МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»

Институт судостроения и морской арктической техники (СЕВМАШВТУЗ)

Судовая электроэнергетика и электротехника

Исследование влияния устройства объединенный регулятор потоков мощности на режимы работы электроэнергетической системы Архангельской области

Выполнил

Каюков Евгений Русланович

курс 6, группа 1633

код 180201.65 «Системы электроэнергетики и автоматизации судов»

Научный руководитель

к.т.н., доцент

Ивлев Марк Леонидович

Северодвинск

2013

Содержание

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 4

ВВЕДЕНИЕ 6

1 ПРИГЦИП РАБОТЫ ОРПМ 8

2 ОПИСАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ЭЭC АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ И ЕЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ В СИСТЕМЕ MATLAB 10

2.1 Общая характеристика ЭЭC Архангельской области 10

2.2 Построение модели ЭЭC Архангельской области в среде MATLAB 11

3 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЭС АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ 14

3.1 Режимы работы ЭЭC Архангельской области 14

3.2 Режимы работы модели ОРПМ и ограничения, накладываемые на его параметры 15

3.3 Места размещения устройства ОРПМ в ЭЭС Архангельской области 15

3.4 Параметры контроля 18

4 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УСТРОЙСТВА ОРПМ НА РАБОТУ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ В НОРМАЛЬНЫХ РЕЖИМАХ ЭЭС 19

4.1 Исследования режима пиковой нагрузки 19

4.1.1 «Режим электропередачи № 1» 19

4.1.2 «Режим электропередачи № 2» 21

4.2 Режим малой нагрузки 23

4.3 Определение пропускной способности воздушной линии 220 кВ Няндома – Коноша 24

4.4. Определение пропускной способности линии Коноша – Котлас 25

5 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УСТРОЙСТВА ОРПМ НА РАБОТУ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ В АВАРИЙНЫХ РЕЖИМАХ ЭЭС 26

5.1 Возникновение короткого замыкания на шинах генератора Г1 26

5.2 Кратковременное увеличение напряжения генератора Г2 29

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 31

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 32

Обозначения и сокращения

В настоящей пояснительной записке применяются следующие обозначения и сокращения:

угол передачи (транспортный угол), град.;

фазовый угол последовательного преобразователя, град.;

коэффициент мощности синхронного генератора;

коэффициент запаса статической устойчивости по потоку активной мощности в линии, %;

активная мощность, МВт;

суммарные потери активной мощности в сети, МВт;

реактивная мощность, Мвар;

S – полная мощность параллельного преобразователя,

действующее значение линейного напряжения, кВ;

U_d – компонента напряжения последовательного преобразователя по продольной оси, относительные единицы;

U_q – компонента напряжения последовательного преобразователя по продольной оси, относительные единицы;

комплекс добавочного напряжения последовательного преобразователя, относительные единицы;

напряжение уставки параллельного преобразователя, относительные единицы;

действующее значение добавочного напряжения последовательного преобразователя, кВ;

индуктивное сопротивление линии, Ом;

Г – синхронный генератор;

ЕЭС – единая энергетическая система;

Л – участок линии электропередачи;

ЛЭП – линия электропередачи;

МРСК – межрегиональная распределительная сетевая компания;

ОЭС – объединенная энергосистема;

ОРПМ – объединенный регулятор потоков мощности;

ПН1 – параллельный преобразователь напряжения;

ПН2 – последовательный преобразователь напряжения;

ПТ – последовательный трансформатор;

ТГК – территориальная генерирующая компания;

ТП – трансформатор питания;

ТР – силовой трансформатор;

ЭЭC – электроэнергетическая система.

Введение

В настоящее время в нашей стране крайне актуальна проблема транспорта электроэнергии и функционирования единой электроэнергетической системы (ЕЭС) России. Продолжающийся рост потребления электроэнергии требует увеличения пропускной способности существующих линий электропередач и управления их режимами в целях оптимального распределения потоков мощности между ними.

На сегодняшний день разработан ряд устройств, позволяющих управлять потоками мощности по линиям переменного тока, причем выполнять эти функции практически безынерционно. Линии, оснащенные такими устройствами, получили название гибких или, в соответствии с терминологией IEEE, Flexible Alternating Current Transmission Systems (FACTS).

Основная задача технологии FACTS заключается в повышении эффективности управления потоками мощности, регулирования напряжения, обеспечения статической и динамической устойчивости.

Большой вклад в решении проблем управляемых гибких линий внесли отечественные и зарубежные ученые: Александров Г.Н, Астахов Ю.Н., Веников В.А., Идельчик В.И., Иванкин В.Н., Маркович И.М., Нейман Л.Д., Кочкин В.И., Розанов Ю.К., Рыжов Ю.П., Шакарян Ю.Г., Acha E., Hingorani N, и др. Начало работ в этом направлении было положено в 60 – х годах XX в, когда в ряде стран, в том числе и в нашей, были развернуты исследования по статическим источникам реактивной мощности, обладающими высоким быстродействием.

В связи с развитием силовой электроники разработаны полупроводниковые приборы, имеющие достаточно высокие параметры. Это позволяет создавать устройства, которые могут применяться для решения многих задач современной электроэнергетики.

Благодаря множеству многообещающих экономических и технических достоинств технология FACTS сознательно поддерживается производителями электрооборудования, систем электроснабжения и научно – исследовательскими организациями во всем мире [1].

Одно из самых многофункциональных и перспективных из устройств технологии FACTS, является устройство, получившее название в отечественной литературе объединенный регулятор потоков мощности (ОРПМ).

Целью настоящей работы является исследование влияния устройства (ОРПМ) на режимы работы электроэнергетической системы (ЭЭC) Архангельской области с помощью среды компьютерного моделирования MATLAB.

Исходными данными для ее построения являются параметры основных элементов энергосистемы, на основании которых будет составлена ее математическая модель в системе MATLAB. Модель ОРПМ будет взята из демонстрационного пакета устройств FACTS системы MATLAB.

Исследование будет проводиться для нормальных и аварийных режимов работы энергосистемы.

В ходе исследований планируется выявить эффективность применения устройства ОРПМ в ЭЭС Архангельской области. В частности, ожидаются следующие результаты:

- увеличение пропускной способности воздушных линий Плесецк – Няндома и Коноша – Котлас, имеющих региональное значение;

- улучшение качества электроэнергии потребителей;

- уменьшения активных потерь в электрической сети;

- повышение управляемости режимов работы ЭЭС Архангельской области.

Актуальность таких исследований связана с тем, что в настоящее время правительство Архангельской области ищет новые пути обеспечения энергетической безопасности региона.