Выбор места установки и законов регулирования тиристорных устройств продольной емкостной компенсации для повышения устойчивости электроэнергетической системы

Содержание

Введение

Глава 1. Существующие и перспективные способы и средства повышения пропускной способности протяженных ЛЭП

1.1. Существующие способы и средства пропускной способности протяженных ЛЭП

1.2. Перспективные способы и средства пропускной способности протяженных ЛЭП

1.3. Обзор применения установок продольной компенсации для задач повышения пропускной способности

1.4. Аппаратная реализация, параметры и характеристики установок продольной емкостной компенсации

1.5. Вывод по главе 1

Глава 2. Исследование влияния установки продольной емкостной компенсации на пропускную способность линий электропередачи

2.1. Расчет параметров тиристорных УПК (TCSC) (модель энергосистемы включает в себя синхронный генератор(СГ - ТВВ-800-2ЕУЗ); повышающий трансформатор(Т1-ТНЦ-1000000/500); две одноцепные линии электропередачи длиной 300 км (провод АС 500/64 3 провода в фазе; ТУПК (тиристорный УПК TCSC); автотрансформатор связи (Т2 - в качестве которого выбираем три однофазных трансформатора АОДЦТН – 267000/500/220); энергосистему(ЭС))

2.2. Исследование места установки ТУПК на пропускную способность ЛЭП

2.3. Исследование влияния мощности ТУПК на пропускную способность ЛЭП

2.4. Вывод по главе 3

Глава 3. Моделирование тиристорного УПК (TCSC) в MATLAB Simulink

3.1. Описание модели энергосистемы (всех блоков), модель энергосистемы включает в себя синхронный генератор(СГ - ТВВ-800-2ЕУЗ); повышающий трансформатор(Т1-ТНЦ-1000000/500); две одноцепные линии электропередачи длиной 300 км (провод АС 500/64 3 провода в фазе; ТУПК (тиристорный УПК TCSC); автотрансформатор связи (Т2 - в качестве которого выбираем три однофазных трансформатора АОДЦТН – 267000/500/220); энергосистему(ЭС)

3.2. Описание модели TУПК (TCSC)

3.3. Моделирование работы ТУПК в MATLAB Simulink

Заключение

Список использованной литературы

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Тема: Выбор места установки и законов регулирования тиристорных устройств продольной емкостной компенсации для повышения устойчивости электроэнергетической системы

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования определяется стратегическими задачами развития Единой энергетической системы России, связанными с необходимостью повышения пропускной способности межсистемных и внутрисистемных линий электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения. В современных условиях эксплуатации электроэнергетических систем значительная часть существующих воздушных линий электропередачи напряжением 220-500 кВ работает в условиях, близких к предельным по статической и динамической устойчивости. Согласно аналитическим материалам АО «СО ЕЭС» и ПАО «ФСК ЕЭС», протяженные линии электропередачи, соединяющие крупные энергоузлы и обеспечивающие перетоки мощности между объединенными энергосистемами, характеризуются высокими значениями индуктивного сопротивления, что ограничивает их натуральную мощность и снижает запасы устойчивости параллельной работы электростанций. Применение устройств продольной компенсации реактивного сопротивления линий электропередачи является одним из наиболее эффективных технических решений, позволяющих повысить передаваемую мощность, улучшить статическую и динамическую устойчивость энергосистемы, снизить потери активной мощности и обеспечить регулирование режимных параметров в реальном времени.

Традиционные установки продольной компенсации с нерегулируемыми конденсаторными батареями обладают ограниченными функциональными возможностями и не позволяют осуществлять оперативное управление режимами электрической сети. В связи с этим в последние два десятилетия в мировой и отечественной электроэнергетике активно внедряются управляемые устройства продольной компенсации на базе тиристорной техники, к которым относятся тиристорные управляемые устройства продольной компенсации типа TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor). Данные устройства, относящиеся к классу FACTS (Flexible AC Transmission Systems), обеспечивают плавное и быстродействующее регулирование эквивалентного реактивного сопротивления линии электропередачи, что позволяет эффективно управлять перетоками активной мощности, демпфировать электромеханические колебания и повышать устойчивость энергосистемы при возникновении аварийных возмущений.

Степень разработанности проблемы в отечественной технической литературе характеризуется наличием фундаментальных исследований в области устойчивости электроэнергетических систем, теории автоматического регулирования и применения управляемых компенсирующих устройств. Значительный вклад в разработку теоретических основ устойчивости энергосистем внесли российские ученые НИУ «МЭИ», ФГУП «ВНИИЭ» и специалисты АО «СО ЕЭС». Вопросы практического применения устройств FACTS, включая TCSC, рассматривались в работах отечественных и зарубежных исследователей, однако задачи оптимального выбора места установки тиристорных устройств продольной компенсации и синтеза эффективных законов автоматического регулирования для конкретных конфигураций электрических сетей остаются актуальными и требуют дополнительного исследования с учетом особенностей функционирования российской энергосистемы.

Цель выпускной квалификационной работы заключается в разработке методики выбора оптимального места установки тиристорных устройств продольной емкостной компенсации типа TCSC и обосновании законов автоматического регулирования для повышения пропускной способности и устойчивости электроэнергетической системы.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• провести анализ существующих и перспективных способов и средств повышения пропускной способности протяженных линий электропередачи в современных условиях эксплуатации ЕЭС России;
• выполнить обзор применения установок продольной компенсации реактивного сопротивления для решения задач повышения пропускной способности и устойчивости электроэнергетических систем;
• изучить аппаратную реализацию, основные параметры и характеристики тиристорных управляемых устройств продольной компенсации типа TCSC;
• выполнить расчет параметров тиристорного устройства продольной компенсации для заданной модели энергосистемы с синхронным генератором, повышающим трансформатором, линиями электропередачи и автотрансформатором связи;
• провести исследование влияния места установки TCSC на пропускную способность линий электропередачи и параметры установившихся режимов энергосистемы;
• разработать и исследовать с применением программного комплекса MATLAB Simulink имитационную модель энергосистемы с тиристорным устройством продольной компенсации для анализа динамических режимов и оценки эффективности законов регулирования.

Объектом исследования является электроэнергетическая система, включающая синхронный генератор турбогенератор ТВВ-800-2ЕУЗ, повышающий трансформатор ТНЦ-1000000/500, две одноцепные воздушные линии электропередачи напряжением 500 кВ длиной 300 км с проводами марки АС 500/64 (три провода в фазе), тиристорное управляемое устройство продольной компенсации TCSC, автотрансформатор связи на базе трех однофазных трансформаторов АОДЦТН-267000/500/220 и энергосистему как эквивалентный источник бесконечной мощности.

Предметом исследования выступают режимные параметры электроэнергетической системы, закономерности влияния места установки и мощности тиристорного устройства продольной компенсации на пропускную способность линий электропередачи, статическую и динамическую устойчивость, а также законы автоматического регулирования TCSC, обеспечивающие повышение эффективности функционирования энергосистемы.

Методологическую базу исследования составляют теоретические положения устойчивости электроэнергетических систем, теория переходных процессов в электрических системах, методы расчета установившихся режимов электрических сетей и токов короткого замыкания в соответствии с ГОСТ 28249-93, методы математического моделиров

…