Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ установившихся режимов электропередачи с управляемыми шунтирующими реакторами 13
1.1 Общие положения 13
1.2 Расчеты установившихся режимов электропередачи 750 кВ 15
1.3 Расчеты установившихся режимов электропередачи 500 кВ 28
1.4 Выводы по главе 34
Глава 2. Статические характеристики электропередачи с управляемыми шунтирующими реакторами 35
2.1 Общие положения 35
2.2 Определение зависимостей \Jymp~K^o), ХуШр=^Ро)5 Qymp=f(Po) ПРИ отсутствии нагрузки в узле подключения УШР 35
2.3 Влияние регулирования УШР на характеристику мощности системы... 40
2.4 Определение зависимостей иУШр=иТо), Xymp=f(Po), Qymp=f(Po) при наличии нагрузки в узле подключения УШР 43
2.5 Характеристика мощности системы с нагрузкой в узле УШР 46
2.6 Анализ самовозбуждения генераторов ГЭС 50
2.7 Выводы по главе 53
Глава 3. Статическая устойчивость системы с управляемыми шунтирующими реакторами 54
3.1 Статическая устойчивость системы при упрощенном представлении генераторов E=const 56
3.2 Статическая устойчивость системы при представлении генераторов ЭДСЕдиХч 69
3.3 Статическая устойчивость системы с УШР, оснащенными регулятором сильного действия 78
3.4 Статическая устойчивость системы с АРВ пропорционального действия на генераторах и УШР, оснащенными регулятором сильного действия 101
5 Статическая устойчивость системы с АРВ пропорционального действия на генераторах и УШР, оснащенными регулятором сильного действия со стабилизацией по первой и второй производной 113
6 Статическая устойчивость системы при изменении постоянной времени УШР 119
7 Выводы по главе 124
Заключение 127
Литература
- Расчеты установившихся режимов электропередачи 750 кВ
- Определение зависимостей \Jymp~K^o), ХуШр=^Ро)5 Qymp=f(Po) ПРИ отсутствии нагрузки в узле подключения УШР
- Характеристика мощности системы с нагрузкой в узле УШР
- Статическая устойчивость системы при упрощенном представлении генераторов E=const
Введение к работе
Современные электроэнергетические системы, имеющие в своем составе линии электропередачи СВН и характеризующиеся широкими диапазонами рабочих режимов, требуют применения устройств компенсации реактивной мощности [1-6].
В настоящее время требования, предъявляемые к данным устройствам, значительно возросли в силу необходимости решения следующих актуальных задач функционирования единой электроэнергетической системы России (ЕЭС) [7]:
недостаточная пропускная способность межсистемных и системообразующих линий электропередачи, ограничивающая возможность удовлетворения требованиям свободного рынка электроэнергии при соблюдении условий надежного энергоснабжения;
слабая управляемость электрических сетей и недостаточный объем устройств регулирования напряжения и реактивной мощности, как следствие этого, - повышенные до опасных значений уровни напряжения в сетях в периоды сезонного и суточного снижения нагрузки;
неоптимальное распределение потоков мощности по параллельным линиям электропередачи различного класса напряжения, как следствие этого, — недоиспользование существующих электрических сетей, рост потерь в сетях, увеличение затрат на передачу энергии.
На сегодняшний день в России основными средствами компенсации реактивной мощности в сетях 110 - 750 кВ являются [8,9]:
1. Нерегулируемые масляные шунтирующие реакторы (ШР). Данные устройства выпускаются на напряжение 110 кВ с мощностью трех фаз 100 Мвар, 500 кВ - 180 Мвар, 750 кВ - 330 Мвар. Шунтирующие реакторы подключаются, как правило, к воздушной линии (ВЛ) и кроме компенсации излишней реактивной мощности в режимах малых нагрузок, как следствие, снижение повышенных уровней напряжения,
уменьшают коммутационные перенапряжения при включениях линий и осуществляют гашение дуги в паузе ОАПВ. При увеличении перетока мощности по линии реакторы должны отключаться, однако частые коммутации не допустимы в силу ограничений, которые накладывает современное состояние высоковольтных выключателей. Таким образом, эффективность их применения снижается с точки зрения увеличения пропускной способности и компенсации реактивной мощности в широком диапазоне рабочих режимов. Тем не менее, шунтирующие реакторы являются наиболее простыми и экономичными средствами компенсации избыточной реактивной мощности.
Синхронные компенсаторы (СК) мощностью 50, 100 и 160 Мвар, подключаемые к третичным обмоткам автотрансформаторов 220, 330 и 500 кВ. В [8] отмечается, что многие находящиеся в эксплуатации СК выработали свой ресурс и требуют замены, а также что СК имеют ограниченный диапазон (до 40%) потребления реактивной мощности, что может быть недостаточным в условиях повышенных уровней напряжений. К недостаткам СК также следует отнести наличие вращающихся частей, что усложняет их эксплуатацию. Однако, данные устройства остаются на сегодняшний день основными, которые позволяют выдавать необходимую реактивную мощность в режимах наибольших нагрузок, когда передаваемая по линиям электропередачи мощность выше натуральной.
Батареи конденсаторов, наиболее часто применяемые в распределительных сетях ПО кВ. Переменный суточный или недельный график нагрузки требует их частых коммутаций, которые не всегда возможны в силу износа выключателей.
Статические тиристорные компенсаторы (СТК). Данные устройства не нашли широкого применения в электроэнергетической системе России, в то время как в США, Канаде, ряде Европейских стран эффективно осуществляют решение задач компенсации реактивной мощности [23,24].
Развитие силовой электроники в настоящее время, а именно, создание мощных высоковольтных тиристоров GTO и транзисторов IGBT позволяет расширить область их применения в энергосистемах. В частности на их основе создан новый класс устройств продольной и поперечной компенсации реактивной мощности, а именно, специальные преобразователи напряжения. Данные устройства за рубежом получили название гибких систем электропередачи переменного тока (англ. Flexible AC Transmission System -FACTS). Основные принципы их работы и эффективность применения в электрических сетях подробно описываются в [7,10-16]. В России данные устройства еще не нашли широкого применения, но их внедрение по мнению ряда специалистов является эффективным средством решения вышеуказанных проблем функционирования ЕЭС России [7].
К современным средствам компенсации реактивной мощности также следует отнести управляемые шунтирующие реакторы (УШР). Разработка данных устройств началась еще в 50-ые годы и была вызвана необходимостью регулируемых устройств компенсации избыточной реактивной мощности при передаче электроэнергии на большие расстояния [17,18,19].
Дальнейшие этапы развития данного электротехнического направления, в частности, предлагаемые конструктивные решения УШР, анализ электромагнитных процессов данных устройств, способы управления магнитным потоком и т.д. подробно описывается в [17,20-31].
На сегодняшний день можно выделить два основных типа управляемых реакторов, которые являются наиболее освоенными в производстве и внедренными в различных энергосистемах:
управляемые шунтирующие реакторы трансформаторного типа;
управляемые подмагничиванием шунтирующие реакторы.
Первый тип реакторов представляет собой трансформатор с напряжением короткого замыкания близким к 100%. Изменение его потребляемой мощности осуществляется за счет тиристоров, которые подключаются к стороне низкого напряжения. При этом их мощность равна
номинальной мощности УШР. Данный тип управляемых реакторов является практически безинерционным, а содержание высших гармонических в токе не превышает 2% за счет применяемых фильтров высших гармоник [5,8,28,29,32]. На сегодняшний день существует только один промышленный образец управляемого реактора трансформаторного типа на напряжение 420 кВ мощностью 50 Мвар, который установлен в энергосистеме Индии [28,33]. Внедрение данного оборудования рассматривается в настоящее время в Бразилии, Китае, Иране, а также в России, в частности, предполагается установить УШР данного типа напряжением 220 кВ применительно к подстанции Бурейской ГЭС [33].
Второй тип управляемых реакторов предполагает изменение магнитного потока сердечника за счет его подмагничивания выпрямленным током. Выпрямление и регулирование тока осуществляется тиристорными блоками. Однако, поскольку сопротивление выпрямленному току значительно меньше, чем переменному, суммарная мощность тиристорных блоков составляет обычно не более 2 % от номинальной мощности реактора. Это обстоятельство представляет большое преимущество данного типа УШР. Однако наличие постоянной составляющей магнитного потока определяет некоторую при указанной мощности тиристорных блоков инерционность реактора. По данным разработчиков [27] время перехода УШР из состояния холостого хода в режим номинальной мощности составляет около 0,3 с.
Управляемые шунтирующие реакторы с подмагничиванием серии РТУ в настоящее время производятся группой предприятий ОАО «Электрические управляемые реакторы ЭЛУР», ОАО «Запорожтрансформатор», ОАО «Энергия-Т» и др. Данная серия УШР применяется в энергосистеме России и Белоруссии, некоторыми реализованными проектами являются:
подстанция «Кудымкар» Пермьэнерго, 1999 г., РТУ-25000/110;
подстанция «Чита» МЭС Сибири, 2002 г., РТУ-100000/220;
подстанция «Барановичи» Брестэнерго, 2003 г., РТУ-180000/330;
подстанция «Игольская», 2004 г., РТУ-25000/110.
Опыт эксплуатации данных устройств, а также ряд теоретических исследований влияния их на режимы работы линий электропередачи [4-6,8,11,17,22,27-30,33] позволяет выделить следующие задачи, которые можно эффективно решить с использованием управляемых шунтирующих реакторов:
компенсация избыточной реактивной мощности в широком диапазоне режимов;
регулирование уровней напряжения в узлах сети;
симметрирование напряжений;
увеличение пропускной способности линий электропередачи;
снижение коммутационных перенапряжений линий электропередачи при достаточном быстродействии УШР.
Однако, с решением вышеуказанных задач тесно связаны вопросы обеспечения статической устойчивости электрической системы, а именно, влияние на нее рассматриваемых средств компенсации реактивной мощности и их систем автоматического регулирования.
Вопросы статической устойчивости с УШР рассматривались во многих работах, в частности, [34-39]. Данные исследования показали положительное влияние этих устройств на статическую устойчивость системы. При этом в [34,38] отмечается, что эффективность применения управляемых шунтирующих реакторов в значительной степени зависит от их системы автоматического регулирования. Выбор рациональной системы автоматического регулирования данных устройств компенсации реактивной мощности является сложной задачей, так как в общем случае данный выбор должен производиться для системы в целом, а именно с учетом других регулируемых элементов системы, например, регуляторов возбуждения на генераторах электростанции.
Система автоматического регулирования УШР должна способствовать улучшению основных показателей работы линий электропередачи в установившихся режимах:
увеличение пропускной способности;
g поддержание напряжения в узле подключения УШР,
а также оказывать необходимое влияние на демпфирование малых колебаний, т.е. обладать необходимой системой стабилизации для улучшения динамических показателей.
Следует отметить, что в указанных работах некоторые вопросы установившихся режимов линий электропередачи СВН с УШР, а также вопросы синтеза их систем автоматического регулирования были рассмотрены не полно. Поэтому применительно к анализу установившихся режимов, интерес представляет более подробное рассмотрение:
режимов холостого хода с целью определения возможных ограничений по уровням напряжения в промежуточных точках линии электропередачи;
статических характеристик системы при различных коэффициентах усиления регулятора УШР по отклонению напряжения;
- возможности самовозбуждения синхронных генераторов электростанции,
а также более подробно рассмотреть вопросы статической устойчивости с
УШР:
определить наиболее эффективные варианты системы стабилизации УШР, т.е. решить задачу синтеза;
рассмотреть влияние предлагаемых систем стабилизации на демпфирование малых колебаний при различном быстродействии УШР, т.е. при разных значениях его эквивалентной постоянной времени.
Эти исследования предлагается проводить на примере простейшей ЭЭС «станция - электропередача с УШР - мощная приемная система», что позволяет наиболее наглядно оценить влияние УШР как на статические характеристики системы, так и на ее статическую устойчивость.
Цели диссертационной работы 1. Анализ установившихся режимов линий электропередачи 750 и 500 кВ, определение ограничений по уровням напряжения, которые могут
поддерживаться в узлах подключения устройств компенсации реактивной
мощности (УШР) в режимах малых нагрузок.
Определение закона управления УШР по условию обеспечения допустимых
уровней напряжения в промежуточных точках участков линии
электропередачи 750 кВ.
Определение «критических» длин участков электропередачи 750 кВ,
превышение которых накладывает вышеуказанные ограничения.
Оценка пропускной способности линий электропередачи 750 и 500 кВ с
УШР при их астатическом регулировании по отклонению напряжения.
Анализ влияния конечных коэффициентов усиления регулятора УШР по
отклонению напряжения на статические характеристики электропередачи
500 кВ.
Определение эффективной структуры системы автоматического
регулирования УШР.
Определение влияния быстродействия УШР на статическую устойчивость
системы в различных режимах.
Научная новизна работы
Определен закон управления УШР, позволяющий учесть ограничения по
допустимым уровням напряжения в промежуточных точках участков
электропередачи 750 кВ.
Для рассматриваемой в работе электропередачи 750 кВ определены длины
участков, при которых возникают вышеуказанные ограничения.
Проведена оценка пропускной способности линий электропередачи 750 и
500 кВ с УШР при их астатическом регулировании по отклонению
напряжения.
Определены статические характеристики электропередачи 500 кВ при
конечных коэффициентах усиления регулятора УШР по отклонению
напряжения.
Метод синтеза регулятора УШР развит на обобщение выбора параметра режима, используемого для стабилизации применительно к рассматриваемой электропередаче 500 кВ.
Определено и показано влияния быстродействия УШР на статическую устойчивость системы в различных режимах.
Практическая ценность работы
Результаты работы могут использоваться в проектных, научно-исследовательских и электротехнических организациях при решении задач проектирования дальних линий электропередачи, расчетов статической устойчивости электрических систем, создания систем регулирования управляемых устройств компенсации реактивной мощности различных классов напряжения.
Краткое содержание работы
Во введении кратко приводится современное состояние вопроса и характеризуется актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследования, отражена новизна и практическая ценность, дается краткое содержание диссертации.
В первой главе рассматриваются установившиеся режимы простейшей системы ЭЭС, содержащей удаленную ГЭС, гибкую электропередачу СВН с двумя участками, между которыми установлены управляемые шунтирующие реакторы, шины приемной системы.
Определяются возможные ограничения по уровням напряжения в промежуточных точках участков электропередачи, а также их учет применительно к управлению УШР.
Определяется возможное увеличение пропускной способности линий электропередачи 500 и 750 кВ за счет применения УШР с учетом их конечного диапазона изменения мощности.
Во второй главе рассматриваются статические характеристики электропередачи 500 кВ при конечных коэффициентах усиления регулятора УШР по отклонению напряжения.
Проводится анализ самовозбуждения генераторов ГЭС в нормальных режимах и в режимах одностороннего включения электропередачи.
В третьей главе рассматриваются вопросы статической устойчивости системы с УШР.
Решается задача синтеза структуры стабилизации и выбора настроечных параметров САР УШР для улучшения статической устойчивости и демпфирования электромеханических колебаний в системе.
Определяется влияние быстродействия УШР на статическую устойчивость системы в различных режимах.
В приложениях приведены основные исходные данные, некоторые результаты расчетов, а также выражения частных производных, входящих в состав характеристического определителя системы.
Объем и состав работы
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и 4-х приложений. Диссертационная работа изложена на 154 страницах текста, содержит 33 рисунка, 57 таблиц.
Расчеты установившихся режимов электропередачи 750 кВ
Анализ установившихся режимов протяженных линий электропередачи СВН является актуальной задачей всех крупных электроэнергетических систем, имеющих обширную территорию, и требует учета волновых свойств. Так в [22] отмечается, что каждый установившийся режим линии электропередачи характеризуется параметрами, соотношения между которыми существенно зависят от длины линии электропередачи, передаваемой активной мощности, ее номинального напряжения, наличия на линии промежуточных подстанций и др.
Если передаваемая по линии СВН мощность меньше натуральной, и длина электропередачи меньше полуволны, то в линии будет иметь место избыток реактивной мощности и ее потоки будут направлены из линии [2,3,5,22]. Это может приводить к повышению уровней напряжения, которое может превосходить наибольшее рабочее и кратковременно допустимое значения. Повышенные уровни напряжения отрицательно сказываются на работе электрооборудования, вызывая его ускоренное старение, а также могут привести его к выходу из строя.
Поэтому в режимах малых нагрузок необходимо ограничивать потоки реактивной мощности из линии. Для этого используются, как правило, шунтирующие реакторы, однако, как отмечалось ранее, их эффективность применения снижается с точки зрения увеличения пропускной способности и компенсации реактивной мощности в широком диапазоне рабочих режимов. Эффективно решить указанную проблему можно при помощи управляемых шунтирующих реакторов.
Их требуемая мощность определяется номинальным напряжением линии, общей ее длиной и длиной участков между промежуточными подстанциями, передаваемой активной мощностью, условиями работы генераторов передающей станции и характеристиками приемной системы, а также необходимостью поддержания напряжения на линии в целесообразных пределах.
Задачами данной главы являются: - Анализ установившихся режимов простейшей системы ЭЭС, содержащей удаленную ГЭС, гибкую электропередачу СВН с двумя участками, между которыми установлены управляемые шунтирующие реакторы, шины приемной системы (см. рис. 1.1).
Все расчеты установившихся режимов проводились для линий электропередачи двух классов напряжений: 750 кВ и 500 кВ, параметры которых приведены в приложениях 1 и 2.
Анализ режимов рассматриваемой системы целесообразно проводить с рассмотрения режима холостого хода, так как из этого режима определяется: - требуемое количество ШР на шинах ГЭС и системы по условию обеспечения балансов реактивной мощности в данных узлах; - максимальное допустимое значение напряжения Цушр по условию обеспечения требуемых уровней напряжения в промежуточных точках участков линии СВН; - требуемая к установке мощность УШР.
Основные допущения, которые принимаются в расчетах: - Потери на корону учитываются приближенно, т.е. активная проводимость go = const. Данная величина приближенно может быть получена на основании среднегодовых потерь мощности на корону. - Предполагается, что напряжение Ui на шинах ГЭС и напряжение UCHCT поддерживаются постоянными и равными номинальному значению. - Для сети 750 кВ потери в УШР не учитывались.
Согласно предварительной оценке балансов реактивной мощности на шинах ГЭС и приемной системы в каждом указанном узле предполагаем установку двух групп неуправляемых ШР.
Для определения максимального допустимого значения напряжения Uynjp по условию обеспечения требуемых уровней напряжения в промежуточных точках участков линии СВН предлагается следующий алгоритм [40]: 1) задается начальное значение UympoJ 2) для заданного Uynjpo проводится расчет системы уравнений (1.12); 3) определяются значения PKi, QKI, РК2 QK2 4) рассчитывается распределение напряжения на участках электропередачи:
Из данной таблицы следует, что при длинах участков рассматриваемой электропередачи более 576 км вводятся дополнительные ограничения на возможные уровни напряжения, которые могут поддерживаться в узле подключения УШР (см. рис. 1.5).
Данные ограничения будут иметь место и в режимах при РОІ О. Поэтому представляет интерес рассмотреть режимы РОІ О И определить зависимость допустимого напряжения в узле подключения УШР по условию обеспечения требуемых уровней напряжения в промежуточных точках участков электропередачи от передаваемой мощности Р0І Очевидно, что наименьшее значение Цушр будет в режиме, когда эпюры напряжения участков будут иметь больший максимум. В рассматриваемой задаче этот режим имеет место при некотором значении передаваемой мощности Рої, так как в этом случае происходит покрытие потерь на корону электростанцией и имеет место меньший переток мощности по сравнению с режимом Рог=0. Значения UyuiPi определяются итерационным методом, который применялся при расчете режима холостого хода.
Определение зависимостей \Jymp~K^o), ХуШр=^Ро)5 Qymp=f(Po) ПРИ отсутствии нагрузки в узле подключения УШР
Для обеспечения нормального функционирования электрических систем необходимо, чтобы установленные средства компенсации реактивной мощности (СКРМ) обеспечивали ее баланс, поддерживая таким образом требуемые уровни напряжения в узлах сети.
Решение этой задачи во многом зависит от режимов работы СКРМ, их типов, рабочего диапазона, номинального напряжения и т.д. Поддержание требуемых уровней напряжения в узлах сети автоматически регулируемыми СКРМ в значительной степени зависит от их системы регулирования.
Режимные характеристики, которые были рассмотрены в предыдущей главе, основывались на предположении, что напряжение в точке подключения УШР не меняется при изменении режима электропередачи. Такое предположение справедливо в случае ручного или астатического регулирования. Поэтому представляет интерес более подробно рассмотреть режимные характеристики электропередачи с учетом конечных коэффициентов усиления УШР по отклонению напряжения.
Таким образом, задачей данной главы является анализ влияния регулирования УШР по отклонению напряжения на статические характеристики электропередачи.
Представляющие интерес расчеты проводились для второй конфигурации сети, т.е. для электропередачи 500 кВ.
Проведенные в предыдущей главе расчеты холостого хода электропередачи показали, что напряжения в точке подключения УШР в этом режиме может составлять 500 кВ, т.е. при этом значении Uymp напряжение в промежуточных точках участков линии СВН не превосходит значения 1,05 UHOM- Таким образом, для рассматриваемой электропередачи 500 кВ в точке подключения УШР предполагается поддерживать номинальное напряжение, равное 500 кВ. Из режима холостого хода были определены: - ХуШР = 641,822 Ом; - QYIIIP = 389,501 Мвар; - 5і_УШр = -0,07598 гр; - 5УШр_сист = - 0,23245 гр.
Очевидно, что при увеличении передаваемой мощности Ро напряжение в узле подключения УШР будет снижаться. Поддержание его равным UHOM линии в реальных условиях не представляется возможным, так как это требует от УШР регулирования с коэффициентом усиления по отклонению напряжения близким К 00.
Таким образом, напряжение на УШР будет снижаться тем сильнее, чем меньше коэффициент усиления по отклонению напряжения.
Уравнение, описывающее регулирование УШР в установившемся режиме, может быть задано следующим образом [41]: Кои_УШР иушр =-АХуШР, (2.1) где Кои_ушр - коэффициент усиления регулятора УШР по отклонению напряжения; AUyujp - величина отклонения напряжения УШР, кВ; АХуШр - изменение реактивного сопротивления УШР, Ом.
При таком законе регулирования увеличение напряжения на УШР будет приводить к уменьшению его индуктивного сопротивления и наоборот.
В качестве уставки регулятора УШР по напряжению принимается величина Uyuip из режима холостого хода, равная 500 кВ, обозначаемая далее как Цушро- Величине Цушро при этом соответствует сопротивление ХУШро=641,822 Ом.
Далее для определения зависимостей Uymp=f(Po), ХуШр=цТ0), Qymp=f(Po) при различных К0цушр составляется и решается следующая система уравнений:
Характеристика мощности системы с нагрузкой в узле УШР
Для определения характеристики мощности рассматриваемого случая следует учитывать, что при представлении нагрузки неизменной активной и реактивной мощностями сопротивление нагрузки будет меняться при изменении напряжения в узле УШР. Этот подход, безусловно, не отражает с большой точностью реальные характеристики нагрузки, но может быть применим для приближенной оценки влияния нагрузки на характеристику мощности системы.
Таким образом, аналогично случаю без нагрузки в узле УШР предварительно решается следующая система уравнений:
Зависимость Хущр(5) при различных КОЦ_УШР Аналогично предыдущему случаю без нагрузки в узле УШР можно сделать вывод о том, что при К0ЦУШР=500 Ом/кВ эквивалентное индуктивное сопротивление групп УШР достигает своего максимального значения при углах гр., т.е. может быть обеспечен режим передачи максимальной мощности. Разность между максимальными значениями передаваемой мощности: РМАКСІ при К0и_ушр 500 Ом/кВ и Рмлксг при К0и_ушр=0 Ом/кВ составляет 52,32 МВт, т.е. 5,81% от номинальной мощности ГЭС.
Характеристики мощности системы Pj(S) при КОЦ_УШР в интервале от 100 до 5000 Ом/кВ отличаются незначительно.
При анализе режимов рассматриваемой системы, содержащей электропередачу СВН, следует обязательно оценивать возможность самовозбуждения генераторов ГЭС.
Согласно [2,3] упрощенную оценку самовозбуждения генераторов осуществляют, как правило, сопоставляя эквивалентное сопротивление станции с входным сопротивлением сети.
В рассматриваемой задаче эту проверку необходимо производить для каждого режима, так как входное сопротивление сети относительно ГЭС при Хсисг О Ом может меняется за счет изменения: - проводимости УШР; - сопротивления нагрузки, которое обусловлено изменением напряжения в узле УШР.
Определение входного сопротивления сети в различных режимах осуществляется через эквивалентный четырехполюсник, параметры которого определялись при расчете значений РІ(5).
Проведенные расчеты показали, что во всех рассматриваемых режимах при различных К0и_ушр с нагрузкой в узле УШР и без нее входное сопротивление сети ZBxi имеет активно-индуктивный характер, следовательно, нет риска возникновения самовозбуждения.
Следует отметить, что входное сопротивление сети в рассматриваемых режимах изменяется незначительно.
Представляет также интерес оценить возможность самовозбуждения генераторов ГЭС при одностороннем включении второго участка линии СВН, т.е. когда синхронные генераторы работают на протяженную, разомкнутую с одного конца линию (см. рис. 2.12).
Из данной зависимости следует, что входное сопротивление сети ХВх сильно зависит от Хущр при малых значениях последнего.
Таким образом, изменение ZBxi сети за счет изменения ХУШР в особых режимах линий СВН может быть использовано для влияния на условия самовозбуждения синхронных генераторов.
1. Для рассматриваемой электропередачи 500 кВ получено, что режим передачи максимальной мощности может быть обеспечен при значениях коэффициента усиления регулятора УШР по отклонению напряжения Кои_ушр 500 Ом/кВ, так как при этом эквивалентное индуктивное сопротивление групп УШР достигает своего максимального значения при углах 90, т.е. характеристика мощности при этом имеет максимальную амплитуду. В тоже время при значениях К0цушр в диапазоне от 100 до 5000 Ом/кВ максимальные значения РМАКСІ(5) отличаются незначительно.
2. Для рассматриваемой схемы увеличение пропускной способности за счет УШР составляет заметную величину (около 12%). При промежуточной нагрузке влияние УШР на РМАКС заметно меньше (5,8%), что объясняется нулевым регулирующим эффектом нагрузки, заданной постоянной мощностью.
3. Более высокие значения Кои_ушр положительно влияют на точность регулирования напряжения в узле подключения УШР, однако могут быть неэффективны при больших возмущениях в системе, так как при этом требуемое снижение потребляемой мощности УШР может оказаться невыполнимым.
4. В особых режимах, т.е. для случая одностороннего включения электропередачи, входное сопротивление сети Хвх сильно зависит от Хущр при малых значениях последнего. Это обстоятельство может быть использовано для влияния на условия самовозбуждения синхронных генераторов.
Статическая устойчивость системы при упрощенном представлении генераторов E,=const
При этом также процесс нарушения устойчивости имеет колебательный характер, а демпферный коэффициент генератора оказывает значительное влияние на затухания в системе. Так при больших значениях Kd корни, относящиеся к генераторам, характеризуются более высоким затуханием, однако степень устойчивости при этом ограничивается действительным корнем. Так для режима 100 МВт при всех рассмотренных значениях Тущр и Kd степень устойчивости системы не превосходит значения 0,189 (1/с). Для режима 400 МВт демпферный коэффициент также оказывает положительное влияние на корни, определяющие затухания генераторов, но степень устойчивости по-прежнему определяется действительным корнем и не превышает 0,169 (1/с). В режиме наибольших нагрузок, когда передаваемая мощность составляет 900 МВт, при ТуШр=1 с система является неустойчивой при всех значениях Kd. При значениях Тущр=0,05, 0,1 и 0,3 с удавалось обеспечить устойчивость системы, однако также степень устойчивости определялась действительным корнем и не превосходила значения 9,405-10"2 (1/с). При значениях Kd=0 о.е., т.е. когда все функции демпфирования возлагались только на УШР, не удавалось обеспечить устойчивость системы во всем диапазоне рабочих режимов ГЭС. Так в режиме 900 МВт система была неустойчива при всех значениях ТУШр, а при Тущр=1 с неустойчива уже при передаваемой мощности 400 МВт.
Проведенные расчеты еще раз показывают целесообразность рассмотрения вопросов, связанных с введением в регулятор УШР производных режимных параметров, т.е. установки на УШР регулятора сильного действия, так как аналогично предыдущему разделу полученные результаты показывают, что эффективное демпфирование малых колебаний в системе возможно только за счет демпферного коэффициента генераторов ГЭС.
Целью данного раздела является анализ статической устойчивости системы с УШР при наличии на последних регулятора сильного действия и определение его эффективной структуры. Как отмечается в [42], использование регуляторов сильного действия, например на синхронных генераторах, позволяет значительно улучшить качество переходных процессов, расширить области статической устойчивости и, таким образом, повысить эффективность применения генераторов как средств демпфирования колебаний режимных параметров.
Устройства компенсации реактивной мощности также могут быть оснащены регуляторами сильного действия. Так в [34,38,39,43,44] рассматривается их применение, в частности, на управляемых шунтирующих реакторах. Наиболее часто в качестве параметров стабилизации используются: ток, напряжение, отклонение частоты вектора напряжения в точке подключения устройства компенсации. В то же время следует отметить, что большой интерес представляет определение не только подходящих параметров стабилизации, но и их оптимальное соотношение между собой, а также определение числа используемых производных режимных параметров.
Для определения системы стабилизации регулятора УШР использовалась известная методика синтеза структур систем стабилизации высокой точности [42]. Согласно этой методике система стабилизации должна обеспечивать статическую устойчивость системы при К0и_ушр - о. В этом предельном случае характеристическое уравнение системы разбивается на два: - вспомогательное уравнение, описывающее корни характеристического уравнения, уходящие в бесконечность при Кои_ушр - ; - вырожденное уравнение, определяющее корни характеристического уравнения, изменяющиеся в конечных пределах при К0и_ушр 79
Вспомогательное уравнение определяет необходимое количество производных параметра стабилизации. В данном случае оказалось достаточно использовать первую производную параметра режима. При этом очевидно, что в качестве параметра режима нерационально использовать отклонение напряжения в узле УШР AUymp, а следует использовать тот режимный параметр, при котором корень вспомогательного уравнения стремится к -оо. В общем случае таким параметром может быть: П=П!+а-П2. (3.50)
Поскольку вырожденное уравнение в данном случае будет иметь порядок на единицу меньше исходного характеристического уравнения системы, то вместо анализа вырожденного уравнения, рационально проанализировать устойчивость исходного характеристического уравнения.
