Определение допустимого перетока активной мощности в контролируемом сечении в ПВК RastrWin3

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ

Одной из основных задач, решаемых системными операторами, является нахождение допустимых перетоков и аварийно допустимых перетоков активной мощности в контролируемых сечениях электрической системы. Данная проблема рассматривается как российскими системными операторами, так и иностранными [4].

В данной работе производится анализ статической апериодической устойчивости. Такой анализ происходит путем многократного утяжеления с использованием различных траекторий утяжеления исходного сбалансированного установившегося режима, произведенных в программе RastWin3 или других аналогичных, до нарушения сходимости итерационного процесса расчета.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

При формировании уравнений электрического режима их записывают в виде баланса мощностей в полярной системе координат. Тогда уравнения режима, записанные для активной (1) и реактивной мощности (2) в узлах, могут быть представлены в следующем виде [1]:

$\Delta P_i\left(P_i,U,\delta \right)=P_i+U_i^2{g}_{ii}-U_i\sum _{\begin{array}{l}j\ne i\\ j=1\end{array}}^k{U}_j\left(g_{ij}cos\left({\delta }_{ij}\right)-b_{ij}sin\left({\delta }_{ij}\right)\right)=0$ (1)

$\Delta Q_i\left(Q_i,U,\delta \right)=Q_i+U_i^2{b}_{ii}-U_i\sum _{\begin{array}{l}j\ne i\\ j=1\end{array}}^k{U}_j\left(b_{ij}cos\left({\delta }_{ij}\right)+g_{ij}sin\left({\delta }_{ij}\right)\right)=0$ (2)

где: δ_ij = δ_i – δ_j ;U_i ,δ_i ,U_j ,δ_i – модули и фазы напряжений в узлах, кВ и град;

Q_i ,P_i – мощности потребителей, Мвар и МВт;

g_ii ,b_ii – действительная и мнимая части собственной проводимости узла;

g_ii ,b_ii – действительная и мнимая части взаимной проводимости узлов;

k – общее число узлов с неизвестными напряжениями, балансирующих и базисных.

Задача расчёта предельных режимов сводится к задаче расчёта СУ (в общем случае рассчитывается и динамическая устойчивость).

Для начала обозначим, что такое статическая устойчивость. Статическая устойчивость (СУ) – это способность системы возвращаться к исходному состоянию после малого возмущения. Обеспечение СУ является априорным требованием, которое предъявляется к электроэнергетической системе.

Перетоки мощности подразделяются на нормальные и вынужденные.

При максимально допустимых протекают наибольшие допустимые перетоки, а в случае превышения – аварийно допустимые.

Для обеспечения СУ при утяжелении режима необходимо учитывать изменения внешних условий, возможные ограничения, связанные с безопасностью и надежностью системы.

Для предотвращения потенциальных проблем, стабильной и надежной работы системы необходимо производить анализ, моделирование и контроль влияния утяжеления на работу системы как до изменения системы, так и после. Такой анализ позволяет спрогнозировать то, как на СУ могут повлиять изменения внешних условий или параметров системы, что позволит учесть возможные резервы мощности. В учебном пособии Ерошенко С. А. приводится мысль о том, что основным инструментом анализа статической апериодической устойчивости энергосистемы является анализ перетоков мощности по связям в сечениях [3].

При ведении электрического режима должен обеспечиваться необходимый запас СУ, в работе Ерошенко С. А. представлена формула коэффициента запаса (3) K_p , которая определяется в виде:

$K_P=\frac{P_{пред}-(P-\Delta P_{нк})}{P_{пред}}$ (3)

где:

P_пред – предельный переток активной мощности в сечении по условию СУ;

P – переток активной мощности в сечении для рассматриваемого режима (положительное число);

∆P_нк – нерегулярная амплитуда колебаний перетока активной мощности в сечении [2].

Нормативные запасы по СУ представлены в таблице 1.

 

Таблица 1. Нормативные запасы по СУ

	Нормальный режим, %	Утяжеленный режим, %	Вынужденный режим, %
Запас по активной мощности, Кзап	20	8	8

 

Допускается определять величину амплитуды нерегулярных колебаний активной мощности в полном контролируемом сечении по формуле:

$\Delta P_{нк}=K\sqrt{\frac{P_{н1}\cdot P_{н2}}{P_{н1}+P_{н2}}}$ (4)

где:

P_н1 , P_н2 – активная мощность потребления энергосистемы (части энергосистемы, совокупности энергосистем) с каждой из сторон контролируемого сечения (МВт);

К – коэффициент, характеризующий способ регулирования перетока активной мощности в контролируемом сечении (√МВт). При оперативном регулировании перетока активной мощности в контролируемом сечении значение коэффициента К должно приниматься равным 1,5.

Тогда в соответствии с таблицей 1 и выражением для определения амплитуды нерегулярных колебаний получим следующие выражения для определения дальнейшего аварийно допустимого перетока и определения максимально допустимого перетока:

$P_{АДП}=P_{пред}\cdot \left(1-K_{зап}\right)-\Delta P_{нк}=\mathrm{0,92}\cdot P_{пред}-\Delta P_{нк}$ (5)

$P_{МДП}=P_{пред}\cdot \left(1-K_{зап}\right)-\Delta P_{нк}=\mathrm{0,8}\cdot P_{пред}-\Delta P_{нк}$ (6)

 

Рисунок 1. Структурная схема до утяжеления

 

Рисунок 2. Таблица узлов до утяжеления

 

Рисунок 3. Таблица ветвей до утяжеления

 

Предельный переток активной мощности определяется как результат утяжеления исходного установившегося режима.

Утяжеление режима может быть достигнуто путем изменения параметров системы или процесса в соответствии с требуемой траекторией. При этом важно следить за сходимостью итерационного процесса после расчета установившихся режимов, чтобы определить, был ли достигнут предельный режим. Дополнительным критерием в определении предельного перетока активной мощности является не только учет изменения параметров режима, но и проверка соответствия техническим ограничениям.

 

Рисунок 4. Таблица ветвей до утяжеления

 

В процессе утяжеления также важно учитывать возможные ограничения, связанные с безопасностью и надежностью системы. Следует проводить анализ влияния утяжеления на работу системы во избежание дальнейших потенциальных проблем. Кроме того, при утяжелении режима необходимо учитывать возможные изменения внешних условий, таких как изменение нагрузки или возможные аварийные ситуации. Это поможет предотвратить непредвиденные последствия утяжеления режима. Итак, утяжеление режима является важным процессом, который требует внимательного анализа и контроля. Правильное выполнение утяжеления позволит обеспечить стабильную и надежную работу системы в различных условиях.

Рассмотрим графическое представление процесса утяжеления режима в программе RastrWin3.

 

Рисунок 5. Структурная схема после утяжеления

 

Рисунок 6. Таблица узлов после утяжеления

 

Рисунок 7. Таблица ветвей после утяжеления

 

Для расчета активной мощности, передаваемой через контролируемое сечение, используем формулы 5 и 6: Р_АДП = 0,92 ∙ 587 = 540,04, Р_МДП = 0,8 ∙ 587 = 469,6.

Полученные величины перетоков активной мощности в контролируемом сечении запишем в таблицу 2.

 

Таблица 2. Величины перетоков активной мощности в контролируемом сечении

	Рпред , МВт	РАДП , МВт	РМДП , МВт
Переток	587	540,04	469,6

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

Был произведен анализ статической апериодической устойчивости, по результатам которого значение аварийно допустимого перетока в исследуемой схеме равняется 540,04 МВт, а максимально допустимого перетока будет равняться 469,6 МВт. Для увеличения пропускной способности в энергосистеме можно реализовать такие мероприятия, как возведение новых линий или увеличение сечения проводников.

Об авторах

Александр Олегович Шепелев

Югорский государственный университет

Email: alexshepelev93@gmail.com
SPIN-код: 8418-9944

кандидат технических наук, доцент

Россия, Ханты-Мансиcк

Александр Михайлович Зерзелиди

Югорский государственный университет

Email: z8034832@gmail.com
SPIN-код: 4934-4852

лаборант лаборатории искусственного интеллекта электроэнергетических систем

Россия, Ханты-Мансийск

Владислав Дмитриевич Колонцов

Югорский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: kolontzov.vladislav@yandex.ru
SPIN-код: 4492-1481

лаборант лаборатории искусственного интеллекта
электроэнергетических систем

Россия, Ханты-Мансийcк

Список литературы

Дополнительные файлы