Оперативное управление в энергосистемах. В 4 ч. Ч. 4. Предупреждение и ликвидация аварийных режимов

Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Электрические системы»

Е.В. Калентионок

ОПЕРАТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ В ЭНЕРГОСИСТЕМАХ

Учебно-методическое пособие

В 4-х частях

Часть 4

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ И ЛИКВИДАЦИЯ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ

Под редакцией В.Т.Федина

Минск 2 0 0 4

3

ПРЕДИСЛОВИЕ

Пособие подготовлено для студентов, изучающих дисциплину “Оперативное управление в энергосистемах”. Эта дисциплина читается для впервые открытых специализаций в Республике Беларусь “Диспетчерское управление в электроэнергетических системах и сетях” и “Релейная защита и автоматизация энергетических процессов”.

Пособие состоит из 4-х частей:

Часть 1. Общие вопросы оперативного управления.

Часть 2. Оперативные переключения в электрических сетях. Часть 3. Регулирование нормальных режимов в энергосистемах и

электрических сетях.

Часть 4. Предупреждение и ликвидация аварийных режимов. Настоящее издание содержит часть 4.

Несмотря на то, что имеется достаточно большое количество изданий, касающихся диспетчерского управления, учебная литература по этому направлению практически отсутствует. Систематизированное изложение всех основных вопросов диспетчерского управления имеется, пожалуй, в уникальной монографии [2]. Однако она была издана более 40 лет назад и поэтому требует корректировки, к тому же предназначена для инженеров, а не для студентов, и в настоящее время вообще малодоступна. Кроме того, в ней отсутствуют материалы о мероприятиях по ликвидации аварийных режимов в энергосистемах. Следует отметить также учебное пособие [11], выпущенное для институтов повышения квалификации и отражающее вопросы диспетчерского управления мощными энергообъединениями, а также учебник [1], касающийся, в основном, алгоритмизации и аппаратной части автоматизированной системы управления режимами энергосистем. Другие фундаментальные монографии, написанные известными специалистами, посвящены отдельным вопросам диспетчерского управления мощными энергообъединениями либо име-

ют обзорный характер [4, 5, 7, 8, 14, 15, 18].

Данная работа – это первая попытка создать учебное пособие для студентов по оперативному управлению как энергосистемами, так и сетями, т.е. содержащее вопросы диспетчерского управления различного иерархического уровня в электроэнергетике. При этом автор стремился не к инструктивным материалам, а наиболее доступно дать физическое и математическое описание процессов, происходящих как в нормальных, так и в аварийных режимах энергосистем.

4

При подготовке пособия автор использовал литературу, выпущенную сотрудниками ЦДУ ЕЭС СССР, ЦДУ РАО ЕЭС России, руководящие материалы РУП “ОДУ”, опыт преподавания дисциплин по устойчивости и автоматическому управлению электрических систем на кафедре “Электрические системы” БНТУ, а также личный опыт разработки противоаварийных тренировок для диспетчеров энергосистем. Изложение опирается на материал таких предшествующих дисциплин, как “Электрические системы и сети”, “Электрические машины”, “Устойчивость электрических систем”, Электрическая часть электростанций и подстанций”, “Релейная защита и автоматика” и других, а также дисциплин, которые изучаются параллельно – “Оптимизация режимов энергосистем и сетей” и “Технические и программные средства диспетчерского управления”.

Ввиду того, что наряду с частью 4 подготовлены к изданию части 1, 2 и 3 и все они представляют собой неразрывное целое при изучении дисциплины, в каждом из изданий нумерация параграфов, формул, рисунков, таблиц выполнена с учетом номера части.

Автор благодарит сотрудников РУП “ОДУ” А.И.Тумаша, В.Л.Горовикова, ОДС Глубокских электрических сетей Л.С.Ермаловича, П.П.Раловича и других за предоставленные нормативные материалы, связанные с оперативным управлением энергосистемой и электрическими сетями Республики Беларусь, которые были использованы при подготовке данной работы.

Автор выражает искреннюю благодарность профессору В.Т.Федину за тщательное рецензирование и редактирование, полезные советы, способствующие улучшению рукописи.

Автор считает своим долгом выразить также благодарность инженерам Е.А.Заборской, Е.Л.Ковенской, О.Б.Киселевой и технику Ю.Н.Кондратенко, вложивших большой и кропотливый труд в подготовку рукописи к изданию.

4.1.НОРМАЛЬНЫЕ И АВАРИЙНЫЕ РЕЖИМЫ ЭНЕРГОСИСТЕМ

Совокупность процессов, существующих в системе и определяющих ее состояние в любой момент времени или на некотором его интервале, называется режимом системы.

Режим энергосистемы зависит от схемы соединения ее элементов и характеризуется показателями, называемыми параметрами

5

режима. К ним относятся значения частоты, напряжения, мощности, тока, углов сдвига векторов ЭДС, напряжений, токов и т.д.

Режим энергосистемы может быть установившимся или переходным, нормальным или аварийным.

Различают следующие основные виды режимов электрических систем (рис. 4.1):

нормальный установившийся режим, при котором обеспечи-

вается снабжение всех потребителей электроэнергией надлежащего качества, а параметры режима могут приниматься неизменными; нормальный переходный режим, во время которого энергосистема переходит отодного нормального рабочего состояния к другому;

аварийный переходный режим обусловлен возникновением аварийных или не предусмотренных при проектировании систем ситуаций, при котором скорости изменения параметров настолько значительны, что они должны учитываться при эксплуатации энергосистем;

аварийный установившийся режим, при котором не обеспечи-

вается снабжение электроэнергией всех потребителей или(и) параметры режима не находятся в установленных допустимых пределах. В таких режимах требуется устранение аварийных условий;

длительный переходный режим обусловлен возмущениями,

при нем вступает в действие автоматика турбин, котлов электростанций, противоаварийная автоматика энергосистем, диспетчером предпринимаются меры по предотвращению развития аварии;

восстановительный режим, при котором обеспечивается возврат системы к нормальному функционированию.

Установившимися режимы в энергосистемах можно назвать лишь условно, так как в силу своих особенностей энергосистема подвержена воздействию непрерывного потока возмущений. Поэтому нормальные переходные процессы в энергосистеме присутствуют в той или иной степени в любой момент времени и сопровождают текущую эксплуатацию системы. Они связаны, в первую очередь, с изменением нагрузки системы и реакцией на них регулирующих органов электростанций. Нормальные переходные процессы возникают при обычных операциях оперативного персонала: включении и отключении линий электропередачи, трансформаторов, отдельных генераторов и нагрузок, изменениях схемы коммутации системы.

6

8

Рис. 4.2. Обобщенная схема аварийных процессов в энергосистеме