Энергосистемы в целом. Электростанции всех типов и подстанции. Электрификация и сети

Излагаются основы функционирования автоматизированных систем управления (АСУ) технологическим процессом (ТП) на тепловых электрических станциях. Обозначены цели функционирования верхнего общестанционного и блочного уровня АСУ ТП. Поясняются основные принципы управления тепломеханическим оборудованием энергоблоков, порядок взаимодействия функциональных групп тепломеханического оборудования в рабочих и аварийных режимах. Рассматриваются особенности АСУ ТП энергоблока, выполненной на базе современных программно-технических средств. Отдельное внимание уделено организационным вопросам эксплуатации АСУ ТП тепловых электростанций.

Рассмотрены основы теории автоматического регулирования линейных систем: основные понятия и принципы управления, математическое описание систем регулирования, устойчивость и качество систем регулирования. Изложены физические основы регулирования напряжения и реактивной мощности, частоты и активной мощности. Показано получение линеаризованных уравнений и структурной схемы простой регулируемой электрической системы. Приведено описание систем регулирования возбуждения и скорости вращения синхронных машин. Рассмотрены модели систем возбуждения, регуляторов возбуждения, системных стабилизаторов и регулятора скорости вращения гидрогенератора. Изложены начальные шаги по использованию Simulink для моделирования динамических систем.

Рассмотрены вопросы о жизненном цикле автоматизированных систем, представлены компоненты автоматических систем регулирования и приведены типовые схемы регулирования технологических процессов котла на тепловых электрических станциях.

В электроэнергетике получило активное развитие направление, связанное с использованием установок распределенной генерации (РГ), находящихся в непосредственной близости от потребителей электроэнергии. Особую актуальность задача внедрения современных установок РГ приобретает при модернизации систем электроснабжения (СЭС), удаленных от сетевой инфраструктуры.

Приведены результаты исследований взаимосвязей главных компонент ортогонального разложения, выполняемого по методу главных компонент, с формой исследуемых суточных графиков электрической нагрузки на примере максимальных нагрузок Северной части энергосистемы Республики Таджикистан. Показано, что характер взаимосвязей зависит от вида матрицы исходных данных (центрированная или нецентрированная). Для нецентрированных суточных графиков мощности первая компонента связана с величиной среднего за сутки значения графика нагрузки, а вторая и третья компоненты – с ординатами на отдельных временных интервалах максимальных суточных графиков энергосистемы (утренний и вечерний максимумы, дневные и ночные часы). Для центрированных данных определяющими являются взаимосвязи с ординатами суточного графика для первой и второй компонент и в меньшей степени для третьей компоненты. Выявленные закономерности могут использоваться для повышения точности долгосрочного прогнозирования максимальных нагрузок энергосистемы

Для повышения теплопроизводительности и оптимизации использования петротермальной энергии, извлекаемой по способу «труба в трубе», необходимо процесс извлечения данного вида энергии автоматизировать. Управление рассматриваемым технологическим процессом можно осуществить при помощи комплекса современного оборудования, а именно: вычислительного блока, датчиков, регуляторов. Так как потребители могут быть различными, будь то производственные или коммунальнобытовые, то и потребности в энергии у них различны, например отопление, горячее водоснабжение, вентиляция, холодоснабжение. Соответственно и регулирование должно ориентироваться на задаваемые параметры и быть количественным, качественным или количественно-качественным

Анализируется нетрадиционный метод повышения эффективности работ газовой турбины с помощью впрыска воды на входе компрессора, когда все капли воды становятся паром в процессе сжатия в компрессоре с регенератором. Работа была выполнена для двухвальной газовой турбины типа GТ-85-2-H. Распыление воды происходило в воздухозаборнике перед компрессором газотурбинной установки. Результаты экспериментальных исследований показывают, что впрыск пара уменьшает температуру на входе турбины T3 на 2,3 − 5,19 %.

Рассматриваются результаты применения метода декомпозиции временных рядов электропотребления и метеофакторов, основанного на ортогональных разложениях, с целью установления скрытых взаимосвязей между этими рядами. Для разложений применяются методы и алгоритмы ортогонального дискретного вейвлет-преобразования. В качестве вейвлета используется альтернативный алгоритм, основанный на избыточной версии ортогонального дискретного вейвлетпреобразования Хаара, с глубиной разложения, равной трем. Представлены результаты кратномасштабного анализа по установлению визуальной взаимосвязи между различными компонентами ортогонального дискретного вейвлет-разложения временных рядов электропотребления, а также естественной освещенности и температуры воздуха для операционной зоны Кубанского регионального диспетчерского управления

Рассматриваются нестационарные режимы работы котлов ТЭС, в которых апериодические изменения температур одного элемента, вследствие неравномерности процесса горения твердого топлива, могут сопровождаться колебательными процессами изменения температуры другого элемента

Представлены результаты проведенного в программно-аппаратном комплексе RTDS исследования влияния внешних и внутренних возмущений на работу синхронного генератора. В качестве возмущений использована периодически изменяющаяся нагрузка. Для тестовых схем были взяты схемы энергосистем, соответствующие стандарту организации ОАО «СО ЕЭС» СТО 59012820.29.160.20.001–2012 «Требования к системам возбуждения и автоматическим регуляторам возбуждения сильного действия синхронных генераторов».

Исследования многих авторов показывают заметное снижение перенапряжений при неустойчивых однофазных замыканий на землю (ОЗЗ) для режима резистивного заземления нейтрали сетей 6-35 кВ. Имеется эффективный способ перевода любого вида 033 в устойчивое металлическое ОЗЗ путем шунтирования поврежденной фазы сети. Целью работы является аналитическое описание переходного процесса однократного металлического ОЗЗ в сети 35 кВ с резистивным заземлением нейтрали. Анализ переходного процесса классическим методом проведен при следующих допущениях: емкости фаз линии равны нулю; режимные и конструктивные параметры электрической сети по фазам симметричны; параметры переходного процесса определяются индуктивными сопротивлениями обмоток силового трансформатора, проводов линии и емкостными проводимостями фаз линии относительно земли. На основе составленной Т-образной схемы замещения линии 35 кВ с резистивным заземлением нейтрали получена эквивалентная схема замещения емкостных проводимостей фаз линии на землю и получены аналитические выражения начальных условий до переходного процесса. Приведена схема замещения для исследования переходного процесса напряжения отстающей фазы В при замыкании на землю фазы А и на основании уравнений Кирхгофа получено дифференциальное уравнение третьего порядка. Определены корни характеристического уравнения, получены аналитические выражения для принужденной и свободной составляющих переходного процесса напряжения отстающей фазы В при замыкании фазы А на землю. На основе полученных выражений исследована форма кривой напряжения переходного процесса фазы В при замыкании на землю фазы А для параметров реальной линии 35 кВ длиной 30 км, выполненной проводом марки АС-70. Приведены результаты исследования переходного процесса для разных моментов ОЗЗ и разных значений сопротивления заземляющего резистора. Сделаны выводы об эффективности применения классического метода для анализа переходного процесса металлического ОЗЗ в сети с резистивным заземлением нейтрали и влиянии величины сопротивления заземляющего резистора на параметры переходного процесса ОЗЗ.

Целью исследования является совершенствование методики расчета потерь мощности в воздушных линиях 10 кВ. Существующие методики из-за недостатка достоверной информации о загрузке силовых трансформаторов подстанций используют расчетный максимум или одинаковый коэффициент загрузки для всех трансформаторов. Разработана методика оценки диапазона величины потерь мощности, которая учитывает то, что одна и та же мощность головного участка воздушной линии 10 кВ может создаваться различными сочетаниями нагрузок трансформаторных подстанций (ТП), подключенных к линии. Исходными данными являются: конфигурация сети и параметры схем замещения линии 10 кВ и силовых трансформаторов; ток и напряжение головного участка линии; средний коэффициент мощности для каждой ТП. По данной методике была рассчитана ВЛ-10 кВ, выполненная проводом АС-35, к которой подключены 10 подстанций 10/0,4 кВ. Рассчитаны потери мощности для 510 комбинаций значений коэффициента загрузки трансформаторов (диапазон изменений – 0,6-1,0 с шагом 0,1). Из полученного расчетного диапазона выбирались минимальное и максимальное значения. Если на головном участке данной линии полная мощность равна 1213,56 кВА, то величина потерь активной мощности лежит в интервале от 61,4 до 81,9 кВт. Также для данной линии исследовано влияние распределения нагрузки на величину и разброс потерь. В одном случае мощность первых пяти ТП полагалась 250 кВА, остальных – 100 кВА, в другом – наоборот. Можно сделать вывод, что чем ближе центр нагрузки к головному участку, тем больше интервал возможных значений потерь мощности.

Во второй части пособия изложены теоретические основы регулирования частоты и активной мощности. Уделено внимание техническим устройствам, предназначенным для управления режимом энергосистемы по частоте и активной мощности, напряжению и реактивной мощности. Рассмотрены также принципы выполнения противоаварийной автоматики в энергосистемах.

В первой части пособия рассматриваются теоретические основы выполнения систем автоматического управления, регулирования напряжения и реактивной мощности, схемы и принципы действия автоматических систем регулирования возбуждения синхронных машин.

В пособии излагаются основы функционирования автоматизированных систем управления (АСУ) технологическим процессом (ТП) на тепловых электрических станциях. Обозначены цели функционирования верхнего общестанционного и блочного уровней АСУ ТП. Изложены и поясняются основные принципы управления тепломеханическим оборудованием энергоблоков, порядок взаимодействия функциональных групп тепломеханического оборудования в рабочих и аварийных режимах. Рассматриваются особенности АСУ ТП энергоблока, выполненной на базе современных программно-технических средств. Отдельное внимание уделено организационным вопросам эксплуатации АСУ ТП тепловых электростанций.

Рассмотрены основы теории автоматического регулирования линейных систем: основные понятия и принципы управления, математическое описание систем регулирования, устойчивость и качество систем регулирования. Изложены физические основы регулирования напряжения и реактивной мощности, частоты и активной мощности. Показано получение линеаризованных уравнений и структурной схемы простой регулируемой электрической системы. Приведено описание систем регулирования возбуждения и скорости вращения синхронных машин. Рассмотрены модели систем возбуждения, регу¬ляторов возбуждения, системных стабилизаторов и регулятора скорости вра¬щения гидрогенератора. Изложены начальные шаги по использованию Simulink для моделирования динамических систем. Учебное пособие отвечает требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по подготовке бакалавров и магистрантов направления 140400 - «Электротехника и электроэнергетика». Пособие может быть полезно для аспирантов электроэнергетических специальностей.