Определение допустимых перетоков активной мощности по контролируемому сечению ЭЭС

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСТИМЫХ ПЕРЕТОКОВ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ ПО КОНТРОЛИРУЕМОМУ СЕЧЕНИЮ ЭЭС Перминов Р.В.1, Потапов В.С.2, Трофимов Н.А.3, Джулакян М.В.4

1 Перминов Роман Валерьевич — студент; 2Потапов Владислав Сергеевич — студент; 3Трофимов Николай Андреевич — студент; 4Джулакян Мартин Варданович — студент, кафедра электроэнергетических систем, Национальный исследовательский университет Московский энергетический институт, г. Москва

Аннотация: целью данной работы является вычисление максимально и аварийно-допустимых перетоков активной мощности по контролируемому сечению электроэнергетической системы.

Ключевые слова: электроэнергетика, аварийно-допустимый переток, длительно допустимый ток, максимально допустимый переток, электроэнергетическая система.

Одним из основных инструментов анализа статической апериодической устойчивости энергосистемы является анализ перетоков мощности по линиям электропередачи в сечениях. Под сечением понимается совокупность электросетевых элементов (трансформаторов, линий электропередачи), осуществляющих связь двух частей энергосистемы между собой или электростанции с энергосистемой. Сечением может являться как одиночная линия электропередачи, так и группа линий и трансформаторов.

При планировании и управлении электроэнергетическим режимом энергосистем для контроля соблюдения нормативных требований к устойчивости энергосистем следует использовать значения перетоков активной мощности в контролируемых сечениях.

Максимально допустимый переток активной мощности - наибольший переток активной мощности в контролируемом сечении, определяемый диспетчерским центром субъекта оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике, обеспечивающий допустимые параметры электроэнергетического режима в нормальной (ремонтной) схеме и в послеаварийных режимах после нормативных возмущений [4].

Аварийно допустимый переток активной мощности - наибольший переток активной мощности в контролируемом сечении, определяемый диспетчерским центром субъекта оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике, обеспечивающий допустимые параметры электроэнергетического режима в нормальной (ремонтной) схеме [4].

Расчетная схема 1, которую мы будем использовать для нахождения максимально и аварийно допустимых перетоков активной мощности представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Расчетная схема 1

0 5 Тип ксивр название Г* <ш Р_г 0, 0_твх V мь Тер,..

1 р г™ 9В7 Г-1 14 325,8 340,6 13,8 -9999,0 9 999,0 13,80 84,38

г  Наф 111 Т-1ВН 220 0,2 0,7 201,73 72,06

з  наги 123 АТ-2ЕН 230 221,4 94.2 176,21 2,00

в \ 1 База 540 ДТ-2*1 иг 42.fi 404.5 121.0 121.00

Рис. 2. Таблица из ПК RastrWin с параметрами узлов расчетной схемы 1

О 8 Тип М_нач 1Ч_кон М_п I... Название Я X В Кт/г И_анц Р.иач 0_нач N3 1тах

1  ЛЭП ш 123 Г-1ВН-ДТ-2ВН 16,79 113,40 729,3 -325 -219 1121

2  Тр-р 111 937 Г-1 ВН- Г-1 32,00 0,057 326 219 1124

3  Тр-р 123 540 АТ-2ВН-АТ-2НН 0,30 30,40 0,526 -44 312 1031

4 О ЛЭП 111 123 Г-1ВН-ДТ-2ВН 16,79 113,40 729,3 -325 -219 1121

Рис. 3. Таблица из ПК RastrWin с параметрами ветвей расчетной схемы 1

Расчетная схема 2, которую мы будем использовать для нахождения максимально и аварийно- допустимых перетоков активной мощности, представлена на рисунке 2.

Рис. 4. Расчетная схема 2

Щ Узлы V - | J Ветви х | Приращемия.Ушы х | в т т  э и Значения «1

0 5 Тип Нспер Название и.нои «... Район fл Р.Г 0_г Vjfl Qjrtn Q_max в_ш V Delta Тер...

1  Нагр 1220 ПС1ВН 220 0.3 2,0 157,75 1,33

2  Нагр 1000 ПС 1фт«а 220 145,60 -10,82

3  нагр 1110 ПС ICH 110 159,0 39,7 77,96 -10,78

4  Нагр 110 ПС1НН 10 55,0 12,9 7, IS -5,81

S U Ген 99? Г-1 14 4S4,? 420,4 13.3 -999,0 999,0 13,80 71,03

6  Нагр Ш Т-1ВН 220 0,2 1.0 195,98 53,17

7  Нагр 123 АТ-2ВН 230 0.3 2,0 171,69 7,73

8   База Нагр S40 АТ-2НН 121 -170,3 455,0 121,0 121,00

9 1 Г-1 121 121,00

10 U Нагр 2 Г-1 121 ш 121,00

и

Рис. 5. Таблица из ПК RastrWin с параметрами узлов расчетной схемы 2

¡3 УЗЛЫ X Цветеи х ГТриращения.Узлы х Значения х Графика х

V ш ft ffl ш И > ft

О S Тип N нач N КОН N_n I.., Название » , » Кт/т N_aHu БД_,.. 0_нач № imax lsarP'

1  лэл 123 1220 АТ-2 ВН - ПС 1 ВН 2,65 15,23 -391,6 -221 -124 869

2  Тр-р 1220 1000 ПС 1ВН - ПС 1Ф точка 0,30 30,40 1,000 -160 -78 651

3  Тр-р 1000 1110 ПС 1 со точка  ПС 1 Сн 0,30 0,537 6 1 159 40 6S1

4 п Тр-р 1220 110 ПС 1ВН-ПС 1 ни 0,60 54,20 0,047 12 2 -55 -20 215

5  лэп 111 123 ыен-дт-гвн 19,71 113,« 729,3 •227 •105 737

6  Тр-р 111 987 Г-1 ВН-Г-1 32,00 O.OS7 455 211 1477

7  тр-р 123 540 АТ-2 ен - AT-2 НН 0,30 30,40 0,526 •172 319 1219

8 Ц лэл 111 123 Т-1ВН-АТ-2ВН 19,71 113,40 729,3 -227 -105 737

ш

Рис. 6. Таблица из ПК Кая^Шт с параметрами ветвей расчетной схемы 2

Для двухцепной линии используем сталеалюминиевый провод номинальным сечением 2

400/51 мм . Расчётные данные ВЛ представлены в таблице 1.

Таблица 1. Расчетные данные воздушной линии

2 Номинальное сечение, мм (алюминий/сталь) r0, Ом/км при 20 °С x0, Ом/км -6 bolo , См/км

400/51 0,073 0,42 2,701

Длина двухцепной линии Ь = 150 км, температура окружающей среды 20°С.

Нормальное состояние энергосистемы - состояние энергосистемы, при котором условия ее функционирования соответствуют нормативным, отсутствуют нарушения в работе основных устройств и оборудования, параметры режима удовлетворяют всем требованиям по безопасности, надежности функционирования и качеству электроэнергии [2].

Аварийный режим энергосистемы - режим энергосистемы с параметрами, выходящими за пределы требований технических регламентов, возникновение и длительное существование которого представляет недопустимую угрозу для жизни людей, повреждает оборудование и ведет к ограничению подачи электрической и тепловой энергии в значительном объеме [2].

Определим перетоки активной мощности для расчетной схемы. 1. Нормальное состояние системы представлено в таблице 2.

Таблица 2. Значения МДП и ДДТ для расчетной схемы 1 в нормальном состоянии

Критерий -Рпред, МВт -'дл.доп., А

МДП по критерию статической апериодической устойчивости 615,4 1059

МДП по критерию токовой загрузки 577 866,25

Аварийное состояние системы, а именно отключение одной цепи в двухцепной линии, представлено в таблице 3.

Таблица 3. Значения МДП и ДДТ для расчетной схемы 1 в аварийном состоянии

Критерий -Рпред, МВт -'дл.допо А

МДП по критерию статической апериодической устойчивости 464,1 1548

МДП по критерию токовой загрузки 326,3 866,25

Определим перетоки активной мощности для расчетной схемы. 2. Нормальное состояние системы представлено в таблице 4.

Таблица 4. Значения МДП и ДДТ для расчетной схемы 2 в нормальном состоянии

Критерий -Рпред, МВт -'дл.доп., А

МДП по критерию статической апериодической устойчивости 589,1 956

МДП по критерию токовой загрузки 570,8 866,25

Аварийное состояние системы, а именно отключение одной цепи в двухцепной линии, представлено в таблице 5.

Таблица 5. Значения МДП и ДДТ для расчетной схемы 2 в аварийном состоянии

Критерий -Рпред, МВт -'дл.доп., А

МДП по критерию статической апериодической устойчивости 446,9 1417

МДП по критерию токовой загрузки 325,7 866,25

Для определения предела передаваемой активной активной мощности от значения активного сопротивления «г» моделируем двухцепную линию длиной L = 150 км, температура окружающей среды среднеянварская: -17,1 °С.

Определим перетоки активной мощности для расчетной схемы 1. Нормальное состояние системы представлено в таблице 6.

Таблица 6. Значения МДП и ДДТ для расчетной схемы 1 в нормальном состоянии при температуре

окружающей среды —17,1 °С

Критерий -Рпред, МВт -^дл.доп.5 А

МДП по критерию статической апериодической устойчивости 609,4 1022

МДП по критерию токовой загрузки Не достигается 1148

Аварийное состояние системы, а именно отключение одной цепи в двухцепной линии, представлено в таблице 7.

Таблица 7. Значения МДП и ДДТ для расчетной схемы 1 в аварийном состоянии при температуре

окружающей среды —17,1 °С

Критерий -Рпред, МВт -^дл.доп.5 А

МДП по критерию статической апериодической устойчивости 459,4 1552

МДП по критерию токовой загрузки 402,8 1148

Определим перетоки активной мощности для расчетной схемы. 2. Нормальное состояние системы представлено в таблице 8.

Таблица 8. Значения МДП и ДДТ для расчетной схемы 2 в нормальном состоянии при температуре

окружающей среды —17,1 °С

Критерий -Рпред, МВт -'дл.доп., А

МДП по критерию статической апериодической устойчивости 584,4 942

МДП по критерию токовой загрузки Не достигается 1148

Аварийное состояние системы, а именно отключение одной цепи в двухцепной линии, представлено в таблице 9.

Таблица 9. Значения МДП и ДДТ для расчетной схемы 2 в аварийном состоянии при температуре

окружающей среды —17,1°С

Критерий -Рпред, МВт -'дл.доп., А

МДП по критерию статической апериодической устойчивости 444,5 1448

МДП по критерию токовой загрузки 401,9 1148

Проанализируем полученные результаты на примере расчетной схемы 1 при Ь = 150 км (таблица 10).

Таблица 10. Зависимость предела передаваемой мощности от температуры окружающей среды

Температура окружающей среды -Рпред, МВт

Нормальный режим Нормальный режим

20 °С 577 326,3

-17,1 °С 609,4 402,8

Таким образом, можно сделать следующий вывод: предел передаваемой активной мощности прямопропорционально зависит от температуры окружающей среды. Чем меньше температура, тем меньше и активное сопротивление (г), а чем меньше активное сопротивление, тем больше предельный переток активной мощности в системе. Из проделанного исследования получаем выводы:

1. При учете фактической температуры окружающей среды активное сопротивление уменьшается, что приводит к увеличению предельного перетока активной мощности в системе.

2. Для длинных линий предел по статической устойчивости достигается раньше, чем предел по токовой загрузке. Для коротких линий, наоборот, предел по токовой загрузке достигается раньше, чем предел по статической устойчивости.

Список литературы

1. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. М.: Высш. школа, 1985.

2. Ерошенко С.А., Егоров А.О., Самойленко В.О., Хальясмаа А.И. Расчеты допустимых перетоков мощности в энергосистемах: уч. пособие. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2017.