Аннотация
Статья посвящена развитию и апробации на многомашинной модели тестовой энергосистемы IEEE39 адаптивного алгоритма синтеза закона противоаварийного управления с целью обеспечения динамической устойчивости. Разработанный алгоритм направлен на обеспечение динамической устойчивости отдельной электростанции. В рамках представленного исследования под синтезом закона противоаварийного управления понимается выбор минимального положения отсечного клапана паровой турбины на основе правила площадей в пространстве «Момент синхронного генератора – угол нагрузки» и синхронизированных векторных измерений. Адаптивность алгоритма обеспечивается за счёт использования минимального количества априорно заданных параметров элементов энергосистемы и синтеза закона противоаварийного управления в темпе протекания начальной фазы послеаварийного переходного процесса. В случае невозможности обеспечения динамической устойчивости производится отключение синхронного генератора от электрической сети. Для применения алгоритма в многомашинной энергосистеме была выполнена модификация полинома, аппроксимирующего угловую характеристику синхронного генератора послеаварийного режима, путём добавления синусоидального члена двойного угла нагрузи. Используемая тестовая модель IEEE39 включает в себя 39 узлов, 10 синхронных генераторов с автоматическими регуляторами возбуждения сильного действия, системными стабилизаторами, первичными приводами в виде одновальных паровых турбин и типовыми моделями импульсной разгрузки паровой турбины. В рамках тестирования были рассмотрены 20 различных аварийных процессов, включающих самоустраняющиеся короткие замыкания в различных узлах тестовой модели. Для численного моделирования была использована среда Matlab/Simulink с постоянной величиной шага численного дифференцирования, соответствующего частоте дискретизации первичных данных с частотой 30 кГц.
Ключевые слова
Динамическая устойчивость, противоаварийное управление, импульсная разгрузка паровой турбины, синхронный генератор, синхронизированные векторные измерения.
1. Автоматическое противоаварийное управление в энергосистемах / А.С. Герасимов, Л.А. Кощеев, В.А. Крицкий, А.А. Лисицын // Электрические станции. 2020. №1. С. 41-49.
2. Кощеев Л.А., Шульгинов Н.Г. ЦСПА на базе алгоритмов нового поколения – очередной этап в развитии противоаварийного управления в энергосистемах // Известия НТЦ Единой энергетической системы. 2013. №1. С. 7-14.
3. Опыт внедрения моделей краткосрочного прогнозирования выработки солнечных электростанций / С.А. Ерошенко, Е.С. Кочнева, П.А. Крючков, А.И. Хальясмаа // Энергоэксперт. 2018. №2. С. 64-68.
4. Сенюк М.Д., Дмитриева А.А., Дмитриев С.А. Исследование характеристик метода экспресс-оценки параметров электрического режима в стационарных и динамических процессах // Электротехнические системы и комплексы. 2021. №4(53). С. 4-12. doi: 10.18503/2311-8318-2021-4(53)-4-12
5. Адаптивная модель синхронной машины с параметрами, определяемыми в эксплуатационных режимах работы / А.С. Бердин, А.С. Герасимов, П.Ю. Коваленко, А.Н. Мойсейченков, М.Д. Сенюк // Известия НТЦ Единой энергетической системы. 2020. №2. С. 74-84.
6. Развитие алгоритма автоматической разгрузки энергоблока при близких коротких замыканиях на основе синхронизированных векторных измерений / А.С. Бердин, А.А. Лисицын, А.Н. Мойсейченков, М.Д. Сенюк // Известия НТЦ Единой энергетической системы. 2021. №2(85). С. 76-89.
7. Open data IEEE test systems implemented in SimPowerSystems for education and research in power grid dynamics and control / A. Moeini, I. Kamwa, P. Brunelle, G. Sybille // Proceedings of 50th International Universities Power Engineering Conference (UPEC). IEEE, 2015. Pp. 1-6. doi: 10.1109/UPEC.2015.7339813
8. Ernst D., Pavella M. Closed-loop transient stability emergency control // Proceedings of Power Engineering Society Winter Meeting. IEEE, 2000. Vol. 1. Pp. 58-62. doi: 10.1109/PESW.2000.849927
9. Апросин К.И., Хохрин А.А., Иванов Ю.В. Оценка дозировки управляющих воздействий автоматики предотвращения нарушения устойчивости на базе синхронизированных векторных измерений // Релейщик. 2021. №3(41). С. 26-31.
10. Karady G.G., Gu J. A hybrid method for generator tripping // IEEE Transactions on Power Systems. 2002. Vol. 17. No. 4. Pp. 1102-1107. doi: 10.1109/TPWRS.2002.805014
11. A predictive out of step protection scheme based on PMU enabled dynamic state estimation / E. Farantatos, R. Huang, G.J. Cokkinides, A.P. Meliopoulos // Proceedings of Power and Energy Society General Meeting. IEEE, 2011. Pp. 1-8. doi: 10.1109/PES.2011.6039836
12. Detection Event Inception Point Algorithms Based on Instantaneous Point-on-wave Measurements / P.Y. Kovalenko, M.D. Senyuk, V.I. Mukhin, D.D. Kornilova // Proceedings of Ural Smart Energy Conference (USEC). IEEE, 2020. Pp. 151-154. doi: 10.1109/USEC50097.2020.9281158
13. Jiang P., Gao L., Dai Y. A new non-linear model of steam turbine unit for dynamic analysis of power system // Proceedings of International Conference on Power System Technology. IEEE, 2010. Pp. 1-6. doi: 10.1109/POWERCON.2010.5666735
14. Kundur P. Power System Stability and Control. New York: McGraw-Hill, Inc, 1994. 1176 p.
15. Аскаров А.Б., Суворов А.А., Андреев М.В. Применение всережимного моделирующего комплекса для энергосистем с распределенной генерацией // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2019. Т. 23. №1(144). С. 75-89. doi: 10.21285/1814-3520-2019-1-75-89