МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ і НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

«ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання розрахункового завдання

«Оцінка ефективності керування потужністю для забезпечення статичної стійкості в післяаварійних режимах»

з дисципліни «Автоматизація енергосистем»

Харків 2009

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ і НАУКИ УКРАЇНИ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО ВИКОНАННЯ РОЗРАХУНКОВОГО ЗАВДАННЯ

«Оцінка ефективності керування потужністю для забезпечення статичної стійкості в післяаварійних режимах»

для студентів спеціальності 7.090602 –

«Електричні системи та мережі»

Ухвалено

редакційно –

видавничою радою

університету,

протокол № від

Харків НТУ «ХПІ» 2009

Методичні вказівки до виконання розрахункового завдання «Оцінка ефективності керування потужністю для забезпечення статичної стійкості в післяаварійних режимах» з дисципліни «Автоматизація енергосистем» для студентів спеціальності 7. 090602 – «Електричні системи та мережі» / Укл. Мінченко А.А., Федосеєнко О.М., Кузнецова М.Ю., Кузнецов О.Л. – Харків: НТУ «ХПІ», 2009. – 18 с. – На укр. мові.

Укладники: А.А. Мінченко,

О.М. Федосеєнко,

М.Ю. Кузнецова,

О.Л. Кузнецов

Рецензент К.В. Махотіло

Кафедра «Передача електричної енергії»

Зміст

1 Оцінка ефективності керування потужністю для забезпечення статичної стійкості в післяаварійному режимі 5 2 Опис алгоритму розрахунку параметрів після аварійного режиму енергооб’єднання 9 3 Варіанти вихідних даних 11 4 Завдання розрахункової роботи 13 Додаток А. Алгоритм розрахунку параметрів післяаварійного режиму енергооб’єднання 14 Список літератури 17

1 Оцінка ефективності керування потужністю для забезпечення статичної стійкості в післяаварійному режимі

Зниження перетоку по електропередачі при аварійному ослабленні її схеми може бути досягнуто шляхом:

1) вимикання частини генераторів (ВГ) у надлишковій по відношенню до неї частини енергосистеми;

2) вимикання частини навантаження (ВН) в дефіцитній частині;

3) спільного діяння на ВГ в надлишковій і на ВН в дефіцитній частинах енергосистеми.

Ефективність ВГ та ВН з метою зниження перетоку потужності по електропередачі залежить від параметрів зв'язуваних частин енергосистеми, причому один і той же об'єм розвантаження може бути отриманий взагалі при різних співвідношеннях потужностей ВГ та ВН.

Д ля з'ясування цих особливостей розглянемо схему (рисунок 1), що включає передавальну та прийомну енергосистеми, зв'язані лінією електропередачі.

Рисунок 1 – Схема енергосистеми простої структури

Позначимо:

Р′_г.пер, Р_г.пер та Р′_г.прм, Р_г.прм – відповідно номінальні та фактичні потужності агрегатів, включених в передавальній та прийомній енергосистемах;

Р_н.пер та Р_н.прм – відповідно потужності навантаження.

Тоді Р_гΣ = Р_нΣ = Р_г.пер + Р_г.прм = Р_н.пер + Р_н.прм – сумарна фактична потужність агрегатів і потужність навантаження в енергооб'єднанні.

Регулюючі ефекти навантаження по частоті для передавальної та прийомної енергосистем, які в загальному випадку мають різні значення, позначимо k _fн.пер та k _fн.прм .

Коефіцієнти крутості статичних частотних характеристик генеруючих джерел визначимо наступним чином:

(1)

де Р′_г.пері, Р′_г.прмі та k _fг.пері, k _fг.прмі – номінальні потужності окремих агрегатів в передавальній та прийомній енергосистемах і коефіцієнти крутості їх статичних характеристик.

Регулюючий ефект навантаження і коефіцієнт крутості статичної характеристики агрегатів по енергооб'єднанню в цілому

(2)

Якщо потужність генераторів, що відключаються, Р_ВГ в передавальній системі дорівнює потужності навантаження, що відключається, Р_ВН в прийомній системі (збалансоване по активній потужності діяння), то при допущенні незмінності напруг в енергетичній мережі і нехтуванні зміною втрат активної потужності, можна вважати, що частота в енергооб'єднанні не зміниться. Зменшення активної потужності ΔР_розв по електропередачі буде дорівнювати ΔР_розв = Р_ВГ = Р_ВН. Зміна перетоків потужності матиме місце тільки в гілках схеми, які з'єднують вузли виконання ВГ та ВН.

Якщо ж дія не збалансована (ВГ або ВН відсутнє чи Р_ВГ ≠ Р_ВН), то результатом цього є відхилення частоти в енергооб'єднанні і так чи інакше перерозподілення потоків активної потужності у всій схемі.

Рівняння балансу приростів активної потужності при незбалансованій дії:

Р_ВН – Р_ВГ – Δf^* [(Р_нΣ – Р_ВН) k_fн – (Р_гΣ - Р_ВГ) k_fг] = 0, (3)

де Δf^* = Δf/ f_ном – зміна частоти; при зниженні частоти Δf^* < 0.

При зміні сумарної потужності агрегатів і навантаження в енергосистемі небаланс активної потужності, що викликається нею, компенсується реакцією агрегатів, що залишилися в роботі, і навантаження при зміні частоти у відповідності з крутістю їх статичних характеристик.

Якщо збуренням, що розглядається, є аварійне ослаблення зв'язку, то в Р_ВГ і Р_ВН враховується тільки потужність самих керуючих діянь. Якщо ж саме збурення, наприклад вимкнення потужного агрегату чи вузла навантаження, також вносить небаланс потужності, то в Р_ВГ чи Р_ВН повинна бути врахована сумарна потужність збурення та керуючого діяння.

При підрахованій за допомогою рівняння (3) зміні частоти або при заданому її значенні зниження потужності по зв’язку, що розглядається, ΔР_розв визначається рівнянням балансу приростів потужності для будь-якої з енергосистем – передавальної чи прийомної:

ΔР_розв = Р_ВГ - Δf^* [Р_н.пер k_fн – (Р_г.пер – Р_ВГ) k_fг.пер]; (4)

ΔР_розв = Р_ВН + Δf^* [(Р_н.прм – Р_ВН) k_fн – Р_г.прм k_fг.прм]. (5)

У потужних енергооб’єднаннях ВГ чи ВН можуть не призводити до суттєвих відхилень частоти; тоді зручніше зниження потужності по електропередачі розраховувати безпосередньо через Р_ВГ та Р_ВН. Виключення Δf^* з рівнянь (4) та (5) при їх сумісному рішенні дає наступний вираз:

^, (6)

де А і В – відповідно реакція прийомної та передавальної енергосистем на зміну балансу потужності та відхилення частоти:

А = (Р_н.прм – Р_ВН) k_fн.прм – Р_г.прм k_fг.прм;

В = Р_н.пер k_fн.пер – (Р_г.пер – Р_ВГ) k_fг.пер.

Кількісно ефективність розвантаження при ВГ та ВН можна оцінити за допомогою коефіцієнтів ефективності

k_ефВГ = ΔР_розв / Р_ВГ та k_ефВН = ΔР_розв / Р_ВН.

При сумісному застосуванні ВГ та ВН коефіцієнт ефективності кожного діяння розраховується незалежно, тобто в припущенні відсутності іншого діяння.

За досвідом застосування автоматики аварійного розвантаження на певній кількості електропередач можна рекомендувати не застосовувати ВГ при k_ефВГ < 0,3 та не застосовувати ВН при k_ефВН < 0,7.