Управление нагрузкой на напряжении 0,4 кВ при действии автоматической частотной разгрузки в энергосистеме тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.02, кандидат наук Гиёев Борбад Мирзоевич

• Гиёев Борбад Мирзоевич
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Гиёев Борбад Мирзоевич

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ИССЛЕДОВАНИЯ. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ СПОСОБОВ ОГРАНИЧЕНИЯ НАГРУЗКИ ПРИ НЕБАЛАНСЕ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

1.1. Возможность обеспечения надежности электроснабжения ответственных городских и сельскохозяйственных потребителей при выборе мощности и реализации отключения нагрузки по командам АЧР

1.2. Особенности систем электроснабжения городских и сельскохозяйственных потребителей с точки зрения функционирования устройств АОСЧ

1.3. Актуальность перевода реализации отключения нагрузки по командам АЧР на напряжение 0,4 кВ

1.4. Анализ средств и способов ограничения нагрузки для ликвидации небаланса мощности

1.5. Сравнение технически возможных вариантов реализации отключения нагрузки на напряжение 0,4 кВ

1.6. Выбор направления исследований, постановка цели и задач диссертации

Выводы по главе

2. РАЗРАБОТКА СПОСОБА УПРАВЛЕНИЯ НАГРУЗКОЙ ПРИ ДЕЙСТВИИ АЧР С ПОДТВЕРЖДЕНИЕМ НА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

2.1. Способ управления автоматической частотной разгрузкой в силовой распределительной сети электроснабжения

2.2. Отстройка длительности командного прерывания от возможных провалов во внутренней и внешней сети электроснабжения

2.3. Возникновение внезапного дефицита мощности и процессов снижения частоты, динамическая частотная характеристика энергосистемы

2.4. Принципы построения частотной разгрузки и её роль в обеспечении надёжной работы энергосистемы

2.5. Выбор инструмента исследования. Постановка задачи

2.6. Проверка адекватности математической модели

2.7. Моделирование работы АЧР. Сравнение традиционного и нового способа отключения нагрузки

Выводы по главе

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА УСТАВОК ПО ВРЕМЕНИ В КАНАЛЕ ПЕРЕДАЧИ КОМАНД АЧР

3.1. Постановка задачи

3.2. Общие характеристики математической модели формирования командного прерывания напряжения

3.3. Выбор уставок формирования и приема команды

3.4. Математическое моделирование процесса формирования командного прерывания рабочего напряжения

Выводы по главе

4. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ИНТЕГРАЦИИ УСТРОЙСТВ АЧР С АСКУЭ И УСЛОВИЙ ПРИМЕНЕНИЯ ПРЕДЛОЖЕННОГО СПОСОБА

4.1. Эффективность интеграции комплекса АСКУЭ и системы РЗА и АЧР

4.2. Реализация ЧАПВ средствами ПТК АСКУЭ

4.3. Рекомендация по эффективному размещению исполнительных органов АЧР с применением предлагаемого способа

4.4. Рекомендация по применению силовых выключателей 6-10 кВ фидера и коммутационных аппаратов 0,4 кВ при использовании предлагаемого способа

4.5. Оценка эффективности разработанного способа

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Управление нагрузкой на напряжении 0,4 кВ при действии автоматической частотной разгрузки в энергосистеме»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Одним из фундаментальных свойств объединенных энергосистем (ОЭС) и их систем управления является иерархичность. Контроль и управление, соответственно, базируются на иерархии технических средств релейной защиты (РЗ), противоаварийной автоматики (ПА), средств диспетчерского и технологического управления в сетях 6-10 кВ и выше.

Система автоматической частотной разгрузки (АЧР) и специальная автоматика ограничения нагрузки (САОН), как подсистемы ПА, реализуют свои противоаварийные балансирующие воздействия в сети 6-10 кВ и выше. Реализация балансирующих отключений предусматривает отключение нагрузки на напряжении 6-10 кВ, что вызывает ущерб потребителям, больше всего в энергорайонах с возможностями возникновение глубокого и длительного дефицита мощности. Работа АЧР на напряжении 6-10 кВ исключает детальный учет степени ответственности отдельных потребителей 0,4 кВ. При этом не удается сохранить на отключаемых фидерах хотя бы небольшую часть более приоритетной группы нагрузок, особенно в сетях электроснабжения городов и сельского хозяйства по социальным факторам, уровням ответственности и наибольшим экономическим ущербом.

Установка АЧР непосредственно в узлах нагрузки требует серьезных затрат и вызывает дополнительные затруднения при эксплуатации. В настоящее время назрела необходимость постепенного перевода балансирующих отключений на напряжение 0,4 кВ, с учетом интеграции существующих технических средств РЗ и автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ) для реализации селективного отключения нагрузки даже при системных авариях.

Этими факторами определяется актуальность темы настоящей работы, в которой исследуется способ селективного ограничения нагрузки по командам АЧР на напряжении 0,4 кВ с обеспечением требуемого быстродействия в части предотвращения лавины частоты и с возможностью сохранения в работе 10-20 % мощности нагрузки каждого управляемого от АЧР фидера.

Степень разработанности. В теории и практике релейной защиты и автоматики (РЗА) для удовлетворения требований минимизации ущерба и детального учета приоритетности электроприемников при их аварийном отключении известна еще в 1970-х годов рекомендация по установке устройств АЧР непосредственно у потребителей [Рабинович Р.С.].

Разработчиками Американского университета в Шарджи был предложен способ ограничения нагрузки модифицированными счетчиками электроэнергии путем предварительной автоматической отправки SMS-сообщений с предупреждением о превышении лимита электропотребления и с последующим отключением нагрузки без необходимости учета быстродействия. Подобный подход рассматривался также в работах ученых из Китая и Швеции.

Компанией «ПАРМА» разработано устройство АЧР-0,4 кВ. Однако применение его непосредственно у потребителей имеет ряд ограничений, связанных с потерей контроля со стороны энергосистемы.

Прототипом рассматриваемой темы исследований является работа «Автоматическое ограничение нагрузки в силовой распределительной сети» (Земцов А.А., Арцишевский Я.Л.).

Вклад в разработку теории и практики противоаварийного управления в энергосистемах внесли отечественные инженеры и ученые Веников В.А., Овчаренко Н.И., Рабинович Р.С., Зейлидзон Е.Д., Соловьев И.И., Стернинсон Л.Д., Брухис Г.Л., Иофьев Б.И., Семенов В.А., Беркович М.А., Гладышев В.А., Глускин И.З., Дроздов А.Д., Павлов Г.М., Меркурьев Г.В., Сацук Е.И., Илюшин П.В. и другие. В последнее время проблемы отключения нагрузки исследуются в работах Института систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН под руководством члена-корреспондента РАН д.т.н., проф. Воропая Н.И.

Однако до сих пор не решена научно-техническая задача совершенствования АЧР с учетом селективного учета приоритетности нагрузки и современных требований электроснабжения на напряжении 0,4 кВ.

Объектом исследования диссертационной работы является энергосистема с комплексом устройств РЗА и АЧР.

Предметом исследования является способ управления нагрузкой при реализации команд АЧР с действием на напряжение 6-10 и 0,4 кВ в системах электроснабжения городской и сельскохозяйственной нагрузки.

Целью диссертационной работы является разработка нового способа селективного отключения нагрузки на напряжении 0,4 кВ по командам АЧР с учетом степени ответственности потребителей, что позволяет минимизировать ущерб при отключениях.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

1. Обзор, анализ и сравнение существующих способов и средств РЗА, включая ПА, обоснование актуальности разработки нового способа отключения нагрузки по командам АЧР на напряжении 0,4 кВ.

2. Разработка нового способа передачи команд АЧР на напряжении 0,4 кВ с подтверждением его работоспособности на математической модели, реализующей процесс отключения нагрузки при работе АЧР.

3. Разработка методики расчета уставок команд АЧР по времени в каналах передачи и приема при проектировании и расчете АЧР с использованием разработанного способа.

4. Разработка научно-обоснованных технических требований и рекомендаций по применению разработанного способа и интеграции систем и технологии адаптации АЧР и АСКУЭ для реализации команд АЧР и ЧАПВ.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработан способ реализации команд АЧР на 0,4 кВ с использованием кратковременного прерывания рабочего напряжения заданной длительности, формируемой в цикле отключения-включения (О-В) силового выключателя 6-10 кВ с подтверждением достоверности и обоснованности на математической модели.

2. Разработана методика расчета и выбора уставок по времени в канале формирования, передачи и приема команды АЧР с учетом собственного времени работы силового выключателя и влияния двигательной нагрузки.

3. Разработан способ повышения адаптивности АЧР с учетом переменного уровня ответственности отдельных электроприемников и реализации команд ЧАПВ путем интеграции функционирования АЧР и программно-технического комплекса АСКУЭ.

Практическая значимость.

1. Способ передачи в сеть 0,4 кВ команды АЧР без использования дополнительных технических средств имеет практическую значимость, заключающуюся в повышении надежности электроснабжения ответственных потребителей.

2. Разработана методика выбора уставок по времени в канале передачи команд АЧР для отключения нагрузки на напряжении 0,4 кВ при проектировании АЧР.

3. Разработанны научно-обоснованные технические требования и рекомендации по реализации АЧР и ЧАПВ на 0,4 кВ в распределенных интеллектуальных микроэнергосистемах.

4. Результаты исследования внедрены в учебный процесс на кафедре «РЗ и АЭ» Национального исследовательского Университета «Московский энергетический институт» и кафедре «Электроснабжение» Таджикского технического Университета им. М.С. Осими, а также в Институте энергетики Таджикистана при изучении курса «Автоматика энергосистем».

Методы исследования. При решении задач в работе применялись методы системного анализа, теоретических основ релейной защиты и автоматики, математического моделирования электромеханических переходных процессов. При выполнении работы использовались пакет Mathcad и лицензированный программно-вычислительный комплекс расчета электромагнитных и электромеханических переходных процессов Р8СЛО.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Способ отключения нагрузки с реализацией команды АЧР и ЧАПВ на напряжении 0,4 кВ путем интеграции существующих устройства релейной защиты, ПА и АСКУЭ.

2. Методика выбора уставок по времени для расчета и проектирования АЧР с использованием разработанного способа;

3. Научно-обоснованные технические требования и рекомендации по созданию и модернизации следующих устройств и их технологии для перевода реализации функции АЧР на 0,4 кВ:

- микропроцессорное устройство релейной защиты и автоматики фидера 10 кВ с дополнительными функциями контроля спада тока в фазах;

- модифицированный счетчик в составе комплекса АСКУЭ с алгоритмом отключения нагрузки при приеме команды-прерывания напряжения;

- внесение дополнительных функций в программное обеспечение АСКУЭ при получении команд от устройства АЧР с целью реализации функции ЧАПВ нагрузки с использованием мобильной GSM-сети связи и PLC технологии, а также функции контроля фактической мощности нагрузки с учетом динамического изменения списка отключаемых потребителей 0,4 кВ.

Соответствие паспорту специальности.

Согласно формуле специальности 05.14.02 - Электрические станции и электроэнергетические системы, данная диссертация посвящена вопросам «Развития и совершенствования теоретической и технической базы электроэнергетики с целью обеспечения экономичного и надежного производства электроэнергии, её транспортировки и снабжения потребителей электроэнергией в необходимом для потребителей количестве и требуемого качества». Научные положения, отраженные в диссертации, соответствуют областям исследования специальности 05.14.02 - Электрические станции и электроэнергетические системы. В частности к:

пункту-6 - «Разработка методов математического и физического моделирования в электроэнергетике» относится созданная программная модель в среде PSCAD энергорайона с возможностью возникновения дефицита мощности, а также программа и методика исследования процессов возникновения дефицита и работы устройств АЧР с использованием традиционного и нового способа, а к

пункту-9 - «Разработка методов анализа и синтеза систем автоматического регулирования, противоаварийной автоматики и релейной защиты в электроэнергетике» относится разработка методика расчета временных уставок передатчика и приемника команд с учетом полного времени отключения и включения силового выключателя 6-6-10 кВ (с разбросами) и учёт влияния выбега и самозапуска двигательной нагрузки.

Достоверность результатов диссертационной работы обеспечивается корректным использованием математического аппарата, соответствием данных аналитических расчетов и результатов полученных путем моделирования, применением апробированных известными научно-исследовательскими организациями моделирующих комплексов PSCAD, обсуждением полученных основных результатов в рамках российских и международных конференций при участие автора, а также дискуссий по опубликованным статьям. Автор использовал графические зависимости величин и структурно иллюстрирующие образы.

Личный вклад соискателя. Основная идея и актуальность темы диссертации базируется на работах автора при преподавании предметов в области релейной защиты и автоматики в Таджикском Техническом университете им. академика М.С. Осими, при выполнении работ научно-практического характера при разработке устройства автоматического запуска агрегатов бесперебойного питания для особо ответственных электроприемников, а также при постановке цели и задач исследования, определении путей их решения, разработке программа и методика экспериментов и компьютерной модели, при проведении экспериментов в среде программного комплекса PSCAD, при анализе, обобщении, получении научных результатов и выводов по работе. Автор благодарит Федорова А.И., заместителя технического директора компании EnLAB, за помощь в прохождение курса по моделированию энергосистем в среде Р8СЛБ при разработке математической модели.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы получены при проведении многочисленных экспериментов на компьютерной модели.

Материалы диссертации были доложены и обсуждены на Международной научно-технической и практической конференции «Перспективы развития электроэнергетики и высоковольтного электротехнического оборудования» ТРАВЭК. (Москва, 2015г.); на Республиканской научно-практической конференции «Экономическое развитие энергетики в Республике Таджикистан» (Курган-Тюбе, 2016), на Республиканской научно-практической конференции «Электроэнергетика, гидроэнергетика, надежность и безопасность» (Душанбе, 2016), на Международной научно-технической конференции «Электроэнергетика глазами молодежи-2016» (Казань, 2016г.), на Международной научно-технической конференции «Наука и инновации в 21 веке: актуальные вопросы, достижение и тенденции развития» (Душанбе, 2016г.), на Научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, 2017, 2018 г.), на Молодежном форуме и XII Международной научно-технической конференции «Энергия -2017» (Иваново, 2017, 2018 г.), на Международной научно-технической конференции и выставке «Релейная защита и автоматика энергосистем 2017» (Санкт-Петербург, 2017 г.), на XXXVIII сессии Всероссийского научного семинара «Кибернетика энергетических систем» по тематике «Электроснабжение» (Новочеркасск, 2017 г.) и на Международной научно-технической конференции «Электроэнергетика глазами молодежи-2017» (Самара, 2017 г.).

Публикации. По основным результатам диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе 2 статьи в рецензируемых печатных изданиях РФ по перечню ВАК.

Структура и обьем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 167 страницах машинописного текста, содержащего 50 иллюстраций, 5 таблиц и библиографический список на 80 наименований. Имеется 3 приложения на 23 страницах.

Краткая аннотация

1. Во введении обоснована тема диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, отражена структура диссертации,

охарактеризованы научная новизна и практическая ценность результатов исследования.

2. Во первой главе определена цель и задачи диссертации и выполнен обзор, анализ и сравнение существующих и действующих способов ограничения нагрузки при небалансе мощности в энергосистеме, сделан выбор направления дальнейших исследований и рассмотрено обоснование актуальности разработки нового способа ограничения нагрузки по командам АЧР с реализацией отключения нагрузки на напряжение 0,4 кВ.

3. Во второй главе выполнена разработка нового способа реализации отключения нагрузки по командам устройств АЧР с подтверждением достоверности с использованием метода математического (компьютерного) моделирования при широком варьировании основных влияющих величин.

4. В третьей главе разработана методика выбора временных уставок при расчете и проектировании АЧР с применением нового способа, исследовано влияние временных параметров силового выключателя и двигательной нагрузки при формировании и приеме команды.

5. В четвертой главе сформулированы научно обоснованные технические рекомендации для практического применения разработанного способа и интеграция систем АСКУЭ со системой РЗА с целью реализации функции ЧАПВ, адаптация к переменному уровню ответственности потребителей, определены пути исследования по рассматриваемой тематике в перспективе для применении способа при ограничении нагрузки с целью предотвращения перегрузки оборудования по командам диспетчеров.

6. В заключение диссертационной работы сформулированы основные результаты и выводы, а также перспективы развития систем ПА.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ИССЛЕДОВАНИЯ. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ СПОСОБОВ ОГРАНИЧЕНИЯ НАГРУЗКИ ПРИ НЕБАЛАНСЕ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

1.1. Возможность обеспечения надежности электроснабжения ответственных городских и сельскохозяйственных потребителей при выборе мощности и реализации отключения нагрузки по командам АЧР

Целью создания и развития всех объединенных энергосистем (ОЭС) состоит в обеспечении надежного и экономичного электроснабжения потребителей. При этом обеспечивается максимально возможная реализация преимуществ параллельной работы объединяемых энергосистем. Параллельная работа локальных энергорайонов в составе ОЭС способствует существенному увеличению числа узлов и районов, получающих мощность по связям с другими энергосистемами, однако все это не позволяет исключить вероятность локальных дефицитов мощности. Примером такой крупной ОЭС на мировом уровне является Единая Электроэнергетическая система (ЕЭС) ЕЭС России, имеющая в составе 6 параллельно работающих объединенных энергетических систем: Центра, Средней Волги, Урала, Северо-запада, Северного Кавказа и Сибири, в которые входят 65 энергосистем. ОЭС Востока работает в настоящее время изолированно от ЕЭС.

Во всех электроэнергетических системах (ЭЭС) для поддержания номинального значения частоты с помощью автоматических средств регулирования непрерывно поддерживается баланс активной мощности. Однако при аварийных отключениях могут возникать общесистемные или местные, локальные дефицитные энергорайоны. Для предотвращения недопустимых снижений частоты повсеместно используется автоматика ограничения снижения частоты (АОСЧ), состоящая из специальной автоматики ограничения нагрузки (САОН) и автоматической частотной разгрузки (АЧР), [1,2,3].

В настоящие время устройства АЧР реализуют свои противоаварийные воздействия в сети 10 кВ, а при необходимости и на более высоких уровнях напряжения. При этом обеспечивается ограничение отклонений частоты в допустимых пределах и сохранение в работе генерирующих источников в энергосистеме. В результате отключения части нагрузки на 10 кВ не удается сохранить на отключаемых фидерах хотя бы небольшую часть более приоритетной группы нагрузок на напряжение 0,4 кВ по социально-экономическим факторам и уровням ответственности и тем самим исключить некоторую часть с наивысшим ущербом.

В последние годы при динамичном развитии институтов гражданского общества, а также развитии малого и среднего бизнеса, реальная значимость отдельных электроприемников может резко изменяться, что, конечно, не могло быть учтено при создании систем электроснабжения данной территории.

При распределении отдельных электроприемников по очередям АЧР-1 и АЧР-2 учитывается степень их ответственности, и отключение происходит по категориям, сначала отключаются потребители Ш-ой, потом- П-ой категории ответственности [1,12]. Для обеспечения требуемого суммарного объёма к АЧР допустимо подключать и приемники Ьой категории. Также с учетом характера снижения частоты применяется дополнительная автоматическая разгрузка (ДАР) в объемах и уставках по времени и частоте в соответствии с [4,6].

Согласно ПУЭ и действующей нормативно технической документации (НТД), особая группа электроприемников выделяется из первой категории по бесперебойности питания и они не подключаются к системе АЧР. К ней относятся некоторые электроприемники на промышленных предприятиях и в городах. В частности, в городах к таким потребителям относятся государственные учреждения особой важности, узлы связи, радио и телецентры государственного назначения, операционные и реанимационные отделения больниц, а также некоторые промышленные предприятия и т.д. Они определяются правительством страны. На промышленных предприятиях электроприемники особой категории

выделяется из первой главным технологом совместно с главным энергетиком предприятия.

Известно, что снижение частоты даже вне пределов запуска очередей устройств АЧР приносит большой ущерб в зависимости от глубины снижения частоты и ее длительности. С одной стороны, благодаря проявлению регулирующего эффекта мощность нагрузки снижается, помогая, по крайней мере сбалансировать потребляемую мощность с генерируемой. Однако чем больше глубина снижения частоты и ее длительность, тем больше величина экономического ущерба потребителей. С другой стороны, при снижении частоты ниже 46 Гц снижается производительность собственных нужд тепловых станций, что дополнительно вызывает нехватку мощности в системе и грозит лавиной частоты с полным погашением потребителей.

Развитие рынка электроэнергии уже сегодня и особенно в перспективе требует детального учета энергозависимости современной инфраструктуры быта, корпоративных информационных систем безопасности и социально значимых объектов при реализации противоаварийных балансирующих отключений, осуществляемых устройствами специальной автоматики ограничения нагрузки (САОН), автоматической частотной разгрузки (АЧР) и командами диспетчеров.

С целью повышения надежности электроснабжения потребителей и обеспечения снижения ущерба от перерыва питания допускается установка АЧР непосредственно у потребителей [12]. При этом затраты на установку дополнительной аппаратуры оправдываются значительным снижением ущерба от перерыва электроснабжения потребителей при работе устройств АЧР [1].

Электроприемники, относящиеся к первой категории по уровню ответственности, получают питание минимум от двух, а особые электроприемники-от трех независимых источников. В зарубежных источниках [9] приводяться данные о том, что способы, применяемые в настоящее время для обеспечения надежного и бесперебойного электроснабжения ответственных потребителей, оказываются не достаточно эффективними [25]. На основании [9]

приведена часовая стоимость ущерба, вызванного кратковременными перебоями в питании ответственных потребителей в сферах:

- телекоммуникаций - 1 800 000 €;

- бронирования авиабилетов - 90 000 €;и

- производства полупроводников - 3 800 000 €;

- операций по кредитным картам - 2 500 000 €;

- автомобилестроения - 6 000 000 € [8].

- кредитования - 6 000 000 €;

Характерные причины нарушения электроснабжения особо ответственных потребителей [10], приведены на диаграмме рис. 1.1.

Рис. 1.1 Причины нарушения работы ответственных потребителей

Как видно из диаграммы, 20% прекращения работы особо и ответственных потребителей связано с аварийным отключением питания.

Аварийные прекращения питания нагрузки также связаны с работой противоаварийной автоматики, в частности с работой противоаварийной автоматической частотной разгрузки (АЧР) в энергодефицитных частях энергосистемы. В [11] приведен анализ случаев работы устройств АЧР за 6 лет. Эти данные подтверждают факт, что при разных аварийных возмущениях в

энергосистеме действие устройств АЧР приводит к отключению некоторых ответственных потребителей, несмотря на то, что эти потребители подключаются к последним очередям АЧР. Поскольку АЧР осуществляет разгрузку на напряжении 1 0 кВ и выше возникает проблема при выборе необходимого объема нагрузки для подключения к системе АОСЧ. Данная проблема связана с конфигурацией расположения потребителей распределительных сетей, поскольку в части потребителей, получающих питание по одноцепной линии, присутствуют потребители с различными группами электроприемников по степени их ответственности. В связи с этим, актуальной является разработка способа выделения и бронирования от отключения более ответственных потребителей среди остальных потребителей, получающих питание по этой линии.

Вышесказанное обстоятельство в основном важно для электроснабжения городских и сельскохозяйственных потребителей. Данные сети имеют гораздо больше ответвлений по сравнению с потребителями электроснабжения промышленных предприятий, а кроме того иную плотность расположения нагрузок. В таких сетях для обеспечения надежности электроснабжения более ответственных потребителей, необходимо усложнить конфигурацию сетей путем строительства новых линий. В следующем параграфе рассматриваются особенности функционирования АОСЧ в вышесказанных сетях.

1.2. Особенности систем электроснабжения городских и сельскохозяйственных потребителей с точки зрения функционирования устройств АОСЧ

Актуальность задачи обеспечения надежного электроснабжения городских и сельскохозяйственных потребителей в последние годы значительно выросла в связи со существенным изменением состава потребителей в этих отраслях. Это особенно связано с появлением сельскохозяйственных потребителей промышленного типа и массового появления высокочувствительных

электроприемников в составе городских потребителей [13]. Как пример, можно привести современные животноводческие и птицеводческие предприятия, в частности содержащие крупные фермы и комплексы, на которых появились совершенно новые потребители электроэнергии, такие как установки для обеспечения микроклимата в помещениях с интенсивными технологиями производства. С целью дальнейшего развития и повышения эффективности сельского хозяйства электроэнергию стали применять для обеспечения систем теплоснабжения объектов производственного назначения. Кроме этого появились тепловые пункты, электроприемники которых следует считать ответственными, особенно в зимний период.

Статистика [15,16] показывает, что почти 12% подключенной нагрузки к системе АОСЧ состоит из нагрузки сельскохозяйственных потребителей.

На рис. 1.2 показана структура распределения мощности нагрузки, подключенной к очередями АЧР. Первый столбец- это список потребителей по фидерам 10 кВ с мощностью нагрузки энергорайона, принятой за 100 %. В среднем столбце содержится тот же список потребителей по фидерам 10 кВ, что и в первом столбце, но их расположение в списке изменено в результате сортировки по мере увеличения уровня ответственности. Выделенная красным цветом часть в среднем столбце характеризует потребителей с высоким уровнем ответственности и особые группы потребителей, которые не подключают к системе АОСЧ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гиёев Борбад Мирзоевич, 2018 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Рабинович Р.С. Автоматическая частотная разгрузка энергосистем. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1989. 352с.

2. СТО 59012820.29.240.001-2010. Технические правила организации в ЕЭС России автоматического ограничения снижения частоты при аварийном дефиците активной мощности (автоматическая частотная разгрузка). Стандарт организации ОАО « СО ЕЭС » » от 31.12.2009 г. № 529.

3. Павлов Г.М. «Автоматическая частотная разгрузка энергосистем». Второе издание. - РАО «ЕЭС России» Центр подготовки кадров энергетики. (СЗФ АО «ГВЦ Энергетики», 2002 г., 82 с.

4. Зейлидзон Е.Д., Совалов С.А., Рабинович P.C. и др. Методические указания по автоматической частотной разгрузке (АЧР) - СЦНТИ ОРГ -РЭС, 1972г.

5. Алексеев О. П., Максимов Б. К. Противоаварийное управление в энергосистемах при глубоких снижениях напряжения // Энергетик, 2008, №11, С.2-4.

6. Алексеев О. П., Казанский В. Е., Козис В.Л. Автоматика электроэнергетических систем // Учебное пособие для вузов/ Под ред. Козиса В. Л. и Овчаренко Н. И. М.: Энергоиздат, 1981. 480 с.

7. Коротков В.Ф. Автоматическое регулирование в электроэнергетических системах: учеб. для вузов. - М.: Изд. дом МЭИ, 2013. -416 с.

8. Вихров М.Е. Обеспечение бесперебойного электроснабжения ответственных потребителей // Материалы докладов V Международной молодежной научной конференции "Тинчуринские чтения" / Под общ. ред. д-ра физ. - мат. наук, проф. Ю.Я. Петрушенко. В 4 т.; Т.3. - Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2010. - С100-101.

9. Leonardo Power Quality Initiative - rapport 2.1

10. UPS European Guide by CEMEP (European committee of manufacturers of Electrical Machines and Power Electronics).

11. Рабинович Р.С. Анализ опыта эксплуатации автоматической частотной разгрузки в энергосистемах СССР. Электричество,№°7,1978,с.3 - 8.

12. Правила устройства электроустановок. М.: Главгосэнергонадзор России,1998, 608 с.//6-е изд.

13. Будзко И.А., Зуль Н.М. "Электроснабжение сельского хозяйства", М.: Агропромиздат, -1990 г. 446 с.

14. Арцишевский Я.Л., Гиёев Б.М. Надежность электроснабжения ответственных потребителей 0,4 кВ при действии АЧР // Перспективы развития электроэнергетики и высоковольтного электротехнического оборудования. Коммутационные аппараты, преобразовательная техника, микропроцессорные системы управления и защиты: материалы XXII междунар. научно-технической конф. ТРАВЭК. Москва 18-19 ноября 2015 г.

15. Непомнящий В.А. Экономические потери от нарушений электроснабжения потребителей. — М.: Издательский дом МЭИ, 2010. — 188 с.

16. Агаларов А.М., Дудин В.Е. Ущерб в сельском хозяйстве от перерывов электроснабжения. Надежность электроснабжения: Сб. статей / под ред. И.А. Сыромятникова. М.: Энергия, 1967. С. 45—49.

17. Окин А.А. Противоаварийная автоматика. М.: Издательский дом МЭИ, 1995 г.

18. Об энергетике. Федеральный закон от 26 марта 2003 г. №35 с изменениями и дополнениями.

19. Arafat Y. On possibilities of smart meters switching at low voltage level for emergency grid management // Accepted in CIRED 2015, 23rd International Conference and Exhibition on electricity distribution, Lyon, June 2015.

20. Cost-benefit analyses and state of play of smart metering deployment in the EU-27, // European Commission staff working document, SWD (2014) 189, Brussels, June 2014.

21. Taha A. R., Tarik Al-Ali. Wireless Distributed Load-Shedding Management System for Non-Emergency // Cases. World Academy of Science, Engineering and Technology International Journal of Electrical, Computer, Energetic, Electronic and Communication Engineering Vol:4, No:2, 2010.

22. Krzysztof Billewicz. Smart Meters and Under-Frequency Load Shedding // Journal of Energy and Power Engineering 9 (2015) 905-911 doi: 10.17265/19348975/2015.010.009.

23. Qi Wang, Yi Tang, Feng Li. Coordinated Scheme of Under-Frequency Load Shedding with Intelligent Appliances in a Cyber Physical Power System. Energies 2016, 9, 630; doi: 10.3390/en9080630.

24. Vijayananda, W.M., Samarakoon K., Ekanayake, J. Development of a demonstration rig for providing primary frequency response through smart meters // In Proceedings of the 45th International Universities Power Engineering Conference, Cardiff,Wales, UK, 31 August-3 September 2010.

25. UPS European Guide by CEMEP (European committee of manufacturers of Electrical Machines and Power Electronics)2010.

26. Микропроцессорное устройство автоматической частотной разгрузки «ПАРМА УАЧР 12» // Релейщик №3-2015 г. Ст.10-11.

27. ПАРМА УАЧР - современное устройство противоаварийной автоматики // Энергетик №9, 2013 г. ст. 61.

28. Мельников П.В. Анализ возможностей интеграции АИИС КУЭ в комплекс технических средств па выделения собственного источника на изолированную работу со сбалансированной нагрузкой. Всероссийская научно-практическая конференция «Повышение надежности и эффективности эксплуатации электрических станций и энергетических систем» 01 - 03 июня 2010 г., Москва. Том 2, С. 181-184.

29. Правила учета электрической энергии. М.: Гос-энергонадзор России, 2002. 368 с.

30. Беркович М.А., Гладышев В.А., Семенов В.А.. Автоматика энергосистем. Учебник для техникумов. 1991г. 240 с.

31. Тубинис В.В. Автоматизация учета электрической энергии в России и зарубежом // Электронный журнал «Я электрик!» -2007. №6-С 43-44.

32. Николенко К.В. Юрченко А.В. Перспективы развития PLC в передаче данных АСКУЭ применительно к системе распределенного электроснабжения. Ползуновский ВЕСТНИК № 3/2, 2012. С-134-139.

33. Вячеслав У. Предоставление доступа в Интернет на базе технологии PLC / "Технологии и средства связи". 2007. № 4 С. 38-41.

34. PLC-технологии. Часть 1 / Виктор О. Электронные компоненты №10 2009 С.-58-62.

35. PLC-технологии. Часть 2 / Охрименко В. Ю. // Электронные компоненты № 11, 2009.- С. 50-53.

36. Передача сигналов по линиям электроснабжения / Тлявлин А.З., Адиев Т.И.// Проблемы техники и технологии телекоммуникаций: XII Международная научно-техническая конференция. Казань: КГТУ, 2011. С. 136138.

37. СТ0.59012820.29.020.002-2012 Релейная защита и автоматика. Взаимодействие субъектов электроэнергетики, потребителей электрической энергии при создании (модернизации) и организации эксплуатации. Москва-2012 г.

38. Патент №0002542742 РФ. Способ аварийного ограничения нагрузки в силовой распределительной сети, 27.02.2015 г. / Бюл. Изобретений. №6. Патентообладатель НИУ МЭИ.

39. В.И. Эдельман. Развитие механизмов управления надежностью электроснабжения в современных условиях / Приложение к журналу ЭНЕРГЕТИК. Библиотечка электротехника. 2015 №8. Москва-2015 г. 132 с.

40. Гиёев Б.М. Арцишевский Я. Л. Реализация управляющих воздействий АЧР на напряжение 0,4 кВ // Международная научно-техническая конференция и выставка «Релейная защита и автоматика энергосистем 2017». Санкт-Петербург, 28- апреля 2017 г. С. 1186.

41. Арцишевский Я. Л., Гиёев Б.М. Адаптация АЧР к переменному уровню ответственности электроприемников 0,4 кВ // Энергетик. 2017. №8. С. 1821.

42. Арцишевский Я. Л., Гиёев Б.М. Требования к устройствам автоматической частотной разгрузки на напряжение 0,4 кВ // VII международная научно-техническая конференция «Электроэнергетика глазами молодежи - 2016». Казань, 19-23-сентября 2017 г. С. 309.

43. ГОСТ 32144-2013. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.

44. Гуров А. А., Сергунов Ю. А. Обоснование методики статистического исследования провалов напряжения в системах электроснабжения общего назначения // Энергобезопасность и энергосбережение, № 11 ((25)),, 2009.

45. Арцишевский Я. Л. Задкова Е.А. Кузнецов Ю. П. Техперевооружение релейной защиты и автоматики систем электроснабжения предприятия непрерывного производства // Библиотека электротехника, приложения к журналу «Энергетик». М. «Энергопрогресс», 2011, 94 с.

46. Арцишевский Я.Л. Чимаев Р.В. Анализ вероятных характеристик провалов напряжения // Материалы XXVII сессии Всероссийского научного семинара «Кибернетика энергетических систем» по тематике «Электроснабжение» Новочеркасск-2005.

47. Кудрин Б. И., Цырук С. А. Техноценологические основания науки об электрическом хозяйстве потребителей электротехнической продукции и электрической энергии и мощности. Монография. Вып. 56. "Ценологические исследования". - М.: Технетика, 2015. - 293 с. ISBN 978-5-902926-34-4.

48. Задкова Е.А. Арцишевский Я.Л. Кузнецов Ю.П. Методика реализации требований ПУЭ к РЗА систем электроснабжения с особо сложными технологическими процессами // Вестник Московского энергетического института. 2008 №4 С. 17-17.

49. Федосеев А.М. Релейная защита электроэнергетических систем. М.: Энергоатомиздат,1992. -528с.

50. Арцишевский Я.Л. Гиёев Б.М. Методика выбора параметров противоаварийных команд на отключение потребителей в сетях 0,4 кВ // Вестник Московского энергетического института. 2018 №3 С. 32-40, (принята к публикации).

51. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах: Учеб. для электроэнергет. спец. вузов — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 1985, — 536 с.

52. Стернинсон Л. Д. Переходные процессы при регулировании частоты и мощности в энергосистемах. М.: Энергия, 1975. 216 с.

53. Васильев Ю. С., Саморуков И. С., Хлебников С. Н. Основное энергетическое оборудование гидроэлектростанций состав и выбор основных параметров. Санкт-Петербург, Издательство СПбГТУ, 2002 г.

54. Совалов С. А., Семенов В. А. Противоаварийное управление в энергосистемах. - Москва: Энергоатомиздат, 1988.

55. Технические правила организации в ЕЭС России автоматического ограничения снижения частоты при аварийном дефиците активной мощности (автоматическая частотная разгрузка). Стандарт организации ОАО «СО ЕЭС» СТО 59012820.240.001-2010. Приложение к приказу ОАО «СО ЕЭС» от 31.12.2009 г. № 529.

56. Александров В. Ф., Езерский В. Г., Захаров О. Г., Малышев В. С. Цифровые устройства частотной разгрузки. М.: ПТФ «Энергопресс», 2005. 80 с.

57. Щербаков В.С., Руппель А.А., Глушец В.А. Основы моделирования систем автоматического регулирования и электротехнических систем в среде Matlab и Simulink: Учебное пособие. - Омск: Изд-во СибАДИ, 2003. - 160 с.

58. Непша Ф.С. Отдельнова Г.В. Савинкина О.А. Сравнение функциональных возможностей существующих программных средств расчета и анализа электрических режимов. Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2013. № 2 (96). С. 116-118.

59. Саттаров Р.Р., Гарафутдинов Р.Р. Современные методы экспериментальных исследований переходных процессов в электроэнергетических системах для применения в лабораторном практикуме В сборнике: Электротехнические комплексы и системы материалы международной научно-практической конференции. Уфимский государственный авиационный технический университет. 2016. С. 214-219.

60. Новости Ennlab: [Электронный ресурс] // EnnLab/ URL: http://www.ennlab.ru/rus/news (дата обращения 03.09.2016).

61. ГОСТ Р 55105-2012 Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Оперативно-диспетчерское управление. Автоматическое противоаварийное управление режимами энергосистем. Противоаварийная автоматика энергосистем. Нормы и требования. Москва. Стандартинформ 2013 г.

62. EMTDC Transient Analysis for PSCAD Power System Simulation: User's Guide v4.5 . -Winnipeg, Canada, Manitoba-HVDC Research Centre.

63. A.c. №559404 (СССР). Устройство для циркулярного телеуправления по силовым распределительным сетям / В.Н. Шестопалов, Л. И. Буслов, В.К. Туваржиев, Е. А. Ленчевский.- Опубл. в Б.И., 1977, N 19.

64. Агафонов Н. Технологии беспроводной передачи данных Zigbee, Bluetooth, Wi-Fi // Беспроводные технологии. 2006. №2. С. 10-15.

65. Kundur P. Power System stability and system. Mc. Graw-Hill, Inc.,1994.

66. Арцишевский Я.Л., Гиёев Б.М. Эффективность автоматической частотной разгрузки с передачей команд на отключение электроприемников 0,4 кВ // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2017. Т. 60. № 6. С. 37-44.

67. СО. №34.47.616. Методика расчета режимов перерыва питания и самозапуска электродвигателей 3-10 кВ собственных нужд электростанций упрощенными методами. Министерство топлива и энергетики РФ. - М.: СПО ОРГРЭС, 1993 г.

68. Веников В. А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах: Учеб. для электроэнергет. спец. вузов.—4-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 1985.—536 с, пл.

69. Веников, В.А. Теория подобия и моделирования (применительно к задачам электроэнергетики): учебник для вузов по спец. «Кибернетика электр. систем» / В.А. Веников, Г.В. Веников. - 3-е изд., пере- раб. и доп. - М.: Высш. шк., 1984. - 439 с.

70. Заявка на изобретение № 2017137407 РФ. Способ управления автоматической частотной разгрузкой в силовой распределительной сети электроснабжения. Заявитель НИУ МЭИ. 25.10.2017 г.

71. Патент №0002542742 РФ. Способ аварийного ограничения нагрузки в силовой распределительной сети, 27.02.2015 г. / Бюл. Изобретений. №6.

72. Разработка RTDS модели и определение показателей эффективности функционирования интеллектуальной системы управления интегрированной энергоинформационной сети газо- тепло- и энергоснабжения на базе сетецентрической архитектуры в рабочих и аварийных режимах // Отчет о НИР. Московский энергетический институт. Рук. А.Ф Дьяков, отв. Исполнитель Я.Л. Арцишевский. М-2013-№14.514.11.4094 от 21 июня 2013 г.

73. СП 31-110-2003 Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий. Минстрой России, 2016.

74. Арцишевский Я. Л., Гиёев Б.М. Моделирование процессов снижения частоты при внезапном возникновении дефицита мощности в отдельной части энергосистемы // Материалы Республиканской научно-практической конференции: «Электроэнергетика, гидроэнергетика, надежность и безопасность». Душанбе, 24-декабря 2016 г. С. 83-86.

75. Арцишевский Я. Л., Гиёев Б.М. Влияние запаздывания в канале АЧР на реализацию способа отключения нагрузки на напряжение 0,4 кВ // VIII международная научно-техническая конференция «Электроэнергетика глазами молодежи - 2017». Самара, 2-6-октября 2017 г. С. 369-372.

76. Арцишевский Я. Л., Гиёев Б.М. Эффективность АЧР с использованием провала напряжения для передачи команд от устройств с 10 кВ на отключение электроприемников 0,4 кВ // XXXVII сессии Всероссийского научного семинара «Кибернетика энергетических систем» по тематике «Электроснабжение». 19-21-октября, Новочеркасск-2017 г.

77. Колонтай В.С., Морозов Ю.В., Пухов М.В. Элегазовые выключатели с пружинно-моторным приводом для коммутации в энергосистемах напряжением 6 и 10 кВ / ЭЛЕКТРО. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность, №6. 2005. С. 28-31.

78. Путин В.В. Выступление на совещании по вопросам формирование электроэнергетики в Министерстве энергетики РФ 18.06.2008.

79. Жуков В.В. Короткие замыкание в узлах комплексной нагрузки электрических систем. -М.: Изд-во МЭИ, 1994.

80. Шведов Г. В. Электроснабжение городов: электропотребление, расчетные нагрузки, распределительные сети // Учебное пособие / — М.: Издательский дом МЭИ, 2012. — 268 с.

Приложение А Расчетные параметры математической модели

Таблица А.1

Расчет параметров задаваемых в модели для традиционного способа

№ серии опытов Рн. МВт ДРдеф р 1 ст. МВт Рп с , МВт АРАЧР, МВт ЛР^ЧР, (^чр=20) МВт Мощность фидеров без АЧР, МВт Мощность каждой очереди в модели, МВт Мощность фидеров без АЧР в модели, МВт

% МВт

1 140 10 14 126 35 21 1,05 29,75 0,35 9,8

2 157,5 20 31,5 126 39,3 39,375 1,97 29,53 0,656 9,84

3 180 30 54 126 45 63 3,15 29,25 1,05 9,4

4 210 40 84 126 52,5 94,5 4,72 28,87 1,575 9,1

5 252 50 126 126 63 138,6 6,93 28,35 2,31 8,68

Приложение А. Таблица А.2 Расчет параметров задаваемых в модели для предлагаемого способа

№ серии опытов Рн. МВт ДРдеф р 1 ст. МВт рп с , МВт АРАЧР, МВт ЛРЬАЧР? (^чр=20) Забронирован ная мощность в каждой очереди, МВт (20%) Мощность фидеров без АЧР, МВт Мощность каждой очереди в модели, МВт Забронирован ная мощность в каждой очереди в модели. МВт Мощность фидеров без АЧР в модели, МВт

% МВт

1 140 10 14 126 35 21 1,05 0,21 29,75 0,35 0,07 9,8

2 157,5 20 31,5 126 39,3 39,375 1,97 0,3937 29,53 0,656 0,131 9,625

3 180 30 54 126 45 63 3,15 0,63 29,25 1,05 0,21 9,4

4 210 40 84 126 52,5 94,5 4,72 0,945 28,87 1,575 0,315 9,1

5 252 50 126 126 63 138,6 6,93 1,386 28,35 2,31 0,462 8,68

Приложение А. Таблица А.3

Результаты моделирования и сравнения способов при запаздывании в канале АЧР- Ди^,= 0,15 с

АР, % АР А Ч Р, % Т1 с Кн N А ЧР, шт. Аt А ЧР, с Традиционный способ Предлагаемый способ Отключенная мощность нагрузки от АЧР, МВт

Гц Аfmax, Гц Аfmin, Гц Аfmax, Гц Традиционный способ Предлагаемый способ N А ЧР

10 15 6 1,5 20 0,15 48,2 49,1 48,1 48,95 11,55 11,55 11/11

10 48,39 49,28 48,1 49,4 13,65 13,65 13/13

20 25 6 1,5 20 0,15 47.8 49.16 47,8 49,23 27.5 27,5 14/14

10 47.81 49.58 47,8 49,6 29.55 29,55 15/15

30 35 6 1,5 20 0,15 47,71 49,1 47,71 49,07 47,25 47,25 15/15

10 47,7 49,52 47.71 49,5 50,4 50,4 16/16

40 45 6 1,5 20 0,15 47,42 49,43 47,46 49,49 80,325 80,325 17/17

10 47,42 49,43 47,47 49,49 80,325 80,325 17/17

50 55 6 1,5 20 0,15 47,2 49,87 47,28 49,86 124,74 124,74 18/18

10 47,29 49,88 47,3 49,86 124,74 124,74 18/18

Приложение А. Таблица А.4 Результаты моделирования и сравнения способов при запаздывании 0,3 с

АР, % АР А ЧР, % Т1 с Кн N А ЧР, шт. Аt А ЧР, с Традиционный способ Предлагаемый способ Отключенная мощность нагрузки от АЧР, МВт

Аfmm, Гц Аfmax, Гц Аfmm, Гц Аfmax, Гц Традиционный способ Предлагаемый способ N

10 15 6 1,5 20 0,3 48,27 49,1 48,1 48,95 11,55 11,55 11/11

10 48,28 49,42 48,1 49,42 13,65 13,65 13/13

20 25 6 1,5 20 0,3 47.8 49.16 47,8 49,23 27.5 27,5 14/14

10 47,8 49,58 47,8 49,65 59,55 59,55 15/15

30 35 6 1,5 20 0,3 47,7 49,1 47,71 49,07 47,25 47,25 15/15

10 47,71 49,52 47,71 49,5 50,4 50,4 16/16

40 45 6 1,5 20 0,3 47,37 49,43 47,47 49,49 80,235 80,325 17/17

10 47,42 49,43 47,47 49,49 80,235 80,325 17/17

18/20

6 46,65 50,73 46,8 49,88 138 124,74

50 55 10 1,5 20 0,3 47,22 49,85 47,28 49,87 124,74 124,74 18/18

Дефицит мощности, МВт

Рисунок А.3. График зависимости минимального значения частоты от дефицита мощности при работе АЧР с 7) = 1 0 с, АЬАЧР = 0, 1 5 с, К = 1 , 5

Дефицит мощности, МВт

Рисунок А.4. График зависимости максимального значения частоты от дефицита мощности при работе АЧР с 7) = 1 0 с, А ¿АЧР = 0, 1 5 с, К = 1 , 5

Дефицит мощности, МВт

Рисунок А.5. График зависимости минимального значения частоты от дефицита мощности при работе АЧР с 7) = 6 с, А ¿АЧР = 0 , 3 с, К = 1 , 5

Дефицит мощности, МВт

Рисунок А.6. График зависимости максимального значения частоты от дефицита мощности при работе АЧР с 7) =6 с, А ¿АЧР = 0 , 3 с, К = 1 , 5

Рисунок А.7. График сравнения результаты расчета в среде МаШсаё полученный от модели, при дефиците 10% с 7) = 1 0 с, А ¿АЧР = 0 , 3 с, К =

и

1,5

Рисунок А.8. Осциллограммы изменения частоты во времени при ДР=30%,

7,=10 с, Кн=1,5, Д1=0,3 с

Рисунок А.9. Осциллограммы изменения частоты во времени при ДР=40%,

7,=10 с, Кн=1,5, Д1=0,3 с

50,1 49,9 49,7 49,5 49,3 -т 49,1 £ 48,9 2 48,7

и ' ш

3- 48,5 48,3 48,1 47,9 47,7 47,5

-

—Тпялм 1ИПННК1И гппгпй

Предлагаемый способ

18

28

38

48

58 68 Время, с.

78

88

98

Рисунок А. 10. Осциллограммы изменения частоты во времени при ДР=30%,

7}=6 с, Кн=1,5, Д1=0,3 с

50,1 49,9 49,7 49,5 49,3 49,1 ^48,9 пТ 48,7

н

£248,5 с

э? 48,3 48,1 47,9 47,7 47,5 47,3 47,1

18

—

/

/

//

/ /

^----

л/

л. -Традиционный способ Предлагаемый способ 1111

28

38

48

58 68

Время, с.

78

88

98

Рисунок А. 11. Осциллограммы изменения частоты во времени при ДР=40%,

7у=6 с, Кн=1,5, Д1=0,3 с

Рисунок А. 12. Осциллограммы изменения частоты во времени при ДР=40%,

Т>=10 ^ Хн=1,5, Д1=0,15 c

50,2 50 49,8 49,6 49,4 49,2 49 48,8 48,6 48,4 48,2 48 47,8 47,6 47,4 47,2

18

-Традиционный способ -Предлагаемый способ

V/»-

28

38

48

58

Время, с.

68

78

88

98

Рисунок А. 13. Осциллограммы изменения частоты во времени при ДР=40%,

7)=6 ^ Хн=1,5, Д1=0,15 c

156

Приложение Б. Расчет мощностей, задаваемых в модели

Таблица Б.1

Расчет параметров, задаваемых в модели при отсутствии двигательной нагрузки (ДН)

В моделях нагрузок

Активная Реактивная Полная Активная Реактивная Полная Суммарная

Потребительский мощность мощность мощность мощность мощность мощность полная мощность

пункт нагрузки, МВт нагрузки, МВАр нагрузки, МВА нагрузки в модели, МВт нагрузки в модели, МВАр нагрузки в модели, МВА нагрузки потребительского пункта, МВА

1 ДН - - - - - - 4,004

СН 3,566 1,822 4,01 1,1 0,5 1,20

2 ДН - - - - - - 4,11

СН 3,39 2,328 4,11 1,08 0,66 1,2

3 ДН - - - - - - 0,61

СН 0,582 0,194 0,61 0,18 0,06 0,18

4 ДН - - - - - - 0,62

СН 0,584 0,216 0,62 0,2 0,074 0,21

5 ДН - - - - - - 0,40

СН 0,386 0,128 0,406 0,12 0,04 0,126

Приложение Б. Таблица Б.2 Расчет параметров, задаваемых в модели при мощности двигательной нагрузки 10%

Потребительский пункт Активная мощность нагрузки, МВт Реактивная мощность нагрузки, МВАр Полная мощность нагрузки, МВА В моделях нагрузок

Активная мощность нагрузки в модели, МВт Реактивная мощность нагрузки в модели, МВАр Полная мощность нагрузки в модели, МВА Суммарная полная мощность нагрузки потребителского пункта, МВА

1 ДН 0,387 0,1298 0,408 0,36 0 0,36 4,01

СН 3,209 1,639 3,604 0,99 0,45 1,08

2 ДН 0,387 0,129 0,408 0,36 0 0,36 4,10

СН 3,051 2,095 3,701 0,972 0,594 1,13

3 ДН 0,061 0,021 0,065 0,06 0 0,06 0,61

СН 0,523 0,174 0,552 0,162 0,054 0,17

4 ДН 0,059 0,0201 0,0625 0,058 0 0,058 0,62

СН 0,525 0,194 0,560 0,18 0,0666 0,191

5 ДН 0,036 0,012 0,038 0,036 0 0,036 0,404

СН 0,347 0,115 0,366 0,108 0,036 0,113

Приложение Б. Таблица Б.3 Расчет параметров, задаваемых в модели при мощности двигательной нагрузки 20%

Потребительский пункт Активная мощность нагрузки, МВт Реактивная мощность нагрузки, МВАр Полная мощность нагрузки, МВА В моделях нагрузок

Активная мощность нагрузки в модели, МВт Реактивная мощность нагрузки в модели, МВАр Полная мощность нагрузки в модели, МВА Суммарная полная мощность нагрузки потребительского пункта, МВА

1 ДН 0,77 0,25 0,817 0,72 0 0,72 4,02

СН 2,85 1,45 3,203 0,88 0,4 0,96

2 ДН 0,77 0,25 0,816 0,72 0 0,72 4,106

СН 2,71 1,86 3,289 0,864 0,52 1,012

3 ДН 0,123 0,04 0,130 0,12 0 0,12 0,621

СН 0,465 0,155 0,490 0,144 0,04 0,151

4 ДН 0,118 0,04 0,125 0,116 0 0,116 0,623

СН 0,467 0,17 0,49 0,16 0,05 0,17

5 ДН 0,073 0,02 0,077 0,072 0 0,072 0,403

СН 0,30 0,10 0,325 0,096 0,03 0,101

Приложение Б. Таблица Б.4 Расчет параметров, задаваемых в модели при мощности двигательной нагрузки 30%

В моделях нагрузок

Активная Реактивная Полная Активная Реактивная Полная Суммарная

Потребительский мощность мощность мощность мощность мощность мощность полная мощность

пункт нагрузки, МВт нагрузки, МВАр нагрузки, МВА нагрузки в модели, МВт нагрузки в модели, МВАр нагрузки в модели, МВА нагрузки потребительского пункта, МВА

1 ДН 1,1622 0,3894 1,22 1,08 0 1,08 4,028

СН 2,4962 1,2754 2,803 0,77 0,35 0,84581322

2 ДН 1,1622 0,387 1,224 1,08 0 1,08 4,103

СН 2,373 1,6296 2,878 0,756 0,462 0,885

3 ДН 0,1848 0,0654 0,196 0,18 0 0,18 0,625

СН 0,4074 0,1358 0,429 0,126 0,042 0,132

4 ДН 0,1776 0,06048 0,187 0,174 0 0,174 0,623

СН 0,4088 0,1512 0,435 0,14 0,0518 0,1492

5 ДН 0,1104 0,0378 0,116 0,108 0 0,108 0,4013

СН 0,2702 0,0896 0,284 0,084 0,028 0,088

Приложение Б. Таблица Б.5 Расчет параметров, задаваемых в модели при мощности двигательной нагрузки 40%

В моделях нагрузок

Активная Реактивная Полная Активная Реактивная Полная Суммарная

Потребительский мощность мощность мощность мощность мощность мощность полная мощность

пункт нагрузки, МВт нагрузки, МВАр нагрузки, МВА нагрузки в модели, МВт нагрузки в модели, МВАр нагрузки в модели, МВА нагрузки потребительского пункта, МВА

1 ДН 1,5496 0,5192 1,63426705 1,44 0 1,44 4,036

СН 2,1396 1,0932 2,40270148 0,66 0,3 0,724982758

2 ДН 1,5496 0,516 1,63325324 1,44 0 1,44 4,1

СН 2,034 1,3968 2,46742907 0,648 0,396 0,759420832

3 ДН 0,2464 0,0872 0,26137483 0,24 0 0,24 0,629

СН 0,3492 0,1164 0,36808912 0,108 0,036 0,113841996

4 ДН 0,2368 0,08064 0,25015405 0,232 0 0,232 0,623

СН 0,3504 0,1296 0,37359914 0,12 0,0444 0,127950615

5 ДН 0,1472 0,0504 0,1555892 0,144 0 0,144 0,399

СН 0,2316 0,0768 0,24400164 0,072 0,024 0,075894664

Приложение Б. Таблица Б.6 Расчет параметров, задаваемых в модели при мощности двигательной нагрузки 50%

Потребительский пункт Активная мощность нагрузки, МВт Реактивная мощность нагрузки, МВАр Полная мощность нагрузки, МВА В моделях нагрузок

Активная мощность нагрузки в модели, МВт Реактивная мощность нагрузки в модели, МВАр Полная мощность нагрузки в модели, МВА Суммарная полная мощность нагрузки потребительского пункта, МВА

1 ДН 1,937 0,649 2,04 1,8 1,8 4,04

СН 1,783 0,911 2,002 0,55 0,25 0,604

2 ДН 1,937 0,645 2,04 1,8 1,8 4,09

СН 1,695 1,164 2,05 0,54 0,33 0,632

3 ДН 0,308 0,109 0,32 0,3 0,3 0,633

СН 0,291 0,097 0,30 0,09 0,03 0,094

4 ДН 0,296 0,1008 0,312 0,29 0,29 0,62

СН 0,292 0,108 0,311 0,1 0,037 0,106

5 ДН 0,184 0,063 0,194 0,18 0,18 0,397

СН 0,193 0,064 0,203 0,06 0,02 0,063

Приложение Б. Таблица Б.7 Расчет параметров, задаваемых в модели при мощности двигательной нагрузки 60%

В моделях нагрузок

Суммарная

Активная Реактивная Полная Активная Реактивная Полная полная

Потребительский мощность мощность мощность мощность мощность мощность мощность

пункт нагрузки, нагрузки, нагрузки, нагрузки нагрузки в нагрузки нагрузки

МВт МВАр МВА в модели, МВт модели, МВАр в модели, МВА потреб. пункта, МВА

1 2,3244 0,7788 2,451 2,16 0 2,16 4,053

1,4264 0,7288 1,606 0,44 0,2 0,483

2 2,3244 0,774 2,449 2,16 0 2,16 4,094

1,356 0,9312 1,644 0,432 0,264 0,5062

3 0,3696 0,1308 0,392 0,36 0 0,36 0,637

0,2328 0,0776 0,245 0,072 0,024 0,0758

4 0,3552 0,12096 0,375 0,348 0 0,348 0,624

0,2336 0,0864 0,249 0,08 0,0296 0,0851

5 0,2208 0,0756 0,233 0,216 0 0,216 0,396

0,1544 0,0512 0,1626 0,048 0,016 0,050

Рисунок Б.1. Осциллограммы изменения командного прерывания напряжения на шинах ТП-10/0,4 кВ, ВРУ и ГРЩ при объеме двигательной

нагрузки 40%

со «Т

I

01 X

К

о. с ш X

0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0

■Вариант 1 Рд=0% Вариант 2 Рд=10% Вариант 3 Рд=20% Вариант 4 Рд=30% Вариант 5 Рд=40% Вариант 6 Рд=50% Вариант 7 Рд=60%

3,8 4 4,2 4,4 4,6 4,8 5 5,2 5,4 5,6 5,8

Время, с

6 6,2 6,4 6,6 6,8 7 7,2 7,4

Рисунок Б. 2. Осциллограммы изменения командного прерывания напряжения на шинах ТП-10/0,4 кВ при вариации двигательной

нагрузки от 0 до 60%

Приложение В

Акты внедрения

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН

ТАДЖИКСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени академика М.С. Осимн

734042. Душанбе, просп. академиков Раджабоеых. 10. Теп. ([phone], __Факс [phone]. E-mail .redor III i a mail ru. Web: чип tlujj_

акад. М.С. Осими Одиназода Х.О. 2018 г.

АКТ

о внедрение результатов диссертационной работы Гиёева Борбада Мирзоевича на тему «Управление нагрузкой на напряжении 0,4 кВ при действии автоматической частотной разгрузки в энергосистеме» представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.14.02-Электрические станции и электроэнергетические системы.

Комиссия в составе: председателя, членов комиссии к.т.н., доцент Абдуллоев М.А., члены комиссии доцент Фохаков A.C., зав. каф. электроснабжение к.т.н. Исмоилов Ф.О., зав. каф. электрические станции к.т.н.. Султонов Ш.М. свидетельствует о том, что при разработке способа управления нагрузкой на напряжении 0,4 кВ при действии автоматической частотной разгрузки в энергосистеме получены следующие научные результаты.

1. Разработан способ реализации команд АЧР на 0,4 кВ с использованием кратковременного прерывания рабочего напряжения заданной длительности, формируемой в цикле отключения-включения (О-В) силового выключателя 610 кВ с подтверждением достоверности и обоснованности на математической модели.

2. Разработана методика расчета и выбора уставок по времени в канале формирования, передачи и приема команды АЧР с учетом собственного времени работы силового выключателя и влияния двигательной нагрузки.

3. Разработан способ повышения адаптивности АЧР с учетом переменного уровня ответственности отдельных электроприемников и реализации команд ЧАПВ путем интеграции функционирования АЧР и программно-технического комплекса АСКУЭ.

Настоящим подтверждаем, что результаты научного исследования Гиёева Б.М. на тему «Управление нагрузкой на напряжении 0,4 кВ при действии автоматической частотной разгрузки в энергосистеме» внедрены при составлении учебных программ специальностей кафедры «Электроснабжение» и «Электрические станции» изучение дисциплин программ бакалавриата: «Автоматика энергосистем», «Электромеханические переходные процессы в электроэнергетических системах», «Электрические сети и системы», а также дисциплин по магистерской программе: «Моделирование систем и процессов в энергетике», которые представлены в виде теоретических положений, методики расчета, математического моделирования и специально составленной лабораторной работы по моделированию электромеханических переходных процессов и действии автоматической частотной разгрузки в энергосистеме.

Использование указанных результатов позволяет повысить качество изучения вышеуказанных дисциплин с учетом современных научных и практических требований.

По результатам реализации получен следующий положительный эффект:

1. Способ передачи в сеть 0,4 кВ команды АЧР без использования дополнительных технических средств имеет практическую значимость, заключающуюся в повышении надежности электроснабжения ответственных потребителей.

2. Разработана методика выбора уставок по времени в канале передачи команд АЧР для отключения нагрузки на напряжении 0,4 кВ при проектировании АЧР.

3. Разработаны научно-обоснованные технические требования и рекомендации по реализации АЧР и ЧАПВ на 0,4 кВ в распределенных интеллектуальных микроэнергосистемах.

ПРЕДСЕДАТЕЛЬ КОМИССИИ, Проректор по науке и международным связям ЧЛЕНЫ КОМИССИИ: Начальник Учебно-методического управления Заведующий кафедрой «Электроснабжение» Заведующий^^федрой «Электрические станции» " 4 эев М.А., Фохакова A.C., Исмоил

Технический секретарь

.А. Абдуллоев

/ A.C. Фохаков

Исмоилов Ш.М. Султонов

Султонова Ш.М.

С.Т. Бадурдинов

/ М.М. Якубова

jvtaoB*^

МОИ

Минобрнаукн России Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ» 111250, Россия, Москва, Красноказарменная ул., 14, Тел.: [phone], факс: [phone] E-mail: [e-mail] http://www.mpel.ru

№

СДАЮ

юректуф и^^ебиф^^боте Степанова\ А.

о/.-' ——

К

Л:

_лс&р^_

«^l» Щ Щ щ т

\ 4/1 .. <* ^

X. «г.- г-

"У

Акт

об использовании материалов диссертационной работы Гиёева Борбада Мирзоевича на тему «Управление нагрузкой на напряжении 0,4 кВ при действии автоматической

частотной разгрузки в энергосистеме»

Результаты диссертационной работы Гиёева Борбада Мирзоевича «Управление нагрузкой на напряжении 0,4 кВ при действии автоматической частотной разгрузки в энергосистеме» используются в учебном процессе на кафедре «Релейная защита и автоматизация энергосистем» при подготовке магистров по программе «Релейная защита и автоматизация энергосистем». Разработанная в диссертации математическая модель в среде комплекса РЬСАЭ используется при проведении подготовленной Гиёевым Б.М. лабораторной работы «Моделирование работы АЧР в энергосистеме в среде РБСАО» по курсу

«Автоматика энергосистем»

Заведующий кафедрой «Релейная защита и автоматизация энергосистем»

Волошин А.А.