Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Электрические станции, сети и системы

Диссертационная работа:

Касобов Лоик Сафарович. Предотвращение нарушений устойчивости режима энергосистемы с преобладанием гидрогенерации (на примере энергосистемы Таджикистана) : диссертация ... кандидата технических наук : 05.14.02 / Касобов Лоик Сафарович; [Место защиты: Новосибирский государственный технический университет].- Новосибирск, 2010.- 159 с.: ил.

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ 5

ВВЕДЕНИЕ 8

ГЛАВА 1. ВОЗМОЖНОСТИ И ОСОБЕННОСТИ КОНТРОЛЯ
УСТОЙЧИВОСТИ РЕЖИМА ЭЭС С ПРЕОБЛАДАНИЕМ
ГИДРОГЕНЕРАЦИИ (НА ПРИМЕРЕ ЭЭС ТАДЖИКИСТАНА) 14

  1. ЭЭС Таджикистана. История, настоящее и будущее 14

  2. Современные возможности контроля устойчивости режимов ЭЭС (Мониторинг запасов устойчивости) 19

  3. Особенности и возможности управления режимами для предотвращения нарушений устойчивости в ЭЭС с преобладанием гидрогенерации (на

примере ЭЭС Таджикистана) 37

1.4. Выводы 40

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ РЕЖИМОВ ЭЭС С
ПРЕОБЛАДАНИЕМ ГИДРОГЕНЕРАЦИИ (НА ПРИМЕРЕ ЭЭС
ТАДЖИКИСТАНА) 42

  1. Базовая цифровая модель для исследования режимов ЭЭС 42

  2. Ограничения по статической устойчивости 45

  3. Аналитическое определение областей устойчивости 47

  4. Определение ограничений по динамической устойчивости 61

  5. Определение мер обеспечения устойчивости режимов ЭЭС 69

  6. Выводы 72

ГЛАВА 3. МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ ЭЭС С
ПРЕОБЛАДАНИЕМ ГИДРОГЕНЕРАЦИИ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ
НАРУШЕНИЙ УСТОЙЧИВОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДАННЫХ
СМПР 73

  1. Основы управления переходными режимами ЭС 73

  2. Функциональные возможности технологии WAMS для

осуществления управления, предотвращающего нарушения
устойчивости ЭС 75

  1. Опыт применения информации WAMS для ПАУ в зарубежных энергосистемах 78

  2. Опыт создания СМПР в России 84

  3. Контролируемые параметры для ПАУ по данным СМПР 87

  4. Перспективы реализации ПАУ на основе СМПР 87

3.7. Постановка задачи управления переходными режимами для
обеспечения устойчивости ГЭС путем ОГ 89

3.8. Идентификация матрицы СВП эквивалента многомашинной
ЭС по данным системы мониторинга переходных режимов (СМПР-
WAMS) с выделением синфазных групп генераторов 101

3.9. Экспериментальная проверка метода определения пределов мощности
по условиям устойчивости на основе идентификации СВП 120

3.10. Выводы 123

ГЛАВА 4. О ТЕХНИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ
РЕЖИМАМИ ЭЭС ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ НАРУШЕНИЙ
УСТОЙЧИВОСТИ В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ 125

4.1. Построение СМЗУ и ее использование для управления режимами ЭЭС
Таджикистана 126

  1. Структура комплекса СМЗУ 130

  2. Требования по надежности 133

  3. Выводы 134

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 135

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 136

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Данные о параметрах оборудования и режимах ЭЭС

Таджикистана 149

Приложение 2. Структура годовых запасов энергоресурсов Таджикистана... 154

ПриложениеЗ. Географическая карта республики Таджикистана. Перспективы развития ЭЭС и выдачи мощностей ГЭС. Перспективные планы

строительство ГЭС 156

Приложение 4. О программах MUSTANG WIN. И TKZ 3000 160

Приложение 5. Исходные данные и динамические параметры ЭЭС 164

Приложение 6. Акты внедрения 170

Используемые сокращения и обозначения

АДВ - автоматическая дозировка воздействий;

АПВ - автоматическое повторное включение;

АПНУ - автоматическое предотвращение нарушения устойчивости;

АРВ - автоматический регулятор возбуждения;

АРВ ПД - автоматический регулятор возбуждения пропорционального

действия; АРВ СД - автоматический регулятор возбуждения сильного действия; АСДУ - автоматизированная система диспетчерского управления; АУМСУ - автоматического управления мощностью с целью

сохранения устойчивости; АЧР - автоматическая частотная разгрузка; БГЭС - Байпазинская гидроэлектростанция; ВЛ - воздушная линия;

ВЕИИЭ - всесоюзный научно-исследовательский институт энергетики; ГГЭС - Головная гидроэлектростанция; ГЭС - гидроэлектростанция; ГК - генерирующая компания; ДМЗ - демилитаризованная зона; ДРТ - длительная разгрузка турбины; ДС - деление системы;

ДТЭЦ - Душанбинская теплоэлектроцентраль; ЕЭС - Единая энергетическая система; ИРС - информационная расчетная система; ИРТ - импульсная разгрузка турбины; КЗ - короткое замыкание; ЛВС - локальная вычислительная сеть; ЛВУ - логико-вычислительное устройство;

ЛЭП - линия электропередачи;

МДП - максимум допустимого перетока;

НГЭС - Нурекская гидроэлектростанция;

НИИПТ - научно-исследовательский институт по передаче электрической

энергии постоянным током высокого напряжения;

HP - нормальный режим;

НЭ - накопители энергии;

ОАХК — открытая акционерная холдинговая компания;

ОГ - отключение генераторов;

ОДУ - оперативное диспетчерское управление

ОН - отключение нагрузки;

ОР - отключение реакторов;

ОЭС - объединенная энергосистема;

ПА - противоаварийная автоматика;

ПАР - послеаварийный режим;

ПАУ — противоаварийное управление;

ПО - программное обеспечение;

ПР- предельный режим;

ПС - подстанция;

РДУ - районное диспетчерское управление;

РПП - регистратор переходных процессов;

РПР - регистратор переходных режимов;

РТ - разгрузка турбины;

РФ - релейная форсировка;

РЭС - районная электроэнергетическая система;

САУ - система автоматического управления;

СВП - собственные и взаимные проводимости;

СГ - синхронный генератор;

СК — сетевая компания;

СЛУ - система линейных уравнений;

СМЗУ - системы мониторинга запасов устойчивости;

СМПР — система мониторинга переходных режимов;

СНГ - Союз Независимых Государств;

ССД - система сбора данных;

СУ - статическая устойчивость;

США — Соединенные штаты Америки;

ТН - трансформатор напряжение;

ТТ - трансформатор тока;

УВ - управляющее воздействие;

УПР - уравнения предельных режим;

УР - установившийся режим;

УУР - уравнения установившегося режима;

ФВ - форсировка возбуждения;

ЦДС - центральное диспетчерское службы;

ІТІБМ - шины бесконечной мощности;

ЭВМ - электронная вычислительная машина;

ЭГП - электрогидравлический преобразователь;

ЭДМ - электродинамическая модель;

ЭДС - электродвижущая сила;

ЭС - энергетическая система;

ЭТ - электрическое торможение;

ЭЭС - электроэнергетическая система;

ЯТЭЦ - Яванская теплоэлектроцентраль;

GPS - Global Poisson 's system;

PDC - Phasor Data Concentrator,

PMU— Phasor Measurement Unit;

WACS— Wide Area Control System;

WAMS — Wide Area Measurement System.

Введение к работе:

Актуальность работы

В мире существует ряд стран, которые обладают большими запасами гидроресурсов, используемых в энергетике и, соответственно, с большой долей гидроэлектростанций (ГЭС). Таджикистан относится к числу таких стран. Планами развития энергетики Таджикистана предусмотрено масштабное строительство крупных и малых ГЭС совместно с сооружением новых линий электропередачи (ЛЭП).

Для эффективного использования запасов энергоресурсов, мощностей ГЭС, пропускной способности ЛЭП в энергосистемах с большой долей гидрогенерации необходимо исследование их статических и динамических свойств с определением принципов построения, структуры и алгоритмов системы противоаварийного управления, учитывающих возможности современных технологий мониторинга переходных режимов (СМПР) ЭЭС и управления ими.

Благодаря синхронности измерений в СМПР появляется возможность контролировать параметры, характеризующие взаимное движение синхронных машин во время динамического перехода: взаимные углы между векторами электродвижущей силы (ЭДС) генераторов, взаимные скольжения, ускорения, синхронизирующие мощности. Указанные параметры обладают наибольшей информативностью с точки зрения оценки запасов устойчивости и реализации противоаварийного управления в энергосистемах.

Этими факторами определяется актуальность темы настоящей работы, в которой на примере ЭЭС Таджикистана исследуется целесообразность и принципиальная реализуемость такого управления в энергосистемах с преобладанием гидрогенерации.

Целью работы является разработка принципов и алгоритмов контроля запасов устойчивости, управления для предотвращения нарушений устойчивости в энергосистемах с преобладанием гидрогенерации, обеспечивающих высокую надежность параллельной работы электростанций и эффективное использование пропускной способности электрической сети.

Для достижения этой цели ставились и решались следующие задачи:

  1. Выбор состава свойств ЭЭС и методов их анализа на основе изучения имеющихся работ.

  2. Разработка цифровых моделей режимных свойств (на примере ЭЭС Таджикистана).

  3. Определение эффективных для противоаварийного управления методов контроля ограничений по устойчивости режима ЭЭС.

  4. Разработка алгоритмов управления для предотвращения нарушений устойчивости в ЭЭС.

  5. Проведение физических (на электродинамической модели) и вычислительных экспериментов для проверки эффективности методов контроля устойчивости и алгоритмов противоаварийного управления.

Объектом исследования является электроэнергетическая система Таджикистана, обладающая доминирующей гидрогенерацией.

Предметом исследования являются модели и методы контроля устойчивости ЭЭС, принципы и алгоритмы управления для предотвращения нарушений устойчивости электроэнергетической системы с преобладанием гидрогенерации.

Методы исследования. В работе используются методы классического анализа устойчивости режимов ЭЭС, методы моделирования переходных процессов, методы идентификации моделей по регистрограммам переходных процессов, действующие методики анализа режимов ЭЭС. Моделирование режимов ЭЭС выполнялось численными методами с использованием

математических пакетов Matlab, Mathcad, профессиональных пакетов программ Mustang и TKZ 3000.

Достоверность. Сформулированные в диссертации научные положения, выводы и рекомендации обоснованы проведенными теоретическими исследованиями, вычислительными экспериментами, физическими экспериментами на ЭДМ, апробацией результатов на конференциях и семинарах.

Научная новизна работы состоит в том, что в ней получены и выносятся на защиту следующие наиболее важные результаты:

1. Автором впервые получены в аналитической форме области
статически апериодически устойчивых режимов энергосистемы с
преобладанием гидрогенерации (на примере ЭЭС Таджикистана) для ее
трехузлового эквивалента и показана возможность их применения для целей
противоаварийного управления.

2. Автором впервые предложено использовать данные
синхронизированной регистрации процессов на шинах электростанций
энергосистемы для оценки запасов статической устойчивости в режиме
реального времени (на примере ЭЭС Таджикистана).

3. Автором впервые предложен алгоритм управления для
предотвращения нарушений устойчивости режима ЭЭС с преобладанием
гидрогенерации путем отключения части генераторов ГЭС с определением
числа отключаемых генераторов в темпе процесса. Алгоритм базируется на
использовании информации СМПР.

Практическая значимость работы. Основные практические результаты заключаются в следующем.

1. Получены эквиваленты ЭЭС Таджикистана для решения задач автоматического противоаварийного управления.

  1. Предложен алгоритм управления генерацией на Нурекской ГЭС ЭЭС Таджикистана для предотвращения нарушений устойчивости.

  2. Обоснованы рекомендации по анализу режимов ЭЭС Таджикистана, получению их обобщенных характеристик и предпочтительному применению различных методов анализа.

  3. Предложена концепция системы контроля запасов устойчивости при осуществлении автоматического противоаварийного управления для ЭЭС Таджикистана.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на: XV международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» ТПУ, Томск -2009; Всероссийской научной конференции молодых ученых «Наука. Технология. Инновации» НТИ-2008 и 2009 гг. (г. Новосибирск НГТУ); Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: Экология. Надежность. Безопасность», Томск 2009; I и II Всероссийской научно-практической конференции «Научная инициатива иностранных студентов и аспирантов российских вузов» в 2008 и 2009 гг. ИМОЯК, ТПУ, г. Томск; Всероссийском смотре научных и творческих работ иностранных студентов и аспирантов ИМОЯК, ТПУ, г. Томск - 2007; в рамках научных сессий НГТУ и расширенного семинара кафедры АЭЭС НГТУ.

Публикации. Результаты диссертационного исследования отражены в 10 публикациях, из них 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, 3 публикации в материалах международных конференций, 5 публикаций в материалах Всероссийских конференций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Общий объем диссертации - 178 страниц, в том числе: рисунков - 66, таблиц — 36, списка использованных источников из 110 наименований.

В первой главе дается подробное описание структуры ЭЭС Таджикистана, история ее создания, настоящее и будущее. Рассматриваются различные способы обеспечения устойчивости и современные возможности контроля устойчивости режимов ЭЭС, особенности и возможности управления режимами для предотвращения нарушений устойчивости в ЭЭС с преобладанием гидрогенерации.

Во второй главе приведены результаты исследования статической и динамической устойчивости ЭЭС Таджикистана. Определены ограничения по статической и динамической устойчивости, меры обеспечения устойчивости режимов для предотвращения нарушения динамической устойчивости.

В третьей главе дается обзор функциональных возможностей
технологии WAMS для осуществления управления,

предотвращающего нарушения устойчивости ЭЭС. Приводится обзор опыта применения WAMS для ПАУ в зарубежных энергосистемах и опыта создания СМПР в России, перспективы реализации ПАУ на основе СМПР. Решается задача управления переходными режимами для обеспечения устойчивости Нурекской ГЭС путем ОГ. Приведены результаты исследования взаимного движения роторов генераторов ЭЭС (на примере ЭЭС Таджикистана) при различных возмущениях.

В четвертой главе рассмотрены и разработаны схемы предполагаемого применения СМЗУ для управления режимами ЭЭС Таджикистана, принципы организации синхронизированных измерений, реализованные в устройствах PMU, структура и функциональные возможности систем WAMS и WACS, системы мониторинга переходных процессов (СМПР).

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю -заведующему кафедрой «Автоматизированных электроэнергетических систем», доктору технических наук, профессору А.Г. Фишову за постоянную поддержку и помощь в работе, а также другим сотрудникам кафедры за внимание и критические замечания, высказанные при обсуждении работы, руководству Новосибирского государственного технического университета, Министерству образования и науки Российской Федерации, Федеральному агентству по образованию за оказанную помощь и выделение квоты на обучение в аспирантуре НГТУ.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net