Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Определение допустимых перетоков активной мощности в контролируемых сечениях. Учебное пособие
.pdf
При анализе расчетов допустимых перетоков в контролируемых
сечениях, в которых возможно нарушение устойчивости в случаях,
предусмотренных данным пунктом, проводится работа по оценке:
– допустимости нарушения устойчивости исходя из последствий
для энергосистемы;
– величины МДП в рассматриваемой схеме, наличия возможностей по регулированию перетока активной мощности в контролируемом сечении;
– наличия и эффективности ПА.
В случае принятия решения о возможности несохранения устойчивости после нормативных возмущений, приводящих к последствиям, указанным в данном пункте, деление по сечению не должно приводить к тяжелым последствиям в виде погашения дефицитной по
мощности части энергосистемы из-за недостаточности объема автоматической частотной разгрузки (АЧР);
4) при возникновении любых дополнительных аварийных воз-
мущений в течение 20 мин после аварийного возмущения. При возникновении новых возмущений в послеаварийном режиме, когда параметры электроэнергетического режима оперативно или автоматически не были введены в область, соответствующую нормальному
режиму, все последующие возмущения являются ненормативными и,
соответственно, существует вероятность нарушения устойчивости
энергосистемы.
1.4. ТРЕБОВАНИЯ К ОПРЕДЕЛЕНИЮ ДОПУСТИМЫХ ПЕРЕТОКОВ
АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В КОНТРОЛИРУЕМОМ СЕЧЕНИИ
Для контроля соблюдения нормативных требований к устойчивости при проектировании и эксплуатации (планировании и управлении
электроэнергетическим режимом) должны использоваться значения
перетоков активной мощности в контролируемых сечениях.
МДП в контролируемом сечении должен соответствовать следующим пяти основным критериям [2]:
41
1) коэффициент запаса статической апериодической устойчиво-
сти по активной мощности в контролируемом сечении в нормальной
схеме электрической сети до возникновения аварийного возмущения
(доаварийная схема) – не менее KP
, указанного в табл. 5.
min
Значение допустимого перетока активной мощности в контролируемом сечении по данному критерию определяется по формуле
=0,8×пр−
D
; (13)
нк
2) коэффициент запаса статической апериодической устойчивости по активной мощности в контролируемом сечении в послеаварийном режиме после нормативного возмущения – не менее значения
K
, указанного в табл. 5.
P,min
Значение допустимого перетока активной мощности в контролиру-
емом сечении по данному критерию должно определяться по формуле
где
= 0,92 ×
д/ав
=
п/аа
пр
д/ав
– допустимый переток активной мощности в
п/ав
−Dнк+ D
, (14)
ПА
контролируемом сечении в послеаварийном режиме после нормативного возмущения, МВт;
д/ав
п/ав
– переток активной мощности в КС в доаварийной
схеме, соответствующий допустимому перетоку активной мощности
в контролируемом сечении в послеаварийном режиме после нормативного возмущения, МВт.
Переток в доаварийном режиме представляется в виде функции от
перетока в послеаварийном режиме для возможности учета влияющих
факторов, например, изменения потерь мощности или шунтирующих
связей, не включенных в рассматриваемое частичное сечение.
ΔРПА – приращение допустимого перетока активной мощности в
контролируемом сечении за счет реализации управляющих воздействий от устройств (комплексов) ПА с учетом их эффективности,
определяемой как изменение перетока активной мощности в контролируемом сечении при реализации управляющих воздействий (МВт);
3) коэффициент запаса статической устойчивости по напряжению
в узле нагрузки в послеаварийном режиме после нормативного возмущения – не менее значения KU
, указанного в табл. 5.
min
42
Значение допустимого перетока активной мощности в контролиру-
емом сечении по данному критерию должно определяться по формуле
где
доп
=1,1×
п/ав
доп
=
– допустимое напряжение в узле нагрузки в по-
кр
д/ав
п/ав
−Dнк+ D
, (15)
ПА
слеаварийном режиме после нормативного возмущения, кВ;
доп
д/ав
п/ав
– переток активной мощности в контролируемом се-
чении в доаварийной схеме, соответствующий допустимому напряжению в узле нагрузки в послеаварийном режиме после нормативного возмущения, МВт;
4) должна обеспечиваться динамическая устойчивость генерирующего оборудования электрических станций после нормативного
возмущения.
Значение допустимого перетока активной мощности в контролиру-
емом сечении по данному критерию должно определяться по формуле
пред
−
D
, (16)
нк
где
=
пред
– предельный по динамической устойчивости переток ак-
дин
дин
тивной мощности в контролируемом сечении, МВт;
5) токовая нагрузка ЛЭП и электросетевого оборудования в после-
аварийном режиме после нормативного возмущения не должна превышать аварийно допустимой токовой нагрузки в течение 20 минут.
Значение допустимого перетока активной мощности в контролируемом сечении по данному критерию должно определяться по формуле
где
доп
=
доп
– аварийно допустимая токовая нагрузка ЛЭП (электросете-
п/ав
д/ав
п/ав
−
D
нк+DПА), (17)
вого оборудования), А;
д/ав
доп
п/ав
– переток активной мощности в контролируемом се-
чении в доаварийной схеме, соответствующий аварийно допустимой
токовой нагрузке ЛЭП (электросетевого оборудования) в послеаварийном режиме после нормативного возмущения, МВт.
43
Значение МДП активной мощности в контролируемом сечении
должно соответствовать минимальному из значений допустимого перетока активной мощности в контролируемом сечении, определенных
в соответствии с перечисленными пятью основными критериями.
В случае ограничения МДП активной мощности в контролируемом сечении одним из критериев в послеаварийном режиме (требования по пунктам 2, 3, 5) возможно увеличение МДП до значений,
ограниченных критериями только для доаварийной схемы (исходного
режима) за счет реализации управляющих воздействий от устройств
(комплексов) ПА с учетом их эффективности. Таким образом, можно
выделить два значения МДП:
– МДП без ПА, то есть значение МДП без учета ΔРПА,
– МДП с ПА, то есть значение МДП с учета ΔРПА.
При достаточности объема управляющих воздействий все ограничения послеаварийного режима могут быть скомпенсированы противоаварийным управлением (рис. 11). При этом стоит учитывать, что ограничения могут меняться в зависимости от внешних факторов, например, от температуры наружного воздуха, так как с ростом температуры
уменьшаются значения АДТН ЛЭП и электросетевого оборудования.
В качестве управляющих воздействий, подаваемых на устройства
(комплексы) ПА, используются следующие мероприятия [5, 7]:
– отключение нагрузки потребителей электрической энергии в
дефицитной части энергосистемы;
– длительная разгрузка турбин или кратковременная разгрузка
турбин с последующей длительной разгрузкой турбин блоков электрических станций в избыточной части энергосистемы;
– отключение генераторов в избыточной части энергосистемы;
– изменение режима работы и эксплуатационного состояния
управляемых элементов электрической сети (вставок и передач постоянного тока);
– изменение топологии электрической сети;
– отключение защищаемого элемента с запретом АПВ для
предотвращения недопустимой по величине и длительности токовой
нагрузки ЛЭП и электросетевого оборудования.
44
Рис. 11. МДП без ПА и МДП с ПА, заштрихованная область – объем
необходимого противоаварийного управления с учетом эффективности ΔРПА
Для полученного значения МДП в контролируемом сечении, увеличенного на величину амплитуды нерегулярных колебаний активной мощности в контролируемом сечении, должна быть проведена
проверка по следующим контрольным критериям:
– коэффициент запаса статической устойчивости по напряжению
в узле нагрузки в нормальном режиме (доаварийной схеме) должен
быть не меньше K
, указанного в табл. 5;
U min
– токовая нагрузка ЛЭП и электросетевого оборудования в нор-
мальном режиме (в доаварийной схеме) не должна превышать ДДТН.
При невыполнении контрольного критерия по запасу статической
устойчивости по напряжению в узле нагрузки в нормальном режиме:
– при планировании электроэнергетического режима энергосистемы должно использоваться значение допустимого перетока активной мощности в контролируемом сечении, определенное по формуле
−Dнк, (18)
доп
где U
=
= Uкр×1,15 – допустимое напряжение в узле нагрузки в до-
доп
аварийной схеме, кВ;
45
– переток активной мощности по соответствующей ЛЭП
доп
и электросетевому оборудованию или в контролируемом сечении в
доаварийной схеме, соответствующий допустимому напряжению в
узле нагрузки в доаварийной схеме, МВт;
– при управлении электроэнергетическим режимом энергосистемы дополнительно с контролем МДП в контролируемом сечении
должен осуществляться контроль обеспечения допустимого напряжения (U
= Uкр×1,15) в соответствующем узле нагрузки.
доп
При невыполнении контрольного критерия по обеспечению
ДДТН ЛЭП и электросетевого оборудования в нормальном режиме:
– при планировании электроэнергетического режима энергосистемы должно использоваться значение допустимого перетока активной мощности по соответствующей ЛЭП и электросетевому оборудованию или в контролируемом сечении, определенного по формуле
−Dнк, (19)
где I
=
– ДДТН ЛЭП (электросетевого оборудования), А;
доп
– переток активной мощности по соответствующей ЛЭП
доп
доп
и электросетевому оборудованию или в КС в доаварийной схеме, соответствующий длительно допустимой токовой нагрузке ЛЭП (электросетевого оборудования), МВт;
– при управлении электроэнергетическим режимом энергосистемы дополнительно с контролем МДП в контролируемом сечении
должен осуществляться контроль обеспечения допустимой (с учетом
величины и длительности перегрузки) токовой нагрузки соответствующей ЛЭП и электросетевого оборудования.
Для полного контролируемого сечения, состоящего из одного элемента электрической сети или нескольких элементов электрической сети, одновременное отключение которых возможно в результате единичного нормативного возмущения, для значения МДП в контролируемом сечении, увеличенного на величину амплитуды нерегулярных колебаний активной мощности в контролируемом сечении, должна быть
проведена проверка выполнения дополнительного критерия:
– переток активной мощности в контролируемом сечении в
46
направлении дефицитной энергосистемы (энергорайона), отделение
которой на изолированную работу от Единой энергетической системы России происходит в результате отключения связей контролируемого сечения и установленная мощность электростанций на территории которой превышает 70 % от максимального потребления активной мощности, не должен превышать 40 % от потребления активной
мощности в указанной энергосистеме (энергорайоне) после действия
устройств (комплексов) ПА на отключение нагрузки потребителей (с
учетом их эффективности), пусковым фактором которых является отключение связей контролируемого сечения (автоматика предотвращения нарушения устойчивости, дополнительная автоматическая
разгрузка) или скорость снижения частоты (дополнительная автоматическая разгрузка), увеличенной на величину объема управляющих
воздействий от указанных устройств (комплексов) ПА.
Ограничения минимальной величины установленной мощности
электростанций в 70 % от максимального потребления активной
мощности рассматриваемой энергосистемы (энергорайона) связано в
первую очередь с возможностью обеспечения перетока активной
мощности в контролируемом сечении за счет регулирования загрузки
этих электростанций.
При невыполнении дополнительного критерия и наличии недопустимых режимов работы и повреждения генерирующего оборудования в дефицитной энергосистеме (энергорайоне), отделение которой на изолированную работу от ЕЭС России происходит в результате отключения связей контролируемого сечения:
– при планировании режима используется следующее значение
допустимого перетока мощности в контролируемом сечении, которое
определяется по формуле
+ DПА−Dнк, (20)
ПА
где P
=0,4×
– потребление активной мощности в энергосистеме (энерго-
потр
потр
−D
районе), отделение которой на изолированную работу от Единой
энергетической системы России происходит в результате отключения
связей контролируемого сечения, МВт;
47
– при управлении режимом контроль за МДП в КС осуществля-
ется на основании пунктов 1–5 данного раздела и формулы (20). При
невозможности планирования и управления режимом перетока активной мощности в контролируемом сечении, определенного формулой (20), может планироваться и осуществляться работа в вынужденном режиме в соответствующем контролируемом сечении.
Решение о необходимости перехода на работу в вынужденный
режим принимает Системный оператор при вынужденном сочетании
плановых и аварийных ремонтов ЛЭП, электросетевого и генерирующего оборудования, приводящих к увеличению рисков нарушения
электроснабжения потребителей и выхода параметров электроэнергетического режима за пределы допустимых значений, при снижении
запасов топлива на тепловых электростанциях и или гидроресурсов
на гидроэлектростанциях до уровня, на котором возникают риски
указанных последствий, а также для предотвращения ввода или снижения объема аварийных ограничений режима потребления электрической энергии (мощности) [1].
Переход на работу в вынужденном режиме должен осуществляться в соответствии с правилами перехода энергосистемы на работу
в вынужденном режиме [8]. При этом переход энергосистемы на работу в вынужденном режиме не допускается, если МДП в контролируемом сечении ограничивается (определяется) необходимостью
обеспечения допустимой токовой нагрузки ЛЭП и (или) электросетевого оборудования в нормальной (ремонтной) схеме в (в послеаварийном режиме после нормативного возмущения), если отключение
(оперативное или автоматическое) указанных ЛЭП (электросетевого
оборудования) недопустимо.
Допустимый переток активной мощности в контролируемом сечении в вынужденном режиме должен определяться ДЦ Системного
оператора, но он не должен превышать АДП активной мощности в
контролируемом сечении.
48
АДП в контролируемом сечении должен соответствовать следующему критерию [2]: коэффициент запаса статической апериодической устойчивости по активной мощности в контролируемом сечении
в вынужденном режиме (в исходной схеме) должен быть не менее
значения KP,
, указанного в табл. 5. Значение допустимого перетока
min
активной мощности в контролируемом сечении по данному критерию
должно определяться по формуле
=0,92 ×
. (21)
пр
Значение АДП в контролируемом сечении, определенное в соответствии с формулой (21), должно быть проверено на выполнение
следующих контрольных критериев:
1) коэффициент запаса статической устойчивости по напряже-
нию в узле нагрузки в вынужденном режиме (в исходной схеме) должен быть не менее значения K
, указанного в табл. 5;
U min
2) токовая нагрузка ЛЭП и электросетевого оборудования в вы-
нужденном режиме (в исходной схеме) не должна превышать ДДТН.
При невыполнении критерия 1 при планировании режима должно
использоваться значение допустимого перетока активной мощности в
контролируемом сечении, определенное по формуле (18) при
U
= Uкр×1,1. При управлении режимом дополнительно с контролем
доп
АДП в контролируемом сечении необходимо осуществлять контроль
обеспечения допустимого напряжения (U
= Uкр×1,1) в соответ-
доп
ствующем узле нагрузки.
При невыполнении критерия 2 при планировании электроэнергетического режима должно использоваться значение допустимого перетока активной мощности по соответствующей ЛЭП и электросетевому оборудованию или в контролируемом сечении, определенного
по формуле (19). При управлении электроэнергетическим режимом
дополнительно с контролем АДП в контролируемом сечении должен
осуществляться контроль обеспечения допустимой (с учетом допустимой величины и длительности перегрузки) токовой нагрузки соответствующей ЛЭП и электросетевого оборудования.
49
По решению ДЦ Системного оператора определяемые им значения МДП и АДП [2] в контролируемых сечениях должны дифференцироваться в зависимости от параметров электроэнергетического режима и (или) эксплуатационного состояния ЛЭП, электросетевого и
генерирующего оборудования, в том числе от:
– количества включенных единиц генерирующего оборудования
на электростанции;
– нагрузки отдельных электростанций (единиц генерирующего
оборудования на электростанции);
– включенного состава и режимов работы средств компенсации
реактивной мощности;
– значений перетоков активной мощности по ЛЭП и электросетевому оборудованию;
– величин потребления активной мощности энергосистемы
(энергорайона, энергоузла);
– объема управляющих воздействий от комплексов (устройств) ПА.
1.5. АНАЛИЗ ТИПОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПО УСЛОВИЯМ
СТАТИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ
Анализ статической устойчивости и разработка мер по повышению устойчивости во многом зависят от конфигурации системы и ее
структуры.
Все многообразие схем представляется в виде совокупности
упрощенных структур [9]. Схемы, представленные на рис. 12, а-в, иллюстрируют систему с избыточной мощностью в одной из частей системы. Если каждая часть самобалансирующаяся, то ЛЭП служат
лишь для резервирования мощности. На рис. 12, г изображена трех-
системная структура, в которой потоки мощности могут иметь различное направление в зависимости от баланса мощности в каждой
системе. Для примера проанализируем некоторые варианты, изображенные на рис. 12.
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]