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 | 3 |

Предотвращение нарушений устойчивости режима энергосистемы с преобладанием гидрогенерации (на примере энергосистемы таджикистана)

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

КАСОБОВ Лоик Сафарович

ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ НАРУШЕНИЙ УСТОЙЧИВОСТИ РЕЖИМА ЭНЕРГОСИСТЕМЫ С ПРЕОБЛАДАНИЕМ ГИДРОГЕНЕРАЦИИ

(НА ПРИМЕРЕ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ ТАДЖИКИСТАНА)

Специальность 05.14.02 – Электростанции и электроэнергетические системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Новосибирск – 2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении

высшего профессионального образования «Новосибирский государственный технический университет»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Фишов Александр Георгиевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Китушин Викентий Георгиевич

кандидат технических наук, доцент

Шепилов Олег Николаевич

Ведущая организация: ЗАО Институт автоматизации

энергетических систем, г. Новосибирск

Защита состоится «04» февраля 2010 года в 10 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д 212.173.01 при Новосибирском государственном техническом университете по адресу: 630092, Новосибирск, пр. К.Маркса, 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного технического университета.

Автореферат разослан «19» декабря 2009 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент Тимофеев И.П.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В мире существует ряд стран, обладающих большими запасами гидроресурсов, используемых в энергетике и, соответственно, с большой долей гидроэлектростанций (ГЭС). Таджикистан относится к числу таких стран. Планами развития энергетики Таджикистана предусмотрено масштабное строительство крупных и малых ГЭС совместно с сооружением новых линий электропередач (ЛЭП).

Для эффективного использования запасов энергоресурсов, мощностей ГЭС, пропускной способности ЛЭП в энергосистемах с большой долей гидрогенерации необходимо исследование их статических и динамических свойств, определение принципов построения, структуры и алгоритмов системы противоаварийного управления с учетом возможностей современных технологий системы мониторинга переходных режимов (СМПР) электроэнергетических систем (ЭЭС) и управления ими.

Благодаря синхронности измерений в СМПР появляется возможность контролировать параметры, характеризующие взаимное движение синхронных машин во время динамического перехода: взаимные углы между векторами электродвижущих сил (ЭДС) генераторов, взаимные скольжения, ускорения, синхронизирующую мощность. Указанные параметры обладают наибольшей информативностью с точки зрения оценки запасов устойчивости и реализации противоаварийного управления в энергосистемах.

Этими факторами определяется актуальность темы настоящей работы, в которой на примере ЭЭС Таджикистана исследуется целесообразность и принципиальная реализуемость такого управления в энергосистемах с преобладанием гидрогенерации.



Целью работы является разработка принципов и алгоритмов контроля запасов устойчивости, управления для предотвращения нарушений устойчивости в энергосистемах с преобладанием гидрогенерации, обеспечивающих высокую надежность параллельной работы электростанций и эффективное использование пропускной способности электрической сети.

Для достижения этой цели ставились и решались следующие задачи:

1. Выбор состава свойств ЭЭС и методов их анализа на основе изучения имеющихся работ.

2. Разработка цифровых моделей режимных свойств (на примере ЭЭС Таджикистана).

3. Определение эффективных для противоаварийного управления методов контроля ограничений по устойчивости режима ЭЭС.

4. Разработка алгоритмов управления для предотвращения нарушений устойчивости в ЭЭС.

5. Проведение физических (на электродинамической модели) и вычислительных экспериментов для проверки эффективности методов контроля устойчивости и алгоритмов противоаварийного управления.

Научная новизна работы состоит в том, что в ней получены и выносятся на защиту следующие наиболее важные результаты:

1. Автором впервые получены в аналитической форме области статически апериодически устойчивых режимов энергосистемы с преобладанием гидрогенерации (на примере ЭЭС Таджикистана) для ее трехузлового эквивалента и доказана возможность их применения для целей противоаварийного управления.

2. Автором впервые предложено использовать данные синхронизированной регистрации процессов на шинах электростанций энергосистемы для оценки запасов статической устойчивости в режиме реального времени (на примере ЭЭС Таджикистана).

3. Автором впервые предложен алгоритм управления для предотвращения нарушений устойчивости режима ЭЭС с преобладанием гидрогенерации путем отключения части генераторов ГЭС с определением числа отключаемых генераторов в темпе процесса. Алгоритм базируется на использовании информации СМПР.

Методы исследования: В работе используются методы классического анализа устойчивости режимов ЭЭС, методы моделирования переходных процессов, методы идентификации моделей по регистрограммам переходных процессов, действующие методики анализа режимов ЭЭС. Моделирование режимов работы ЭЭС выполнялось численными методами с использованием математических пакетов программ Matlab, Mathcad, профессиональных пакетов MUSTANG и TKZ 3000.

Практическая значимость работы. Основные практические результаты заключаются в следующем:

1. Получены эквиваленты ЭЭС Таджикистана для решения задач автоматического противоаварийного управления.

2. Предложен алгоритм управления генерацией на Нурекской ГЭС ЭЭС Таджикистана для предотвращения нарушений устойчивости.

3. Обоснованы рекомендации по анализу режимов ЭЭС Таджикистана, получению их обобщенных характеристик и предпочтительному применению методов анализа.

4. Предложена концепция системы контроля запасов устойчивости при осуществлении автоматического противоаварийного управления для ЭЭС Таджикистана.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на: XV международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» ТПУ, Томск-2009; Всероссийской научной конференции молодых ученых «Наука. Технология. Инновации », НТИ в 2008 и 2009 гг., (г. Новосибирск, НГТУ); Всероссийской научно – технической конференции «Энергетика: Экология. Надежность. Безопасность», Томск – 2009; I и II Всероссийской научно-практической конференции «Научная инициатива иностранных студентов и аспирантов российских вузов» в 2008 и 2009 гг. ИМОЯК, ТПУ, г. Томск; Всероссийском смотре научных и творческих работ иностранных студентов и аспирантов ИМОЯК, ТПУ,

г. Томск – 2007; в рамках научных сессий НГТУ и расширенного семинара кафедры АЭЭС НГТУ.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, из них: 2 статьи в сборнике, входящем в перечень изданий, рекомендованных ВАК РФ, 3 – в материалах международных конференций, 5- публикаций в материалах Всероссийских конференций.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Общий объем диссертации – 178 страниц, в том числе: рисунков – 66, таблиц – 36, списка использованных источников из 110 наименований.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций. Сформулированные в диссертации научные положения, выводы и рекомендации обоснованы проведенными теоретическими исследованиями, вычислительными экспериментами, физическими экспериментами на ЭДМ, апробацией результатов на конференциях и семинарах.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулиро­ваны цели исследования, определены научная новизна и практическая ценность работы, аннотируются основные положения работы.

В первой главе дается подробное описание структуры ЭЭС Таджикистана, история создания, настоящее и будущее. Рассматриваются различные способы обеспечения устойчивости и современные возможности контроля устойчивости режимов ЭЭС, особенности и возможности управления режимами для предотвращения нарушений устойчивости в ЭЭС с преобладанием гидрогенерации.

Во второй главе выполнен обзор классических методов анализа статической устойчивости, основанных на составлении системы нелинейных дифференциальных уравнений, описывающих движение роторов электрических машин, переходные процессы в системах регулирования, объединяемых алгебраическими уравнениями баланса мощностей в электрической сети, приведены результаты анализа статической и динамической устойчивости ЭЭС Таджикистана, а также методика аналитического определения областей устойчивости.

В существующей расчетной практике величины и взаимозависимость предельных перетоков мощности в различных сечениях ЭЭС устанавливается на основании многократных расчетов предела передаваемой мощности при принятом пути утяжеления исходных режимов. Расчеты устойчивости выполнялись с применением комплекса MUSTANG для режима зимнего максимума 2007-2008 гг. на основе данных, взятых из оперативно-информационного комплекса отдела АСУ энергокомпании ОАХК «Барки Точик». В расчетах пределов передаваемой мощности от Нурекского энергоузла НГЭС -1 (шины 220 кВ), НГЭС -2 (шины 500 кВ) утяжеление выполнялось увеличением активной мощности НГЭС-2. При расчетах динамической устойчивости осуществлялись короткие однофазные замыкания с успешным и неуспешным ОАПВ, двухфазные замыкания с успешным АПВ ЛЭП-500 НГЭС – ПС Регар.

На рис.1 в качестве примера приведены осциллограммы устойчивого переходного процесса при однофазном КЗ с неуспешным ОАПВ.

 Осциллограмма устойчивого-0

Рис.1. Осциллограмма устойчивого переходного процесса при однофазном КЗ с неуспешным ОАПВ ВЛ 500 кВ (комплекс MUSTANG): 1- напряжение в узле НГЭС; 2- относительный

угол роторов НГЭС и ЭЭС Узбекистана; 3,4- перетоки по ЛЭП 500 кВ

Выполнено сопоставление предельных перетоков мощности по статической и динамической устойчивости по контролируемым сечениям (рис.2 и таблица 1).

Таблица 1

Сравнение предельных перетоков мощности по статической и динамической устойчивости по контролируемым сечениям

Предельные по статической устойчивости перетоки активной мощности в нормальном режиме, МВт / Перетоки, соответствующие 20% запасу статической устойчивости, МВт
сечение 1 сечение 2 сечение 3
2963 / 2370,4 2007 / 1605,6 814/ 651,2
Предельные по динамической устойчивости перетоки мощности
Нормативные возмущения Переток по сечениям, МВт Кп, %
1 2 3 1 2 3
Нормативное возмущение типа I: Однофазное отключение ВЛ 500 кВ при однофазном КЗ с успешным ОАПВ. tкз = 0,12 с; tоапв = 1,5 c 1948 1536,9 989,3 21,7 4,47 -34
Нормативное возмущение типа I: Однофазное отключение ВЛ 500 кВ при однофазном КЗ с неуспешным ОАПВ. tкз = 0,12 с; tоапв = 1,5 c 1642,3 1761,3 747,3 44 -8,8 -12,9
Нормативное возмущение типа II: Отключение ВЛ 500 кВ ОРУНГЭС-ПС Регар при двухфазном КЗ на землю с успешным АПВ. tкз = 0,12 с; tапв = 0,35 c 2428 1807 913,5 -2,4 -11 -28




Кп - коэффициент превышения нормируемого в нормальном режиме предела по статической устойчивости (20%) над предельной по динамической устойчивости мощностью.

Из представленных в таблице результатов следует, что при предельной допустимой загрузке сети по условиям статической устойчивости режима не обеспечивается динамическая устойчивость без применения средств противоаварийной автоматики (ПА). ПА также необходима для обеспечения статической устойчивости послеаварийного режима (ПАР).

Аналитически определены области устойчивости для эквивалентной схемы ЭЭС Таджикистана. Сложная ЭЭС Таджикистана рассматривалась как двух - и трехмашинная эквивалентная ЭЭС. Эквивалентирование производилось с помощью программы TKZ 3000. Полученная эквивалентная схема приведена на рис. 2. Определение областей устойчивости производилось по специально составленной программе в Mathcad.

Ниже приведены результаты моделирования областей устойчивости ЭЭС Таджикистана при ее 3-х узловом представлении. В состав каждого эквивалентного узла входят как генераторы, так и нагрузки. Контролируемые сечения ЭЭС (на рис. 2 обозначены как сечение 1, 2 и 3) также показаны на рисунке 2.

 Эквивалентная 3-х узловая ЭЭС и-1

Рис. 2. Эквивалентная 3-х узловая ЭЭС и контролируемые сечения

В составе сечения 1 – две ВЛ 500 кВ и три ВЛ 220 кВ, в составе сечения 2 - две ВЛ 500 кВ и одна ВЛ 220 кВ, в составе сечения 3 - четыре ВЛ 220 кВ.

Для определения границы области устойчивости (ОУ) в качестве математической модели ЭЭС используется матрица собственных и взаимных проводимостей (СВП). При не учете потерь в сети для узловых мощностей и перетоков мощности по связям справедливы следующие выражения:

; ; ; .

При постоянстве напряжений в узлах каждая из узловых мощностей представляется как функция углов между напряжениями узлов:

где - предел мощности электропередачи; ,- угол напряжения - го и j-го узлов ЭЭС. Таким образом, для ЭЭС запишем:

; ;

.

=0, так как узел 3 учитываем как шины бесконечной мощности (ШБМ).

; .

Для эквивалентной схемы была получена матрица СВП ЭДС генераторов. Область устойчивости определялась из условий максимума и минимума мощностей в узлах 1,2 (Р1, Р2) в координатах при (const), а затем в координатах P1=f(P2). Вид этих областей показан на рис.3. Области устойчивости были получены для полной схемы сети и схемы сети с отключением одной из ЛЭП 500 кВ.

 Границы предельных и допустимых-21

Рис. 3. Границы предельных и допустимых нормальных и послеаварийных режимов ЭЭС, определенных через матрицу СВП

Здесь: - граница предельных нормальных режимов (НР); - граница допустимых НР.

Послеаварийный режим (ПАР) (отключена линия Л-500 кВ):

- граница предельных ПАР при отключении Л-1; - граница допустимых ПАР при отключении Л-1.

Для выборочных точек областей устойчивости проводилась проверка соответствия результатов определения предельных мощностей, получаемых методом утяжеления режима по программе MUSTANG с результатами, полученными из аналитических областей (пример приведен в таблице 2).

Таблица 2

Сравнение предельных мощностей, полученных по программе MUSTANG и из аналитических областей устойчивости

Режим Аналитический метод MUSTANG
Рг, МВт, Р1 Рн, МВт, Р2 Рг, МВт, Р1 Рн, МВт, Р2
Нормальный 2750 720 2684 720
Послеаварийный 1950 720 2000 720


Pages:   || 2 | 3 |
 

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.