Автоматизований розрахунок запасу статичної стійкості у перетині електроенергетичної системи

Abstract

Прийнятий у роботі підхід передбачає орієнтацію на контроль статичної стійкості ОЕС за критерієм існування режиму за умови обважнення певних перетинів. Практично це означає, що на траєкторії обважнення потрібно знайти режим, який має найбільшу потужність у досліджуваному перетині, щодо якого обчислюється і нормується «Керівними вказівками» по стійкості енергосистем коефіцієнт запасу статичної стійкості за активною потужністю в перетині. Розроблено модифікацію програми розрахунку стаціонарного режиму в лінеарізованій постановці, яка дозволяє виконувати обважнення за кутом векторів електрорушійних сил (ЕРС), безітераційно досягати граничного режиму і уточнювати запас статичної стійкості в перетині електроенергетичної системи (ЕЕС). Лінеаризація моделі ЕЕС здійснюється шляхом заміни навантажень в вузлах провідностями, а генераторних вузлів — постійними електрорушійними силами, які закріплюються за реактивними опорами, значення яких відповідає статизму за напругою автоматичних регуляторів збудження синхронних генераторів. Така модель використовується в програмах розрахунку динамічної стійкості для моделювання ЕЕС на часовому кроці чисельного інтегрування диференціальних рівнянь динаміки системи. Запропоновано блок-схему алгоритму визначення максимально і аварійно допустимих перетікань в контрольованих перетинах електроенергетичної системи. Створено окремий модуль автоматизованого розрахунку запасу статичної стійкості в перетині ЕЕС з можливістю вибору певних траєкторій обважнення з бібліотеки. Траєкторії обважнення підготовлюються в спеціально створеному редакторі, в якому передбачено покрокову зміну потужності електростанцій і електричних навантажень в різних частинах математичної моделі енергосистеми, а також і зміну кута ЕРС генераторів. Проведено розрахунки для визначення граничної потужності в перетинах ОЕС України для схеми, яка містить 614 вузлів і 975 віток.

The approach adopted in the work involves focusing on the control of static stability of the UES on the criterion of existence of the regime, subject to weighing of certain sections. In practice, this means that on the trajectory of weighing it is necessary to find the mode which has the greatest power in the investigated section, for which the coefficient of the reserve of static stability at the active power in the intersection is calculated and normalized by the "Guideline" on the stability of the power systems. A modification of the program of calculating the stationary regime in a linearized formulation, which allows us to perform weighting at the angle of the vectors of electromotive forces (EMF), without the iterative approach to the boundary regime and to specify the stock of static stability at the intersection of the Electric Power System (EPS). The linearization of the EPS model is carried out by replacing the loads in the nodes of the conductivities, and the generating nodes — by constant electromotive forces, which are fixed on the reactive supports, the magnitude of which corresponds to the staticity of the voltage of the automatic regulators of excitation of the synchronous generators. Such a model is used in the programs for calculating the dynamic stability for the simulation of EPS at the time step of numerical integration of the differential equations of dynamics of the system. A block diagram of the algorithm for determining the maximum and unacceptable fluxes in controlled sections of the electric power system is proposed. A separate module for the automated calculation of the static stability reserve at the intersection of the EPS with a choice of certain weighting trajectories from the library was created. Trajectories weighing are prepared in a specially created editor, which provides a step-by-step change in the power of power stations and electrical loads in different parts of the mathematical model of the power system and the change of the angle of the EMF generators. Calculations were made to determine the boundary power at the cross sections of the UES of Ukraine for a scheme containing 614 nodes and 975 branches.

Принятый в работе подход предполагает ориентацию на контроль статической устойчивости ОЭС по критерию существования режима при утяжелении определенных сечений. Практически это означает, что на траектории утяжеления нужно найти режим, который имеет наибольшую мощность в исследуемом сечении, по которому вычисляется и нормируется «Руководящими указаниями» по устойчивости энергосистем коэффициент запаса статической устойчивости по активной мощности в сечении. Разработана модификация программы расчета стационарного режима в линеаризованой постановке, которая позволяет выполнять утяжеление по углу векторов электродвижущих сил (ЭДС), безитерационно достигать предельного режима и уточнять запас статической устойчивости в сечении ЭЭС. Линеаризация модели ЭЭС осуществляется путем замены нагрузок в узлах проводимостями, а генерирующих узлов — постоянными электродвижущими силами, которые закрепляются за реактивными сопротивлениями, значение которых соответствует статизму по напряжению автоматических регуляторов возбуждения синхронных генераторов. Такая модель используется в программах расчета динамической устойчивости для моделирования ЭЭС на временном интервале численного интегрирования дифференциальных уравнений динамики системы. Предложена блок-схема алгоритма определения максимально и аварийно допустимых перетоков в контролируемых сечениях электроэнергетической системы. Создан отдельный модуль автоматизированного расчета запаса статической устойчивости в сечении ЭЭС с возможностью выбора определенных траекторий утяжеления из библиотеки. Траектории утяжеления подготавливаются в специально созданном редакторе, в котором предусмотрено пошаговое изменение мощности электростанций и электрических нагрузок в различных частях математической модели энергосистемы и изменение угла ЭДС генераторов. Проведены расчеты для определения предельной мощности в сечениях ОЭС Украины для схемы, содержащей 614 узлов и 975 ветвей.