Магистерская работа
(Автореферат)


По теме: "Оценка допустимости асинхронного режима по межсистемной связи"

Выполнил магистр ДонГТУ группы ЭСиС-96 Кухта В.В.

К сожалению здесь вы найдете пока еще только черновики отдельных глав моей работы.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
  1. Суть методики оценки средних значений режимных параметров при установившемся асинхронном режиме по межсистемной связи.

  2. Универсализация программы расчета электромеханических переходных процессов на ЭВМ.

  3. Оценка достоверности результатов методики.

  4. Сервис к методике.
Выводы по работе.

Список литературы.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время в связи с созданием крупных объединенных энергосистем число межсистемных связей, особенно слабых,растет. При этом возможно возникновение асинхронного хода по передаче в послеаварийных режимах в результате появления больших небалансов мощности в отдельных подсистемах, связанных слабой межсистемной связью.
В современных условиях рынка, когда Украина переживает тяжелые времена экономического кризиса, когда все чаще можно услышать о возможном энергетическом кризисе, проблема межсистемных связей стоит особо остро.
С развалом СССР распалась(разъединилась) и единая энергосистема. Произошли огромные перемены в "циркуляции" мощностей по энергосистеме. Каждый год картина все более меняется еще и потому, что энергосистема распродается в руки частных пользователей(взять хотя бы тупиковые подстанции, питающие основных "частников" Донецка, ранее принадлежавших Кировскому ПЭС и недавно выкупленные). Ко всем внутригосударственным изменениям добавляются еще и подключения к Российской энергосистеме.
Таким образом, сейчас, как никогда ранее актуальным является оперативное выявление условий, допускающих кратковременные АР и обеспечение результирующей устойчивости в системах, содержащих слабые межсистемные связи(СМС).
В СССР накоплен определенный опыт использования АР, как эффективного средства повышения надежности и живучести энергосистемы(ЕЭС). Как показывает опыт эксплуатации, устойчивость ЭЭС в некоторых случаях восстанавливается без отключения СМС, т.е. происходит успешная ресинхронизация.
При АР восстановление подсистем возможно либо путем отключения МС с последующей синхронизацией(при этом возникает необходимость действия АЧР и отключения некоторых потребителей в дифицитной зоне ЭЭС и отключения ряда генераторов в избыточной части системы), либо путем ее ресинхронизации. В последнем случае возможен относительно длительный АР, допустимость которого, по условиям паралельной работы генераторов, внутри каждой подсистемы должна быть проверена. Обеспечив ресинхронизацию, восстановить синхронную работу ЭЭС можно в течение нескольких секунд, в то время как для того чтобы произвести точную синхронизацию ЭЭС, требуется иногда несколько десятков минут и более. При допущении кратковременных АР по СМС важно знать средние значения режимных параметров в каждой из подсистем. Вместе с тем допустимость АР по СМС может ограничиваться условиями устойчивости ответственных узлов нагрузки, оказавшихся вблизи электрического центра качаний. При этом необходимо убедиться, что в синхронно работающей подсистеме, содержащей СМС, не возникнет недопустимых качаний, что может быть обусловлено явлением электромеханического резонанса при слабом демпфировании колебаний.
Таким образом, кратковременный АР допустим в энергосистеме, если выполняются следующие условия: нет опасности повреждения асинхронно работающих генераторов; в результате действия автоматики возможна ресинхронизация; возмущение, создаваемое АР в энергосистеме, не приводит к дальнейшему развитию аварии.
Разработанные для этой цели численные методы, основанные на моделировании с помощью ЭВМ, не дают в достаточной степени правильного ответа о средних значениях режимных параметров из-за больших погрешностей, обусловленных погрешностями самих численных методов, и погрешностей, накапливаемых в ходе расчета длительного переходного процесса. Это снижает достоверность получаемых результатов и не позволяет качественно проанализировать происходящие реальные физические явления.
Известны методы, в которых используется измерение либо вычисление различных режимных параметров: J и U; (угол между U1 и U2); фазового угла между P и Q, J и U и других с учетом и без учета промежуточного отбора мощности по МС в АР. Однако они предназначены для определения закономерностей изменения режимных параметров и выявления АР с целью настройки устройств противоаварийной режимной автоматики(АПАХ) на отключение МС.
В источниках (2,5) предлагаются упрощенные аналитические выражения для определения значений тока и напряжения при АР по МС, но без учета промежуточных нагрузок. Однако недостатком существующих методов является то, что они не позволяют определить изменения баланса мощностей в ЭЭС с отборами мощностей в АР и изменения средних уровней напряжений и частоты связываемых подсистем по сравнению с доаварийными значениями, а также оценить возможность возникновения дефицита реактивной мощности - главной причины существенного снижения средних уровней напряжения в узлах передачи.
В связи с этим в некоторых энергосистемах, опасаясь развития аварии при асинхронном ходе, устанавливают делительную автоматику мгновенного действия, разделяющую несинхронно работающие части системы. При этом возникает необходимость действия АЧР и отключения части потребителей в дифицитной части системы и части генераторов - в избыточной. Таким образом, проблема выбора - АР или разделение системы на части - представляется актуальной задачей, особенно для СМС.
При исследовании допустимости кратковременного асинхронного хода по межсистемной связи возникает ряд задач.
Во-первых, асинхронный ход по передаче представляет собой периодическое возмущение для генераторов синхронно работающих частей системы. Такое возмущение может привести к нарушению внутриподсистемной устойчивости работы генераторов; при этом задача исследования состоит в том, чтобы оценить опасную амплитуду возмущения, создаваемого асинхронным ходом по передаче, и частоты связываемых передачей подсистем, которые могут привести к развитию аварии.
Вторая задача - исследование квазиустановившихся послеаварийных режимов, когда после изменения частоты в одной или в обеих подсистемах по межсистемной передаче идет кратковременный установившийся асинхронным ход. При этом нужно определить баланс мощностей в системе в таком квазиустановившемся режиме, средние уровни напряжений и частоты связываемых подсистем.
Третья задача анализа - оценка устойчивости узлов нагрузки, подсоединенных к межсистемной связи, по которой идет асинхронным ход. При этом опасное развитие аварии в виде нарушения устойчивости узлов нагрузки может возникать при понижении среднего уровня напряжения в различных точках передачи, к которым могут быть подсоединены промежуточные узлы нагрузки; опасность для узлов комплексной нагрузки могут создавать также периодические колебания напряжения в узле, подключенном к передаче, по которой осуществляется связь между двумя несинхронно работающими частями системы.
1 СУТЬ МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ СРЕДНИХ ЗНАЧЕНИЙ РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ УСТАНОВИВШЕМСЯ АСИНХРОННОМ РЕЖИМЕ ПО МЕЖСИСТЕМНОЙ СВЯЗИ
В [4] была разработана аналитическая методика определения средних значений режимных параметров при установившемся асинхронном режиме (АР) по слабой межсистемной связи (СМС), а также оценка критических параметров при больших колебаниях, вызывающих вторичное нарушение устойчивости.
На базе разработанной методики построен диалоговый комплекс, с помощью которого, используя программу оперативного электромеханического эквивалентирования, строятся разные математические модели многомашинных систем, объединенных СМС:
    - двухмашинной системы конечной мощности с любым количеством промежуточных отборов (нагруок, если они есть) - для исследования перераспределения P, Q и f в соединяемых подсистемах в квазиустановившемся АР;
    - трехмашинной системы конечной мощности с учетом нагрузок, АРС (автоматического регулятора скорости), АРВ (автоматического регулятора вращения) генераторов - для определения характера нелинейного электромеханического резонанса при установившемся АР одной из подсистем, а также для определения эквивалентных возмущений, приложенных к валам синхронных машин и др.
Cуть статьи.
Статья разделена на две части.
В первой части - оценка средних значений режимных параметров при установившемся АР по межсистемной связи. В крадце освящена методика определения зон А, В, С; АQ, ВQ, СQ; Аu, Сu.
Для оценки справедливости основных теоретических положений методики проведено экспериментальное исследование на динамической модели МЭИ. Методика подтверждена.
Методика позволила выявить следующее:
1. Составляется исходная двухмашинная модель.
Метод разработан для расчета схемы объединенных систем слабой связью с промежуточным отбором (сколько угодно нагрузочных узлов). Метод основан на следующих допущениях:
- нарушение устойчивости внутри каждой из подсистем не может быть.
- установившийся АР и условия ресинхронизации определяются согласно статической характеристике момента первичного двигателя [1, стр. 473], т. е. не учет процесса установления режима в соответствии с динамической характеристики.
2. Ввод исходных данных.
Исходными данными для расчета согласно методике являются:
j12 - аргумент комплексной величины Y12;
d12(0) - параметр исходного режима;
d12(0)=(S1cp-S2cp)*t+C(0)+C1*Sin(wt+j),
    где S1cp=(0.06-0.08)*ЦMm/Tj - среднее скольжение генераторов системы [1],
    w=S1cp-S2cp;
    С0=а01-а02 - постоянная составляющая взаимного угла d12(0),
    а01 - нулевая гармоника угла d12(0),
    С1= Ца11'+а12'-2*а11*а12*Соs(j1-j2) - амплитуда первой гармоники угла d12(0),
    j=arctg((a12*Sinj2-a11*Sinj1)/(a12*Cosj2-a11Cosj1))
    а11 и а12 - первые гармоники углов d1 и d2 соответственно.
В методике употребляются постоянные составляющие взаимного угла, нулевые гармоники - имеется в виду разложение периодической функции угла d в ряд Фурье и учет только амплитуд нулевых и первых гармоник [1,стр. 196],
d=а0+а1*Sin(wt+j)
3. Определение области статически устойчивых режимов.
Область статически устойчивых режимов определяется неравенствами: -90°+arctg[((Tj2-Tj1)/(Tj2+Tj1))*tga12]<= d12(0)<= 90°+arctg[((Tj2-Tj1)/(Tj2+Tj1))*tga12];
Tj1 иTj2 - постоянные инерции системы С1 и С2,
а12=j12-90°.
Расчет Scp и Scpдоп. Cогласно Венникову В. А.[1], среднее скольжение находится по таким формулам:
4. Проверка условия ресинхронизации.
Ресинхронизация возможна, согласно[1], при условии, если скольжение не превышает 2Scpдоп,
где Scpдоп=ЦM12/Tjэ,
После этого остается пока еще невыясненым вопрос по поводу расчета Scp и Scpдоп.
5. Определение места качаний и проверка попадания АР в центр качаний.
Данная операция производится, по всей вероятности, согласно [12] и [16], где подробнейшим образом описаны данные способы.
6. Определение зон А, В, С; АQ, ВQ, СQ; Аu, Сu.
В [4] приведены формулы для С1 такие же, как и для С2.

Вторая часть посвящена резонансным явлениям при ресинхронизации. Исследуются резонансные явления при АР в трехмашинной системе. Резонансное нарушение наблюдается как при повышении Sас, так и при уменьшении. При переходе к резонансной частоте наблюдались значительные уменьшения напряжения в узлах нагрузки. Исследования показали, что при быстром прохождении через резонансную область (Sас > 0.25 Гц/с), не возникает опасности нарушения устойчивости.
2 УНИВЕРСАЛИЗАЦИЯ ПРОГРАММЫ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ НА ЭВМ
Исходную программу расчета в MatCad Вы найдете в моей Электронной библиотеке
3 ОЦЕНКА ДОСТОВЕРНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ МЕТОДИКИ
Глава на доработке.
4 СЕРВИС К МЕТОДИКЕ
Описанная в главе 1 методика нуждается в специальной обработке для последующего использования ее в программах автоматизированных рабочих мест инженера-энергетика. Данная глава посвящена рассмотрению этого вопроса.
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
В данной работе рассматривался метод оперативной оценки допустимости асинхронных режимов по межсистемной связи. Разработанная методика и созданный на ее основе диалоговый комплекс позволяют по известным параметрам схемы и исходного режима системы предварительно оценивать параметры режима при установившемся асинхронном ходе по межсистемной связи без непосредственного их расчета. Однако, методика имеет слишком значительные допущения, что дает повод для сомнений в ее достоверности. Для оценки возможности применения этой методики на практике были усовершенствованы несколько программ расчета электромеханических переходных процессов. В существующих схемах были добавлены узлы нагрузки и полученные результаты сравнивались с результатами методики описанной в гл.1. Окончательные выводы могут быть приведены только после завершения работы над диссертацией.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
  1. Венников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах.- М.: Высшая школа, 1978.

  2. Литкенс И. В., Пуго В. И. Коллебательные свойства электрических систем.- М.: Энергоатомиздат, 1988.

  3. Хачатуров А. А. Несинхронное включение и ресинхронизация в энергосистемах.- М.: Энергия, 1969.

  4. Литкенс И. В., Пуго В. И., Гусейнов А. М. Исследование параметров асинхронного режима в межсистемной связи.- Электричество, 1981, №9.

  5. Гусейнов А. М. Метод оперативной оценки допустимости асинхронных режимов по межсистемной связи.- Электричество, 1990, №8.

  6. Портной М. Г., Рабинович Р. С. Управление энергосистемами для обеспечения устойчивости.- М.: Энергия, 1978.

  7. Литкенс И. В., Гусейнов А. М., Станчев С. Д. Результирующая устойчивость в многомашинных регулируемых системах.- Изв. АН СССР. Энергетика итранспорт, 1986, №3.

  8. Ларин А. М., Рогозин Г. Г. Методические указания к курсовому проекту "Специальные режимы электрических систем". Донецк: ДПИ, 1988.

  9. Горушкин В. И.,Литкенс И. В., Сулейманов И. К. Определение параметров и устойчивости вынужденных колебаний в многомашинной системе конечной мощности при периодических возмущениях.- Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт, 1974, №2.

  10. Лоханин Е. К., Васильева Г. В., Галактионов Ю. И. Математическая модель энергосистемы для расчета и анализа переходных процессов и устойчивости.- Тр. ВНИИЭ. вып. 51.- М.: Энергия, 1976.

  11. Венников В. А. Электрические системы.- т. 2., М.: Высшая школа, 1971.

  12. Гоник Я. С. Способы выявления асинхронного хода в электрических системах и сетях: Диссертация на соискательскание ученой степени к.т.н.- М.,1975.

  13. Венников В. А. Оптимизация режимов электростанций и энергосистем: Учебник для вузов.- М., 1990.

  14. Грей Э. К., Матьюз Г. Б. Функции Бесселя и их приложения к физике и механике: Пер. с англ. Коган С. Л.- 2-е изд.- М.:Иноиздат, 1953.

  15. Ватсон Г. Н. Теория Бесселевых функций. Ч.1.: Пер. с англ.- М.: Иноиздат, 1949.

  16. Опыт эксплуатации и проектирования устройств противоаварийной режимной автоматики.- М.: Энергия, 1973.

  17. Кузьмин Р. О. Бесселевы функции.- изд. 2-е- Л.-М.: Окти, 1935.

  18. Идельчик В. И. Расчеты и оптимизация режимов электрических сетей и систем.- М.: Энергоатомиздат, 1988.

  19. Венников В. А., Жуков Л. А. Переходные процессы в электрических системах(элементы теории и расчета).- М.-Л.: Госэнергоиздат, 1953.

  20. Венников В. А. Электрические системы. Электрические сети: Учебник для вузов.- М.: Высшая школа, 1998.

  21. Идельчик В. И. Расчеты установившихся режимов электрических сетей.- М.: Высшая школа, 1977.

  22. Филатов А. А. Ликвидация аварий в главных схемах электрических соединений станций и подстанций.- М.: Энергоатомиздат, 1983.

К началу работы

© Автор: магистр ДонГТУ, гр. ЭСиС-96, Кухта В.В.
Магистерская работа на тему "Оперативная оценка допустимости асинхронного режима по межсистемной связи"