Стабилизация режимов современной многомашинной энергосистемы после больших возмущений
Ключевые слова:
энергосистема, синхронный генератор, статическая устойчивость, АРВ, стабилизация режимов, крутильные колебания
Аннотация
Опыт эксплуатации показал, что принятая в Единой энергетической системе (ЕЭС) России настройка каналов стабилизации автоматических регуляторов возбуждения (АРВ) обеспечивает повышение статической устойчивости в энергосистеме как по протяженным линиям, так и по слабым связям, а также при возникновении малых колебаний параметров. Однако в многомашинной энергосистеме при переходных процессах после больших возмущений и нарушении синхронизма между генераторами с большими колебаниями мощности принятая (штатная) настройка не обеспечивает быстрого подавления этих колебаний. В аварийной ситуации затягивание переходного процесса с большими колебаниями мощности может привести к развитию локального повреждения в системную аварию. В статье рассмотрен способ стабилизации режимов в многомашинной энергосистеме, в соответствии с которым предлагается подавать стабилизирующие сигналы АРВ по разности отклонений между частотой вращения вала каждого агрегата и частотой напряжения на сборных шинах электростанции. Такие сигналы будут способствовать скорейшей синхронизации генераторов между собой и предотвращению перетоков мощности между ними в процессе колебаний. Кроме того, такое включение создаст возможность отказаться от необходимости периодической перенастройки АРВ в ходе развития энергосистем и изменения структуры электрической сети, а их широкое внедрение позволит существенно уменьшить опасность крутильных колебаний вала турбоагрегатов. Представлены результаты обсуждения предлагаемого способа стабилизации Научно-техническим Советом ЕЭС.
Литература
1. ГОСТ 21558-2018. Системы возбуждения турбогенераторов, гидрогенераторов и синхронных компенсаторов. Общие технические условия. М.: Стандартинформ, 2019, 19 с.
2. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации (Утв. приказом Минэнерго России от 19.06.2003 г. №. 229).
3. Приказ Минэнерго России от 04.10.2022 г. № 1070 «Об утверждении Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации и внесении изменений в приказы Минэнерго России…».
4. РД 34.20.577-77. Методические указания по определению устойчивости энергосистем. Ч. 1. М.: СПО Союзтехэнерго, 1979, 184 с.
5. Требования к обеспечению надежности электроэнергетических систем, надежности и безопасности объектов электроэнергетики и энергопринимающих установок «Методические указания по устойчивости энергосистем» (Утв. приказом Минэнерго России от 03.08.2018 г. №. 630).
6. Комков А.Л. и др. Реализация системных функций АРВ сильного действия синхронных генераторов. – Электрические станции, 2019, № 2, с. 33–36.
7. Степанов В.М., Карпунин Д.А. Анализ конструктивных схем систем возбуждения синхронных генераторов, работающих в составе Единой энергосистемы. – Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2019, № 11, с. 27–32.
8. Гуриков О.В. Методика выбора параметров настройки системных стабилизаторов микропроцессорных автоматических регуляторов возбуждения, работающих в объединениях сложной структуры: дис. … канд. техн. наук. СПб., 2020, 196 с.
9. Юрганов А.А., Кожевников В.А. Регулирование возбуждения синхронных генераторов. СПб.: Наука, 1996, 138 с.
10. Коган Ф.Л. Особенности сильного регулирования синхронных генераторов в сложной энергосистеме. – Электрические станции, 2019, № 7, с. 27–35.
11. Юрганов А.А. Некоторые соображения о статье Когана Ф.Л. «Особенности сильного регулирования синхронных генераторов в сложной энергосистеме». – Электрические станции, 2019, № 7, с. 36–37.
12. Коган Ф.Л. По поводу статьи А.А. Юрганова «Некоторые соображения о статье Когана Ф.Л. «Особенности сильного регулирования возбуждения синхронных генераторов в сложной энергосистеме». – Электрические станции, 2019, № 11, с. 55–60.
13. А.с. SU892640A1. Способ автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора / Ф.Л. Коган, 1981.
14. А.с. SU1220102A1. Устройство автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора / Ф.Л. Коган и др., 1985.
15. Коган Ф.Л. Сильное регулирование возбуждения и стабилизация режимов в многомашинной энергосистеме. – Электрические станции, 2021, № 3, с. 23–29.
16. Климова Г.Г., Николаева О.О. Анализ функционирования автоматических регуляторов возбуждения синхронного генератора с различными сигналами каналов стабилизации частоты. – Электрические станции, 2020, № 7, с. 24–32.
17. Ваккер Н.А., Тонышев А.В. О необходимости своевременной замены либо реконструкции систем возбуждения синхронных генераторов. – Электрические станции, 2015, № 12, с. 62–63.
18. Протокол заседания секции НП «НТС ЕЭС» по теме «Сильное регулирование возбуждения и стабилизация режимов в многомашинных энергосистемах» от 19.02.2022 [Электрон. ресурс], URL: https://www.nts-ees.ru/sites/default/files/protokolot19.03.22.pdf (дата обращения 27.03.2023).
#
1. GОSТ 21558-2018. Sistemy vozbuzhdeniya turbogeneratorov, gidrogeneratorov i sinhronnyh kompensatorov. Obshchie tekhnicheskie usloviya (Excitation Systems for Turbogenerators, Hydrogenerators and Synchronous Compensators. General Specifications). М.: Standartinform, 2019, 19 p.
2. Pravila tekhnicheskoy ekspluatatsii elektricheskih stantsiy i setey Rossiyskoy Federatsii (Utv. prikazom Minenergo Rossii ot 19.06.2003 g. №. 229) (Rules of Technical Operation of Electric Power Stations and Networks of the Russian Federation (Approved by the Order of the Ministry of Energy of the Russian Federation No. 229 dated 06.19.2003)).
3. Prikaz Minenergo Rossii ot 04.10.2022 g. № 1070 «Ob utverzhdenii Pravil tekhnicheskoy ekspluatatsii elektricheskih stantsiy i setey Rossiyskoy Federatsii i vnesenii izmeneniy v prikazy Minenergo Rossii…» (Order of the Ministry of Energy of the Russian Federation No. 1070 dated 04.10.2022 "On Approval of the Rules of Technical Operation of Power Plants and Networks of the Russian Federation and Amendments to the Orders of the Ministry of Energy of the Russian Federation...").
4. RD 34.20.577-77. Metodicheskie ukazaniya po opredeleniyu ustoychivosti energosistem. Ch. 1 (Methodological Guidelines for Determining the Stability of Power Systems. Part 1). М.: SPO Soyuz-tekhenergo, 1979, 184 p.
5. Trebovaniya k obespecheniyu nadezhnosti elektroenergeti-cheskih sistem, nadezhnosti i bezopasnosti ob"ektov elektroenergetiki i energoprinimayushchih ustanovok «Metodicheskie ukazaniya po ustoychivosti energosistem» (Utv. prikazom Minenergo Rossii ot 03.08.2018 g. №. 630) (Requirements for Ensuring the Reliability of Electric Power Systems, Reliability and Safety of Electric Power Facilities and Power Receiving Installations "Methodological Guidelines for the Stability of Power Systems" (Approved by the Order of the Ministry of Energy of the Russian Federation dated 03.08.2018 No. 630)).
6. Komkov A.L. et al. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Power Plants), 2019, No. 2, pp. 33–36.
7. Stepanov V.M., Karpunin D.А. Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskie nauki – in Russ. (Proceedings of Tula State University. Technical Sciences), 2019, No. 11, pp. 27–32.
8. Gurikov O.V. Metodika vybora parametrov nastroyki sistemnyh stabilizatorov mikroprotsessornyh avtomaticheskih regulyatorov vozbuzhdeniya, rabotayushchih v ob"edineniyah slozhnoy struktury: dis. … kand. tekhn. nauk (The Method of Selecting the Settings of the System Stabilizers of Microprocessor-Based Automatic Excitation Regulators Operating in Associations of Complex Structure: diss. ... Cand. Sci. (Eng.)). SPb., 2020, 196 p.
9. Yurganov A.A., Kozhevnikov V.А. Regulirovanie vozbuzhde-niya sinhronnyh generatorov (Regulation of Excitation of Synchronous Generators). SPb.: Nauka, 1996, 138 p.
10. Kogan F.L. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Power Plants), 2019, No. 7, pp. 27–35.
11. Yurganov А.А. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Power Plants), 2019, No. 7, pp. 36–37.
12. Kogan F.L. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Power Plants), 2019, No. 11, pp. 55–60.
13. А.s. SU892640A1. Sposob avtomaticheskogo regulirovaniya vozbuzhdeniya sinhronnogo generatora (Method of Automatic Control of Synchronous Generator Excitation) / F.L. Kogan, 1981.
14. А.s. SU1220102A1. Ustroystvo avtomaticheskogo regulirova-niya vozbuzhdeniya sinhronnogo generatora (Device for Automatic Control of Synchronous Generator Excitation) / F.L. Kogan et al., 1985.
15. Kogan F.L. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Power Plants), 2021, No. 3, pp. 23–29.
16. Klimova G.G., Nikolaeva О.О. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Power Plants), 2020, No. 7, pp. 24–32.
17. Vakker N.A., Tonyshev A.V. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Power Plants), 2015, No. 12, pp. 62–63.
18. Protokol zasedaniya sektsii NP «NTS EES» ot 19.02.2022 (Minutes of the Meeting of the NP "NTS UES" Section dated 02.19.2022) [Electron. resource], URL: https://www.nts-ees.ru/sites/default/files/protokol_ot_19.03.22.pdf (Date of appeal 27.03.2023)
2. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации (Утв. приказом Минэнерго России от 19.06.2003 г. №. 229).
3. Приказ Минэнерго России от 04.10.2022 г. № 1070 «Об утверждении Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации и внесении изменений в приказы Минэнерго России…».
4. РД 34.20.577-77. Методические указания по определению устойчивости энергосистем. Ч. 1. М.: СПО Союзтехэнерго, 1979, 184 с.
5. Требования к обеспечению надежности электроэнергетических систем, надежности и безопасности объектов электроэнергетики и энергопринимающих установок «Методические указания по устойчивости энергосистем» (Утв. приказом Минэнерго России от 03.08.2018 г. №. 630).
6. Комков А.Л. и др. Реализация системных функций АРВ сильного действия синхронных генераторов. – Электрические станции, 2019, № 2, с. 33–36.
7. Степанов В.М., Карпунин Д.А. Анализ конструктивных схем систем возбуждения синхронных генераторов, работающих в составе Единой энергосистемы. – Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2019, № 11, с. 27–32.
8. Гуриков О.В. Методика выбора параметров настройки системных стабилизаторов микропроцессорных автоматических регуляторов возбуждения, работающих в объединениях сложной структуры: дис. … канд. техн. наук. СПб., 2020, 196 с.
9. Юрганов А.А., Кожевников В.А. Регулирование возбуждения синхронных генераторов. СПб.: Наука, 1996, 138 с.
10. Коган Ф.Л. Особенности сильного регулирования синхронных генераторов в сложной энергосистеме. – Электрические станции, 2019, № 7, с. 27–35.
11. Юрганов А.А. Некоторые соображения о статье Когана Ф.Л. «Особенности сильного регулирования синхронных генераторов в сложной энергосистеме». – Электрические станции, 2019, № 7, с. 36–37.
12. Коган Ф.Л. По поводу статьи А.А. Юрганова «Некоторые соображения о статье Когана Ф.Л. «Особенности сильного регулирования возбуждения синхронных генераторов в сложной энергосистеме». – Электрические станции, 2019, № 11, с. 55–60.
13. А.с. SU892640A1. Способ автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора / Ф.Л. Коган, 1981.
14. А.с. SU1220102A1. Устройство автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора / Ф.Л. Коган и др., 1985.
15. Коган Ф.Л. Сильное регулирование возбуждения и стабилизация режимов в многомашинной энергосистеме. – Электрические станции, 2021, № 3, с. 23–29.
16. Климова Г.Г., Николаева О.О. Анализ функционирования автоматических регуляторов возбуждения синхронного генератора с различными сигналами каналов стабилизации частоты. – Электрические станции, 2020, № 7, с. 24–32.
17. Ваккер Н.А., Тонышев А.В. О необходимости своевременной замены либо реконструкции систем возбуждения синхронных генераторов. – Электрические станции, 2015, № 12, с. 62–63.
18. Протокол заседания секции НП «НТС ЕЭС» по теме «Сильное регулирование возбуждения и стабилизация режимов в многомашинных энергосистемах» от 19.02.2022 [Электрон. ресурс], URL: https://www.nts-ees.ru/sites/default/files/protokolot19.03.22.pdf (дата обращения 27.03.2023).
#
1. GОSТ 21558-2018. Sistemy vozbuzhdeniya turbogeneratorov, gidrogeneratorov i sinhronnyh kompensatorov. Obshchie tekhnicheskie usloviya (Excitation Systems for Turbogenerators, Hydrogenerators and Synchronous Compensators. General Specifications). М.: Standartinform, 2019, 19 p.
2. Pravila tekhnicheskoy ekspluatatsii elektricheskih stantsiy i setey Rossiyskoy Federatsii (Utv. prikazom Minenergo Rossii ot 19.06.2003 g. №. 229) (Rules of Technical Operation of Electric Power Stations and Networks of the Russian Federation (Approved by the Order of the Ministry of Energy of the Russian Federation No. 229 dated 06.19.2003)).
3. Prikaz Minenergo Rossii ot 04.10.2022 g. № 1070 «Ob utverzhdenii Pravil tekhnicheskoy ekspluatatsii elektricheskih stantsiy i setey Rossiyskoy Federatsii i vnesenii izmeneniy v prikazy Minenergo Rossii…» (Order of the Ministry of Energy of the Russian Federation No. 1070 dated 04.10.2022 "On Approval of the Rules of Technical Operation of Power Plants and Networks of the Russian Federation and Amendments to the Orders of the Ministry of Energy of the Russian Federation...").
4. RD 34.20.577-77. Metodicheskie ukazaniya po opredeleniyu ustoychivosti energosistem. Ch. 1 (Methodological Guidelines for Determining the Stability of Power Systems. Part 1). М.: SPO Soyuz-tekhenergo, 1979, 184 p.
5. Trebovaniya k obespecheniyu nadezhnosti elektroenergeti-cheskih sistem, nadezhnosti i bezopasnosti ob"ektov elektroenergetiki i energoprinimayushchih ustanovok «Metodicheskie ukazaniya po ustoychivosti energosistem» (Utv. prikazom Minenergo Rossii ot 03.08.2018 g. №. 630) (Requirements for Ensuring the Reliability of Electric Power Systems, Reliability and Safety of Electric Power Facilities and Power Receiving Installations "Methodological Guidelines for the Stability of Power Systems" (Approved by the Order of the Ministry of Energy of the Russian Federation dated 03.08.2018 No. 630)).
6. Komkov A.L. et al. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Power Plants), 2019, No. 2, pp. 33–36.
7. Stepanov V.M., Karpunin D.А. Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskie nauki – in Russ. (Proceedings of Tula State University. Technical Sciences), 2019, No. 11, pp. 27–32.
8. Gurikov O.V. Metodika vybora parametrov nastroyki sistemnyh stabilizatorov mikroprotsessornyh avtomaticheskih regulyatorov vozbuzhdeniya, rabotayushchih v ob"edineniyah slozhnoy struktury: dis. … kand. tekhn. nauk (The Method of Selecting the Settings of the System Stabilizers of Microprocessor-Based Automatic Excitation Regulators Operating in Associations of Complex Structure: diss. ... Cand. Sci. (Eng.)). SPb., 2020, 196 p.
9. Yurganov A.A., Kozhevnikov V.А. Regulirovanie vozbuzhde-niya sinhronnyh generatorov (Regulation of Excitation of Synchronous Generators). SPb.: Nauka, 1996, 138 p.
10. Kogan F.L. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Power Plants), 2019, No. 7, pp. 27–35.
11. Yurganov А.А. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Power Plants), 2019, No. 7, pp. 36–37.
12. Kogan F.L. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Power Plants), 2019, No. 11, pp. 55–60.
13. А.s. SU892640A1. Sposob avtomaticheskogo regulirovaniya vozbuzhdeniya sinhronnogo generatora (Method of Automatic Control of Synchronous Generator Excitation) / F.L. Kogan, 1981.
14. А.s. SU1220102A1. Ustroystvo avtomaticheskogo regulirova-niya vozbuzhdeniya sinhronnogo generatora (Device for Automatic Control of Synchronous Generator Excitation) / F.L. Kogan et al., 1985.
15. Kogan F.L. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Power Plants), 2021, No. 3, pp. 23–29.
16. Klimova G.G., Nikolaeva О.О. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Power Plants), 2020, No. 7, pp. 24–32.
17. Vakker N.A., Tonyshev A.V. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Power Plants), 2015, No. 12, pp. 62–63.
18. Protokol zasedaniya sektsii NP «NTS EES» ot 19.02.2022 (Minutes of the Meeting of the NP "NTS UES" Section dated 02.19.2022) [Electron. resource], URL: https://www.nts-ees.ru/sites/default/files/protokol_ot_19.03.22.pdf (Date of appeal 27.03.2023)
