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 |

Мониторинг допустимости послеаварийных режимов электроэнергетических систем

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Тутундаева Дарья Викторовна

МОНИТОРИНГ ДОПУСТИМОСТИ ПОСЛЕАВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Специальность 05.14.02 – Электрические станции и электроэнергетические системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Новосибирск – 2011

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном 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 Петров Александр Михайлович
Ведущая организация: Институт диспетчерского управления энергетических систем, ООО «ИДУЭС», г. Новосибирск

Защита состоится: «10» ноября 2011 г. в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д 212.173.01 при Новосибирском государственном техническом университете по адресу: 630092, Новосибирск, пр. Карла Маркса, 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного технического университета.

Автореферат разослан «06» октября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент Тимофеев И.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время контроль и нормирование запасов устойчивости в Единой энергосистеме (ЕЭС) России осуществляется в соответствии с нормативным документом «Методические указания по устойчивости энергосистем» (далее – МУ), который был утвержден в 2003 году. МУ относятся к разряду документов, которые необходимо пересматривать и совершенствовать по мере развития структуры электроэнергетических систем (ЭЭС), появления новых технических устройств, средств измерения и управления. Однако основные принципы контроля и нормирования устойчивости, изложенные в МУ, практически остались неизменными со времен введения первых руководящих указаний по устойчивости в 1964 году, которые основывались на опыте эксплуатации и проектирования транзитной электрической сети 500 кВ.





Существующие методы анализа, контроля и нормирования устойчивости режимов ЭЭС, значительный вклад в развитие которых в разные годы внесли П.С. Жданов, В.А. Веников, Э.С. Лукашов, С.А. Совалов, М.Г. Портной, В.Ф. Тимченко, В.М. Чебан, А.Г. Фишов, Ю.Е. Гуревич, являются эффективным инструментом для исследования перспективных схем и режимов ЭЭС и позволяют выявить основные закономерности связей свойств ЭЭС со схемно-режимными параметрами. Эти методы широко применяются при проектировании ЭЭС, для настройки устройств релейной защиты и автоматики, систем регулирования, средств противоаварийного управления (ПАУ) и на стадии планирования режимов ЭЭС.

Технология определения ограничений по устойчивости ЭЭС, используемая в настоящее время проектными и эксплуатирующими организациями, предполагает выполнение заблаговременных (по принципу «ДО») расчетов устойчивости для ограниченного набора схемно-режимных условий и нормативных возмущений. Эта технология при использовании в системах реального времени обладает рядом недостатков:

  • Проводимый анализ устойчивости требует подробной информации о режимных параметрах, топологии электрической сети и параметрах схем замещения всех элементов ЭЭС, которая поступает от устройств телемеханики и из эксплуатационных баз данных. Большой объем данных, ошибки, погрешности их определения и сбора замедляют процессы контроля запасов устойчивости и вносят значительные погрешности в результаты.
  • В процессе функционирования ЭЭС ее схемно-режимные параметры непрерывно изменяются, а для адекватного контроля запасов устойчивости необходимо учитывать эти изменения в режиме реального времени.
  • Контроль запасов статической устойчивости выполняется только в установившихся нормальных и послеаварийных режимах. Переход к послеаварийному установившемуся режиму является многостадийным процессом, в котором на квазиустановившемся этапе в результате действия регуляторов мощности и напряжения возможно нарушение статической устойчивости. Контроль запасов устойчивости на этой стадии следует выполнять в темпе переходного процесса, что не предусмотрено действующими нормативами по устойчивости.
  • В рамках существующей технологии контроля и нормирования запасов устойчивости повышение коэффициента использования пропускной способности связей достигается введением заведомо избыточных управляющих воздействий противоаварийной автоматики (ПА). Альтернативный вариант снижения ограничений на режимные параметры – переход от заблаговременного определения ограничений по принципу «ДО» к их определению после возникновения аварийного возмущения по принципу «ПОСЛЕ», что возможно только при условии контроля режимных ограничений в реальном времени.

Благодаря внедрению в ЕЭС России технологии синхронизированных измерений векторов тока и напряжения, что предусматривает оснащение мощных электростанций и узловых подстанций 500 кВ регистраторами параметров переходных процессов и объединение их в систему мониторинга переходных режимов (СМПР), появилась техническая возможность реализовать контроль ограничений на режимы ЭЭС в реальном времени. Синхронизированные измерения режимных параметров, выполняемые СМПР, характеризуют взаимное движение роторов синхронных машин в переходном процессе и позволяют сформировать модель для учета ограничений по устойчивости режима ЭЭС, соответствующую текущим режимным условиям и актуальной топологии электрической сети без ее контроля.

В связи с появлением возможности мониторинга запасов устойчивости ЭЭС и корректировки управляющих воздействий ПА в контуре управления режимами актуализируется задача разработки соответствующих моделей для оперативного контроля ограничений на режимы ЭЭС по данным СМПР.

В этом направлении на кафедре АЭЭС НГТУ выполнена диссертационная работа А.И. Дехтерева, в которой экспериментально подтверждена работоспособность системы мониторинга запасов устойчивости ЭЭС, построенной на основе идентификации матрицы собственных и взаимных проводимостей (СВП) ЭДС генераторов по данным синхронизированных регистрограмм переходных процессов на шинах электростанций. В рамках настоящего исследования ставится задача создания целого комплекса моделей для контроля ограничений по устойчивости и допустимости параметров режима ЭЭС, который может стать теоретической основой для совершенствования технологии контроля и нормирования запасов устойчивости ЭЭС.

Цель работы

Совершенствование моделей и методов, обеспечивающих контроль ограничений по статической устойчивости и допустимости режимных параметров ЭЭС по данным синхронизированных измерений СМПР.

Для достижения цели исследования поставлены и решены следующие задачи:

  1. Обзор существующих методов контроля и нормирования запасов устойчивости ЭЭС, критический анализ концепции действующих в ЕЭС России МУ по устойчивости ЭЭС и выявление возможных направлений ее развития с учетом внедрения СМПР.
  2. Разработка метода идентификации актуальной матрицы СВП ЭДС генераторов по данным синхронизированных измерений параметров переходных процессов в узлах генерации с использованием переопределенной системы уравнений мощностей генераторов.
  3. Разработка моделей для контроля ограничений по статической устойчивости квазиустановившейся и установившейся стадий послеаварийного режима ЭЭС в реальном времени с учетом работы систем регулирования и ограничений по располагаемой реактивной мощности генераторов на основе идентификации матрицы СВП ЭДС генераторов.
  4. Разработка моделей для учета ограничений по допустимости режимных параметров ЭЭС при определении ограничений по статической устойчивости режима: напряжений в контролируемых пунктах электрической сети и перетоков активной мощности в контролируемых сечениях на основе идентификации коэффициентов связи ЭДС генераторов с соответствующими контролируемыми параметрами по данным измерений СМПР.
  5. Обоснование применимости моделей для контроля ограничений на режимы ЭЭС для мониторинга допустимости нормальных и послеаварийных режимов и корректировки управляющих воздействий ПА в режиме реального времени.
  6. Разработка предложений по развитию МУ, учитывающих наличие системы мониторинга допустимости режимов ЭЭС и возможность уточнения величин допустимых перетоков в реальном времени.

Предмет исследования модели для контроля статической апериодической устойчивости и допустимости режимных параметров квазиустановившейся и установившейся стадий послеаварийного режима (ПАР) в реальном времени.

Объект исследования – представительные типовые схемы реальных ЭЭС.

Методы исследования. В работе используются:

  • методы математического моделирования установившихся режимов, электромеханических и длительных переходных процессов в ЭЭС;
  • методы анализа устойчивости режимов ЭЭС;
  • методы математической статистики;
  • методы линейной алгебры.

Положения, выносимые на защиту:

  1. Метод идентификации актуальной матрицы СВП ЭДС генераторов по данным синхронизированных измерений параметров переходных процессов в узлах генерации с использованием переопределенной системы уравнений мощностей генераторов, позволяющий улучшить стабильность значений матрицы СВП и минимизировать погрешность результата идентификации.
  2. Модели для контроля ограничений по статической устойчивости на квазиустановившейся и установившейся стадиях ПАР ЭЭС в реальном времени, учитывающие работу систем регулирования и ограничения по располагаемой реактивной мощности генераторов, на основе идентификации матрицы СВП ЭДС генераторов.
  3. Модели для учета сетевых ограничений ЭЭС при определении ограничений по статической устойчивости режима: напряжений в контролируемых пунктах электрической сети и перетоков активной мощности в контролируемых сечениях на основе идентификации коэффициентов связи ЭДС генераторов с соответствующими контролируемыми параметрами по данным измерений СМПР.
  4. Принципы организации системы мониторинга допустимости режимов ЭЭС на основе данных СМПР, заключающиеся в использовании пассивных регистраций переходных процессов при возникновении спорадических возмущений режима для контроля допустимости ПАР и активных регистраций режимных параметров, получаемых при создании искусственных возмущений режима, для контроля допустимости нормального режима.
  5. Предложения по развитию МУ, заключающиеся в выделении квазиустановившейся стадии ПАР при определении ограничений по устойчивости ЭЭС и появлении возможности уточнения величин допустимых перетоков мощности в части запасов статической устойчивости и сетевых ограничений в реальном времени.
  6. Алгоритм управления мощностью турбины в режиме реального времени по результатам мониторинга допустимости ПАР, обеспечивающий контроль достаточности глубины импульсной разгрузки турбины (РТ) для обеспечения динамической устойчивости ЭЭС и корректировку темпа и уровня восстановления мощности турбины по условию требуемого запаса статической устойчивости в квазиустановившемся и установившемся ПАР.

Научная новизна работы заключается в следующем:

  1. Впервые предложено использовать переопределенную систему уравнений мощностей генераторов для минимизации погрешности результата идентификации актуальной матрицы СВП ЭДС генераторов по данным синхронизированных измерений параметров переходных процессов в узлах генерации.
  2. Усовершенствован способ определения параметров эквивалентных генераторов для последующей идентификации матрицы СВП ЭДС генераторов, позволяющий улучшить стабильность значений СВП и отличающийся замещением синфазно движущейся группы генераторов эквивалентом, координаты которого соответствуют координатам центра инерции группы.
  3. Разработаны модели для контроля ограничений по статической устойчивости на квазиустановившейся и установившейся стадиях ПАР в реальном времени, учитывающие работу систем регулирования и ограничения по располагаемой реактивной мощности генераторов, на основе идентификации матрицы СВП ЭДС генераторов по данным СМПР.
  4. Разработаны модели для учета ограничений по допустимости режимных параметров ЭЭС в процессе утяжеления режима: напряжений в узловых точках электрической сети и перетоков активных мощностей в контролируемых сечениях на основе идентификации коэффициентов связи ЭДС генераторов с соответствующими контролируемыми параметрами по данным измерений СМПР.
  5. Для осуществления мониторинга допустимости режимов ЭЭС предложено использовать два принципа, заключающихся в применении пассивных регистраций спорадических переходных процессов для контроля допустимости ПАР и активных регистраций режимных параметров, получаемых путем подачи искусственных зондирующих импульсов на разгрузку турбины (РТ), для контроля допустимости нормального режима.
  6. Доказана принципиальная возможность определения полной матрицы СВП на основе фрагментных матриц эквивалентов при условии получения достаточного количества вариантов организации синфазных групп генераторов при подаче зондирующих импульсов на РТ.
  7. Обосновано применение результатов мониторинга допустимости режимов ЭЭС для корректировки необходимых объемов управляющих воздействий ПА в реальном времени по условиям допустимости квазиустановившегося и установившегося ПАР применительно к управлению мощностью турбины.
  8. Разработаны предложения по развитию МУ, учитывающие возможность уточнения величин допустимых перетоков мощности в части запасов статической устойчивости и сетевых ограничений по результатам мониторинга допустимости нормальных и послеаварийных режимов ЭЭС.

Практическая значимость результатов работы:

  1. Результаты настоящего исследования могут служить основой для совершенствования технологии контроля и нормирования запасов устойчивости, необходимость которого предопределена внедрением систем мониторинга запасов устойчивости (СМЗУ) в отечественных ЭЭС. Предложения по развитию системы нормирования запасов устойчивости могут быть востребованы при разработке новых МУ, учитывающих возможность мониторинга переходных режимов ЭЭС.
  2. Результаты, полученные в диссертации, внедрены в учебный процесс (есть акт внедрения) и используются при выполнении выпускных и научно-исследовательских работ студентов и магистрантов кафедры АЭЭС НГТУ.
  3. Отдельные результаты исследования вошли в два отчета по научно-исследовательской работе “Разработка алгоритма управления установившимися и переходными режимами энергосистемы по данным системы мониторинга переходных режимов”, выполненной на кафедре АЭЭС НГТУ по договору с ОАО «НИИПТ». Полученные решения могут стать основой для создания алгоритмов ПАУ с дозировкой управляющих воздействий по принципу «ПОСЛЕ» на энергообъектах, оснащенных регистраторами СМПР.

Достоверность результатов работы. Сформулированные в диссертации научные положения и выводы основываются на:

  • корректном использовании математического аппарата и промышленных инструментальных средств для расчета установившихся и переходных режимов ЭЭС, в частности программно-вычислительного комплекса «Мустанг», широко используемого как проектными организациями, так и в практике оперативно-диспетчерского управления, а также программы SIMULINK математической системы MATLAB;
  • достаточно подробном анализе отечественных и зарубежных методов контроля и нормирования запасов устойчивости ЭЭС;
  • применении положений классической теории устойчивости ЭЭС;
  • сопоставлении результатов вычислительных экспериментов по предложенной модели для контроля ограничений на режимы ЭЭС с результатами определения предельных режимов по программе «Мустанг» для эквивалентной схемы реальной ЭЭС;
  • применении действующих нормативных документов, устанавливающих требования к ЭЭС в отношении устойчивости.

Апробация результатов работы. Результаты исследования обсуждались на научной студенческой конференции «Дни науки НГТУ-2007» в г. Новосибирске, 2007 г; всероссийской научной конференции молодых ученых «Наука, технологии, инновации» в г. Новосибирске, 2007 г; научной студенческой конференции «Дни науки НГТУ-2008» в г. Новосибирске, 2008 г; на всероссийской научно-технической конференции «Электроэнергетика глазами молодёжи» в г. Екатеринбурге, 2010 г; на международной молодежной научно-технической конференции «Управление, информация и оптимизация в электроэнергетических системах» в г. Новосибирске, 2011 г.

Публикации. Всего опубликовано 18 работ, из них по теме диссертации – 9 работ, в числе которых 1 научная статья в издании, входящем в перечень рекомендованных изданий ВАК РФ, и 8 публикаций в материалах международных и всероссийских конференций.

Личный вклад соискателя

В работах, опубликованных в соавторстве, соискателю принадлежит формализация поставленных задач, разработка математических моделей и методов, реализация и тестирование алгоритмов в программно-вычислительных комплексах, анализ и обобщение результатов.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, включающего 97 наименований, и шести приложений. Общий объём работы составляет 210 страниц, включая 33 таблицы и 54 рисунка.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ



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.