WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

В качестве количественной оценки апериодической устойчивости принята пропускная способность электрической сети, характеризуемая коэффициентом запаса по мощности.

Расчеты для схемы №1 показывают, что замена одного из шунтирующих реакторов (ШР) на УШР мощностью 180 МВА дает возможность дополнительно передать от крупной электростанции (или эквивалента энергосистемы) в приемную систему 60 МВт (5 % от исходной мощности). В случае замены одного из ШР на управляемую поперечную компенсацию с диапазоном регулирования реактивной мощности ±180 Мвар пропускная способность передачи возрастает на 140-150 МВт (11,6 - 12,5 % от исходной мощности).

Замена обоих ШР в промежуточной точке электропередачи схемы №1 на УШР той же установленной мощности позволяет увеличить диапазон передаваемой по электропередачи мощности на 120 МВт, а замена обоих ШР на источник реактивной мощности (например СТК) с возможностью работать в диапазоне ±360 Мвар позволяет расширить этот диапазон на 300 МВт (25 % от исходной мощности).

Для схемы № 2 замена ШР в узле 4 на УШР дает возможность передачи из системы дополнительно 130 МВт (при рассмотрении случая сброса мощности в узле 14), а при комплексном использовании УШР в нескольких узлах сети эту величину можно повысить до 180 МВт.

Таким образом, для передачи по сети дополнительной мощности в размере 1 МВт необходимо иметь 1,43 Мвар (в зависимости от энергетической ситуации и топологии сети) регулировочного диапазона реактивной мощности.

Использование УШР также позволяет увеличить пропускную способность сети и повысить коэффициент запаса по мощности в послеаварийных схемах - при отключении одной из линии сети. Результаты расчетов на примере схемы №2 представлены на рис 3.

31.26.Кзап,% 18.29.30 нормальная схема 23.7-20 20 5-отключенные 10 линии 4.6- ИРМ УШР ШР (-180,+180) (-180, 0) МВА МВА тип компенсирующих устройств Рис. 3 - Влияние управляемой поперечной компенсации на коэффициент запаса по апериодической статической устойчивости схемы № 2.

Увеличение пропускной способности происходит за счет изменения проводимости устройства управляемой поперечной компенсации и поддержания уровня напряжения в электрической сети на должном уровне.

При управлении УШР по отклонению напряжения в узле его подключения изменение его проводимости и, следовательно, потребляемой реактивной мощности осуществляется с неким статизмом, величина которого определяется коэффициентом усиления по отклонению напряжения. На рис. отражено влияние коэффициента усиления УШР, расположенного в узле 4 на напряжение в узле подключения реактора при снижении мощности генераторов электростанции Г-14 исследуемой схемы № 2.

Выбор величины коэффициента усиления УШР может быть произведен по максимально возможному допустимому отклонению напряжения в узле подключения УШР. Верхняя граница будет определяться наибольшим рабочим значением напряжения. Нижняя граница будет определяться исходя из комплексной оценки влияния напряжения в данном узле на уровни напряжения в прилегающей к узлу подключения УШР сети вплоть до шин электроприемников. В общем случае значение нижней границы уровня напряжения в узлах высоковольтной сети может быть различным.

Up, кВ 1200 1150 1100 1050 1000 Pг14, МВт Рис. 4 – Изменение напряжения в узле подключения УШР при снижении мощности генераторов Г-14 для различных коэффициентов усиления УШР: 1 - k0Up = 0 (ШР), 2 - k0Up = 50мкСм / кВ,3 - k0Up = 200мкСм / кВ, 4 - k0Up = 500мкСм / кВ, 5 - k0Up = 5104 мкСм / кВ Если оценку нижней границы снижения напряжения в высоковольтной сети сделать затруднительно, или в случае представления нагрузки эквивалентной величиной на шинах подстанции/станции, то выбор величины коэффициента усиления по отклонению напряжения k0Up УШР можно произвести исходя из обеспечения требуемой пропускной способности электрической сети или нормативного значения коэффициента запаса по мощности.

На рис. 5 представлено изменение коэффициента запаса базового режима умеренных нагрузок схемы № 2 в нормальной и послеаварийной схемах (при отключении ВЛ 6-9 напряжением 500 кВ) при вариации коэффициента усиления k0Up УШР.

По полученным результатам видно, что приемлемое поддержание напряжения и обеспечение нормативных значений коэффициентов запаса возможно при конечных коэффициентах усиления, значения которых находятся в диапазоне 30 200 мкСм/кВ.

` При представлении генераторов электростанций моделью Eq = const и использовании пропорционального регулирования УШР (по отклонению напряжения в узле подключения) увеличение коэффициента усиления k0Up приводит к ухудшению устойчивости ЭЭС. Снижение данного коэффициента приводит к ослаблению функции поддержания напряжения.

Кз, % 15 Коu, 0 50 100 150 200 250 300 мкСм/кВ Рис. 5 - Изменение величины коэффициента запаса по мощности базового режима умеренных нагрузок тестовой схемы № 2: 1 – в нормальной схеме; 2 – при отключении ВЛ 6-9 напряжения 500 кВ Для исключения данного негативного явления и улучшения устойчивости ЭЭС в регулировании УШР предлагается использование каналов стабилизации по напряжению в узле подключения и току УШР.

Исследования показали, что в отличие от канала стабилизации по напряжению, канал стабилизации по току в меньшей степени влияет на устойчивость ЭЭС, что видно из рис. 6 (на примере схемы №1), поэтому канал стабилизации по току может рассматриваться как дополнительный.

Исследования для рассматриваемых ЭЭС показали, что комплексное использование данных каналов стабилизации, как и использование в регулировании УШР канала стабилизации по частоте изменения напряжения в узле его подключения не приводит к улучшению устойчивости ЭЭС, по сравнению с использованием канала стабилизации по напряжению.

При учете АРВ генераторов введение каналов стабилизации по току и напряжению не оказывает существенного влияния на колебательную устойчивость ЭЭС, а максимально-возможную степень устойчивости можно обеспечить и при пропорциональном регулировании УШР. Из чего следует, что АРВ генераторов оказывает доминирующее влияние на устойчивость ЭЭС.

-0.-0.Ty,c 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 Ty,c 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.-0.-0.-0.19 1 -0.-0.21 -0.-0.-0.-0.-0.-0.-0.-0.-0.a,1/c a,1/c а) б) Рис. 6 – Изменение степени устойчивости базового режима схемы №1 в зависимости мкСм k0Up = от регулирования УШР и постоянной времени последнего ( ):

кВ 1 - пропорциональное регулирование, а также при использовании каналов мкСм мкСм k1Up = 30 k1Up = стабилизации: а) по напряжению: 2 -, 3 - кВ / с кВ / с мкСм мкСм k1Ip = 100 k1Ip = б) по току: 2 - ; 3 - кА/ с кА/ с Третья глава посвящена влиянию УШР на динамическую устойчивость ЭЭС и качество переходных процессов в зависимости от регулирования УШР.

В качестве расчетных возмущений в работе рассматриваются короткие замыкания (для сети 500 кВ – однофазное, для сети 220 кВ - трехфазное) или возникновения небалансов мощности в рассматриваемой ЭЭС. Длительность КЗ определяется действующими нормативами.

Замена в промежуточной точке электропередачи схемы №1 двух ШР на два УШР той же мощности (360 МВА) приводит к увеличению предела передаваемой мощности по условию динамической устойчивости на 40 МВт.

Таким образом, для увеличения передаваемой мощности на 1 МВт необходимо иметь 9 МВА регулировочного диапазона компенсирующих устройств.

Известно, что расчетная величина предела передаваемой мощности по условию динамической устойчивости в значительной степени зависит от учета АРВ генераторов и форсировки возбуждения. Тем не менее, сравнительная эффективность влияния УШР на предел передаваемой мощности по условию динамической устойчивости при прочих равных условиях не будет зависеть от используемой модели генераторов электростанций.

Выполненные исследования показали, что УШР несущественно влияет на предел передаваемой мощности по условию динамической устойчивости. Это, в основном, обусловлено малым его влиянием на величину взаимной проводимости при полном исчерпании его ресурсов в начальной стадии переходного процесса, а также косвенным воздействием на траекторию движения, в отличие от возбуждения генераторов. Исходя из этого, в дальнейшем в работе УШР рассматривались с точки зрения улучшения качества переходного процесса.

На качество переходного процесса в значительной степени оказывает влияние быстродействие поперечной компенсации, характеризуемое величиной постоянной времени, которая в свою очередь определяется конструкцией устройства. В настоящее время следует отметить два наиболее перспективных типа поперечной компенсации: управляемые шунтирующие реакторы и статические тиристорные компенсаторы (СТК).

Управляемые шунтирующие реакторы подразделяются на УШРТ (трансформаторного типа) и УШРП (с подмагничиванием), постоянная времени которых может находиться в широком диапазоне: 0,021с, при этом, УШРТ и СТК по быстродействию на порядок выше, чем УШРП. Тем не менее, за счет конструктивных особенностей стоимость УШРТ и СТК на сегодняшний день уступают УШРП, что делает их менее привлекательными для инвесторов.

Выполненные исследования показали, что чем меньшей постоянной времени обладает УШР, тем выше его быстродействие и меньше время стабилизации напряжения в узле подключения, что видно из рис. 7.

Анализ переходных процессов в рассматриваемых ЭЭС показал, что при коротких замыканиях, которые приводят к значительным снижениям напряжения в прилегающей сети на начальной стадии процесса, УШР сбрасывает мощность и переходит в холостой режим работы, а скорость этого перехода будет практически одинаковая как для УШРТ, так и для УШРП.

Поэтому в начальной стадии переходного процесса конструктивное исполнение УШР не будет влиять на характер переходного процесса, а влияние постоянной времени управляемой поперечной компенсации проявится только в последующих стадиях процесса.

U4, о.е.

Bp, мкСм 1.1.1 500 0.0.0.0.0.0.0.t,c 0 0.5 1 1.5 2 2.5 t,c 0 0.5 1 1.5 2 2.5 а) б) Рис. 7 – Изменение напряжения в узле подключения УШР (узел 4) – а), а также его проводимости – б) при трехфазном КЗ на одной линии 5-7 тестовой схемы №2 с последующим ее отключением при различной постоянной времени с пропорциональным регулированием: 1 - Т = 0,01c ; 2 - Т = 0,3c ; 3 - Т = 1c y y y Если пренебречь малой постоянной времени дифференцирующего элемента регулятора, то изменение проводимости УШР можно записать в следующем виде (в операторной форме) :

k1Up Bp (1+ pTU ) (1+ pTy ) - k0Up (1+ p ) U = k0Up p откуда видно, что при условии равенства k1Up = Tу k0Up, один из корней системы дифференциальных уравнений, описывающих поведение системы, будет равен p = -. А быстродействие УШР будет определяться остальными Ty параметрами его регулятора при неизменных остальных параметрах элементов системы.

Как показали исследования, введение в регулирование УШР канала стабилизации по напряжению позволяет качественно улучить характеристику изменения напряжения в узле подключения поперечной компенсации даже при значительной постоянной времени y, что видно из рис. 8. При этом наблюдается увеличение быстродействия УШР с точки зрения нормализации напряжения в узле ее подключения.

Значительное увеличение коэффициента усиления канала стабилизации k1Up может привести к ухудшению статической устойчивости. Для обеспечения корректной работы УШР во всех режимах работы должно использоваться разделение функций УШР в статических и динамических режимах.

U4, о.е.

Bp, мкСм 1.1.1.1.005 5 0.0.99 0.0.t,c 0 0.5 1 1.5 2 2.5 t,c 0 0.5 1 1.5 2 2.5 а) б) Рис. 8 – Влияние канала стабилизации по напряжению на изменение напряжения в узле подключения УШР (узел 4)- а), а также его проводимости – б) при уменьшении мощности генераторов Г-14 на 200 МВт (17 %) тестовой схемы №2 при пропорциональном мкСм регулировании, k0Up = 60 : 1 - Т = 0,3c ; 2 - Т = 1c ; 3 - Т = 3c, а также с учетом y y y кВ мкСм канала стабилизации по напряжению: 4 - Т = 3c, k1Up = 60 ; 5 - Т = 3c, y y кВ / с мкСм k1Up = кВ / с Таким образом, использование в регулировании УШРП канала стабилизации по напряжению с оптимальными настройками позволяет обеспечить его быстродействие соответствующее УШРТ, что делает УШРП еще более привлекательным для инвесторов в связи с меньшей его стоимостью.

Как показали исследования, дополнительное использование канала стабилизации по току поперечной компенсации не оказывает существенного влияния на ход переходного процесса, что позволяет использовать его для улучшения статической устойчивости без опасения негативного влияния этого канала регулирования при значительных возмущениях в системе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Основные результаты, полученные в соответствии с поставленными задачами в рамках диссертационной работы:

1. Разработана математическая модель регулятора УШР, которая применена для расчетов колебательной статической устойчивости и переходных электромеханических процессов в сложной ЭЭС. Для расчетов переходных процессов применены математические модели регуляторов УШР и системы возбуждения генераторов электростанций на основе дискретной формы интеграла Дюамеля.

2. Расчетами подтверждена целесообразность применения управляемой поперечной компенсации (в частности УШР) для значительного расширения потенциала использования пропускной способности существующей электрической сети в широком диапазоне электрических режимов, улучшения коэффициентов запаса по апериодической статической устойчивости, а также для качественного улучшения режимных параметров ЭЭС в переходных процессах.

3. Расчетами доказано несущественное влияние УШР на колебательную статическую и динамическую устойчивость ЭЭС, особенно в условиях широкого распространения сильного регулирования возбуждения генераторов электростанций системы.

4. Выполненные исследования показали, что регулирование управляемого шунтирующего реактора по отклонению и первой производной напряжения в узле его подключения достаточно для обеспечения требуемых уровней напряжения в установившихся режимах и стабилизации напряжения в переходных процессах.

5. Использование в регулировании управляемого шунтирующего реактора первой производной по напряжению в узле подключения реактора позволяет компенсировать инерционные свойства и увеличить быстродействие УШР, что значительно улучшает качество переходных процессов особенно при больших возмущениях.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Полудницын П.Ю. Оценка влияния управляемого шунтирующего реактора на статическую устойчивость электроэнергетических систем // Вестник МЭИ.– 2007.– №3.– С. 79-87.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»