Повышение уровня динамической устойчивости электропередачи переменного тока с помощью управления по данным системы мониторинга переходных режимов на примере Кола-Карельского транзита

Размещено на http://www.allbest.ru/

Повышение уровня динамической устойчивости электропередачи переменного тока с помощью управления по данным системы мониторинга переходных режимов на примере Кола-Карельского транзита

А.В. Недоливко

А.Р. Муслимов

А.Н. Беляев

В крупных энергообъединениях развиваются и исследуются системы мониторинга переходных режимов (СМПР) (в англоязычной литературе используется название термин WAMS, то есть, wide area measurement systems), позволяющие получить информацию, которая существенно отличается от данных, получаемых с помощью существующих систем телеметрии, и дополняет их [1-3]. Описание введения дополнительного регулирования по данным СМПР для повышения управляемости межсистемной линии электропередачи было показано на примере двухмашинной системы [4]. В данной статье рассматривается вопрос применения полученных ранее методик для повышения уровня динамической устойчивости Кола-Карельского транзита.

Из-за недостаточной пропускной способности транзита имеет место недоиспользование возможной выработки электроэнергии Кольской АЭС и «запертая» мощность в Кольской и Карельской энергосистемах. Из-за этого большинство аварийных отключений ВЛ 330 кВ, отходящих от шин Кольской АЭС, требует вывода из работы одного-трёх турбогенераторов АЭС. Поэтому вопрос о повышении динамической устойчивости является актуальным в настоящий момент.

В настоящей статье рассматривается верифицирование полученных на простейшей модели межсистемной электропередачи переменного тока алгоритмов управления на модели Кола-Карельского транзита.

Управление межсистемной электропередачей переменного тока с использованием данных СМПР

Рис. 1. Расчетная схема энергообъединения

Для повышения управляемости межсистемной электропередачи 330 кВ Кольская АЭС - Карельская энергосистема - Киришская ГРЭС (энергосистема Ленинградской области) вводится управление по взаимным параметрам на Кольской АЭС и Киришской ГРЭС, как наиболее мощных, современных и режимообразующих станциях данного района. Эквивалентная схема электропередачи представлена на рисунке 1.

Регулирование было введено в АРВ генераторов, который был дополнен каналом по отклонению абсолютного угла между поперечными осями роторов синхронных генераторов и в АРЧМ турбин, который был дополнен каналами по отклонению абсолютного угла и второй производной угла.

Была проведена оптимизация параметров дополнительных обратных связей по взаимному углу АРВ и АРЧМ. Примером такой оптимизации служит рисунок 2, на котором изображены кривые равных площадок ускорения в плоскости коэффициентов по отклонению угла и его второй производной в АРЧМ Г1 (верхний рисунок) и Г8 (нижний рисунок).

Рис. 2. Кривые равных площадок ускорения в плоскости коэффициентов по отклонению угла и его второй производной в АРЧМ Г1 и Г8

В верхней части рисунка 2 располагаются области с наибольшей площадью ускорения. Рассматривая их совместно с кривыми равного затухания (здесь не показаны), можно сделать вывод, что они либо статически неустойчива, либо располагаются близко к границе устойчивости. Поэтому данные параметры не могут быть использованы.

При увеличении (по модулю) коэффициента обратной связи по второй производной угла происходит уменьшение площади ускорения, однако такие большие величины ведут к избыточности сигналов управления. Например, при трехфазных коротких замыканиях будут происходить резкие колебания механического момента турбины и такой режим работы турбины не может считаться оптимальным, особенно при учете различных значений постоянных времени на сброс и набор мощности.

Из рисунка видно влияние изменения коэффициентов на величину площадей ускорения. Наиболее существенный эффект вносит управление на генераторе Г1, однако для достижения оптимальных условий работы оборудования целесообразно одновременное использование управления по взаимным параметрам на генераторах Г1 и Г8.

Результаты введения дополнительных обратных связей и оптимизации их параметров представлены в таблице 1. Видно, что введение управления по взаимным параметрам на двух станциях Кола-Карельского транзита увеличивает предельное время отключения трехфазного короткого замыкания на шинах станций практически в два раза.

Таблица 1. Сравнительная таблица предельных времен отключения КЗ

Повышение динамической устойчивости также можно увидеть и по графику взаимного ускорения роторов генераторов (Г1 и Г8) от угла (рисунок 3).

Рис. 3. График взаимного ускорения роторов генераторов (Г1 и Г8) от угла

На нем показаны площади ускорения и торможения при трехфазном коротком замыкании на шинах Кольской АЭС длительностью 0,08 с для случая без регулирования (зеленый) и с ним (красный).

Из графика видно, что введение управления направлено главным образом на изменение площади ускорения, которая уменьшается в 2,2 (0,048/0,022) раза.

Результаты

Применение дополнительных сигналов по взаимным параметрам существенно повышает динамическую устойчивость ЭЭС.

Разработанная методика определения границ оптимальных характеристик дополнительных обратных связей АРВ и АРЧМ генераторов по взаимному углу применима для реальных объектов энергосистемы, которым является рассматриваемый Кола-Карельский транзит.

Эффект от вводимых каналов регулирования зависит от свойств энергосистемы, в первую очередь от глубины и скорости разгрузки турбин, наличия резерва мощности. Поэтому при внедрении данного метода регулирования требуется более детальный учет параметров энергосистемы. Однако даже при оценочных расчетах было достигнуто повышение динамической устойчивости почти 2 раза (0,159/0,08).

Был верифицирован полученный в тестовой модели ЭЭС алгоритм управления на примере упрощенной схемы межсистемной электропередачи 330 кВ Кольская АЭС - Карельская энергосистема - Киришская ГРЭС и доказан положительный эффект от него.

Список литературы

энергосистема напряжение сеть электропередача

1. Куликов Ю.А. Технология векторной регистрации параметров и ее применение для управления режимами ЕЭС России// Электро, 2011, № 2.

2. Phadke A.G. Synchronized phasor measurements in power system// IEEE Computer Application in Power, Vol. 6, No. 2, April 1993, pp. 10-15.

3. Phadke, A., Thorpe, J., Adamiak, M. A New Measurement Technique of Tracking Voltage Phasors, Local System Frequency and Rate of Change of Frequency / A. Phadke // IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-102, No. 5, May, 1983.

4. Недоливко А.В., Беляев А.Н. Статическая и динамическая устойчивость межсистемной линии электропередачи с управлением по данным СМПР// Неделя науки СПбПУ: материалы научного форума с международным участием. Институт энергетики и транспортных систем. Часть 2. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2015. С. 84-86.

Размещено на Allbest.ru