Главная » 2014 » Август » 22 » Скачать Повышение эффективности автоматизированной децентрализованной системы управления уровнями напряжения питающей сети энергосистемы. бесплатно
11:47 PM
Скачать Повышение эффективности автоматизированной децентрализованной системы управления уровнями напряжения питающей сети энергосистемы. бесплатно
Повышение эффективности автоматизированной децентрализованной системы управления уровнями напряжения питающей сети энергосистемы
Диссертация
Автор: Ахмеров, Булат Ильдарович
Название: Повышение эффективности автоматизированной децентрализованной системы управления уровнями напряжения питающей сети энергосистемы
Справка: Ахмеров, Булат Ильдарович. Повышение эффективности автоматизированной децентрализованной системы управления уровнями напряжения питающей сети энергосистемы : диссертация кандидата технических наук : 05.14.02 Казань, 2006 194 c. : 61 06-5/2848
Объем: 194 стр.
Информация: Казань, 2006
Содержание:
Глава 1 Анализ проблем оптимизации режима питающей сети 12по напряжению и реактивной мощности (обзор)
11 Актуальность задачи снижения потерь электроэнергии на 12ее транспортку и перспективные методы ее решения
12 Оптимальное управление нормальными режимами
121 Физическая модель питающей сети энергосистемы для 17расчета установившегося режима энергосистемы и его оптимиза-ции
122 Расчет оптимального режима питающей сети энергосисте- 29мы
1221 Расчет установившегося режима
123 Погрешность расчетов установившихся и оптимальных 40режимов
124 Современные программные средства для расчета устано- 42вившихся и оптимальных режимов энергосистем
13 Реализация результатов оптимизационных расчетов
131 Управление режимами питающей сети
132 Источники информации об электрических режимах
133 Регулирование напряжения трансформаторами
134 Автоматика регулирования напряжения трансформаторов
135 Вывод формул оптимального регулирования напряжения
136 Регрессионный анализ режимов электрической сети
14 Выводы по главе
Глава 2 Алгоритм расчета уставок автоматического регулятора 77напряжения для оптимального регулирования с учетом парамет-ров режима питающей сети энергосистемы
21 Моделирование электрической сети для оптимизации ее ре- 77жима
22 Создание набора режимов для вывода формул оптимального 83регулирования напряжения
23 Вывод формулы оптимального регулирования напряжения
24 Расчет уставок автоматического регулятора напряжения 94трансформаторов,
25 Моделирование автоматического регулятора напряжения при 94расчетах установившегося режима
26 Проверка допустимости формулы оптимального регулирова- 96ния напряжения
27 Выводы по главе
Глава 3 Методика исследования эффективности алгоритма рас- 101чета уставок автоматического регулятора напряжения для опти-мизации с учетом параметров режима в условиях питающей сетиТатарской энергосистемы
31 Объект исследования
32 Физическая модель исследуемой сети ^
33 Методика составления наборов режимов исследуемой сети 104для оптимизационных расчетов
34 Методика оценивания погрешностей измерения парамет- 109ров режима
35 Методика исследования статических характеристик на- ПОгрузки
36 Методика определение экономического эффекта от регу- 112лирования напряжения автоматическим регулятором напряжения с уставками, рассчитанными по разработанному алго-ритму
37 Выводы по главе
Глава 4 Результаты исследования эффективности алгоритма рас- 116чета уставок автоматического регулятора напряжения для опти-4мизации с учетом параметров режима в условиях питающей сетиТатарской энергосистемы
41 Режимы для оптимизации
42 Результаты оценивания погрешностей результатов измере- 120НИИ
43 Статические характеристики нагрузки для расчетов уста- 122новивщихся и оптимальных режимов
44 Результаты оптимизационных расчетов
45 Уставки автоматического регулятора напряжения для оп- 131тимизации с учетом параметров режима
451 Выбор подстанций для регулирования напряжения по фор- 131мулам оптимального регулирования
452 Формулы оптимального регулирования напряжения
453 Моделирование действия АРН
46 Экономический эффект от регулирования напряжения ав- 139томатическим регулятором с уставками, рассчитанными по раз-работанному алгоритму
47 Выводы по главе
Введение:
Технологический расход (потери) электрической энергии на ее транспортировку определяет качество работы электрической сети, что отражено в нормативных документах [74]. Снижение потерь улучшает технико-экономическиепоказатели работы энергосистемы, повышает ее конкурентоспособность. Этоособенно актуально в современных рыночных условиях. Снижение потерьэлектроэнергии также ведет к уменьшению выработки без снижения ее полезного отпуска, в результате чего сокращается вредное воздействие энергосистемы на природную среду.Электрические сети принято подразделять на питаюш;ие и распределительные. Распределительная электрическая сеть характеризуется радиальнойтопологией, классом напряжения 110 кВ и ниже, и для снижения в ней потерьнеобходимо поддерживать максимально возможные уровни напряжения (с учетом известных ограничений). Питающая электрическая сеть характеризуется,как правило, кольцевой топологией. Повышение напряжения в питающей сетине всегда приводит к снижению потерь.Основным методом снижения потерь электроэнергии в питающей сетиэнергосистемы является оптимизация режима сети по напряжению и реактивной мощности (оптимизация). Оптимизация не требует значительных капитальных затрат.Оптимизация заключается в задании определенных параметров устройств, регулирующих генерацию и распределение реактивной составляющеймощности. В результате работы регуляторов устанавливается электрическийрежим сети с наименее возможными потерями электроэнергии. Такими регуляторами являются устройства переключения анцапф трансформаторов и автотрансформаторов (AT), регуляторы возбуждения генераторов и синхронныхкомпенсаторов, шунтирующие реакторы и батареи статических конденсаторов.Эксплуатация регуляторов в автоматическом режиме более эффективна, а длярегулирования напряжения автотрансформаторами и более надежна, чем в неавтоматическом режиме. Так как функционирование одних регуляторов влияет6на работу других, то параметры управления различных регуляторов должныбыть согласованными. Поэтому напряжение в питающей сети в целях оптимизации режима по напряжению и реактивной мощности должно регулироватьсяавтоматизированной системой управления уровнями напряжения. При отсутствии центра управления уставками такая система будет децентрализованной.Оптимизация осуществляется в два этапа — расчеты оптимальных режимов модели сети с помощью компьютерных программ и их реализация различными методами на реальном оборудовании.Анализ литературы показал, что к настоящему времени в России в большинстве промышленных компьютерных программ разных разработчиков используется один математический алгоритм для расчета установившегося режима и один математический алгоритм для оптимизации. Создание этих алгоритмов было завершено в 80-х годах XX века силами больших коллективов. С этого времени алгоритмы практически не модернизировались и широко применялись в энергосистемах и проектных организациях. Это свидетельствует об ихдостаточной надежности и эффективности. Параметры физической модели питающей сети для расчета установивщегося режима и его оптимизации зависятот местных условий, их определение представляет собой интересную инженерную задачу.Вопрос реализации оптимальных режимов изучен в недостаточной степени. Реализация оптимальных режимов посредством АХ возможна следующимиспособами:1) централизованным автоматизированным на основе результатов расчета оптимальных режимов в темпе процесса и реализации управляющих воздействийпо каналам телемеханики или оперативным персоналом;2) децентрализованным неавтоматизированным (регулирование напряженияперсоналом по графикам напряжения);3) децентрализованным автоматизированным по алгоритмам автоматическогоуправления — формулам оптимального регулирования напряжения (ФОРП).Формула оптимального регулирования напряжения представляет собой устой7чивое соотношение между оптимальным напряжением в данном узле и параметрами режима сети.Способ (1) требует высокого уровня телемеханизации, повышенной надежности алгоритма оптимизации, защиты от излишнего регулирования. Поэтому широкое применение на практике метода (1) в ближайшем будущемпредставляется маловероятным. Анализ опубликованных работ показал, чтонаиболее эффективным является способ (3), что отражено в типовой инструкции по оптимизации электрических режимов энергосистем. Однако на практике, как правило, применяется способ (2). Основными недостатками регулирования напряжения способом (2) являются эффективное регулирования напряжения только в режимах, близких к базовому, снижение эффективности регулирования из-за человеческого фактора и снижение надежности работы AT.Способ (3) обладает следующими явными недостатками:1) не учитывается погрешность измерения используемых в законе регулирования параметров режима;2) нет алгоритма расчета зоны нечувствительности регулятора;3) большой объем расчетов для крупных энергосистем;4) не разработана программа расчета законов регулирования для IBMсовместимого компьютера.Большинство работ по этому вопросу было опубликовано более 20 летназад. За это время развились электрические сети, увеличилось количество автотрансформаторов с автоматическими регуляторами напряжения (АРН),улучшилась наблюдаемость сетей, получили революционное развитие информационные технологии. В связи с этим цель работы состоит в повышении эффективности автоматизированной децентрализованной системы управленияуровнями напряжения на основании разработки алгоритма расчета уставок АРНAT для оптимизации с учетом параметров режима питающей сети энергосистемы.Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:81) анализ способов управления коэффициентом трансформации автотрансформаторов для оптимизации режима питающей сети энергосистемы;2) определение целесообразной зоны нечувствительности автоматического регулятора напряжения автотрансформаторов;3) разработка алгоритма расчета уставок автоматического регулятора напряжения автотрансформаторов и сравнение разработанного алгоритма с существующим;4) исследование целесообразности применения разработанного алгоритма вусловиях питающей сети Татарской энергосистемы.Научная новизна работы заключается в следующем:1) разработан алгоритм расчета уставок АРН AT для оптимального регулирования напряжения с учетом параметров режима питающей сети энергосистемы,обеспечивающий по сравнению с существующим более высокие надежность иэффективность регулирования напряжения, большую точность расчета сокращения потерь электроэнергии на ее транспортировку;2) обосновано регулирование напряжения автоматическим регулятором напряжения автотрансформаторов с уставкой зоны нечувствительности меньше ступени регулирования устройства регулирования под нагрузкой. нНа защиту выносятся полученные автором следующие новые научныерезультаты.1. Методика составления набора исходных режимов на основе оценивания состояния предшествующих режимов питающей сети энергосистемы.2. Выбор автотрансформатора для регулирования напряжения по формуламоптимального регулирования напряжения на основе разработанного наборакритериев, найденных по результатам оптимизационных расчетов.3. Алгоритм расчета уставки зоны нечувствительности АРН AT.4. Методика проверки уставок автоматического регулятора напряжения автотрансформаторов на допустимость методом расчета установившегося режима сучетом регулирования напряжения АРН AT.9Практическая ценность работы заключается в том, что результаты работынайдут применение при оптимизационных расчетах режима питающих сетейэнергосистем и объединенных энергосистем; определении экономического эффекта от проводимых мероприятий по оптимизации режима питающих сетейэнергосистем и объединенных энергосистем; планировании режима питающихсетей энергосистем и объединенных энергосистем.Анробация работы. Основные результаты докладывались на Третьем международном научно-практическом семинаре «Современные программные средства для расчетов и оценивания состояния режимов энергетических систем» (Иркутск, август 2003 г.) и IX Всероссийской конференции по проблемам науки иВысшей школы «Фундаментальные исследования в технических университетах» (Санкт-Петербург, 18-19 мая 2005 г.), ежегодных магистерскоаспирантских научных семинарах КГЭУ и научных семинарах кафедры «Электрические станции» в 2003-2006 гг.Достоверность результатов нроведенных исследований. Достоверность полученных результатов исследования определяется обоснованностью принятыхдопущений, использованием проверенных практикой программ расчета установившихся и оптимальных электрических режимов энергосистем, использованием реальных исходных данных для расчетов режимов, сравнением результатовисследования путем параллельных расчетов различными методами, совпадением полученных результатов с известными.Публикации. По теме диссертации опубликовано пять печатных работСтруктура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. В конце работы приведены сведения об использованной литературе (118 наименований). Общий объем составляет 194 стр., включая 21 рисунок и 27 таблиц.В нервой главе произведен обзор литературы по вопросам расчета и реализации оптимальных режимов питающих сетей энергосистем, разработанныхдля этого компьютерных программ и применяемых аппаратных средств, пара10метров физической модели питающей сети. Проанализированы существующиеметоды оптимизации режима питающей сети, определены их основные достоинства и недостатки. Выявлены недостатки типового алгоритма расчета уставокавтоматического регулятора напряжения для оптимизации с учетом параметроврежима питающей сети энергосистемы. Сформулированы цель и задачи диссертационной работы.Во второй главе разработан алгоритм расчета уставок АРН AT для оптимального регулирования напряжения с учетом параметров режима питающей сети энергосистемы, обеспечивающий по сравнению с существующим более высокие надежность и эффективность регулирования напряжения, большуюточность расчета сокращения потерь электроэнергии на ее транспортировку. Вразработанном алгоритме устранены недостатки типового алгоритма, выявленные анализом литературных источников в главе 1.В третьей главе обоснована методика исследования эффективности разработанного алгоритма расчета уставок АРН AT для оптимального регулирования напряжения с учетом параметров режима в условиях питающей сети Та- *тарской энергосистемы. Разработана физическая модель питающей сети и схема замещения для расчетов в программно-вычислительном комплексе (ПВК) л«АНАРЭС-2000».В четвертой главе на основе разработанной методики исследованийпроведено сравнение эффективности различных способов оптимизации режимав условиях питающей сети Татарской энергосистемы.Для 75% подстанций 220/110 кВ эффективна существующая система регулирования напряжения. Для остальных подстанций целесообразно регулирование напряжения по формулам оптимального регулирования, выбранным поразработанному алгоритму.Выявлена нецелесообразность учета статических характеристик нагрузкиТатарской энергосистемы при расчете установившихся и оптимальных режимов.11Показана неэффективность типового алгоритма расчета уставок автоматического регулятора напряжения AT для оптимизации с учетом параметроврежима в условиях питающей сети Татарской энергосистемы. Определена зависимость величины изменения напряжения при изменении коэффициента трансформации автотрансформатора от его загруженности по току и наличия регулировочного диапазона по реактивной мощности у электрически близко расположенных генераторов. Показана зависимость зоны нечувствительности от вида формулы оптимального регулирования и режима работы автотрансформатора. Уточнена область применения формул оптимального регулирования напряжения автотрансформаторами. Показано, что применение формул оптимального регулирования напряжения с использованием параметров режима ведет кзначительному сокращению потерь электроэнергии в питающей сети.В заключении кратко изложены основные результаты работы.