Диссертация (Исследование возможности и разработка способов применения накопителей энергии различного типа для противоаварийного управления при больших возмущениях в энергосистеме), страница 2

Анализ состояния вопроса применения накопителей энергии различноготипа для противоаварийного управления. Обоснование и формулирование цели изадач исследования.2. Исследование возможности применения накопителей энергии различноготипа для решения задачи обеспечения динамической устойчивости генератора прибольших возмущениях.3.

Разработка и исследование способа применения маховиковых накопителейдля повышения эффективности противоаварийного управления при большихвозмущениях в энергосистеме.4. Разработка и исследование способа применения группы накопителейэнергии для повышения эффективности противоаварийного управления прибольших возмущениях.7Соответствие темы исследования паспорту специальностиДиссертационная работа соответствует паспорту специальности 05.14.02«Электрические станции и электроэнергетические системы» в части п. 6, 8, 9:п.

6: «разработка методов математического и физического моделирования вэлектроэнергетике»;п. 8: «разработка методов статической и динамической оптимизации длярешения задач в электроэнергетике»;п. 9: «разработка методов анализа и синтеза систем автоматическогорегулирования,противоаварийнойавтоматикиирелейнойзащитывэлектроэнергетике».Научная новизнаНа основе сформулированных и реализованных цели и задач исследованияполучены новые научные результаты:1. Разработана и исследована система управления полупроводниковымпреобразователем накопителя энергии, которая позволяет в автоматическомрежиме на основе величины сброса мощности генератора определять требуемыеуглы открытия вентилей преобразователя для создания накопителем энергиитребуемого для сохранения динамической устойчивости электромагнитногомомента на валу генератора в режиме короткого замыкания.2.

Разработана и исследована система управления асинхронизированнойсинхронной машиной, позволяющая в автоматическом режиме рассчитыватьнапряжения возбуждения по осям d-q для создания маховиковым накопителемтребуемого для сохранения динамической устойчивости электромагнитногомомента на валу генератора в режиме короткого замыкания.3.

Предложен и исследован способ применения накопителей энергии дляповышенияэффективностипротивоаварийногоуправленияприбольшихвозмущениях в энергосистеме, заключающийся в использовании маховиковогонакопителя с оптимизированными параметрами совместно с разработаннойсистемой управления данным накопителем энергии.84. Разработана и исследована система управления группой накопителейэнергии (емкостный и маховиковый), позволяющая в автоматическом режимераспределять задание по активной мощности потребления между накопителямиэнергии и определять напряжения возбуждения по осям d,q (для маховиковогонакопителя) и углы открытия полупроводниковых преобразователей (дляемкостного накопителя) для создания группой накопителей энергии требуемогодля сохранения динамической устойчивости электромагнитного момента на валугенератора в режиме короткого замыкания.5.

Предложен и исследован способ применения накопителей энергии дляповышенияэффективностипротивоаварийногоуправленияприбольшихвозмущениях в энергосистеме, заключающийся в использовании группынакопителей энергии (емкостный и маховиковый) с оптимизированнымипараметрами совместно с разработанной системой управления данной группойнакопителей энергии.Практическая значимость результатов работы1. Проведенные исследования особенностей применения накопителейэнергии различного типа показали, что эффективными типами накопителей дляцели сохранения динамической устойчивости генератора без его отключенияявляются маховиковый накопитель и суперконденсатор.2.

Применение разработанного способа для повышения эффективностипротивоаварийного управления при больших возмущениях в энергосистеме сиспользованиеммаховиковогонакопителя,системыуправленияданнымнакопителем энергии совместно с импульсной разгрузкой турбины энергоблокапозволяетобеспечитьдинамическуюустойчивостьгенераторапривсехнормативных возмущениях без отключения генератора станции.3. Установлено, что эффективным типом привода для маховиковогонакопителя для целей обеспечения динамической устойчивости синхронногогенератораприбольшихвозмущенияхасинхронизированная синхронная машина.9вэнергосистемеявляется4. Применение разработанного способа для повышения эффективностипротивоаварийного управления при больших возмущениях в энергосистеме сиспользованием группы накопителей энергии, состоящей из маховикового иемкостного накопителей энергии, системы управления данной группой совместносимпульснойразгрузкойтурбиныэнергоблокапозволяетобеспечитьдинамическую устойчивость генератора при всех нормативных возмущениях безотключения генератора станции.5.

Показано, что для задачи обеспечения динамической устойчивостигенератора при больших возмущениях в энергосистеме целесообразными типаминакопителей энергии в составе группы являются маховиковый и емкостный, приэтом стоимость разработанного решения ниже стоимости одиночного накопителяэнергии с эквивалентными параметрами.6. Результаты работы используются в учебном процессе в «НИУ «МЭИ» ввиде лабораторного практикума в курсе «Автоматика энергосистем» магистерскойпрограммы подготовки по направлению «Электроэнергетика и электротехника».Методология и методы исследованияТеоретической и методологической основой исследования являютсяфундаментальные положения теоретических основ электротехники, релейнойзащиты и автоматики, противоаварийной автоматики, электромагнитных иэлектромеханическихпереходныхпроцессов,атакжерасчетно-экспериментальные методы исследования.Положения, выносимые на защиту1. Результаты исследования возможности применения накопителей энергииразличного типа для решения задачи обеспечения динамической устойчивостигенератора при больших возмущениях.2.

Результаты разработки и исследования способа применения маховиковыхнакопителей для повышения эффективности противоаварийного управления прибольших возмущениях в энергосистеме.103. Результаты разработки и исследования способа применения группынакопителейэнергиидляповышенияэффективностипротивоаварийногоуправления при больших возмущениях в энергосистеме.Степень достоверностиДостоверность результатов достигается за счет корректного применениятеорий электротехники, релейной защиты, противоаварийной автоматики,электромагнитных и электромеханических переходных процессов, использованииприменяемыхвтехническойлитературедопущенийиподтверждаетсясовпадением результатов расчетно-экспериментальных исследований автора срезультатами, опубликованными в зарубежной и отечественной литературе.Личный вклад автораВсе этапы работы по повышению эффективности противоаварийногоуправления при больших возмущениях в энергосистеме с помощью накопителейэнергии были выполнены непосредственно автором: анализ состояния вопросаприменения накопителей в области противоаварийной автоматики и смежныхнаправлениях, формулировка цели и задач исследования [12, 13, 14, 15, 16],разработка и исследование систем управления накопителями и группаминакопителей энергии для цели обеспечения динамической устойчивостигенератора [17, 18, 19, 20], моделирование и исследование эффективностиприменения накопителей энергии различного типа совместно с разработаннымисистемами управления для обеспечения динамической устойчивости генератора[17, 18, 19, 20, 21].Доля участия автора во всех публикациях составляет не менее 75%.Автор выражает глубокую благодарность доктору технических наук,профессору кафедры РЗиАЭ Глускину И.З., трагически погибшему в 2017 г., заценныесоветыивниманиеприформированииисследования.11направлениянаучногоАпробация результатовОсновные результаты работы были доложены на региональной научнотехнической конференции студентов и аспирантов «Энергия» (2015, 2016, 2017 гг.,Иваново, ФГБОУ ВПО «ИГЭУ имени В.И.

Ленина»), международной научнотехническойконференциистудентовиаспирантов«Радиоэлектроника,электротехника и энергетика» (2016, 2017 гг., Москва, ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ»),конференции в рамках молодежной секции РНК СИГРЭ (2015 г., Иваново, ФГБОУВПО «ИГЭУ имени В.И. Ленина», НП «РНК СИГРЭ»), XXVI конференции"Перспективыразвитияэлектротехническогоэлектроэнергетикиоборудования.ивысоковольтногоКоммутационныеаппараты,преобразовательная техника, микропроцессорные системы управления и защиты"(2018 г., Москва), научных семинарах и заседаниях кафедры РЗиАЭ ФГБОУ ВО«НИУ «МЭИ» 2015, 2016, 2017, 2018 гг.Публикации по теме исследованияПо теме исследования опубликовано 10 работ, полноценно отражающихосновные положения исследования, среди которых – 3 публикации в журналах,рекомендованных ВАК.Структура и объем диссертацииДиссертация содержит: введение, четыре главы, заключение и списоклитературы.

В диссертации основной материал изложен на 146 страницах, в томчисле на 56 рисунках и 10 таблицах. Список литературы содержит 118наименований.121. Анализ состояния вопроса применения накопителейэнергии различного типа для противоаварийногоуправления. Обоснование и формулирование цели и задачисследованияВ данной главе приводятся некоторые положения об динамическойустойчивости, необходимые для анализа существующих методов сохранениядинамической устойчивости; сравниваются различные способы обеспечениядинамической устойчивости; приводится сравнение различных типов накопителейэнергии,которыемогутиспользоватьсяприобеспечениидинамическойустойчивости.Конечной целью главы является обоснование и формулирование цели и задачисследования.1.1.Некоторые положения об обеспечении динамической устойчивости вконкретных условияхДинамическая устойчивость – это способность системы восстанавливатьпосле большого возмущения исходное (устойчивое) состояние или состояние,практически близкое к исходному (допустимому по условиям эксплуатациисистемы).