Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Определение допустимых перетоков активной мощности в контролируемых сечениях. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 92 3 4 5 6 7 8 9 > Следующая >>>

Статическая

– способность энергосистемы возвращаться

устойчивость

Установившийся режим энергосистемы

Электроэнергетическая система (энергосистема)

к установившемуся режиму после малых

его возмущений, при которых изменения

параметров несоизмеримо малы по срав-

нению со значениями этих параметров.

–

электроэнергетический режим энергоси-

стемы, характеризующийся незначитель-

ными изменениями значений технических

параметров, позволяющими считать их

неизменными.

–

совокупность электрических станций,

электрических сетей и энергопринимаю-

щих устройств потребителей электриче-

ской энергии, связанных общностью ре-

жима в непрерывном процессе производ-

Электроэнергетический режим энергосистемы

ства, передачи, распределения и потребле-

ния электрической энергии в условиях

централизованного оперативно-

диспетчерского управления в электроэнер-

гетике.

–

совокупность технических параметров,

характеризующих единый процесс произ-

водства, преобразования, передачи и по-

требления электрической энергии (мощ-

ности) в энергосистеме и состояние объ-

ектов электроэнергетики и энергоприни-

мающих установок потребителей элек-

трической энергии (включая схемы элек-

трических соединений объектов электро-

энергетики).

Термины и понятия соответствуют Правилам технологического

функционирования электроэнергетических систем, утвержденным

постановлением Правительства Российской Федерации от 13 августа 2018 года № 937 [1] и ГОСТ 57114-2016 «Единая энергетическая си-

стема и изолированно работающие энергосистемы. Электроэнергетические системы. Оперативно-диспетчерское управление в электроэнергетике и оперативно-технологическое управление. Термины и определения» [12].

ЧАСТЬ 1. ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ

ЭНЕРГОСИСТЕМ

1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

1.1.1. ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ ОБ УСТОЙЧИВОСТИ ЭНЕРГОСИСТЕМ

И ОПРЕДЕЛЕНИИ ДОПУСТИМЫХ ПЕРЕТОКОВ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

В КОНТРОЛИРУЕМЫХ СЕЧЕНИЯХ

Централизованное оперативно-диспетчерское управление в ЕЭС России осуществляет Системный оператор через диспетчерские центры (ДЦ) [3, 4]. Одними из основных задач, которые в процессе своей деятельности решает Системный оператор, являются планирование и управление технологическими режимами работы объектов электроэнергетики и электроэнергетическим режимом ЕЭС России и обеспечение перспективного развития ЕЭС России.

Решение этих задач непосредственно связано с определением допустимых перетоков активной мощности в контролируемых сечениях. Для этого специалистами ДЦ Системного оператора выполняются расчеты с целью оценки границ допустимых перетоков активной мощности на основании нормативных величин минимальных коэффициентов запаса устойчивости энергосистем – величины минимальных коэффициентов запаса статической апериодической устойчивости по активной мощности и величины минимальных коэффициентов статической устойчивости по напряжению для различных электроэнергетических режимов [1].

При проведении расчетов устойчивости учитываются аварийные возмущения в энергосистеме, выполняется оценка токовой нагрузки ЛЭП и электросетевого оборудования, проверка обеспечения динамической устойчивости генерирующего оборудования электростанций.

По результатам анализа выполненных расчетов также может быть принято решение об использовании дополнительных параметров для контроля соблюдения нормативных требований к устойчивости при управлении электроэнергетическим режимом, таких как

напряжение на шинах объектов электроэнергетики, разность углов между векторами напряжения на шинах объектов электроэнергетик, токовая нагрузка линий электропередачи и электросетевого оборудования. Для отдельных контролируемых сечений с учетом баланса мощности дефицитной энергосистемы (дефицитного энергорайона) допустимый переток активной мощности может ограничиваться исходя из величины снижения частоты электрического тока в послеаварийном режиме в энергосистеме (энергорайоне), выделившейся на изолированную от ЕЭС России работу [2].

На основании результатов расчетов статической и динамической устойчивости специалисты Системного оператора определяют максимально допустимые перетоки активной мощности (МДП) и аварийно допустимые перетоки активной мощности (АДП) в контролируемых сечениях, которые включаются в инструктивные материалы ДЦ и используются при планировании и управлении электроэнергетических режимов энергосистемы. Кроме того, оценка допустимых перетоков активной мощности производится при рассмотрении вариантов перспективного развития энергосистем.

По результатам сравнения фактических или планируемых перетоков активной мощности и допустимых перетоков мощности в контролируемых сечениях делаются выводы о выполнении требований к устойчивости энергосистемы. Таким образом, если все перетоки активной мощности в контролируемых сечениях, а также дополнительные параметры, учитываемые при управлении электроэнергетическим режимом, не превышают допустимых, то делается вывод о выполнении требований к устойчивости энергосистемы. В противном случае требования к устойчивости не соблюдаются, то есть существуют риски выхода параметров электроэнергетического режима за допустимую область и нарушения устойчивости энергосистемы.

При нарушении устойчивости энергосистемы возникает асинхронный режим, характеризующийся несинхронным вращением части генераторов энергосистемы. Глубокие периодические снижения напряжения при асинхронном режиме представляют опасность для потребителей, особенно если они подключены вблизи электрического

центра качаний, так как могут приводить к их массовому отключению, нарушению технологических процессов на производствах и останову механизмов собственных нужд электростанций. Кроме того, асинхронный режим может привести к повреждению генераторов электростанций из-за возникающих больших электродинамических и механических усилий, перегрева обмоток статора и ротора. Также вероятно развитие каскадной аварии с погашением целых энергорайонов энергосистем, поэтому при эксплуатации энергосистем в обязательном порядке предусматриваются меры по быстрой ликвидации асинхронного режима.

1.1.2. КОНТРОЛИРУЕМЫЕ СЕЧЕНИЯ

При планировании и управлении электроэнергетическим режимом энергосистем для контроля соблюдения нормативных требований к устойчивости энергосистем используются значения МДП и АДП в контролируемых сечениях. Под контролируемым сечением понимается совокупность ЛЭП и других элементов сети (силовых трансформаторов, выключателей), перетоки активной мощности по которым контролируются и (или) регулируются ДЦ в целях обеспечения устойчивости энергосистемы и допустимых режимов работы линий электропередачи и оборудования.

Контролируемые сечения вводятся для ограничения дефицита или избытка отдельных энергосистем (частей энергосистемы), а также ограничения перетоков активной мощности по межсистемным связям.

Для каждого контролируемого сечения с целью обеспечения эффективного управления определяется единственный ДЦ, который будет осуществлять регулирование перетоков активной мощности в данном контролируемом сечении, то есть принимать необходимые решения о схемно-режимных мероприятиях (загрузке/разгрузке электростанций, изменения топологии электрической сети, отключению потребителей и т.д.) для ограничения перетоков активной мощности. Остальные ДЦ могут осуществлять только контроль перетоков активной мощности.

Контролируемые сечения подразделяются на полные и частичные сечения. Полное сечение – это совокупность ЛЭП и других элементов сети (например, силовых трансформаторов, выключателей), одновременное отключение которых приводит к разделению энергосистемы на две изолированно работающие части (рис. 1, а). Соответственно остальные сечения являются частичными (рис. 1, б).

Рис. 1. Полное (а) и частичное (б) контролируемые сечения

Максимально допустимый переток (МДП) в контролируемом сечении – это наибольшее значение допустимого перетока активной мощности в контролируемом сечении в нормальном режиме, при котором значения технических параметров режима энергосистемы находятся в пределах длительно допустимых значений, имеются резервы мощности и запасы топлива на электрических станциях, обеспечивается электроснабжение энергопринимающих устройств потребителей электрической энергии. При невозможности обеспечения данных параметров возможен переход в вынужденный режим, характеризующийся сниженными запасами устойчивости и возможностью нарушения устойчивости в послеаварийном режиме. Для такого режима наибольшее значение допустимого перетока активной мощности равно аварийно допустимому перетоку (АДП).

1.1.3. СТАТИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ

Предел статической апериодической устойчивости по активной мощности выступает ограничением параллельной работы генераторов электростанций, работающих на общую нагрузку, и пропускной способности межсистемных связей.

Оценка статической устойчивости по напряжению необходима для обеспечения статической устойчивости электродвигательной нагрузки и предотвращению возникновения лавины напряжения вследствие нарушения баланса реактивной мощности.

Статическая апериодическая устойчивость

Параметры электроэнергетического режима постоянно меняются вследствие так называемых малых возмущений (изменения нагрузки потребителей, генераторов электростанций, изменения состояния ЛЭП и электросетевого оборудования), то есть в энергосистеме один установившийся режим работы переходит в другой. Малые возмущения вызывают колебания скорости вращения роторов генераторов электростанций. Характер данных колебаний определяет статическая устойчивость данной энергосистемы.

Определения предельного по статической апериодической устойчивости перетока активной мощности Pпр рассмотрим на примере простейшей схемы передачи электрической энергии, приведенной на рис. 2.

Рис. 2. Простейшая схема передачи электрической энергии

В данном случае мощность, передаваемая от генератора с автоматическим регулятором возбуждения сильного действия через по-

вышающий трансформатор и ЛЭП к шинам бесконечной мощности энергосистемы, определяется как [5]

пр=

(тр



ЛЭП

∙sin

)

(d)

, (1)

∙

где U1 – модуль линейного напряжения на шинах генератора;

– модуль линейного напряжения в точке шин бесконечной

мощности;



– реактивное сопротивление повышающего трансформатора;

тр



– реактивное сопротивление ЛЭП.

ЛЭП

Данная формула записана с предположением, что генератор снабжен автоматическим регулятором возбуждения сильного действия, который поддерживает напряжение на стороне генераторного напряжения.

При анализе формулы мощности можно сделать вывод, что величина передаваемой в энергосистему мощности зависит от угла d между напряжениями. Данная зависимость P(d) носит название угловой

характеристики и представлена на рис. 3.

Установившийся режим работы генератора определяется равенством момента на валу турбины, который стремится ускорить вращение, и синхронного момента электрической нагрузки энергосистемы, который противодействует вращению ротора.

Установившийся режим работы генератора возможен в двух точках: А и Б. Именно в этих точках учтен баланс между моментом турбины и электромагнитным моментом с учетом потерь.

При работе синхронной машины в точке А увеличение/уменьшение мощности турбины на величину DP приведет к увеличению/уменьшению угла d соответственно. В данной точке соблю-

дается равновесие моментов, и нарушения синхронизации машины с сетью не происходит.

Рис. 3. Угловая характеристика мощности

При работе синхронной машины в точке Б увеличение/уменьшение мощности турбины на величину DP приведет к уменьшению/увеличению угла d соответственно. В этом случае рав-

новесие моментов нарушается, в результате чего генератор выпадает из синхронизма.

Простейшим критерием сохранения статической устойчивости является положительный знак у выражения, которое определяет отношение приращения мощности к приращению угла:

¶

>0. (2)

¶d

Область устойчивой работы определяется диапазоном углов от 0 до 90 градусов, а в диапазоне от 90 до 180 градусов устойчивая работа невозможна.

Максимальная мощность, которая может быть передана в энергосистему, называется пределом статической апериодической устойчи-

вости, и соответствует значению активной мощности при угле d, равном 90 градусов:

∙

пр=

(тр



. (3)

)

ЛЭП

Определение предела статической апериодической устойчивости для сложных энергосистем по данному выражению в большинстве случае затруднительно, поэтому при определении предела статической апериодической устойчивости в контролируемых сечениях специалисты Системного оператора используют практические методы, связанные с утяжелением режима работы энергосистемы с применением специализированного ПК RastrWin3. Метод утяжеления заключается в последовательном изменении параметров узлов или ветвей, или их групп заданными шагами с последующим расчетом нового установившегося режима на каждом шаге изменения и выполняется до тех пор, пока обеспечивается возможность расчета, то есть критерием нахождения предельного режима по статической апериодической устойчивости является сходимость расчета режима.

Статическая устойчивость по напряжению

Потребители электрической энергии могут длительно работать при изменении напряжения в сравнительно узких пределах. При этом недопустимое по величине и длительности повышение напряжение на оборудовании объектов электроэнергетики на объектах электроэнергетики исключается действием противоаварийной и технологической автоматикой и не связано с требованиями к устойчивости энергосистем.

Напротив, при снижении напряжения в узлах энергосистемы происходит снижение предела передаваемой мощности в контролируемых сечениях и увеличение токовой загрузки ЛЭП и электросетевого оборудования [13]. Снижение напряжения на шинах собствен-

<<< < Предыдущая 12 / 92 3 4 5 6 7 8 9 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]