Автореферат (Современные средства противоаварийного управления объединенными энергосистемами), страница 8

Производится критический анализ одного из них на примереБурейской ГЭС (объединенная энергосистема Востока) при потере возбуждениягенератора. Предлагается для предотвращения повторения аналогичных ситуаций вбудущем реконструкция используемой противоаварийной автоматики. С цельюдальнейшего совершенствования автоматики создана более строгая математическаямодель процессов на основе синтеза и контроля обобщенных электрических сигналовприиспользованиизаписикомплексныхвеличин,какфункцийвремени(преобразование Гильберта), иначе называемых аналитическими сигналами. Это даловозможность оценить поведение АЛАР в пространственной системе координат исформулировать требования к автоматике от потери возбуждения с расширеннымифункциямиупреждающейдиагностикиипредупрежденияразвитияквазиустановившегося асинхронного режима.

В основе разработанной авторомдвухступенчатой противоаварийной автоматики ликвидации асинхронных режимов(АЛАР) синтезированный измерительный орган минимального принципа действия сконтролем ортогональных составляющих аналитического сигнала комплексногосопротивления:Re  z (t )   R(t ) U m (t )I m (t ) cos  (t ) ;Im  z (t )   X (t ) U m (t )I m (t ) sin  (t ) ,(15)34где  (t )   u (t )   i (t ) - угол нагрузки, градус.На рисунках 19, а, б изображены характеристики изменения ортогональныхсоставляющих комплексных сопротивлений, контролируемых системой АЛАР навыводах синхронных генераторов в квазиустановившемся асинхронном режиме.а) активные составляющие R(t) сопротивления б) реактивные составляющие X(t) сопротивленияРисунок 19 – Расчетные осциллограммы изменения активных (R(t), а) и реактивных (X(t), б)составляющих комплексной функции сопротивления z(t), контролируемого на выводахгенераторов Г1 (сплошная линия), Г2 (штрихпунктирная линия) и Г3 (штриховая линия) васинхронном режиме и последующей ресинхронизации Г1 в t = 60 c.Для обеспечения селективной работы устройств АЛАР в режимах внешнихкоротких замыканий (включая двухфазные КЗ на выводах генератора), а также внестационарных колебательных режимах автором предложено использованиеполигональных характеристик срабатывания (область срабатывания показанаштриховкой на рисунке 20), располагаемых в IV квадранте комплексной плоскости.Рисунок 20 – Расчетный годограф комплексной функции сопротивления Z(t),контролируемого на выводах генератора Г1 в режиме потери возбуждения иресинхронизации (сплошная линия), в режиме двухфазного (AС) КЗ на его выводах(штриховая линия) и в режиме трехфазного КЗ на шинах ОРУ 220 кВ (пунктирная линия)35Практические рекомендации по расчету многоугольных характеристиксрабатывания реле минимального сопротивления разработаны автором в видеметодических указаний (на примере рисунка 20): X II ст    kот'  xd'   tg (0 )  R II ст < 0; X  tg (45 )  R < 0; II стII ст I ст X  tg ( 45 )  R < 0;II ст X    kот  xd   tg (180 )  R > 0;  II стII ст X    kот  xd   tg (180 )  R > 0; I ст R > 0, II стII ст X  tg (120 )  R > 0,I стI ст(16)где k от' , k от – коэффициенты отстройки в переходном и в квазиустановившемсяасинхронном режимах, равные, соответственно, 1,2 - 1,6 о.е.

и 0,85 - 0,95 о.е.;'xd , xd - индуктивные сопротивления статора синхронной машины по продольнойоси в переходном и установившемся режимах, равные, соответственно, 0,32 о.е. и1,05 о.е. (для гидрогенератора СВ 1313/28-48 Бурейской ГЭС).В этой же главе выполнены расчетные исследования колебательнойустойчивости объединенных энергосистем цепочечной и кольцевой структуры спротяженнымимежсистемнымисвязями.ФрагментысхемОЭСВостока,энергобъединений ОЭС Востока, ОЭС Сибири и ОЭС Центра приведены вдиссертации.

Для выявления границы области колебательной устойчивости, авторомпредложен алгоритм контроля динамической модели Якобиана (определителя),вычислениекоэффициентовкоторогопроизводитсяпридифференцированиивыражений активной и реактивной составляющих узловой и обменной мощности.При этом активная и реактивная обменные мощности определяются по уравнениям(узловые мощности получают при одинаковых индексах «k» и «n»):(t )  sin  (t ) Pkn (t )  (3/2)  U m k (t )  I m n (t )  cos  uk (t )   un (t )   zkn (t )Qkn (t )  (3/2)  U m k (t )  I m nuk(t )   un (t )   zkn(17)(18)где  zkn (t ) - угол сопротивления ветви между узлами «k» и «n», градус.На рисунках 21-23 (на примере цепочечной схемы с контролируемымимежсистемными связями 501-502 и 502-503) показаны результаты исследованийдинамических режимов ОЭС и выявленные характерные закономерности изменения(критерии) Якобиана.

В результате исследований установлено, что границе областиколебательной устойчивости энергообъединений соответствует минимум Якобиана,который всегда находится в диапазоне углов искусственной устойчивости(рисунок 22, штриховая линия). Максимум Якобиана (рисунок 21, штриховая линия)располагается в области углов  = 270-280° и соответствует предельной отрицательнойактивной мощности в контролируемом межсистемном сечении 501-502.36Сучётомноговыявлен-критерияне-асимптотическогонарушениявостиустойчиравенство-нулюприращенияЯкобиана (dJ(t) = 0) вдиссертации предложен и в результатеаналитических и чисРисунок 21 – Изменение Якобиана J (штриховая линия) иактивных мощностей P 501/502 (сплошная линия), P 502/503(пунктирная линия) в межсистемных сечениях 501-502, 502-503ленных исследованийобоснован закон противоаварийногоуправления обменной мощностью энергосистем с контролем изменения Якобиана:P  1  pTзап   J   kп -3-3 ; при -10 о.е./с  pJ  10 о.е./с,pTи 1  pTд kиp(19)где Tзап – постоянная времени, учитывающая полное запаздывание введенияпротивоаварийноговоздействия, c;kп, kи - соответственно,коэффициентыпропорционального и интегрального каналов противоаварийного управлениямощностью, о.е.; Tи – постоянная времени интегрирования, принимаемая равной0,2 c; Tд – постоянная времени дифференциального звена, равная 5 мc.Зависимостиизменения Якобиана,J и угловые характеристикиактивноймощности в контролируемомсечениипри введении противоаварийного управления с воздействиемна разгрузку сеченияРисунок 22 – Изменение Якобиана J (штриховая линия,kп = 0,25 о.е.) и активной мощности P 501/502 (сплошная линия)при вариации коэффициента kп противоаварийноговоздействия на разгрузку в приемной части ОЭСрисунках 22, 23.в объёме, определяемомпоказаныпо(19),на37В результате исследованиякорнейуравнения (19) показано, что при отсутствии смены знакаЯкобиана (J) системапротивоаварийногоуправлениябудетустойчива при положительных значенияхкоэффициентов kп, kиРисунок 23 – Характеристики изменения Якобиана J(штриховые линии) при вариации коэффициента kппротивоаварийного воздействия в приемной части ОЭСусиления пропорциональной и интеграль-ной составляющей сигнала управления:1 1  1 1 kи 1    4  1  kп  Tи  Tд  Tзап Tд Tзап   Tд Tзап 2p1,2  sign( J ) (20)2Неучет запаздывания (Tзап = 0) в структуре противоаварийного управления невносит качественных изменений в оценку устойчивости предложенного закона.Разработка и внедрение устройств с этим законом противоаварийногоуправления обменной мощностью энергосистем позволит эффективно и безопасноуправлятьзагруженностью(сзапасамидо2-5 %)межсистемныхлинийэлектропередачи, обеспечивая при этом их устойчивость.ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫВыполненные в диссертации исследования и разработки направлены насовершенствованиеосновныхтехническихбыстродействующихсредствпротивоаварийного управления энергосистемами, обеспечивающих бесперебойностьихработы,качествоэлектрическойэнергии,экономичность,техническую,информационную безопасность и автоматизацию её производства.

Основнымирезультатами диссертационной работы, имеющими особую теоретическую ипрактическую значимость, являются:381. Развитатеорияэлектромеханическихчисленныхпереходныхисследованийпроцессовэлектромагнитныхобъединенныхиэнергосистем.Разработана и обоснована методика исследований нестационарных режимовнелинейного силового оборудования с использованием градиентного методачисленного интегрирования и параметрического критерия жесткости и устойчивостирешениясистемынелинейныхдифференциально-алгебраическихуравнений.Применение этого численного метода позволяет исследовать нестационарные режимысиловогоэлектрооборудованиявычислительныхзатрат.Ссзаданнойпогрешностьюиспользованиемэтойиметодикиминимизациейразработанаиапробирована при проведении натурных экспериментов система релейной защиты иавтоматикиуправляемоймежсистемнойэлектропередачи500 кВСеверныйКазахстан – Актюбинская область с фазоповоротным трансформатором.2.

Развитаприменительносовременныхтеориякнелинейнойрешениютехническихзадачсредствфильтрацииэлектрическихсигналовсовершенствованияизмерительнойрелейнойизащитычастипротивоаварийногоуправления. Синтезированы и обоснованы схемы нелинейных фильтров токовнамагничивания измерительных и силовых трансформаторов, схемы формирователейкоррекционных сигналов, а также схемы фильтрации свободных составляющихэлектрических сигналов с улучшенными показателями точности восстановленияполезного сигнала. При этом открываются возможности восстановления первичныхсигналов тока и напряжения и новых способов построения систем противоаварийногоуправления. Разработанные схемы эффективны для повышения достоверности работыизмерительно-информационной части средств контроля, защиты и управления.3.