Особенности развития асинхронного режима при потере устойчивости в различных схемно-режимных ситуациях и их учет при определении параметров настройки устройств АЛАР

Волохов, Николай Александрович Отделение электроэнергетики и электротехники (ОЭЭ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

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.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Татьяна Б.
    4.6 (92 отзыва)
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские ди... Читать все
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские диссертации, курсовые работы средний балл - 4,5). Всегда на связи!
    #Кандидатские #Магистерские
    138 Выполненных работ
    Елена С. Таганрогский институт управления и экономики Таганрогский...
    4.4 (93 отзыва)
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на напис... Читать все
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на написании курсовых и дипломных работ, а также диссертационных исследований.
    #Кандидатские #Магистерские
    158 Выполненных работ
    Ольга Б. кандидат наук, доцент
    4.8 (373 отзыва)
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских... Читать все
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских диссертаций, дипломных и курсовых работ. Слежу за новинками в медицине.
    #Кандидатские #Магистерские
    566 Выполненных работ
    Рима С.
    5 (18 отзывов)
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный универси... Читать все
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный университет, являюсь бакалавром, магистром юриспруденции (с отличием)
    #Кандидатские #Магистерские
    38 Выполненных работ
    Екатерина Б. кандидат наук, доцент
    5 (174 отзыва)
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподав... Читать все
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподавала учебные дисциплины: Бюджетная система Украины, Статистика.
    #Кандидатские #Магистерские
    300 Выполненных работ
    Кормчий В.
    4.3 (248 отзывов)
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    #Кандидатские #Магистерские
    335 Выполненных работ
    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ
    Глеб С. преподаватель, кандидат наук, доцент
    5 (158 отзывов)
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной с... Читать все
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной специальности 12.00.14 административное право, административный процесс.
    #Кандидатские #Магистерские
    216 Выполненных работ
    Егор В. кандидат наук, доцент
    5 (428 отзывов)
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Ск... Читать все
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Скорее всего Ваш заказ будет выполнен раньше срока.
    #Кандидатские #Магистерские
    694 Выполненных работы

    Другие учебные работы по предмету

    Энергосервисный договор
    📅 2018 год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет
    Асинхронный электропривод вентиляционной установки
    📅 2020 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка имитационной модели системы электропитания тяжелого самолета
    📅 2018 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Оптимизация структуры и режимов фотоэлектростанций северных территорий
    📅 2018 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)