Влияние генерации Орловской ТЭЦ на величину максимально допустимого перетока в сечении "орловское"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние генерации Орловской ТЭЦ на величину максимально допустимого перетока в сечении «орловское»

Сиялова Н.А.,

Старков Ю.В.

Филиал АО «СО ЕЭС» Курское РДУ

Курск, Россия

Аннотация

Состояние вопроса: Состав генерирующего оборудования электростанций оказывает большое влияние на величину максимально допустимых перетоков (МДП), при этом для электростанций с крупными энергоблоками необходимо учитывать не только количество включенных единиц генерирующего оборудования (ЕГО), но и значение генерируемой активной мощности. Значения МДП в контролируемом сечении «Орловское» заданы как функции от активной мощности на электростанциях и включенного или отключенного состояния БСК на ПС 220 кВ Мценск и имеют вид формулы. На текущий момент формулы для расчета МДП выведены с учетом только максимальных значений активной мощности каждой ЕГО. Промежуточные значения между минимумом и максимумом электростанции не учитывались. Вследствие того, что при максимуме генерации на блоках Орловской ТЭЦ реактивная мощность согласно P(Q)-диаграмме принимает минимальное значение, значение МДП в сечении получается несколько заниженным. Поэтому при сравнении фактических и полученных из формул значений перетоков в ряде режимов была выявлена погрешность более 34 %.

Материалы и методы: Для расчетов электроэнергетических режимов применялось программное обеспечение RastrWin3. Для ускорения процесса расчета был написан макрос, позволяющий перебирать комбинации состояния генерирующего оборудования и БСК в ремонтной схеме и выполнять утяжеление. электростанция переток генерация мощность

Результаты: С целью получения более точного выражения для определения МДП и сравнения его с действующим общим выражением были произведены расчеты электроэнергетических режимов и выведена формула для расчета МДП при условии, что активная мощность каждого блока меняется от 50 до 110 с шагом 30 МВт. Формула имеет наибольшую точность, и максимальная погрешность составляет 2 %.

Выводы: Так как зависимость МДП от генерации на Орловской ТЭЦ имеет скачкообразных характер и может быть описана только кусочно-заданной функцией, зависящей от количества включенных блоков, при управлении режимом предлагается использовать три формулы для различного состава блоков на Орловской ТЭЦ: при отсутствии генерации, одном включенном и двух включенных блоках.

Ключевые слова: максимально допустимый переток, единица генерирующего оборудования, электроэнергетические режимы, устойчивость энергосистем, контролируемое сечение.

Abstract

Background: Composition of a generation equipment has a great influence on the volume of the maximal grid capacity. Moreover, it is necessary to take into account not only the number of running generation units, but also the volume of generating active power for big power plants. For interchange «Orlovskoye» values of the maximal grid capacity are assigned as a functions of the active power value at the power plants and switching state of static capacitors batteries at the substation 220 kV Mtsensk. At this moment, formulas for calculation values of the maximal grid capacity respond to maximal active power value for each unit of generation equipment. Intermediate values between plant's maximum and minimum didn't count. That's why grid capacity turned out to be too low as a result of comparison between actual and calculated values of active-power flow. Deviation over 34 % was discovered in some modes.

Materials and Methods: The law has highest accuracy and maximum error is 2%. A script was written to accelerate calculations, it allows to variate different combinations of generation equipment and static capacitors batteries' composition in repair modes.

Results: To obtain more precise law for maximal grid capacity calculation and to compare it with current common equation electrical power mode's calculations were done and the law for maximal grid capacity calculation was derived (active power of each power unit is changing from 50 to 110 in increments of 30 MWt.) The law has highest accuracy and maximum error is 2%.

Conclusions: Given that grid capacity dependence from Orlovskaya CHPP generation has stick-slip nature and can be described only by piecewise?defined function which is depending from the number of running power units.

Key words: grid capacity, power generating unit, electrical power modes, power grid stability, controlled interchange.

Состав генерирующего оборудования электростанций оказывает большое влияние на величину максимально допустимых перетоков (МДП), при этом для электростанций с крупными энергоблоками необходимо учитывать не только количество включенных единиц генерирующего оборудования (ЕГО), но и значение генерируемой активной мощности. Включение энергоблока увеличивает как активную, так и реактивную мощности электростанции, что приводит к увеличению МДП для сечений, критерием выбора МДП в которых является обеспечение допустимых запасов по напряжению. В то же время увеличение активной мощности электростанции без изменения количества ЕГО приводит к снижению вырабатываемой реактивной мощности и соответственно к уменьшению МДП в сечении. Это актуально и для энергосистемы Орловской области. Значения МДП в контролируемом сечении «Орловское» заданы как функции от активной мощности на электростанциях и включенного или отключенного состояния БСК на ПС 220 кВ Мценск и имеют вид формулы. Однако в полученной формуле не учтены промежуточные значения генерации блоков Орловской ТЭЦ от минимума до максимума, так как расчет производился для максимальной активной мощности каждой ЕГО, соответственно - минимальной реактивной, и полученная формула не учитывала ни количества включенных ЕГО ни изменения реактивной мощности при изменении активной. При сравнении фактических и полученных из формул значений МДП в ряде режимов была выявлена погрешность более 34 %, что привело к пересмотру действующих формул для расчета МДП.

Сечение «Орловское» включает в себя 8 ВЛ напряжением 110 и 220 кВ (рисунок 1).

Основное влияние на величину максимально допустимого перетока оказывают:

1. Эксплуатационное состояние ВЛ 220 кВ Железногорская-Узловая и ВЛ 220 кВ Черепетская ГРЭС-Мценск (отключение любой из ВЛ приводит к уменьшению МДП);

2. Мощность электростанций Орловской области (увеличение мощности электростанций Орловской области приводит к увеличению МДП, а снижение - к уменьшению МДП);

3. Включенное или отключенное состояния БСК на ПС 220 кВ Мценск.

Фактический переток по сечению зависит от:

1. Уровня потребления энергосистемы Орловской области;

2. Величины генерации электростанций энергосистемы Орловской области.

Зависимость МДП от ЕГО и включенного/отключенного состояния БСК имеет вид линейной функции нескольких переменных (формула 1).

(1)

где - коэффициенты,

- мощность Орловской ТЭЦ,

- мощность Орловской ГТ-ТЭЦ,

- мощность Ливенской ТЭЦ,

- состояние БСК (1- включены, 0 - отключены).

По знаку перед переменной можно сделать вывод о том, как влияет та или иная электростанция или режим работы БСК на изменение МДП в сечении. Изменение загрузки электрических станций Орловской области одновременно меняет как фактический переток с эффективностью +1, так и величину МДП с эффективностью, равной коэффициенту в формулах адаптивной записи МДП. Например, увеличение генерации Орловской ГТ ТЭЦ на 9 МВт снижает фактический переток на 9 МВт и увеличивает МДП на МВт. В свою очередь, увеличение генерации Ливенской ТЭЦ на 10 МВт снижает фактический переток на 10 МВт и уменьшает МДП на МВт.

Рис. 1 - Сечение «Орловское»

Формула 1 выведена из расчетов, в которых производилось утяжеление электроэнергетического режима до достижения значения в КП аварийно допустимого напряжения. При этом исходный режим имел различные комбинации состава генерирующего оборудования и режима работы БСК. Для Орловской ТЭЦ были рассмотрены 4 состояния: отсутствие генерации, выдача одним блоком 110 МВт активной мощности, двумя блоками - 220 МВт и тремя блоками - 330 МВт. Промежуточные значения между минимумом и максимумом электростанции не рассматривались. Таким образом, не было учтено то, что МДП меняется в зависимости от величины генерации реактивной мощности Орловской ТЭЦ при изменении значения активной. Вследствие того, что при максимуме генерации на блоках Орловской ТЭЦ реактивная мощность согласно P(Q)-диаграмме принимает минимальное значение, значение МДП в сечении получается несколько заниженным и в ряде режимов это отклонение достигает 62 МВт.

На рисунке 2 представлены графики зависимости МДП от изменения генерации Орловской ТЭЦ от 0 до 330 МВт в нормальной схеме без учета генерации на Орловской ГТ-ТЭЦ, Ливенской ТЭЦ и при отключенной БСК. Верхний кусочно-заданный график построен с учетом всех промежуточных значений генерации на Орловской ТЭЦ. Каждый из участков графика имеет линейный характер и соответствует количеству включенных блоков Орловской ТЭЦ от 1 до 3-х. При этом изменение МДП обратно пропорционально изменению генерации. Нижний график иллюстрирует действующую формулу для расчета МДП, построенную по 4-м максимальным значениям генерации на Орловской ТЭЦ и представляет собой постоянно возрастающую прямую. В этом случае при увеличении генерации на Орловской ТЭЦ МДП все время увеличивается. Таким образом, для повышения точности формулы, по которой рассчитываются МДП, необходимо рассмотреть большее количество электроэнергетических режимов с различной генерацией на блоках Орловской ТЭЦ. Так как зависимость МДП от генерации на Орловской ТЭЦ может быть описана только кусочно-заданной функцией, зависящей от количества включенных блоков, при управлении режимом предлагается использовать три формулы для различного состава блоков на Орловской ТЭЦ: при отсутствии генерации, одном включенном и двух включенных блоках.

Рис. 2 - МДП для нормальной схемы в зависимости от генерации Орловской ТЭЦ

Из графика видно, что МДП при трех включенных блоках достигает значения 700 МВт. Такое значение МДП может быть получено только при потреблении в ЭС Орловской области, равном 905 МВт, которое значительно превышает максимальное прогнозное потребление на 2-хлетний период (513 МВт), поэтому при трех включенных блоках на Орловской ТЭЦ сечение «Орловское» не контролируется.

С целью получения более точного выражения для определения МДП и сравнения его с действующим общим выражением были произведены расчеты электроэнергетических режимов и выведена формула для расчета МДП при условии, что на Орловской ТЭЦ в работе находится один блок и генерируемая им активная мощность меняется от 50 до 110 с шагом 30 МВт. Результаты расчетов показали, что значения МДП, посчитанные по действующей и по новой формулам при 110 МВт на Орловской ТЭЦ, почти полностью совпадают, а при генерации ниже 110 МВт отличаются более чем на 25 %. Новая формула имеет наибольшую точность, и максимальная погрешность составляет 2 %.

Если учитывать все комбинации состояния генерирующего оборудования, режимов работы БСК и значений генерируемой блоками Орловской ТЭЦ мощности, необходимые для получения достаточной точности формулы, то общее их количество с учетом всех ремонтных схем составит 11988 режимов. Расчет такого количества режимов вручную займет много времени, поэтому в Курском РДУ был написан макрос, позволяющий выполнять все необходимые для нахождения МДП действия в ПК Rastrwin3 автоматически. Одну ремонтную схему программа считает за 40 минут, что в 5 раз сокращает время, затрачиваемое на проведение расчетов вручную. Полученные в итоге результаты сохраняются макросом в csv-файл.

Исследовано влияние вырабатываемой блоками Орловской ТЭЦ реактивной мощности на величину МДП в сечении «Орловское». Выявлено, что при изменении активной мощности блока Орловской ТЭЦ от минимума до максимума реактивная мощность уменьшается и тем самым снижает МДП в сечении. Получены выражения для расчета МДП при различном составе генерирующего оборудования Орловской ТЭЦ при изменении генерации на каждом из блоков от 50 до 110 МВт в зависимости от состава и эксплуатационного состояния генерирующего оборудования на Орловской ГТ ТЭЦ и Ливенской ТЭЦ и включенного или отключенного состояния БСК на ПС 220 кВ Мценск. Определена максимальная погрешность выведенной формулы, которая составила 2 %. Проведен сравнительный анализ МДП, полученных по действующему и новому выражению, из которого следует, что для значений генерации блоков Орловской ТЭЦ ниже 110 МВт МДП отличаются более чем на 25 %, а при 110 МВт почти полностью совпадают. Результаты расчетов показали, что для достижения высокой точности формулы для расчета МДП необходимо учитывать промежуточные значения генерации активной мощности блоков Орловской ТЭЦ и чем больше комбинаций значений учитывается, тем меньше погрешность. Для упрощения процесса расчета был написан макрос, позволяющий перебирать комбинации состояния генерирующего оборудования и БСК в ремонтной схеме и выполнять утяжеление. Полученные в результате утяжеления значения МДП и АДП, а также контролируемые величины выводятся в csv-файл.

Список литературы

1. Методические указания по устойчивости энергосистем. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2005. - 16 с.

2. СТО 59012820.27.010.001-2013. Правила определения максимально допустимых и аварийно допустимых перетоков активной мощности в контролируемых сечениях диспетчерского центра ОАО «СО ЕЭС» - М.: ОАО «СО ЕЭС», 2013. - 36 с

Размещено на Allbest.ru