Содержание к диссертации
Введение 6
Глава первая. Аварийная частотная разгрузка энергосистемы/)
-
Назначение частотной разгрузки 9
-
Влияние длительной работы с понижешюй частотой на ЭС 12
-
Динамика снижения частоты в ЭС при дефиците генерации 13
-
Основные принципы выполнения ЛЧР. 18
-
Требования к ЛЧР 23
-
Категории разгрузки. Уставки ЛЧР 25
-
Взаимосвязь регулирования частоты и напряжения 35
-
Опыт применения ЛЧР в России и за рубежом 37
-
Постановка вопроса 42
-
Выводы по первой главе 43
Глава вторая. Модельные параметры энергетической системы.45
2.1. Общие положения 45
2.2. Моделирование элементов регулятора частоты вращения 46
-
Уравнение центробежного маятника 48
-
Уравнение золотника 49
-
Уравнение сервомотора 49
-
Уравнение обратной связи 50
-
Математическая модель турбины 52
-
Моделирование и передаточные функции генератора 55
-
Моделирование генератора 55
-
Режим холостого хода генератора 58
-
Работа генератора на выделенную нагрузку 61
-
Работа генератора параллельно на энергосистему 62
2.4.5. Режим работы с учетом резерва регулирующей мощности....67
-
Математическая модель энергосистемы 69
-
Постоянная времени энергосистемы 71
-
Регулирующий эффект нагрузки 75
-
Выводы по второй главе 76
Глава третья. Модель частотной разгрузки в ЭС и методика
построения переходного процесса 78
-
Материал и позиции моделирования. Модель частотно разгрузки-АЧР 78
-
Объем отключения потребителей 84
-
Математическая линеаризованая модель частотной разгрузки АЧР-1 87
-
Рекомендации и вывод но настройке АЧР-J 90
-
Фактор непостоянства нагрузки 91
-
Запаздывание в канале АЧР 94
-
Причины и влияние запаздывания в схеме АЧР .94
-
Перерегулирование при наличии запаздывания 94
-
Аналитический учет запаздывания и оценка ее явления. Структурная схема :>нері осисісмьі при действии АЧР с запаздыванием 96
3.6.4. Критерии перерегулирования 100
3.7. Частотная разгрузка с дополнительным действием по производной.!Of
-
Уравнение энергосистемы и эффект действия по производной 101
-
Упрощения в измерении производной 102
-
Реализация АЧР с дополнительным воздействием по производной 105
-
Зарубежный опыт использования разгрузки
4
по скорости снижения частота ПО
-
Восстановление частоты при действии АЧР-ІІ 111
-
Рекомендации и вывод по настройке ЛЧР-11 113
-
Мобилизация резервов мощности на электростанциях при снижении частоты. Модель АЧР при наличии резерва в ЭС 115
3.11. Выводы по третьей главе 118
Глава четвертая, Проведение исследования переходных
процессов на модель энергосистемы при
действии АЧР на ЭВМ 120
-
Постановка задачи исследования 120
-
Использование программы Simulink / Matlab 5.2. в ЭВМ для построения модельной схемы энергосистемы 122
4.3. Динамика неаварийною изменения частоты при потере баланса
мощности из-за изменения наї-рузки и отсутствия ЛЧР в случае: 124
-
Наличия резерва 124
-
Отсутствия резерва 129
4.4. Динамика аварийного изменения частоты при действии АЧР
и наличии вращающегося резерва 130
4.5. Исследование протекания переходного процесса при действии
АЧР 133
-
Характер снижения частоты в системе при больших дефицитах генерации и без вмешательства АЧР 133
-
Эффект метода разгрузки АЧР-1 с малым числом очередей на переходный процесс 135
4.5.3. АЧР-1 сп=со. Влияние применения АЧР-1 с
большим числом очередей на динамику снижения
частоты 137
4.6. Характер изменения частоты при действии АЧР- II 143
-
Влияние плотности разгрузки на процесс изменения частоты 147
-
Эффект запаздывания в канале отключения нагрузки на перерегулирование 151
-
Выводы по четвертой главе 159
Заключение 162
Список использованной литературы 165
Введение к работе
Одной ИЗ основных проблем эксплуатации и развития энергосистем и энергообъединений страны является обеспечение их надежной и устойчивой работы. Эта задача в значительной степени решается с помощью большого комплекса устройств противоаварийной автоматики. Основным средством ликвидации тяжелых аварийных ситуаций с дефицитом активной мощности и глубоким снижением частоты является автоматическая часготная разгрузка (АЧР).
Возникновение дефицита активной мощности и глубокого снижения частоты приводят к авариям в энергосистеме, которые имеют тяжелые последствия но причинам отключения источников генерации, аварийного разделения энергосистемы на части, отключения питающих линий электропередачи. Снижение частоты приводит к снижению производительности механизмов собственных нужд электростанций, вследствие чего уменьшается мощность электростанций. Из-за дополнительного снижения генерации в энергосистеме увеличивается первоначальный дефицит мощности и происходит еще более глубокое снижение частоты. Этот процесс снижения частоты может резко возрасти, в следствие чего возникает лавина частоты, которая ведет к развалу энергосистемы, полной остановке станции и отключению большой части потребителей.
Автоматическая частотная разі"рузка (АЧР) предназначена для отключения части потребителей для восстановления баланса мощностей и подъема частоты до номинального значения при возникновении аварийного дефицита мощности [1,2].
АЧР должна сохранить в работе ответственных потребителей при небольшом отклонении частоты и отключить сначала менее ответственных потребителей. Отключение потребителей следует проводить с минимально возможным объемом и с минимально возможным снижением частоты.
7 ]} настоящее время на АЧР возложена более широкая задача, не только предотвращать снижение частоты ниже соответствующих уровней, но и обеспечивать быстрый подъем частоты до уровня, дающего возможность автоматике быстро восстановить ресинхронизацию аварийной энергосистемы с энергообъединений. АЧР должна обеспечить сохранение электростанции в работе для того, чтобы достаточно быстро восстановить питание погребні слей после ликвидации аварийной ситуации.
Роль АЧР велика в условиях крупных по мощности и сложных по конфигурации энергообъедннений. Современное положение диктует все более жесткие условия, предъявляемые к АЧР.
АЧР успешно эксплуатируется в России и за рубежом много лет, однако автоматика еще далека от усовершенствования, так как много вопросов не решено полностью до сегодняшнего дня, поскольку они являются сложными и объем возникшего дефицита генерации в той или иной аварии является неопределенным.
АЧР считается простой идеей, но при ее реализации возникает ряд вопросов. Например: при каком уровне отклонения частоты автоматика начинает разгружать ЭС, и как можно определить объем мощности отключаемой автоматикой, и какие мероприятия должны приниматься для того, чтобы частота поднималась до заданного уровня и т.д.
В соответствии со значительностью теоретического и практического значения исследования переходного процесса при дефиците генерации:
В первой главе диссертации описывается назначение, особенности АЧР; излагается влияние снижения частоты па ЭС и требования к АЧР; анализируются процессы снижения частоты в системе в аварийных условиях; рассматриваются методы переходных процессов при действии АЧР-1 и АЧР-ІІ, а также взаимосвязь регулирования частоты и напряжения; обозреваются опыты применения АЧР в России и за рубежом.
Во второй главе диссертации построена математическая модель Турбо и гидрогенератора, с их регуляторами частоты врашения работающих на энергосистему; разработана математическая модель генератора; описывается структурная схема энергосистемы, приведены передаточные функции элементов регулятора частоты вращения паровой, гидравлической турбины и энергосистемы; рассматриваются, реіулирующий эффект нагрузки и постоянная времени энергосистемы.
В третьей главе изложен материал и позиции моделирования; рассматривается модель частотной разгрузки -АЧР; проведен анализ выбора мощности потребителей, присоединяемых к АЧР; предложена математическая линеаризованная модель автоматики частотной разгрузки с бесконечно большим числом ступеней разгрузки; излагается суть метода расчета переходного процесса с помощью линеаризированной модели, его преимущество перед ранее существующим методом; исследуется методика расчета статических и динамических характеристик, рассмоірен фактор непостоянства нагрузки; уделено внимание важному вопросу влияния запаздывания в канале АЧР.
В диссертации освещен вопрос разгрузки энергосистемы по скорости снижения частоты, обсуждаются эффекты по применению производной по частоте, трудности по измерению данной величины и реализация АЧР с дополнительным воздействием по производной; анализируется процесс восстановления частоты при действии АЧР-П; изложена мобилизация резервов мощности и действие АЧР при наличии резерва; сформулированы рекомендации и вывод по настройке АЧР.
В четвертой главе диссертации проведены исследования переходного процесса на математическую модель, созданную в программе Simulink на ЭВМ для разных дефицитов генерации и при разных условиях. Например: отсутствие и действие АЧР, наличие и отсутствие резерва, действие АЧР по методу дискретной и плавной системы разгрузки АЧР-1, запаздывание в канале АЧР и т.д. Получены результаты, представленные на Графиках изменения частоты.
В конце сделано заключение по настоящей работе.
