинградской области. Разработка алгоритма комплекса ЧДА электростанции. Руководство натурными испытаниями на Киришской ГРЭС с последующим их анализом и разработкой рекомендаций для внедрения.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на конференциях: XVI Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (Томск, ТПУ, 2010); Всероссийской научно-технической конференции «Электроэнергия: от получения и распределения до эффективного использования» (Томск, ТПУ, 2010); Всероссийской научно-технической конференции «Электроэнергетика глазами молодежи» (Екатеринбург, УрФУ, 2010); Международной научно-практической конференции «ХХХV неделя науки СПбГПУ (Санкт-Петербург, СПбГТУ, 2011); Х заочной научно-практической конференции «Технические науки – от теории к практике» (Новосибирск, 2012).





Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 3 работы в научных изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из списка сокращений, введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 101 наименования. Работа изложена на 168 страницах и включает в себя 67 рисунков и 13 таблиц.

Основное содержание работы:

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована ее актуальность, сформулированы цель и задачи исследования.

В главе 1 рассматриваются перспективы развития системы электроснабжения Санкт-Петербурга, основные особенности и проблемы систем электроснабжения крупных городов. Выполнен анализ существующих технических средств и решений, направленных на предотвращение развития локальных возмущений в системные аварии. Особое внимание уделено современному состоянию комплексов противоаварийной автоматики в системах электроснабжения крупных городов.

В главе 2 рассмотрены способы математического моделирования элементов систем электроснабжения для расчета переходных процессов при глубоких снижениях напряжения, реализованные в различных программных комплексах (ПК). Для проведения дальнейших исследований переходных процессов в системе электроснабжения мегаполиса при глубоких снижениях напряжения и частоты выбран ПК MUSTANG, широко доступный и доминирующий на рынке отечественных программных продуктов.

В главе 3 показано, что требования к комплексам АОСН целесообразно строить по аналогии со стандартом, регламентирующим автоматическое ограничение снижения частоты. Разработаны алгоритм и принципиальная функциональная схема микропроцессорного комплекса АОСН рекомендуемого для установки на подстанциях и электростанциях системы электроснабжения мегаполиса.

На примере аварии в энергосистеме Санкт-Петербурга (август 2010 г.) показано, что при аварийном выделении энергорайона с большим дефицитом активной мощности, обуславливающим скорость снижения частоты более 2 Гц/c, работа комплексов дополнительной автоматической разгрузки (ДАР) может оказаться неэффективной. В этих условиях для повышения эффективности ЧДА целесообразно использование ДАР для выделения электростанции на сбалансированную нагрузку.

В главе 4 для районов потенциального выделения с различными типами электростанций предложена оценка диапазонов мощностей генерации и нагрузки и получены условия, обеспечивающие эффективное действие ЧДА. Разработаны принципы и алгоритм построения автоматизированной системы контроля эффективности действия ЧДА.

Разработаны принципы построения ЧДА электростанции, позволяющей в темпе реального времени: производить анализ гарантированной генерации, как в установившихся режимах, так и режимах синхронных электромеханических качаний, выполнять оценку величины нагрузки отходящих присоединений, осуществлять автоматический выбор отключаемой нагрузки.

В главе 5 на примере Киришской ГРЭС показано, что оснащение турбоагрегатов мощных электростанций современными комплексами импульсной разгрузки турбин позволит использовать эти комплексы для повышения эффективности функционирования системы противоаварийной автоматики, сохранять динамическую устойчивость генераторов, а также уменьшить объем отключаемой нагрузки при частотной аварии.

Заключение отражает обобщенные выводы по результатам исследований в соответствии с целью и решаемыми задачами.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ научные ПОЛОЖЕНИЯ

1. Предотвращение развития аварии в системе электроснабжения следует проводить с использованием разработанных комплексов автоматики ограничения снижения напряжения, позволяющих при глубоких снижениях напряжения минимизировать объем отключаемой нагрузки, повторно включать нагрузку при восстановлении режима напряжения и выделять станции на изолированный район нагрузки при угрозе лавины напряжения.

Характерной причиной начала возникновения аварии, является ослабление связи крупного энергоузла с единой энергосистемой, что не создает на начальном этапе развития аварии дефицита активной мощности из-за наличия оставшихся связей с системой и, следовательно, не приводит к снижению частоты. Оставшиеся в работе линии связи и оборудование подвергаются перегрузкам по току, а на подстанциях аварийного района возникает глубокое снижение напряжения. Отклонение от установленных значений этих режимных параметров может быть использовано для запуска устройств, отключающих нагрузку или выделяющих электростанцию на сбалансированную нагрузку района.

При глубоком снижении напряжения существующие принципы организации системы противоаварийного управления не позволяют задействовать в энергосистеме автоматики, пуск которых осуществляется по факту снижения частоты, и тем самым предотвратить неблагоприятное развитие аварии, возникновение лавины напряжения, связанной с нарушениями устойчивости, остановом электростанций и прекращением электроснабжения потребителей.

Для локализации аварии в начальной стадии ее возникновения, целесообразно внедрение комплексов автоматик, работающих по факту снижения напряжения (АОСН) и не требующих значительных материальных затрат. В виду отсутствия подробных нормативных документов, регламентирующих организацию принципов построения АОСН, требования к этой автоматике целесообразно построить по аналогии со стандартом по АОСЧ. В связи с этим работу комплексов локальных автоматик, действующих по факту снижения напряжения, целесообразно реализовать за счет:

- отключения нагрузки очередями по аналогии с автоматической частотной разгрузкой (АЧР) с целью повышения напряжения в узле нагрузки;

- последующего автоматического включения нагрузки очередями при нормализации режима напряжения (аналогично автоматическому повторному включению после АЧР);

- выделения электростанций на сбалансированную нагрузку при возникновении угрозы лавины напряжения (аналогично ЧДА).

Поскольку под АОСН подводится та же нагрузка, что и под АЧР, количество очередей АОСН должно быть равно или пропорционально меньше количества очередей АЧР.

Принципиальная функциональная схема комплекса АОСН состоит из двух блоков (рис. 1).

а) б)



Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.