5.5. Определение оперативного резерва мощности в оэс методом статистического моделирования

При обосновании величины оперативного резерва мощности в ОЭС произвольной конфигурации более эффективным является метод статистического моделирования. В этом случае можно отказаться от ограничений, налагаемых другими методами расчета.

Расчет резерва включает следующие 5 этапов:

1. Пробный ввод дополнительной мощности в одном из узлов ОЭС. Определение по заданным вероятностям рабочего и аварийного состояний состава генерирующего оборудования всех узлов ОЭС.

2. По известным суточным графикам вычисляют нагрузки каждого узла ОЭС для любого часа года. Это позволяет установить дефициты мощности по отдельным узлам для каждого часа года.

Если есть дефицит мощности в узлах, то методом статистических испытаний определяют пропускную способность ЛЭП, связывающих узлы ОЭС. Пропускная способность каждой ЛЭП определяется путем сравнения вероятности её аварии со случайным числом, полученным от датчика случайных чисел (см. § 4.5). После определения работоспособных ЛЭП формируют расчетную схему ОЭС k-го испытания.

Решают задачу минимизации часовых ущербов в ОЭС. Для этого определяют минимум целевой функции

при условии

,

,

,

где - удельный ущерб в узле ;

- дефицит мощности в узле в момент ;

- рабочая мощность электростанций в узле ;

- резерв в узле ;

- аварийное снижение мощности в -м узле при -м испытании;

- нагрузка t -го момента времени -го узла;

- переток мощности между узлами и ;

- пропускная способность связи и в k -ь испытании;

М - число узлов системы.

По результатам решения этой задачи определяют общий годовой ущерб за одну k-ую реализацию случайного процесса. После выполнения большого числа испытаний определяют математическое ожидание ущерба в ОЭС и переходят к третьему этапу расчета резерва мощности.

3. Определяют уменьшение суммы затрат и ущерба у потребителей в результате пробного ввода резерва мощности в данном узле.

4. Осуществляют пробный ввод в следующем узле такой же мощности и повторяют этапы 1 - 3. При этом в остальных узлах восстанавливают ту же мощность, что была до начала данного цикла пробных вводов. Расчеты (начиная с этапа 1) повторяют, пока не будет последовательно осуществлен пробный ввод мощности во все без исключения узлы ОЭС. По результатам расчетов принимают решение о вводе резерва мощности в том узле, где он привел к наибольшему снижению затрат.

5. Используют следующую ступень резервной мощности, повторяя все расчеты, начиная с этапа 1. Расчеты заканчивают, когда в результате пробных вводов очередной ступени резерва мощности во всех узлах ОЭС затраты перестают снижаться.

5.6. Учет устойчивости ээс при расчете надежности

В §§ 5.4 и.5.5 был рассмотрен расчет резерва при учете устойчивости путем введения ограничений на перетоки мощности по ЛЭП. Ограничения на перетоки мощности в виде постоянных, не зависящих от режима системы и состава работающего оборудования, могут быть заданы ориентировочно с точки зрения статической устойчивости нормальных или послеаварийных режимов. Динамическая устойчивость системы зависит не только от режима и состава работающего оборудования, но и от места приложения, вида и продолжительности возмущений. Отсюда возникает специфическая задача определения показателей надежности с учетом возможных нарушений устойчивости ЭЭС. Поскольку речь идёт о нарушениях устойчивости, рассматривают ЭЭС со слабыми связями. Задачи расчета надежности решают аналитическими методами или методом статистических испытаний.

Аналитические методы оценки надежности с учетом устойчивости очень трудоемки и могут использоваться только для простейших схем ЭЭС в виде двух узлов, связанных ЛЭП. Рассмотрим ЭЭС в виде двух концентрированных систем (эквивалентных узлов), связанные ЛЭП с известными пределом статической устойчивости или допустимым током нагрузки . Нерегулярные колебания нагрузки узлов вызывают нерегулярные колебания нагрузки ЛЭП (рис. 26), что может приводить к нарушению устойчивости.

Если колебания нагрузки ЛЭП подчиняются нормальному закону, что согласуется с экспериментальными данными, с дисперсией , а среднее значение нагрузки ЛЭП ( ), то число превышения нагрузки над предельно допустимой нагрузкой составит:

,

где - среднее число превышения за единицу времени. Значение определяют на основании опытных данных: по показаниям регистрирующих ваттметров.

Рис. 26. Колебания нагрузки ЛЭП

Для вычисления используют формулу:

где - среднее квадратичное отклонение нагрузки 1-го и 2-го узлов ЭЭС.

;

- средние значения нагрузки 1-го и 2-го узлов (МВт);

- коэффициент взаимной корреляции нагрузок узлов ( = ).

Условиям устойчивости системы соответствует . Для простоты будем рассматривать выбросы перетока мощности сверх только в одну сторону, соответствующую по знаку среднему значению . Характеризуя выбросы мощности законом Пуассона, определим вероятность отсутствия нарушения устойчивости в период , а также среднее время Т между нарушениями:

,

,

где - интеграл вероятностей, который определяют по таблицам.

Вероятность нарушения устойчивости не характеризует непосредственно надежность электросна6жения потребителей. Определение последствий нарушений устойчивости методами случайных событий и случайных процессов чрезвычайно сложно.