ЦСПА нового поколения

1. ЦСПА нового поколения

2. Выполненные разработки

В 2007-2009 гг. ОАО «НИИПТ» по заказу и при участии ОАО «СО
ЕЭС» выполнял ряд работ по ПАУ, в результате которых были
разработаны:
- алгоритм расчета оптимальных управляющих воздействий для
адаптивной ЦСПА по условиям статической устойчивости
послеаварийного режима и динамического перехода к нему с
учетом тяжести короткого замыкания,
- алгоритм мониторинга запасов устойчивости в исходном режиме
для ПТК СМЗУ СРТО Филиала ОАО «СО ЕЭС» Тюменское РДУ,
- макетный образец вычислительного комплекса ПТК ЦСПА,
- алгоритм локальной автоматики ликвидации колебательных
процессов в энергосистемах,
- алгоритмы обработки измерений режимных параметров
электростанции (подстанции) и примыкающих ВЛ для локальных
устройств ПА (ЛПА),
2

3.

Цели и задачи ЦСПА нового поколения
Основная цель разработки ЦСПА нового поколения – повышение
точности и сокращение избыточности управляющих воздействий
(снижение ущерба) и расширение области допустимых режимов работы
энергосистемы при ограниченном объеме УВ.
Задачи, для достижения указанной цели, - это :
•Разработка универсальных алгоритмов расчета УВ по условиям статической
и динамической устойчивости с учетом:
• нормативных запасов устойчивости по активной мощности и напряжению и
ограничений по токовой загрузке элементов сети,
• динамической составляющей аварийных процессов, обусловленной как
короткими замыканиями, так и действиями линейной автоматики для
локализации аварийного возмущения (АПВ) на базе
•подробных (общепринятых) моделей основных элементов и средств
регулирования и автоматики энергосистем.
•При этом должны быть расширены наборы:
УВ (отключение генераторов, отключение нагрузки, импульсная
разгрузка турбин, длительная разгрузка турбин, электрическое торможение
генераторов и др.) и
•аварийных возмущений (отключение линии, короткое замыкание, повторное
включение лини, отключение фазы линии с последующим повторным
3 с
включением, отключение генераторов, отключение/подключение нагрузок)
произвольной временной последовательностью совершения событий.

4.

Структура ЦСПА
ПТК ЦСПА
ТИ, ТС
Таблицы решений
УНУ 2
(ЛПА)
УНУ 1
(ЛПА)
ПО
УВ
ПО
УНУ N
(ЛПА)
УВ
ПО
УВ
4

5.

Общая функциональная схема
технологического алгоритма ЦСПА
5

6.

Функциональная схема алгоритма выбора УВ по условиям
динамической устойчивости
Начало
1
Подготовка
исходных данных
2
Задание начальных
условий для очередного
цикла расчета ПП
3
Шаг
интегрирования ПП
4
Выявление
«неустойчивых»
ветвей
Есть
5
Выявление
аварийного
сечения
Аварийное
Нет
11
сечение
получено
9
Распределение УВ между СМ
несинхронных
частей
Выбор УВ для
2-х машинного
эквивалента
8
7
Формирование
2-х машинного
эквивалента
10
14
Коррекция
УВ
Да
УВ 13
избыточны
?
Нет
4
Оценка
устойчивости
6
Разделение на
несинхронные
части
Да
Ввод УВ в
вычислительный
алгоритм
Нет
Процесс
устойчив
УВ 12
вводились
?
Нет
Нет
16
Вывод:
Управление
не требуется
15
Вывод:
Выбранные
УВ
6
Конец

7. Модели

Полными уравнениями с АРВ и СВ без моделей турбин.
Генераторы Возможно задание Е за Х.
В дальнейшем – модели турбин (упрощенные) с АРС
Нагрузки
Статическими характеристиками и синхронными
двигателями.
В дальнейшем для ограниченного числа нагрузок –
асинхронный двигатель + шунт.
Изменение (отключение) генераторов, изменение
Аварийные нагрузок, включение/отключение шунтов в узлах (КЗ),
возмущения отключение ветвей.
В дальнейшем – весь «джентльменский» набор
УВ
Изменение генераторов, отключение генераторов,
изменение нагрузок, электрическое торможение.
Учет запаздывания на ввод УВ.
В дальнейшем – импульсная разгрузка
7

8.

Двухмашинный эквивалент неустойчивого процесса
dsЭ1
MjЭ1
MтЭ1 MeЭ1
dt
MjЭ 2
dsЭ 2
MтЭ 2 MeЭ 2
dt
N SM
n1
MjЭ1 Mjk , MjЭ 2
Mj
k 1
n1
sЭ1
Mj
k 1
k
sk
MjЭ1
k n1 1
N SM
, sЭ 2
Mj
k n1 1
n1
n1
MeЭ1 Mek , MeЭ 2
k 1
sk
MjЭ 2
MтЭ1 Mтk , MтЭ 2
k 1
k
k
N SM
Mт
k
k n1 1
N SM
Me
k n1 1
k
8

9.

Уравнение относительного движения
двухмашинного эквивалента
dsO
MjO
MтO MeO
dt
sO sЭ1 sЭ 2
MjO
О Э1 Э 2
MjЭ1 MjЭ 2
MjЭ1 MjЭ 2
Mт О
MjЭ2 Mт Э1 MjЭ1 Mт Э2
MjЭ2 MjЭ1
Me О
MjЭ2 Me Э1 MjЭ1 Me Э2
MjЭ2 MjЭ1
9

10.

Выбор УВ для двухмашинного эквивалента по
правилу площадей
MeO, MтО
3000
MтО.И
2500
MeO
2000
1500
MтО
MтО.ПАР
1000
500
О.0
0
0.593
О.УПР
0.793
0.993
О.Д
О.Mm
1.193
1.393
О.КР
1.593
1.793
О
1.993
10

11.

Распределение УВ между генераторами
несинхронных частей
4
, рад.
3.5
3
О.2
О
2.5
2
О.1
1.5
1
0.5
MeO
0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
t, c 1
-0.5
-1
11

12.

Тестовая схема
12

13.

Изменение углов роторов генераторов при 3ф КЗ в узле 2
длительностью 0.1 с и отключении ВЛ 2 - 5
13

14.

Результаты расчета управляющих воздействий
НАЧАЛО РАСЧЕТА
Режим - uz5g0.txt
Время ввода УВ - 0.15
Введены следующие данные о
возмущениях
t = 0, Шунт в узле 2, R = 0, X = 1
t = 0.1, Отключение ветви 2 5 0
t = 0.1, Шунт в узле 2, R = 0, X = -1
Цикл 1 - Неустойчиво
Ветви аварийных сечений
2 1
разгрузка (отключение) генераторов
200
3032.6
Цикл 2 - Переходный процесс устойчив
разгрузка (отключение) генераторов
200
2426.1
отключение нагрузки
7
10
1066.6
1359.5
Цикл 3 - Переходный процесс устойчив
Управление выбрано
Количество циклов расчета - 3
Суммарное ОГ - 2426.099
Суммарное ОН - 2426.099
отключение нагрузки
3
7
10
133.25
1200
1699.4
14

15.

Изменение углов роторов генераторов при 3ф КЗ в узле 2
длительностью 0.1 с, отключении ВЛ 2 – 5 и реализации
выбранных управляющих воздействий
15

16. Функциональная схема алгоритма расчета УВ по условиям допустимости ПАР

Начало
1
2
Первичная обработка исходных данных
Формирование матриц А и С
уравнений УР, контроль сбвлансированности исходного режима,
расчет векторов ЭДС в модели
УР энергосистемы
Ввод исходных данных:
о схеме, режиме, доступных
УВ, расчетном возмущении
(пусковом органе), выбранных
УВ в динамической фазе ПП
5
6
Расчет ПР
по вектору
изменения режима
по мощности (ВИРМ)
Расчет ОС
по вектору
изменения режима
по углу (ВИРУ)
7
Коррекция матриц А
и С по возмущению
4
Задание начальных условий
для очередного цикла расчета дополнительных УВ
по условиям допустимости
ПАР
Расчет УР
в t+0
3
Коррекция матрицы А
и доступных УВ по использованным в динамической фазе ПП
8
9
Да
Нет
12
Требуется
балансировка по ступеням
УВ ?
На конец
Выполнены
условия
допустимости
ПАР?
Нет
Да
10
Расчет дополнительных УВ по условиям
допустимости ПАР
13
Балансировка суммарных
УВ по доступных ступеням
Нет
11
УВ
достаточно?
Да
14
Да
Балансировка
успешна ?
Нет
Конец
16

17. Модели элементов энергосистемы в ПАР

Е за Х.
Генераторы Мощность (турбины) с учетом регулирующего
эффекта по частоте Кгf
Нагрузки
Статическими характеристиками по напряжению и
частоте (Кнf)
Аварийные Определяется блоком расчета динамической фазы
возмущения переходного процесса
УВ
Изменение генераторов, отключение генераторов,
изменение нагрузок
Возможно отключение ветвей
17

18. Уравнения установившегося режима

Уравнения баланса токов (УБТ) в узлах в комплексной форме:
A*U=B
Уравнения изменения баланса активной мощности (УБМ) в узлах
С*δ=D
УБТ предполагает задание векторов ЭДС (в В) и отдельно
используется для определения опасного сечения (ОС)
УБМ предполагает задание небалансов активной мощности (в D,
разница между требуемыми значениями генерации и потребления
и расчетными, определяемыми путем решения УБТ)
Совместное решение УБТ и УБМ позволяет (итерационно)
рассчитать требуемый установившийся режим (УР)
18

19. Этапы расчета предельного режима (ПР) и опасного сечения (ОС)

Исходный режим для расчета ПР – режим в t+0 (Р t+0)
Разница между требуемыми значениями генерации и потребления
в узлах схемы (Ртр) и их расчетными значениями в t+0 (Р t+0)
определяет вектор утяжеления (изменения) режима в терминах
мощности – ВИРМ
Утяжелением вдоль ВИРМ определяется ПАР и ПР
Исходный режим для расчета ОС – ПР
Разность углов векторов ЭДС в ПР и некотором допредельном
режиме определяет ВИРУ
Утяжелением вдоль ВИРУ находятся и помечаются ветви, разность
фаз напряжений по концам которых переходит через 90 эл. градусов
(V+).
Совокупность ветвей V+ определяет искомое ОС
19

20. Выбор УВ по условиям допустимости ПАР

По данным ПР, ПАР и ОС вычисляются требуемые УВΔр
Рассчитывается режим с допустимым запасом по активной мощности и
соответствующим ему перетоком в ОС РΔр
По линейной экстраполяции изменений режимных параметров в ПАР и
в режиме с РΔр оценивается режим, в котором нет недопустимых
токовых перегрузок и пониженных уровней напряжения
Итерационно определяется искомый режим и соответствующий
переток в ОС Рiu
Разность перетоков РΔр и Рiu определяет дополнительные УВiu
20

21.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ
21