Аннотация
Особенностью промышленных электростанций является их работа на резкопеременную нагрузку, причем как в нормальном, так и в островном режиме. Специфическая нагрузка может иметь мощность, соизмеримую с мощностью синхронных генераторов, и быть подключенной с разной электрической удаленностью, в том числе на шинах генераторного напряжения. С другой стороны, промышленные объекты распределенной генерации весьма разнообразны как по мощности, так и по роду первичного двигателя. Произведен аналитический обзор работ, посвященных анализу устойчивости промышленных генераторов и влиянию резкопеременной нагрузки на электрически близко расположенные источники питания. Целью данной работы является разработка комплекса мероприятий по обеспечению устойчивости таких источников питания. Для этого на основе анализа статической и результирующей устойчивости синхронных генераторов заводских электростанций в нормальном режиме и выходе в островной были выявлены возможности повышения статической и результирующей устойчивости. Прежде всего к ним относится совершенствование систем регулирования возбуждения и скорости источников питания. Однако при наличии резкопеременной нагрузки необходимо определить допустимое соотношение между установленной мощностью генераторов и величиной резкопеременной нагрузки с учетом инерционности источников. Разработан алгоритм, позволяющий оценить допустимость работы данного узла с резкопеременной нагрузкой в различных эксплуатационных режимах. Получен программный комплекс расчета переходных электромеханических процессов синхронных генераторов, работающих на резкопеременную нагрузку, в нормальном режиме и выходе на раздельную работу. Произведен вычислительный эксперимент, показывающий влияние инерции роторов генераторов на качания машин. Разработанные мероприятия позволят снизить аварийность эксплуатационных режимов работы объектов распределенной генерации, работающих на специфическую нагрузку.
Ключевые слова
промышленная электростанция, синхронный генератор, резкопеременная нагрузка, статическая и результирующая устойчивость, островной режим, автоматическое регулирование возбуждения и скорости
1. Кимбарк Э. Синхронные машины и устойчивость электрических систем. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1960. 392 с.
2. Жданов П.С. Вопросы устойчивости энергетических систем. М.: Энергия, 1979. 456 с.
3. Kothari D.P., Nagrath I.J. Power System Engineering. Second Edition. New Delhi: Tata McGraw-Hill Publishing Company Limited, 2008.
4. Мелешкин Г.А., Меркурьев Г.В. Устойчивость энергосистем: монография. Кн. 1. СПб.: НОУ «Центр подготовки кадров энергетики», 2006. 369 с.
5. Xiufeng S., Shiguang M. 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
6. 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. No. 10(6). Pp. 977-985. doi: 10.1049/iet-gtd.2011.0786
7. Satheesh A., Manigandan T. Maintaining Power System Stability with Facts Controller using Bees Algorithm and NN // Journal of Theoretical and Applied Information Technology. 2013. No. 1(49). Pp. 38-47.
8. Power System Stability Enhancement Using FACTS Controllers in Multimachine Power Systems / Y. Welhazi, T. Guesmi, I.B. Jaoued, H.H. Abdallah // Journal of Electrical Systems. 2014. No. 10(3). Pp. 276-291.
9. Ачитаев А.А., Удалов С.Н., Юманов М.С Повышение запаса регулировочной способности генераторов в энергетических системах с распределенной генерацией // Электротехника. Электротехнология. Энергетика: сборник научных трудов VII Международной научной конференции молодых ученых. Новосибирск: НГТУ, 2015. С. 8-10.
10. 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. No. 14(1). Pp. 55-71. doi: 10.17516/1999-494X-0288
11. 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. №2(14). С. 68-79.
12. Validation of diagnostic monitoring technical state of iron and steel works transformers / V.R. Hramshin, A.A. Nikolayev, S.A. Evdokimov, Y.N. Kondrashova, T.P. Larina // Proceedings of the IEEE North West Russia Section Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering Conference (EIConRusNW). IEEE, 2016. Pp. 596-600. doi: 10.1109/EIConRusNW.2016.7448253
13. 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
14. Varganova A.V., Khramshin V.R., Radionov A.A. Improving Efficiency of Electric Energy System and Grid Operating Modes: Review of Optimization // Energies. 2022. No.19(15). 7177. doi: 10.3390/en15197177
15. Гуревич Ю.Е., Илюшин П.В. Особенности расчетов режимов в энергорайонах с распределенной генерацией: монография. Н. Новгород: НИУ РАНХиГС, 2018. 280 с.
16. Илюшин П.В., Куликов А.Л. Автоматика управления нормальными и аварийными режимами энергорайонов с распределенной генерацией: монография. Н. Новгород: НИУ РАНХиГС, 2019. 364 с.
17. Учет статической устойчивости синхронных генераторов в задаче планирования оптимальных режимов собственных электростанций по реактивной мощности / О.В. Газизова, А.В. Варганова, А.В. Малафеев, Н.Т. Патшин, А.Л. Карякин // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2019. №3(19). С. 23-33. doi: 10.14529/power190303
18. Исследование системы регулирования возбуждения синхронных генераторов заводских электростанций / Г.П. Корнилов, О.В. Газизова, Б.М. Логинов, Р.Р. Храмшин, А.П. Соколов, А.Э. Морщакин // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2023. № 1(66). С. 72-79. doi: 10.17213/0136-3360-2023-1-72-79
19. Иванов В.С., Соколов В.И. Режимы потребления и качество электроэнергии систем электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1987. 336 с.
20. Кальм Н.А., Николаева Е.А., Беляев А.Н. Управление газопоршневыми агрегатами в условиях резкопеременной нагрузки электроэнергетической системы // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. 2014. №1(190). С. 45-53.
21. Ротанова Ю.Н. Повышение устойчивости системы электроснабжения промышленного предприятия с собственными электростанциями при коротких замыканиях: дис. ... канд. техн. наук. 05.09.03 / Ротанова Юлия Николаевна. Магнитогорск, 2008.
22. 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
23. Определение границ динамической устойчивости генераторов промышленной электростанции с учетом двигательной нагрузки / О.В. Газизова, А.А. Аллаяров, Ю.Н. Кондрашова, Н.Т. Патшин // Электротехнические системы и комплексы. 2018. №2(39). С. 34-41. doi: 10.18503/2311-8318-2018-2(39)-34-41
24. Анализ переходных режимов систем электроснабжения промышленных предприятий, имеющих в своем составе объекты малой энергетики / О.В. Буланова, А.В. Малафеев, Ю.Н. Ротанова, В.М. Тарасов // Промышленная энергетика. 2010. № 4. С. 22-28.
25. Тарасов В.М. Повышение эффективности управления эксплуатационными режимами систем электроснабжения промышленных предприятий с резкопеременной нагрузкой: дис. ... канд. техн. наук, 05.09.03 / Тарасов Владимир Маркелович. Магнитогорск, 2012.
Разработка мероприятий по обеспечению устойчивости промышленной электростанции с резкопеременной нагрузкой / О.В. Газизова, А.Э. Морщакин, Д.Е. Варганов, А.О. Киров, Д.А. Дьяков// Электротехнические системы и комплексы. 2024. № 1(62). С. 26-32. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2024-1(62)-26-32