Аннотация
Одной из основных особенностей развития современной энергетики является использование промышленными предприятиями источников распределенной генерации. В структуре заводского электроснабжения при этом возникают крупные генерирующие узлы, существенно усложняющие вопросы управления эксплуатационными режимами. Одним из наиболее сложных режимов является выход такого узла с нагрузкой на раздельную с энергосистемой работу. При условии длительного существования подобного режима и оценки его допустимости необходимо оценить статическую устойчивость синхронных генераторов. Для анализа статической устойчивости промышленных генераторов разработан усовершенствованный алгоритм, учитывающий особенности промышленной нагрузки и автоматических регуляторов заводских электростанций. Получены величины регулирующего эффекта характерных электроприемников металлургического производства. Анализ устойчивости проводился с помощью программного комплекса «КАТРАН» на примере заводской электростанции, имеющей сложную конфигурацию. Определены возможность раздельной работы с энергосистемой в зависимости от состава оборудования и коэффициент запаса статической устойчивости в различных эксплуатационных режимах. Оценена эффективность работы систем автоматического регулирования синхронных генераторов. Получены рекомендации по повышению надежности работы делительной автоматики в рамках промышленной электростанции. Разработаны мероприятия по повышению эффективности управления режимами работы электростанции при отделении от энергосистемы.
Ключевые слова
Заводской синхронный генератор, статическая устойчивость, программный комплекс, автоматический регулятор возбуждения, автоматический регулятор скорости, параллельная работа, раздельная работа, делительная автоматика.
1. Мелешкин Г.А., Меркурьев Г.В. Устойчивость энергосистем: монография. Кн. 1. СПб.: НОУ «Центр подготовки кадров энергетики», 2006. 369 с.
2. Жданов П.С. Вопросы устойчивости энергетических систем. М.: Энергия, 1979. 456 с.
3. Ачитаев А.А., Удалов С.Н., Юманов М.С Повышение запаса регулировочной способности генераторов в энергетических системах с распределенной генерацией // Электротехника. Электротехнология. Энергетика: сб. науч. тр. VII Международной научной конференции молодых ученых. Новосибирск: НГТУ, 2015. С. 8-10.
4. Кимбарк Э. Синхронные машины и устойчивость электрических систем. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1960. 392 с.
5. Некоторые вопросы анализа статической устойчивости электроэнергетических систем / Е.К. Лоханин, Е.Л. Россовский, Ю.Н. Гараев, Ю.В. Морошкин, В.А. Глаголев // Электричество. 2013. № 9. С. 2-6.
6. Perzhabinsky S.M., Karamov D.N., Achitaev A.A. A Model of Reliability Optimization of a Stand-Alone Electric Power System with Constraints on Dynamic Stability of the Wind Turbine // Journal of Siberian Federal University. Engineering and Technologies. 2021. Vol. 14. No 1. Pp. 55-71. doi: 10.17516/1999-494X-0288
7. Power System Stability Enhancement Using FACTS Controllers in Multimachine Power Systems / Yosra Welhazi, Tawfik Guesmi, Imen Ben Jaoued, Hsan Hadj Abdallah. // J. Electrical Systems. 2014. No. 10-3. Pp. 276-291.
8. Shi X., Mu Sh. Research on Measures to Improve Stability of the Power System // Applied Mechanics and Materials. 2015. Vol. 742. Pp. 648-652. doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.742.648
9. Hazarika D. New method for monitoring voltage stability condition of a bus of an interconnected power system using measurements of the bus variables // IET Generation, Transmission & Distribution. 2012. Vol. 6 Iss. 10. Pp. 977-985.
10. Satheesh A., Manigandan T. Maintaining Power System Stability with Facts Controller using Bees Algorithm and NN // Journal of Theoretical and Applied Information Technology. 2013. Vol. 49. Iss. 1. Pp. 38-47.
11. Определение статических характеристик нагрузки по напряжению по данным пассивного эксперимента с учётом реакции сети / А.В. Панкратов, А.К. Жуйков, А.А. Шувалова, В.И. Полищук // Электротехнические системы и комплексы. 2021. № 2 (51). С. 4-11. doi.org/10.18503/2311-8318-2021-2(51)-4-11
12. Повышение качества электроснабжения современного ГОКа / Г.П. Корнилов, И.Р. Абдулвелеев, Ю.Н. Кондрашова, К.Э. Одинцов // Горный журнал. 2020. № 12. С. 82-86. doi: 10.17580/gzh.2020.12.19
13. Ротанова Ю.Н. Повышение устойчивости системы электроснабжения промышленного предприятия с собственными электростанциями при коротких замыканиях: дис. … канд. техн. наук / Ротанова Юлия Николаевна. Магнитогорск, 2008.
14. Анализ интенсивности отказов частотно-регулируемых электроприводов районных тепловых станций при нарушениях электроснабжения / В.Р. Храмшин, К.Э. Одинцов, А.Р. Губайдуллин, О.И. Карандаева, Ю.Н. Кондрашова // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2014. Т. 14. № 2. С. 68-79.
15. Совалов С.А., Семенов В.А. Противоаварийное управление в энергосистемах. М.: Энергоатомиздат, 1988. 416 с.
16. Андерсон П., Фуад А. Управление энергосистемами и устойчивость: пер. с англ. / под ред. Я.Н. Лугинского. М.: Энергия, 1980. 568 с.
17. Kothari D.P., Nagrath I.J. Power System Engineering. Second Edition. New Delhi: Tata McGraw-Hill Publishing Company Limited, 2008.
18. Кавалеров Б.В., Зиятдинов И.Р. Построение статических моделей синхронного генератора по экспериментальным данным // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. 2020. № 34. С. 186-197. doi: 10.15593/2224-9397/2020.2.11
19. Варганова А.В. Алгоритм внутристанционной оптимизации режимов работы котлоагрегатов и турбогенераторов промышленных электростанций // Промышленная энергетика. 2018. № 1. С. 17–22.
20. Kornilov G.P., Panova E.A., Varganova A.V. The Algorithm of Economically Advantageous Overhead Wires Cross Section Selection Using Corrected Transmission Lines Mathematical Models // Procedia Engineering. 2015. Vol. 129. Pp. 951-955. doi:10.1016/j.proeng.2015.12.142
21. Mathematical Modeling of Synchronous Generators in Out-of-balance Conditions in the Task of Electric Power Supply Systems Optimization / A.V. Varganova, E.A. Panova, N.A. Kurilova, A.T. Nasibullin // International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems (MEACS). 2015. doi:10.1109/MEACS.2015.7414907
22. Анализ допустимости режима потери возбуждения синхронного генератора в условиях промышленной системы электроснабжения сложной конфигурации / О.В. Газизова, А.П. Соколов, Н.Т. Патшин, Ю.Н. Кондрашова // Электротехнические системы и комплексы. 2019. № 2(43). С. 12-18. doi: 10.18503/2311-8318-2019-2(43)-12-18
23. Sokolov A.P., Gazizova O.V., Kondrashova Y.N. Study of the Transients with the Loss of Field of the Synchronous Generator in the Industrial Electric Power Station // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. International Scientific-Practical Conference on Quality Management and Reliability of Technical Systems. 2019. 012033. doi:10.1088/1757-899X/666/1/012033
24. Свидетельство о гос. регистрации прогр. для ЭВМ № RU 2019610251. Комплекс автоматизированного режимного анализа КАТРАН 10.0 / Игуменщев В.А., Малафеев А.В., Панова Е.А., Варганова А.В., Газизова О.В., Кондрашова Ю.Н., Зиновьев В.В., Юлдашева А.И., Крубцова А.А., Анисимова Н.А., Насибуллин А.Т., Тремасов М.А., Щербакова В.С., Богуш В.К.; заявитель ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г.И. Носова»; заявл. 29.10.2018, опубл. 09.01.2019.
25. Малафеев А.В., Газизова О.В. Оценка статической устойчивости генераторов заводских электростанций при параллельной и раздельной с энергосистемой работе // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2010. №-9-10. С. 81-91.
26. Gazizova O.V., Malafeyev A.V., Kondrashova Y.N. Mathematical simulation of the operating emergency conditions for the purpose of energy efficiency increase of thermal power plants management // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering Сер. "International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems (MEACS). 2016. 012056. doi: 10.1088/1757-899X/124/1/012056
27. Оценка регулирующего эффекта выпрямительной нагрузки для определения параметров установившихся режимов систем электроснабжения промышленных предприятий / Н.А. Николаев, О.В. Буланова, А.В. Малафеев, Ю.Н. Кондрашова, В.М. Тарасов // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2011. № 4. С. 115-118.
28. Газизова О.В., Кондрашова Ю.Н., Малафеев А.В. Повышение эффективности управления режимами электростанций промышленного энергоузла за счет прогнозирования статической и динамической устойчивости при изменении конфигурации сети // Электротехнические системы и комплексы. 2016. № 3(32). С. 27-38. doi: 10.18503/2311-8318-2016-3(32)-27-38
29. Gazizova O.V., Sokolov A.P. Research of the Effectiveness of Existing Laws of Automatic Regulation of Excitation of Synchronous Generators of Industrial Power Plants Under Various Conditions of Connection to the Electric Power System // Proceedings of Russian Workshop on Power Engineering and Automation of Metallurgy Industry: Research and Practice (PEAMI). 2020. Pp. 50-55. doi: 10.1109/PEAMI49900.2020.9234362
30. Sokolov A.P., Gazizova O.V. Improving the Accuracy Mathematical Modeling of Transients Emergency Mode Industrial Facilities Distributed Generation // International Youth Scientific and Technical Conference Relay Protection and Automation (RPA). 2018. 8537190. doi: 10.1109/RPA.2018.8537190
31. Kondrashova Y.N., Gazizova O.V., Malapheev A.V. Increasing the efficiency of power resource management as a solution of issues of the power supply system stability // Proceedia Engineering. 2015. Vol. 128. Pp. 759-763. doi:10.1016/j.proeng.2015.12.100
32. Газизова О.В., Малафеев А.В., Кондрашова Ю.Н. Определение предельных параметров режимов для обеспечения успешной ресинхронизации объектов распределенной генерации в условиях предприятия черной металлургии // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2016. Т. 16. № 4. С. 12-22. doi: 10.14529/power160402