Ключевые слова: энергосистема, противоаварийная автоматика, управляющее воздействие, деление энергосистемы.

В 60-х годах разработка противоаварийных мероприятий натолкнулась на принципиальную трудность. Вводились в действие Братская и Красноярская гидростанции, и от каждой из столь крупных электростанций требовалось передавать энергию не в один приемный узел, а в два, не связанных друг с другом. В этих условиях эффективность отключения части генераторов в отправном узле оказалась недостаточной [1]. Для исправления этого недостатка дополнительно применимо или отключение части нагрузки в приемном узле, или аварийное деление отправного узла [2—4].

В статье рассмотрены вопросы выбора момента деления и дана оценка эффективности деления с точки зрения динамической устойчивости.

Проблема аварийного деления энергосистемы не потеряла своей актуальности и по сей день. Такое деление является .одним из важных мероприятием при решении более широкой проблемы управляемости энергосистем.

При реализации аварийного деления необходимо располагать гибкой схемой сети и надежными высоковольтными выключателями [1—3], при этом надо иметь в виду, что во всех послеаварийных условиях целесообразно сохранить параллельную работу всех генераторов энергосистемы. Однако альтернативой аварийному делению в условиях послеаварийного, режима является отключение части потребителей в приемной части энергосистемы[2-4], а это не всегда осуществимо и .приемлемо, например, с точки зрения потерь для потребителей электроэнергии [5]. В условиях же динамического переходного процесса в качестве альтернативы могут рассматриваться электрическое торможение [1—3] и накопители энергии

Как известно из практики США, переход к рынку электроэнергии вызывает повышение нагрузки сети и делает эту нагрузку более переменной. Поэтому средства повышения устойчивости энергосистемы становятся более актуальными. Среди них повышается потребность в разработке принципов выполнения аварийного деления, в углублении, знаний о его эффективности.

Модель энергосистемы. Исходная схема сети представлена на рис. 1. Принято, что внутренние связи обоих ее узлов 1 и 2 несоизмеримо более жестки, чем связь 1—2 между этими узлами в послеаварийных условиях. Такие узлы могут рассматриваться в качестве концентрированных, а схема — в качестве двухузловой. В ней отправной узел 1 состоит из двух частей Г1-1 и Г1-2. Первая из них значительно меньше второй, а их суммарная мощность намного превосходит мощность приемного узла 2.

Рисунок 1 – Исходная двухузловая схема сети

Влияние деления энергосистемы на устойчивость анализируется на примере «простого перехода», т.е. динамического процесса, возникающего после неснимающегося аварийного возмущения.

После отключения одной из линий, связывающих отправной узел с приемным, выполняется деление отправного узла (ДС) отключением связи между П-1 и Г1-2: В результате отключения линии и затем разделения узла / предельная мощность Р12, передаваемая от узла 1 к узлу 2, изменяется. (Верхние индексы у Р12 означают, к какой именно схеме относится эта мощность: / — в исходной схеме; // — в схеме после аварийного возмущения, но до деления; S — в схеме после деления.)

Используемая простая модель энергосистемы позволяет изучить и понять лишь основные аспекты аварийного деления. При решении практических вопросов, связанных с применением деления, необходимы расчеты более подробных моделей. Эти расчеты должны выявить влияние целого ряда обстоятельств, игнорируемых простой моделью. Но, как показывает опыт, осознать необходимость подробных расчетов, планировать эксперименты и правильно понять их результаты слишком часто не удается без опоры на эту простую модель.

Для изучения двухузловой схемы применяется ее представление эквивалентной схемой, в которой генератор, не имеющий местной нагрузки, связан через индуктивное сопротивление с шинами бесконечной мощности. Этот аналитический широко применяется; наиболее детально он описан в [2].

Очевидно, что в отношения динамической устойчивости цель деления — замедлить увеличение угла между ЭДС генератора, и напряжением на приемных шинах. Пока значение угла, во время переходного процесса таково, что деление не достигает этой цели, оно вредно для динамической устойчивости, и выполнять его не следует. Иначе говоря, деление целесообразно выполнять при том угле между ЭДС генератора и напряжением на приемных шинах, начиная с которого замедление (отрицательное ускорение) генератора при параметрах будущего режима S станет равным замедлению при параметрах текущего режима II и затем превысит его.

Эффективность деления. Предположим, что деление выполняется однозначно при угле , т.е. оно выполняется так, что начальный угол режима S, наступающего сразу после деления, равен углу установившегося состояния этого режима, которое должно наступить в схеме S, создающейся после деления: . После такого деления происходит только торможение генератора и может быть использовано все торможение, возможное в этом режиме (рис. 2).

Условие устойчивости перехода (равенство площадок) будет следующим:

Рисунок 2 - Механическая (Рt,) и электрическая (N) мощности эквивалентного генератора во время простого перехода I-II-S (заштрихованы площадки ускорения и торможения генератора)

Управляющие воздействия, подобные отключению части генераторов или нагрузки, направлены, в основном, на увеличение площадки торможения, и чем большая площадка требуется без них, тем их влияние менее заметно. Деление же лишь подчеркивает ее влияние. Деление эффективно лишь постольку, поскольку существует эта площадка. Поэтому эффективность деления растет с повышением интенсивности динамического возмущения (хотя, конечно, отмеченная особенность деления не делает его эффективность всегда достаточной).

С учетом изложенного особенно благоприятно сочетание отключения части генераторов или частичной разгрузки турбин с делением: первые увеличивают площадку торможения, а деление увеличивает ее действенность.

Заключение. Изложенное показывает, что при использовании аварийного деления энергосистемы следует помнить о том, что для получения дополнительного эффекта — повышения динамической устойчивости - деление необходимо выполнять в наиболее подходящий для этого момент переходного процесса.

Анализ эквивалентной схемы показал, что оптимальный для деления момент может наступить как до, так и после того, как передаваемая мощность проходит свое установившееся значение, равное мощности эквивалентной турбины. В рамках использованной в статье модели этот момент наступает раньше, если деление уменьшает относительную нагрузку эквивалентной связи, и позже, если оно увеличивает ее.

Список литературы

1. Гладыше В.А., Иофьев Б.И., Чекалавцев Л.Н. Противоаварийная автоматика электропередач 500 кВ, отходящих от гидростанции (опыт проектирования). - В кн.: Средства противоаварийной автоматики энергосистем.-М.: Энергия, 1964.

   
   

2. Иофив Б.И. Автоматическое аварийное управление мощностью энергосистем. - М.: Энергия, 1974

   
   

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

   
   

4. Совалов С.А., Семенов В.А. Протквоаварииное управление в энергосистемах. - М.: Энергоатомиздат, 1988.

   
   

5. Васькова Т.В, Иофьев Б.И. О выборе оптимальных способов противоаварийного управления электроэнергетической системой. - Электричество, 1986, № 7.