Моделирование динамических режимов работы электростанций в энергосистеме

ИСКАНДАРОВ И.И., КГЭУ, г. Казань

Науч. рук. канд. техн. наук, доцент ФЕДОТОВ Е.А.

Объектом рассмотрения и моделирования является энергосистема (ЭЭС).

ЭЭС – одна из самых больших искусственных систем. Основное назначение: производство, преобразование, передача, распределение и потребление энергии (тепловой, электрической и т.д.). Электрическая сеть должна проектироваться и эксплуатироваться таким образом, чтобы обеспечивалась ее работоспособность во всех возможных режимах.

Параметры режима электрической сети (частота, токи ветвей, напряжения в узлах) должны лежать в допустимых пределах, обеспечивая нормальные условия работы электрооборудования сети и приемников электроэнергии. Такие параметры режима, как отклонения частоты и напряжения от номинальных значений, характеризуют качество поставляемой потребителям электроэнергии [1]. Эти параметры должны соответствовать требования ГОСТ Р 54149-2010, который регламентирует качество электроэнергии [2]. Наличие определенных технических требований к параметрам режима вызывает необходимость их контроля и регулирования в процессе эксплуатации и выбора средств регулирования этих параметров на этапе проектирования электрической сети.

Энергетическая система – это совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, соединенных между собой и связанных общностью режима в непрерывном процессе производства, преобра-зования и распределения электрической энергии и тепла при общем управлении этим режимом.

Выделяют три основных вида режимов работы ЭЭС:

– нормальный и установившиеся режимы;

– послеаварийный;

– переходный.

В нормальном и послеаварийном режимах происходит плавное изменение параметров режима, которые колеблются вокруг их средних значений. Это установившиеся режимы. Установившийся режим описывается с помощью линейных или нелинейных алгебраических уравнений – в зависимости от способа задания нагрузок в узлах сети (токи или мощности).

В переходном режиме – переход от нормального к послеаварийному режиму. Происходит значительное и быстротечное изменение параметров режима [3].

ЭЭС как материальное сооружение характеризуется параметрами системы, т.е. показателями, зависящими от свойств оборудования системы, ее конфигурации и т.д. К параметрам системы можем отнести конфигурацию электрической сети, сопротивления и проводимости ее элементов, коэффициенты трансформации трансформаторов и т.д.

Нами была смоделирована энергосистема в программе MatLab: т.е. собрали схему ЭС, сети и смоделировали режимы (нормальный и аварийный). Модель представляет собой некоторую систему, находящуюся в отношении подобия к моделируемому объекту. Моделирование в ЭЭС позволяет заменить сложные, а иногда и невозможные эксперименты на реальных объектах экспериментированием на их моделях. При этом появляется возможность моделировать и исследовать поведение ЭЭС в аварийных ситуациях, ее реакцию на технологические воздействия, связанные с изменением нагрузок в узлах, конфигурации сети, отключением или подключением отдельных элементов и т.д.

На примере смоделированной ЭЭС наглядно видно, как меняются параметры ЭЭС, которые сопровождаются вероятностью возникновения аварийной ситуации, тем самым избегаем возникновения реальной аварийной ситуации и тяжелых последствий.

Литература

1. Костин В.Н. Передача и распределение электроэнергии: учеб. пособие / В.Н. Костин, Е.В. Распопов, Е.А. Родченко. – СПб.: СЗТУ, 2003. – 147 с.

2. ГОСТ Р 54149-2010. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.

3. Веников В.А. Электрические системы: Управление переходными режимами электроэнергетических систем / В.А. Веников, Э.Н. Зуев, М.Г. Портной. – М.: Высшая школа, 1982. – 247 с.

УДК 621.316.925