Анализ потерь электроэнергии в электроэнергетической системе при развитии каскадных аварийных процессов

Содержание

Введение

Глава 1. Основы формирования потерь и режимов устойчивости в российских энергосистемах

1.1. Технико-экономические показатели функционирования систем электроснабжения при отклонении параметров качества энергии

1.2. Роль системного оператора (АО «СО ЕЭС») в предотвращении лавинообразного роста потерь при делении энергосистем

Глава 2. Аналитическое исследование влияния каскадных процессов на энергетическую эффективность сети

2.1. Математическое моделирование установившихся и переходных режимов при последовательном отказе оборудования

2.2. Сравнительный анализ структуры потерь электроэнергии в нормальном и аварийном состояниях системы

Глава 3. Практические рекомендации по повышению надежности электроснабжения и снижению ущерба

3.1. Разработка алгоритмов действий персонала и настройки автоматики для локализации аварий и сокращения недоотпуска энергии

3.2. Расчет эффективности внедрения микропроцессорных терминалов РЗА для оптимизации топологии сети в критических режимах

Заключение

Список использованной литературы

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема: Анализ потерь электроэнергии в электроэнергетической системе при развитии каскадных аварийных процессов

Направление: Электро- и теплоэнергетика

Специальность: 13.02.07 – Электроснабжение (по отраслям)

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы курсовой работы обусловлена необходимостью обеспечения надежности функционирования Единой энергетической системы России в условиях возрастающих требований к бесперебойному электроснабжению потребителей. Каскадные аварийные процессы представляют собой последовательное развитие отказов оборудования и нарушений режима работы электроэнергетической системы, приводящих к лавинообразному росту потерь электроэнергии и возможному системному дефициту мощности. Согласно данным АО «СО ЕЭС», на территории Российской Федерации ежегодно регистрируются десятки крупных аварий, сопровождающихся делением энергосистемы и отключением значительных групп потребителей. Возникновение каскадных процессов связано с недостаточной пропускной способностью межсистемных связей, несвоевременным срабатыванием устройств релейной защиты и автоматики, а также с отклонениями параметров качества электрической энергии за пределы допустимых значений, установленных ГОСТ Р 32144-2013.

Степень разработанности проблемы в отечественной технической литературе характеризуется наличием фундаментальных исследований ведущих научных коллективов НИУ «МЭИ», ФГУП «ВНИИЭ», АО «Институт «Энергосетьпроект», посвященных анализу режимов устойчивости и методам снижения технологического расхода электроэнергии. Вместе с тем, вопросы количественной оценки динамики изменения структуры потерь в условиях последовательного отказа элементов сети и разработки алгоритмов оперативного управления топологией схемы требуют дополнительного исследования применительно к современным средствам микропроцессорной автоматики.

Цель курсовой работы: провести комплексный анализ потерь электроэнергии в электроэнергетической системе при развитии каскадных аварийных процессов и разработать практические рекомендации по повышению надежности электроснабжения.

Задачи курсовой работы:

• изучить технико-экономические показатели функционирования систем электроснабжения при отклонении параметров качества энергии;
• исследовать роль системного оператора в предотвращении лавинообразного роста потерь при делении энергосистем;
• выполнить математическое моделирование установившихся и переходных режимов при последовательном отказе оборудования;
• провести сравнительный анализ структуры потерь электроэнергии в нормальном и аварийном состояниях системы;
• разработать алгоритмы действий персонала и настройки автоматики для локализации аварий и сокращения недоотпуска энергии.

Объект исследования: электроэнергетическая система в условиях развития каскадных аварийных процессов.

Предмет исследования: потери электроэнергии и методы их снижения при последовательном отказе элементов электрической сети.

Методологическая база: теоретической основой исследования являются положения теории электрических цепей, методы расчета установившихся и переходных режимов электроэнергетических систем, нормативно-техническая база включает Правила устройства электроустановок (ПУЭ, 7-е издание), Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации (утв. Приказом Минэнерго РФ № 229), ГОСТ Р 32144-2013, ГОСТ 28249-93, стандарты организации АО «СО ЕЭС» и ПАО «Россети».

Научная новизна: выполнен сравнительный анализ структуры потерь электроэнергии в нормальном и аварийном режимах работы системы электроснабжения с учетом динамики развития каскадных процессов.

Теоретическая и практическая значимость: результаты курсовой работы могут быть использованы при разработке регламентов оперативного управления режимами энергосистем и настройке микропроцессорных терминалов релейной защиты и автоматики.

Структура работы: курсовая работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованной литературы.

ГЛАВА 1. ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ ПОТЕРЬ И РЕЖИМОВ УСТОЙЧИВОСТИ В РОССИЙСКИХ ЭНЕРГОСИСТЕМАХ

1.1. Технико-экономические показатели функционирования систем электроснабжения при отклонении параметров качества энергии

Технико-экономические показатели функционирования систем электроснабжения непосредственно определяются параметрами качества электрической энергии, регламентированными ГОСТ Р 32144-2013. К числу основных показателей относятся установившееся отклонение напряжения, коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения, коэффициент несимметрии напряжений по обратной и нулевой последовательностям, отклонение частоты. Превышение нормально допустимых и предельно допустимых значений указанных параметров приводит к увеличению потерь активной мощности в элементах электрической сети, снижению коэффициента мощности электроприемников, сокращению срока службы электрооборудования и возникновению аварийных ситуаций. Согласно исследованиям специалистов НИУ «МЭИ», отклонение напряжения на зажимах асинхронных двигателей промышленных предприятий на 10% от номинального значения сопровождается ростом потерь электроэнергии в обмотках статора на 15-20% и увеличением потребления реактивной мощности на 25-30% [1, c. 45].

Потери электроэнергии в электрических сетях подразделяются на технологические, обусловленные физическими процессами передачи и распределения электроэнергии, и коммерческие, связанные с погрешностями приборов учета и несанкционированным потреблением. Технологические потери включают нагрузочные потери в проводах воздушных и кабельных линий электропередачи, обмотках силовых трансформаторов, потери холостого хода трансформаторов, потери в устройствах компенсации реактивной мощности и измерительных трансформаторах. В соответствии с методическими указаниями ПАО «Россети», расчет нагрузочных потерь активной мощности в линии электропередачи выполняется по формуле, учитывающей активное сопротивление проводов и квадрат тока нагрузки. При возникновении аварийных режимов и перер

…