Особенности развития асинхронного режима при потере устойчивости в различных схемно-режимных ситуациях и их учет при определении параметров настройки устройств АЛАР
В работе проведено исследование способов выявления асинхронного режима с использованием локальных измерений в месте установки устройства. Выявлены особенности устройств автоматики ликвидации асинхронного режима различных производителей. Выполнена настройка устройства автоматики ликвидации асинхронного режима и проведён сравнительный анализ работы устройств, в результате которого определены возможности уменьшения необходимого объёма расчётов для дистанционных устройств автоматики ликвидации асинхронного режима. Также в работе выполнено исследование влияние на работу устройств автоматики ликвидации асинхронного режима возмущений, происходящих после начала асинхронного режима и приведены методы учёта данного влияния.
РЕФЕРАТ …………………………………………………………………………………………. 17
Введение…………………………………………………………………………………………… 18
Определения, обозначения, сокращения, нормативные ссылки ………….. 21
Обзор литературы …………………………………………………………………………….. 25
Объект и методы исследования …………………………………………………………. 29
1 Анализ средств выявления АР и аналитический обзор устройств
АЛАР различных производителей ……………………………………………………………….. 31
1.1 Режимные характеристики АР и способы его выявления ……….. 31
1.2 Исследование закономерностей изменения режимных
параметров при АР и отличия их от изменения при других режимах ………… 33
1.2.1 Изменение тока ……………………………………………………………….. 35
1.2.2 Изменение напряжения и угла между векторами напряжения
1.2.3 Изменение взаимного скольжения векторов ЭДС …………….. 44
1.2.4 Изменение сопротивления, измеряемого в узле ………………… 45
1.2.5 Изменение угла между напряжением и током ………………….. 48
1.2.6 Изменение мощности передаваемой по электропередаче ….. 50
1.2.7 Метод ортогональных функций ……………………………………….. 52
1.2.8 Обобщение………………………………………………………………………. 56
1.3 Общие принципы устройств АЛАР, использующихся в ОЗ ОДУ
Сибири 57
1.3.1 АЛАР по углу межу векторами напряжения …………………….. 57
1.3.2 АЛАР по сопротивлению …………………………………………………. 58
1.3.3 Обобщение………………………………………………………………………. 58
1.4 Учѐт направления проворота …………………………………………………. 59
1.4.1 АЛАР по углу межу векторами напряжения …………………….. 59
1.4.2 АЛАР по сопротивлению …………………………………………………. 60
1.4.3 Обобщение………………………………………………………………………. 61
1.5 Обеспечение координации работы устройства (по концам
защищаемого участка и в одном узле) ………………………………………………………. 61
1.5.1 АЛАР-М ………………………………………………………………………….. 61
1.5.2 АЛАРо …………………………………………………………………………….. 64
1.5.3 АЛАР-Ц…………………………………………………………………………… 65
1.5.4 АЛАР по сопротивлению …………………………………………………. 66
1.5.5 Обобщение………………………………………………………………………. 66
1.6 Сигналы на управляющие воздействия ………………………………….. 67
1.6.1 АЛАР-М ………………………………………………………………………….. 67
1.6.2 КПА-М ……………………………………………………………………………. 67
1.6.3 МКПА……………………………………………………………………………… 68
1.6.4 Обобщение………………………………………………………………………. 68
1.7 Учѐт погрешности величин параметров контролируемого участка
электропередачи ………………………………………………………………………………………. 68
1.7.1 АЛАР-М ………………………………………………………………………….. 68
1.7.2 АЛАРо …………………………………………………………………………….. 69
1.7.3 АЛАР-Ц…………………………………………………………………………… 69
1.7.4 Обобщение………………………………………………………………………. 70
1.8 Методика выбора уставок ……………………………………………………… 70
1.8.1 АЛАР-М ………………………………………………………………………….. 70
1.8.2 АЛАРо …………………………………………………………………………….. 74
1.8.3 АЛАР-Ц…………………………………………………………………………… 77
1.8.4 КПА-М ……………………………………………………………………………. 82
1.8.5 МКПА……………………………………………………………………………… 87
1.8.6 Обобщение………………………………………………………………………. 91
1.9 Вывод …………………………………………………………………………………… 92
2 Выбор параметров настройки устройств АЛАР и их сравнительный
анализ 94
2.1 Выбор видов и определение параметров настройки АЛАР …….. 94
2.1.1 Описание расчѐтной модели …………………………………………….. 94
2.2 Описание исходных режимов работы…………………………………….. 95
2.2.1 Исходный режим при перетоке с запада на восток ……………. 95
2.2.2 Исходный режим при перетоке с востока на запад ……………. 98
2.2.3 Возмущение при перетоке с запада на восток …………………… 99
2.2.4 Возмущение при перетоке с востока на запад …………………. 102
2.2.5 Обобщение…………………………………………………………………….. 104
2.3 Настройка устройств АЛАР …………………………………………………. 104
2.3.1 Настройка устройств с угловым принципом выявления АР
(АЛАРо, НПП ЭКРА) ………………………………………………………………………………… 105
2.3.2 Настройка устройств с дистанционным принципом
выявления АР (АЛАР КПА-М, ЗАО «ИАЭС») ……………………………………………. 109
2.3.3 Настройка устройств с дистанционным принципом
выявления АР по параметрам схемы ………………………………………………………….. 110
2.3.4 Настройка устройств с дистанционным принципом
выявления АР по методическим указаниям производителя …………………………. 114
2.3.5 Сравнительный анализ …………………………………………………… 118
2.3.6 Обобщение…………………………………………………………………….. 120
2.4 Исследование влияния на работу устройств АЛАР возмущений,
возникающих после начала АР ……………………………………………………………….. 122
2.4.1 Изменение режимных параметров при возмущении ……….. 123
2.4.2 Влияние возмущений при внешнем АР ………………………….. 125
2.4.3 Влияние возмущений при внутреннем АР ………………………. 128
2.4.4 Выявление факторов, влияющих на работу устройства при
возмущениях 129
2.4.5 Обобщение…………………………………………………………………….. 130
2.1 Реализация механизма расширенной зоны для устройств АЛАР
дистанционного принципа ……………………………………………………………………… 131
2.1.1 С фиксацией знака скольжения ………………………………………. 131
2.1.1 Без фиксации знака скольжения……………………………………… 133
2.2 Вывод …………………………………………………………………………………. 133
3 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение…………………………………………………………………………………….. 136
3.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности
проведения научных исследований с позиции ресурсоэффективности и
ресурсосбережения ………………………………………………………………………………… 137
3.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования …. 137
3.1.2 Анализ исследования по технологии QuaD …………………….. 140
3.1.3 FAST-анализ ………………………………………………………………….. 142
3.1.4 SWOT-анализ ………………………………………………………………… 146
3.2 Планирование научно-исследовательских работ ………………….. 148
3.2.1 Структура работ в рамках научного исследования ………….. 148
3.2.2 Определение трудоемкости работ…………………………………… 149
3.3 Разработка графика проведения научного исследования ………. 150
3.4 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) ……………… 155
3.4.1 Основная заработная плата исполнителей темы ……………… 155
3.4.2 Дополнительная заработная плата исполнителей темы …… 157
3.4.3 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые
отчисления) 157
3.4.4 Накладные расходы ……………………………………………………….. 158
3.4.5 Амортизационные отчисления ……………………………………….. 159
3.4.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского
проекта 159
3.5 Ресурсоэффективность ………………………………………………………… 160
3.6 Вывод …………………………………………………………………………………. 162
4 Социальная ответственность……………………………………………………… 163
4.1 Введение …………………………………………………………………………….. 163
4.2 Правовые и организационные вопросы обеспечения
безопасности ………………………………………………………………………………………….. 163
4.3 Производственная безопасность. Анализ вредных и опасных
производственных факторов …………………………………………………………………… 166
4.3.1 Несоответствие параметров микроклимата …………………….. 167
4.3.2 Повышенный уровень шума …………………………………………… 169
4.3.3 Отсутствие или недостаток естественного света.
Недостаточная освещенность рабочей зоны ……………………………………………….. 170
4.3.4 Повышенный уровень электромагнитного излучения; ……. 172
4.3.5 Опасность поражение электрическим током …………………… 172
4.3.6 Психофизиологические факторы ……………………………………. 173
4.4 Экологическая безопасность ……………………………………………….. 174
4.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………….. 175
4.6 Выводы ……………………………………………………………………………….. 177
Заключение …………………………………………………………………………………….. 178
Список используемых источников…………………………………………………… 181
Приложение A ………………………………………………………………………………… 186
Introduction ………………………………………………………………………………….. 187
The transient stability main principles ……………………………………………… 187
Power system transient stability analysis principles …………………………… 190
Fast turbine valving control application for transient stability retention.. 198
Conclusion …………………………………………………………………………………… 201
Приложение Б …………………………………………………………………………………. 203
Приложение В ………………………………………………………………………………… 204
Переток с Запада на Восток …………………………………………………………….. 204
Режим 1 ………………………………………………………………………………………. 204
Режим 2 ………………………………………………………………………………………. 207
Режим 3 ………………………………………………………………………………………. 210
Режим 4 ………………………………………………………………………………………. 213
Режим 5 ………………………………………………………………………………………. 216
Режим 6 ………………………………………………………………………………………. 219
Режим 7 ………………………………………………………………………………………. 222
Режим 8 ………………………………………………………………………………………. 225
Режим 9 ………………………………………………………………………………………. 226
Режим 10 …………………………………………………………………………………….. 229
Создание крупных территориальных энергообъединений,
электростанций большой мощности, развитие систем распределѐнной
генерации, в том числе солнечных и ветровых электростанций, увеличение
числа протяжѐнных сильно загруженных линий электропередач требует
постоянного развития систем автоматического управления режимами
энергосистем. Наряду с этим, задача максимального использования пропускной
способности линий электропередачи при сохранении высокой надѐжности
работы всей энергосистемы в условиях недостаточного электросетевого
строительства, обуславливает жесткие требования, предъявляемые к этим
системам.
В свою очередь, максимальное использование пропускной способности
электросетевого оборудования требует постоянного контроля за режимом его
работы и выявления моментов его отключения. По это причине, контроль за
отключением любого электросетевого элемента, а также расчѐт и выбор
необходимых управляющих воздействий при отключении данного элемента в
любой схемно-режимной ситуации должны обеспечиваться комплексами
противоаварийной и режимной автоматики для предотвращения выхода
параметров электроэнергетического режима за границы допустимых значений
[1]. Таким образом, противоаварийная автоматика (ПА) обеспечивает
предотвращение, локализацию и ликвидацию нарушений нормального режима
работы электроэнергетической системы.
Автоматика ликвидации асинхронного режима (АЛАР) является частью
комплекса ПА. Согласно стандарту Системного оператора Единой
энергетической системы (СО ЕЭС) АЛАР предназначена для предотвращения и
ликвидации АР отдельных генераторов, электростанций и частей
энергосистемы [2].
С учѐтом создания крупных территориально распределѐнных
энергообъединений, в которых возникновение АР может привести к тяжелым
последствиям связанным с нарушением энергоснабжения потребителей и
повреждению электросетевого оборудования необходимо использовать
устройства, которые смогут с требуемой быстротой и надѐжностью выявлять и
своевременно ликвидировать возникающий асинхронный ход (АХ) [3].
Разработкой устройств АЛАР, а также методических указаний по их
настройке и использованию в России занимаются такие организации как ООО
«Прософт-Системы», ЗАО «ИАЭС», НПП ЭКРА и другие. При этом, не
существует общепринятого подхода как к реализации устройства и принципа
его функционирования, так и выбора уставок, а настройка устройства АЛАР, в
зависимости от рекомендаций производителя может требовать большое число
предварительных расчѐтов при различных возмущениях схем и режимов, что
является трудоѐмкой задачей и занимает много времени [4].
Также, существует большое количество вариантов развития
асинхронного режима, которые зависят от множества факторов, таких как:
исходная и послеаварийная схема, возмущение, параметры доаварийного
режима и другие [5]. В частности, по виду связи можно характеризовать
протекающий асинхронный режим.
Цель работы: Исследование особенностей устройств АЛАР различных
производителей и определение возможности уменьшения необходимого объѐма
расчѐтов для дистанционных устройств АЛАР.
Задачи:
Определить способы выявления асинхронного режима.
Провести сравнительный анализ различных принципов выполнения
устройства АЛАР.
Сопоставить различные устройства АЛАР по необходимому виду и
объѐму расчѐтной информации для выбора уставок.
Обосновать возможность уменьшения необходимого объѐма
расчѐтов для выбора параметров устройств АЛАР.
Провести анализ влияния возмущений, возникающих после начала
АР на работу устройств АЛАР.
Разработать рекомендации для учѐта влияния возмущений,
возникающих после начала АР на работу устройств АЛАР.
Таким образом, устройство АЛАР, установленное на конкретном
энергообъекте, будет является объектом исследования, а процесс его настройки
и функционирования при АР в различных схемно-режимных ситуациях –
предметом исследования.
Научная или практическая новизна: выполнен сравнительный анализ
различных принципов выполнения устройства АЛАР, с сопоставлением их по
необходимому виду и объѐму расчѐтной информации для выбора уставок, по
результатам которого разработаны рекомендации для выбора вида устройства в
конкретных схемно-режимных ситуациях; проведено обоснование возможности
уменьшения необходимого объѐма расчѐтов для выбора параметров устройств
АЛАР; проведѐн анализ влияния поперечных проводимостей линии и
возможных аварийных коммутациях прилегающей сети на работу устройств
АЛАР и разработаны рекомендации для учѐта этого влияния.
Практическая значимость результатов ВКР: результаты, полученные при
выполнении ВКР, могут быть использованы при разработке комплексов АЛАР,
рекомендаций по их настройки, при выборе места размещения устройства и
типа данного устройства, а также при выборе уставок в филиалах СО ЕЭС.
Реализация и апробация работы: результаты по теме ВКР были
представлены в виде доклада на конференции Филиала АО «СО ЕЭС» ОДУ
Сибири по теме: «Планирование и управление электроэнергетическими
системами» в г. Кемерово, декабрь 2018 г. С использованием результатов
работы внесены уточнения в методические материалы, используемые в
учебном процессе.
Определения, обозначения, сокращения, нормативные ссылки
В рамках выполнения выпускной квалификационной работы магистра
были получены следующие результаты:
1. Представлен обзор существующих устройств АЛАР,
использующихся в ЕЭС России, а также устройств, применяемых
в зарубежных энергосистемах.
2. Определены режимные параметры, а также закономерности их
изменения позволяющие надѐжно выявлять АР и отличать его от
других режимов.
3. Показана возможность реализации различных принципов работы
устройств АЛАР при измерении режимных параметров в месте
установки устройства.
4. Для устройств АЛАР, использующихся в ОЗ ОДУ Сибири
определены характерные особенности и проведѐн их
сравнительный анализ, в ходе которого выявлены преимущества и
недостатки тех или иных устройств.
5. Произведена настройка четырѐх устройств АЛАР, установленных
на ВЛ 500 кВ в сечении «Красноярская ГЭС – Назаровская ГРЭС».
Для настройки выбраны устройства АЛАРо, настройка которых
произведена согласно рекомендациям производителя, а также
устройства КПА-М, настройка которых произведена двумя
способами, согласно методическим указаниям и предлагаемым
способом.
6. Произведѐн сравнительный анализ настройки устройства КПА-М
различными способами выполненной настройки, который показал,
что большая часть настроек одинаковы, при применение разных
подходов.
7. Проведено сравнение работы различных устройств в различных
схемно-режимных ситуациях, которое показало, что устройства
КПА-М и АЛАРо, настроенные по методическим указаниям
производителей, работают селективно, устройство КПА-М,
настроенное по предлагаемой методике срабатывает неселективно.
8. Выполнено исследование влияние на работу устройств АЛАР
возмущений, возникающих, после начала АР, определены
факторы, определяющие степень влияния данных режимов на
работу устройств.
9. Описано влияние возмущений на режимные параметры и
определена степень влияния данного изменения на различные
типы устройств.
10.Для устройства АЛАР, использующих дистанционный принцип
работы предложен механизм реализации расширенной зоны
срабатывания, позволяющий отстраиваться от возможного
влияния возмущений, возникающих после начала АР, учитывать
погрешности измерительных трансформаторов, а также
настраивать устройства без использования расчѐтов ЭМПП.
11.Была доказана конкурентоспособность данного технического
решения, оценены сильные и слабые стороны проекта, угрозы и
возможности, а также проанализировано их взаимное влияние и
определѐн бюджета проекта.
12.Рассмотрены вопросы охраны и безопасности труда для рабочего
места. Определенны опасные и вредные факторы, влияющие на
жизнь и здоровье человека, также определены средства для
уменьшения их негативного воздействия. Рассмотрены основы
безопасности в зданиях при возникновении чрезвычайных
ситуаций. Рассмотрены организационные и правовые вопросы
обеспечения безопасности труда человека.
В результате проведѐнного исследования и полученных результатов
были выбраны следующие направления исследования.
В рамках автоматизации:
1. Создание алгоритма расчѐта относительной зоны срабатывания
различных устройств АЛАР.
2. Создание базы данных устройств АЛАР, установленных в ОЗ ОДУ
Сибири.
3. Разработка пользовательской программы для работы с БД.
4. Разработка средства связи БД с RastrWin3.
5. Создание возможности формирования карты уставок устройств АЛАР на
основе ПК RastrWin3.
6. Реализация возможности автоматического формирования Приложения
№28 к ПУР ОДУ Сибири.
В рамках исследования режимов:
1. Определение типовых схемно-режимных ситуаций для упрощения
процесса настройки устройств АЛАР с определением возможности
автоматизации данного процесса.
2. Исследование возможности, способов и преимуществ реализации
устройств АЛАР на базе СМПР в ЕЭС России. Определение
необходимости в реализации данных устройств.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
5 (174 отзыва)
4.2 (13 отзывов)
4.6 (522 отзыва)
5 (14 отзывов)
4.8 (211 отзывов)
4.2 (25 отзывов)
4.9 (522 отзыва)
5 (91 отзыв)
4.8 (373 отзыва)
