Введение к работе
Актуальность проблемы. Формирование современных электроэнергетических систем, охватывающих большие территории, базируется на использования линий электропередач сверх я ультравысокого напряжения.
Современный этап развития энергетики характеризуется применением более совершенных математических моделей отдельных элементов, а также всей системы в целом и во многом зависит от темпов внедрения научно-технических достижений. Развитие энергетики в условиях удоражания топлива, повышения треОований к улучшению технико-экономических показателей энергосистемы, требует совершенствования методов управления процессами передачи и распределения электрической энергии. При этом особая роль отводится автоматизированным системам диспетчерского управления, развитие которых позволяет получить наибольший эффект.
Стала возрастать загрузка системообразующей сети 220 кВ и выше, возросли перетоки между энергосистемами. Доля потерь в линиях 330-1150 кВ достигла Z0Z от суммарных потерь. Минэнерго СССР при протяженности этих сетей менее 10% от суммарной протяженности сетей 35-1150 кВ и имеет тенденцию роста. В связи с этим требуют дополнительного рассмотрения'ряд принципиальных вопросов методологии исследования нормальных процессов в ВЛ СВН и в сложных ЗЭС с ВЛ СВН, в частности, вопросы моделирования с учетом явления коронирования проводов.
Важными аспектами оперативного анализа и управления режимами ВЛ СВН являются измерение и выделение составляющих потерь мощности и оперативная коррекция ее параметров.
Наиболее часто производимой на всех уровнях АСДУ и планирования режимов является группа электротехнических задач - расчеты и анализ нормальных релимов ЗЭС.
В условиях большого объёма выполняемых расчетов для задач анализа и планирования режимов, высокой скорости выработки управляющих воздействий при оперативном и автоматическом управлении режимами предъявляются повшзнные требования к-надежности и бнстродействию получения решения численными t методами, а также
адекватности воспроизведения реальных реяишв и процессов 333 с ЕЛ СЕК Это требует разработки моделей и численных методов, поз-бояявкнх реиать задачи в зависимости от необходимой -точности ре-аония, производительности используемых ЗБМ, располагавши ре-сур-сов времени ЗВ!
Возрастает роль обеспечения экономичной и надежной работы электрических сетей с ЕЛ СВП, что требует разработки эффективных методов оперативного управления их режимами. Слабой стороной решения задач оптимизации является неполный учет технических ограничений и условии работы, присущих ВЛ CEIL
Изменяются, требования к кодедйы і: численным алгоритмам в связи с раз витией ЭС п совершенствованием АСДУ. В связи с зги» актуальными яв.вногся вопросы оптимизации режмов ЗС с ЕЛ СЕ! по калряйзшао и реактивной .мощности и представляют интерес вопроси мсследовзния возможности применения для этой цели методов пикейного программирования.
йссертационная работа выполнялась в соответствии с. комп
лексной целевой программой СИ. 003 ГКНТ СССР по темо 0.01.06 (за
дания 02.03.01. 02.02. ТЗ), отраслевой программой Минэнерго
СССР (001.06.10). . -
>дь работіг. Даль настоящей диссертационной работы заххачз-ся в обобщении, развитии и разработке обігоиетодіїческих нозохсикй по лшемагичос:-;суу моделирования нормальных режимов сложных электроэнергетических систем с учетом ЕЛ СЕН и явления коропяро-ваимя проводов для ревеиия ьадач планировала зі оперативного управления ііуикциоіпіроьшіием системы. Исследования били направлены з основном на рещеяиэ следующих задач:
разработка методов моделирования потерь моеяюсти ка корону и дополнительной зарядной ыездости линии, вызванной корокиро--Ейкиок проводов в устадовишисся режйаа;
раеработка способов н систем измерения потерь мощности на корону и лололнительней зарядной мощности реальной ВД СЕН по данный :зморений параметров режага, построение оперативной ио-дел.; Л СШ;
- разработка кгтедов расчета устансенвЕИхся раатгав єлект-
іГ'їєсйїх сетей с L.1 CIS, повзоляхгде обеспечить наибольшее быез-
г-одейстЕке я кадеггі.іеть па*у\'ския рзаения;
- Б -
разработка алгоритмов, методики и способов оперативной оптимизации ре.чяма ЛЭП СВН по напряжению и реактивной мощности с учетом явления коронирования проводов;
построение общей методики и конкретных алгоритмов ОПТИМИ-зации режимов электрической сети- с ВЛ СВН по напряжению и реактивной мощности для целей оперативного управления с применением методов линейного программирования.
Научные результаты и новизна. В результате выполненного комплекса исследований обобщены и развиты основные положения моделирования и анализа нормальных режимов ЭЭС с учетом явления коронирования проводов. Разработаны основные положения прикладной теории (методы и технические решения по моделированию для оперативного управления) анализа и оперативного управления установившимися режимами электрических сетей с ВЛ СВЯ с учетом явления коронирования проводов. При этом новые научные результаты, обоснованные в работе, следующие:
1. Разработаны, обобщены и систематизированы математические
модели ВЛ СВН для расчета нормальных режимов с учетом явления
коронирования проводов:
разработаны методика и алгоритм получения характеристик потерь мощности на корону и дополнительной зарядной мощности линии, вызванной коронированием проводов;
анализированы погрешности аппроксимации потерь на корону различными зависимостями и предлодены области их применения;
впервые предложены мзтодики я алгоритмы моделирования потерь мощности на корону в ВЛ СШ с учетом распределенности напряжения вдоль линии; "
произведена классификация моделей гороны.
2. Предлоиэны и обобщены новые способы и технические реше
ния по измерению потерь мощности на корону в реальных ВЛ СВН,
получена оперативная модэль короішрунадзй' ВЛ СЕН з уотановивпшхся
режимах и способы коррекции её параметров. '
Разработаны новые способы определения и уточнения систематической погрешности измерения кошяостей по концам ВЛ СВЕ
3. Разработаны методики» алгоритмы и программы расчета ус
тановившихся режимов:
- методом вторичной коррекции и рэвепнем узловых уравнений
- 6 -в виде баланса токов (МБК);
блочно-последовательным методом Гаусса-Зейделя и Ньютона;
модифицированным быстродействующим методом с разделением (БМРМ) с постоянной факторкзовашюй матрицей;
методом второго порядка (МВД) и его варианта с разделением (МВПР) и решением узловых уравнений в форме баланса мощности в прямоугольной системе координат с постоянными фаоторизованными матрицами.
Предложены алгоритмы, повышающие надежность сходимости БМРМ и МВПР при наличии элементов в ЭС, приводящих к расходимости итерационного процесса. Ероведены исследования по сопоставлению разработанных методов и программ, выявлены целесообразные области их применения.
Анализированы условия расходимости итерационного процесса решения УУР для БЛ СВН для режимов, далеких от предельных по' статической устойчивости. Предложены методики и алгоритмы обеспечения сходимости процесса итераций для электрических сетей с ВЛ СВН.
-
Создан комплекс взаимоувязанных математических моделей для определения экономического эффекта от оптимизации режима электрической сети с ВЛ СВН по напряжению и реактивной мощности с учетом вероятностного характера потерь на корону. Разработаны методики, алгоритмы и способы для оперативной оптимизации режимов отдельных ЛЭП СВН с учетом потерь ка корону. Получены выражения для оптимального напряжения ВЛ СВН и законы управления напряжением.
-
Разработаны методика и алгоритм оперативной оптимизации режима электрической сети с ВЛ СВН по напряжению и реактивной мощности с применением анализа чувствительности и методов линейного программирования и выявлена возможность применения данного подхода Исследована возможность применения упрощенных выражений чувствительности, полученных на основе декомпозиции уравнений установившегося режима
Проверка адекватности и эффективности предложенных методов и алгоритмов производилась путем сопоставительных расчетов для реальных ВЛ СВН и схем электрических систем с ВЛ СВН.
Основные положения, выносимые на защиту.
- 7 - .
-
itoMMeKc универсальных математических моделей и методический аппарат моделирования явления корэнироваиия проводоз ВЛ СВН в установившихся режимах.
-
Методы и способы измерения потерь на корону и оперативной коррекции параметров ВЛ СВН.
-
Методы и алгоритми ускоренных расчетов установившихся режимов электрических сетей с ВЛ СЕН.
-
Алгоритмы обеспечения сходимости решения УУР ЭС с ЕЛ СЕН
-
Принципы регулирования напряжения ЕЛ СВК.
-
Методика оперативной оптимизация электрической сети по напряжению и реактивной мощности.
Практическая ценность работи. Обобщенная математическая модель явления коронированип проводов необходима для создания католической основы математического обеспечения решения задач анализа и управления функционированием сложных электрических систем с ВЛ СВН и отдельных ЛЭП СВН.
Разработаны новые подходи и методы, эффективные при решении важных задач, возникающих при управлении рем імами ЗЗС и связанных с расчетами установившихся режимов, измерением потерь, оперативной корреіщиеи параметров ВЛ СЕН, оптимизацией режима работы электрической сети с ВЛ СВН и отдельной ЛЭП СВН по напряжению и реактивной мощности. Эффективность предложенных методов подтверждена внедрением промышленных программ и использованием положения диссертационной работы в системе измерения потерь мощности на корону и регулирования напряжения ВЛ СВН.
Реализация результатов работы. Различные программы и программные комплексы приняты в Государственный и Специализированный фонды алгоритмов и программ. Предложенные методы и алгоритмы з виде комплексов программ внедрены и используются в Аззнерго, ВГПИиНИИ ЭСП, ЭНИН, ПО НЭП, ГТУ Минэнерго.
Результаты научных исследований использовались при разработке технических требований к системе автоматического управления режимом электропередачи 1150 кВ по реактивной мощности и напряжению.
Техническое решение по измерению потерь на корону передано в ВГПИиНИИ 'ЭСП, ПО Дальние электропередачи и ЭНИН и используется
- a -в системе измерения потерь в ВЛ ИБО кВ Экибастуз-Кокчетав и ВЛ 750 кВ Донбас-Днепр.
Апробация работы. Основные положения работы и ее отдельные вопросы докладывались и обсуждались на: Всесоюзном научно-техническом совещании "Исследование решения на ЦВМ уравнений установившегося режима электрических систем" (Ереван, 1976); семинаре "Эффективность использования вычислительной техники для дальнейшей оптимизации работы энергосистемы и повышения ее экономичности'' (Баку, 1978); Всесоюзной научной конференции "Снижение потерь в электроэнергетических системах" (Баку, 1981); Всесоюзной объединенной межвузовской конференции по физическому моделированию и кибернетике энергетических систем (Баку, 1982); семинаре "Передовой опыт в энергосистемах и возможности его использования в Мэлдавии" (Кишинев, 1984); Всесоюзной IV научно-технической конференции "Современные проблемы энергетики" (Киев, 1985); Всесоюзном совеиании "Результаты экспериментальных ' исследований электропередачи 1150 кВ при ее включении в работу" (Кокчетав, 1986); III Всесоюзной конференции "Перспективы и опыт внедрения статистических методов в АСУ ТП"(Тула, 1987); Всесоюзном научно-техническом совещании- "Эквивалентирование электроэнергетических систем для управления их режимами" (Баку, 1987); Всесоганом семинаре "Информационное обеспечение АСДУ ЭЭС" (Паланга, 1988); Всесоюзной научно-технической конференции "Разработка методов и средств экономии электроэнергии в электрических системах и системах электроснабжения промышленности и транспорта" (Днепропетровск, 1990); Всесоюзном семинаре "Вопросы создания АСДУ нового поколения" (Баку, 1990) и ряде республиканских конференций, заседаниях и семинарах в отделььых организациях и институтах (Азэ-нер'го, ЭБИН, ПО Дальние электропередачи, ВГГШиНИИ ЭСП, ГТУ Уинз-нерго), а также семинарах секций, отделов и лабораторий АзНИЙ Энергетики им.И.Г.Есьмана по итогам НИР (1972-1991 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано более 50 печатных работ, получено 10 авторских свидетельств на изобретения, выпушено более 20 научно-исследовательских отчетов.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем работы 390 страниц. Основная часть состоит из 288 стр. машинописного
- g -текста, 33 таблиц и 28 рисунков. Список литературы содержит 320 наименовании.
