Асинхронизированные синхронные генераторы как средство повышения устойчивости энергосистемы

ОРЛОВ В.И., КГЭУ, г. Казань

Науч. рук. д-р техн. наук, профессор ФЕДОТОВ А.И.

Все более важными и актуальными в Российской Федерации являются проблемы повышения устойчивости и надежности электро­энергетических систем в целом, что объясняется стремлением увеличивать перетоки мощности по существующим линиям электропередач, а также возросшим интересом к повышению экономичности работы электрических сетей и станций в связи с развитием рыночных отношений.

Исходя из этого, становится очевидным, что традиционные синхронные турбо- и гидрогенераторы, соответствовавшие по своим характеристикам условиям работы, характерным в 60–70-е годы XX в. для отечественных энергосистем, не всегда удовлетворяют новым требованиям.

Одним из кардинальных способов решения повышения устойчивости системы является применение асинхронизированных турбогенераторов (АС-турбогенераторов). В отличие от синхронных турбогенераторов обычного типа АС-турбогенераторы обладают существенно более высокими пределами устойчивости и предназначены для работы в режи­мах не только выдачи, но и глубокого потребления реактивной мощности.

За счет применения новой конструкции ротора, который содержит не одну, как в синхронных, а две обмотки возбуждения, сдвинутые по окружности ротора друг относительно друга на 90 эл. град., и специальной системы автоматического регулирования возбуждения, АС-турбоге­нераторы получают преимущества в применении.

Автоматический регулятор возбуждения (АРВ) АС-турбогенератора содержит два канала регулирования: канал электромагнитного момента и канал напряжения или реактивной мощности. При помощи преобразователя координат происходит преобразование в сигналы по осям обмоток возбуждения. В канале регулирования электромагнитного момента используются обратные связи по углу поворота ротора, скольжению и отклонению активной мощности генератора.

Соответственно, АС-турбогенераторы имеют следующие важные преимущества: обеспечение высокого уровня статической устойчивости во всех допустимых условиях, обеспечение равновысоких пределов динамической устойчивости, поддержание высокого качества вырабатываемой электроэнергии при возмущениях в энергосистеме и повышенная ремонтопригодность системы возбуждения.

В электроэнергетических системах с высоким уровнем генерации линиями электропередачи реактивной мощности АС-турбогенераторы наилучшим образом проявляют свои достоинства: глубокое потребление реактивной мощности наряду с генерацией активной мощности снимает проблему установки дорогостоящих шунтирующих реакторов.

Подводя итоги, можно сказать, что, несмотря на более высокую цену, замена синхронных турбогенераторов на АС-турбогенераторы с отказом от подключения шунтирующих реакторов к шинам электростанции экономически оправдана, а также позволяет повышать устойчивость системы.

УДК 519.688

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО

ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И ФИЛЬТРАЦИЯ ДАННЫХ ДАТЧИКА

ПРОДОЛЬНОГО ТЯЖЕНИЯ ФАЗНОГО ПРОВОДА ЛЭП

С ПЛАВАЮЩИМ НУЛЕВЫМ ЗНАЧЕНИЕМ

КОРБАКОВА Т.В., ПЕТРЕНКО С.А., СОШИНОВ А.Г.,

КТИ (ф) ВолгГТУ, г. Камышин

Науч. рук. канд. техн. наук, доцент СОШИНОВ А.Г.

При анализе опыта разработки и эксплуатации системы мониторинга гололедообразования на воздушных линиях электропередачи (ЛЭП) были выявлены существенные недостатки, касающиеся установки тензометрических датчиков в разрыв гирлянды изоляторов для измерения веса гололедных отложений на фазных проводниках и грозотросе. Главным недостатком такого способа является не прямое измерение разрывного усилия, действующего на стальные сердечники проводников, а косвенная оценка этого усилия по общему весу образовавшихся отложений. Для реализации метода прямого измерения разрывного усилия, действующего на фазные провода ЛЭП и грозотрос, необходима установка тензодатчиков под потенциалом проводников ЛЭП. Однако при реали-зации данного способа имеются сложные технические проблемы. Связаны они с трудно реализуемой обратной связью между датчиком, установленным под потенциалом провода, и постом сбора и передачи данных по радиоканалу по причине отсутствия легко реализуемых источников питания данных датчиков. Также значительной проблемой является определение нулевого значения показаний тензометрических датчиков, нагруженных усилиями, создаваемыми только самими элементами конструкции ЛЭП в течение всего срока их эксплуатации.

Для решения вышеназванных проблем авторами предлагается алгоритм предварительного анализа и расчета состояния проводников ЛЭП, исполняемый контроллером датчика продольного тяжения фазных проводов или грозотроса. Значения температуры окружающего воздуха, атмосферного давления приходят с датчиков, установленных в корпусе модуля управления, по показаниям самого тензометрического датчика производится предварительная оценка возможности образования гололедно-изморозевых отложений на проводниках ЛЭП. По результатам исполнения алгоритма контроллер датчика продольного тяжения изменяет интервал времени между высылкой пакетов данных на пост сбора и передачи данных. Например, доверенные промежутки времени при температуре воздуха выше +3 °С составляют 15 мин, а при фиксации метеорологических условий, способствующих образованию гололедно-изморозевых отложений, интервал между отправкой пакетов становится равным 15 с. Данный способ изменения интервалов времени между передачей данных позволяет значительно экономить энергию батарей датчиков, установленных под потенциалом проводов ЛЭП, и продлить срок эксплуатации самих датчиков в несколько раз.

Для решения второй задачи – определения нулевого значения показаний датчиков продольного тяжения фазных проводов ЛЭП и грозотроса – используется другой алгоритм, исполняемый контроллером поста сбора и передачи данных, установленного на ближайшей опоре к датчику продольного тяжения фазных проводов ЛЭП. Данные на пост поступают с датчиков продольного тяжения, датчиков температуры фазных проводов ЛЭП, а также датчиков температуры и влажности воздуха, установленных возле поста. При этом реализованы алгоритмы определения моментов сброса гололеда при плавках на ЛЭП по показаниям тензодатчиков, анализ успешности плавки при помощи сопоставления показаний датчиков продольного тяжения и температуры проводов ЛЭП, алгоритмы доверенных интервалов продолжительных плюсовых температур, алгоритм чередующихся отложений. Данные исполняемые алгоритмы позволяют значительно приблизить рассчитываемое нулевое значение к фактическому и, как следствие, максимально оперативно оповестить диспетчера о моменте начала образования гололедных отложений.

По результатам проводимых разработок удалось реализовать действующие алгоритмы, которые значительно упрощают конструкцию элементов питания датчиков продольного тяжения фазных проводников ЛЭП и находящихся под их потенциалом, а также устраняют необходимость периодической калибровки и выставления нулевых значений, что облегчает эксплуатацию систем мониторинга состояния ЛЭП.

УДК 621.311.04