Автореферат (Современные средства противоаварийного управления объединенными энергосистемами)

На правах рукописиПОПОВ Максим ГеоргиевичСОВРЕМЕННЫЕ СРЕДСТВА ПРОТИВОАВАРИЙНОГО УПРАВЛЕНИЯОБЪЕДИНЕННЫМИ ЭНЕРГОСИСТЕМАМИ05.14.02 – Электрические станции и электроэнергетические системыАвтореферат диссертации на соискание ученой степенидоктора технических наукСанкт-Петербург – 2018Работа выполнена в федеральном государственном автономном образовательномучреждении высшего образования «Санкт-Петербургский политехнический университетПетра Великого»Научный консультантВанин Валерий Кузьмич,Заслуженный энергетик РФ,доктор технических наук, профессорОфициальные оппоненты:Лачугин Владимир Федорович,доктор технических наук, с.н.с., зав.

лабораторией«Информационно-измерительные и управляющиесистемы в электроэнергетике», Акционерное общество«Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского»(АО «ЭНИН»)Нагай Владимир Иванович,доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой«Электрические станции и электроэнергетическиесистемы», Федеральное государственное бюджетноеобразовательное учреждение высшего профессиональногообразования «Южно-Российский государственныйполитехнический университет имени М.И. Платова»(ФГБОУ ВО «ЮРГПУ(НПИ)»)Дмитриков Владимир Федорович,доктор технических наук, профессор, профессор кафедры«Теория электрических цепей и связи», Федеральноегосударственное бюджетное образовательное учреждениевысшего образования «Санкт-Петербургскийгосударственный университет телекоммуникаций им.проф. М.А.

Бонч-Бруевича» (ФГБОУ ВО «СПбГУТ»)Ведущая организация:Федеральное государственное бюджетноеобразовательное учреждение высшего образования«Чувашский государственный университет имениИ.Н. Ульянова» (ФГБОУ ВО «ЧГУ им. И.Н. Ульянова»)Защита состоится « 09 » ноября 2018 г. в 11:00 на заседании диссертационного советаД 212.229.11 при федеральном государственном автономном образовательномучреждении высшего образования «Санкт-Петербургский политехнический университетПетра Великого» по адресу: 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул.

д. 29,Главный учебный корпус, ауд. 118.С диссертацией можно ознакомиться в Фундаментальной библиотеке и на сайтеФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»https://www.spbstu.ru/science/defences.htmlАвтореферат разослан «_____»_______________ 2018 г.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 212.229.11д. т. н., профессорКривошеев Сергей Иванович3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследования и степень ее разработанности.Сложившиеся в настоящее время финансово-экономические и оперативнотехническиевзаимоотношениямеждусубъектамиэлектроэнергетикихарактеризуются снижением затрат на амортизацию, старением ресурса и слабообоснованнымпродлениемсрокаэксплуатацииосновногооборудованияэлектрических станций и подстанций. В этих непростых условиях обеспечениенадежности и устойчивости электроснабжения в объединенных энергосистемах(ОЭС) может быть частично решено внедрением в практику эксплуатации новогосиловогоэлектрооборудованиядлярегулированияиуправленияобменноймощностью энергосистем (FACTS), а также созданием кольцевых схем электрическихсетей.

Однако такой подход, значительно усложняет проблему быстрого икачественного оперативно-диспетчерского управления нестационарными режимамиработы энергосистем. Появление новых измерительно-информационных систем,средств мониторинга (WAMS) переходных режимов и систем централизованного(системного) управления позволило в некоторой степени повысить эффективностьдиспетчерскогоипротивоаварийногоуправлениярежимамиобъединенныхэнергосистем.

Немаловажную роль в этом играет информационное и техническоесовершенство устройств аппаратуры связи.Вопросамустойчивостииповышениянадежностиработысиловогоэлектрооборудования энергосистем посвящено множество исследований и научныхпубликаций сотрудников (в алфавитном порядке) ВНИИ Электромашиностроения,ВНИИ Э,ВЭИ,Ленгидропроект,НИУ МЭИ,НТЦ ЕЭС (ранееНИИПТ),СПбПУ (ранее ЛПИ им. М.И. Калинина), СибНИИЭ и ряда других организаций.Благодаря этим исследованиям были созданы перспективные средства управлениявозбуждением синхронных машин, научно обоснованы технические возможности иусловияпередачиэлектроэнергиипеременнымтокомвпротяженныхэнергообъединениях.

Несмотря на значительные достижения в области исследованийустойчивостиипринциповпротивоаварийногоуправленияобъединеннымиэнергосистемами до сих пор остро стоит вопрос обеспечения быстродействия,селективности и надежности функционирования средств защиты и автоматики. Врешенииэтихзадачтрадиционнозадействованомножествонаучно-исследовательских институтов и производственных предприятий (в алфавитномпорядке): ВоГУ (ВоГТУ), ВНИИР, МАИ (им. Серго Орджоникидзе), НИУ МЭИ,4САФУ (АрхГТУ), СПбГУТ им. проф.

М.А. Бонч-Бруевича, СПбПУ (ЛПИ им.М.И. Калинина), ЮРГПУ (НПИ) им. М.А. Платова, ЧГУ им. И.Н. Ульянова, ЭНИНим. Г.М. Кржижановского и др. высшие учебные заведения и учреждения НИИ.Следует подчеркнуть, что практически все (за редким исключением) научныеисследования и публикации авторов, в полной мере отмеченных в обзорной частидиссертации, базируются на использовании идеализированного математическогоописания и линейных моделей силового оборудования, робастного описания задачисинтеза фильтров.

В конечном итоге, такой подход характеризуется не тольконаличиемметодическойпогрешности,ноиошибкамивпрактических,количественных оценках предельных режимов и, как следствие этого, в выборепараметров технических средств защиты и других средств противоаварийнойавтоматики, неудовлетворяющих основным нормативным требованиям.Исключение этого существенного недостатка возможно только при развитиитеориинелинейнойфильтрации,применениячисленныхметодов,строгихматематических моделей при исследовании квазистационарных асинхронных иколебательных синхронных режимов объединенных энергосистем. Такой подходстановится возможным в настоящее время вследствие роста вычислительныхмощностей и функциональных возможностей промышленных микроконтроллеров, атакже ввиду повышения уровня автоматизации современных энергообъектов.Естественно, что достоверность полученных новых результатов исследований должнаподтверждаться на основе проведения и совершенствования физических, натурныхэкспериментов и опытно-промышленных испытаний.Все эти актуальные проблемы, вопросы качественного и надежного управлениясовременными объединенными энергосистемами и предопределили тематикукомплексных исследований отраженных в диссертационной работе.

В рамкахдиссертационных исследований автором выполнена разработка строгого, научнообоснованного математического описания и численных методов исследованийнестационарных режимов нелинейного электрооборудования энергосистем, а такжепроизведен синтез измерительно-информационной части современных средствзащиты и противоаварийной автоматики.Цели и задачи исследования.Цельюнаучнойработыявляетсясовершенствование,разработкаиисследование новых средств контроля и измерения электрических сигналов ипараметров электрооборудования в нестационарных режимах его работы, а такжеисследование и разработка новых быстродействующих и высокочувствительных5технических средств и функциональных алгоритмов защиты и противоаварийнойавтоматики объединенных энергосистем.Для достижения сформулированной цели были поставлены и успешно решеныследующие задачи:1.

Проведен тщательный критический анализ быстродействующих средствзащиты и противоаварийной автоматики, методов, способов обработки сигналов,используемых в них для контроля параметров нестационарных и стационарныхрежимов работы трехфазных электромеханических систем.2. Разработанычисленныеметодыисследованияжесткихнелинейныхдифференциально-алгебраических уравнений нестационарных режимов работыэлектрооборудования энергосистем и выполнена оценка влияния методических,инструментальных ошибок на работоспособность измерительно-информационнойчасти средств защиты и противоаварийной автоматики.3. Разработаны методики исследований и проведены численные и натурныеэксперименты с оценкой качества новых способов измерения сигналов и новыхметодов контроля параметров в нестационарных и стационарных режимах работысредств защиты и противоаварийной автоматики силового электрооборудования.4. Проведены численные эксперименты, выполнена их апробация в физическихусловиях эксплуатации защищаемого силового оборудования и произведена оценкаэффективности его новых быстродействующих, высокочувствительных токовыхпродольных дифференциальных защит.5.

Разработаныновыеселективные,быстродействующиеивысокочувствительные технические средства противоаварийной автоматики (АЛАР иАПНУ), а также выполнена оценка их эффективности в результате численныхэкспериментов.6. Разработаны методические указания и практические рекомендации поприменению и расчету параметров срабатывания новых современных средств защитыи противоаварийной автоматики, обеспечивающих наилучшие характеристикиселективности, быстродействия и чувствительности.Научная новизна работы.1.