Андреев, Александр Викторович. Разработка методов и алгоритмов нелинейного управления режимами энергосистем по частоте и активной мощности, минимизирующих интенсивность управляющих воздействий на регулирующие энергообъекты

Краткое описание

Андреев, Александр Викторович. Разработка методов и алгоритмов нелинейного управления режимами энергосистем по частоте и активной мощности, минимизирующих интенсивность управляющих воздействий на регулирующие энергообъекты : диссертация ... кандидата технических наук : 05.14.02 / Андреев Александр Викторович; [Место защиты: Науч.-техн. центр Федеральной сетевой компании Единой энергетической системы].- Москва, 2012.- 237 с.: ил. РГБ ОД, 61 13-5/948

Открытое акционерное общество «Научно-технический центр Федеральной
сетевой компании Единой энергетической системы»
(ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС»)

На правах рукописи
04201354963
Андреев Александр Викторович
Разработка методов и алгоритмов нелинейного управления
режимами энергосистем по частоте и активной мощности,
минимизирующих интенсивность управляющих
воздействий на регулирующие энергообъекты
Специальность 05.14.02 - Электрические станции и электроэнергетические системы
Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук
Научный руководитель
д.т.н., с.н.с
Новиков Н. Л.
Москва-2012

2 ОГЛАВЛЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМОМ
ЕЭС ПО ЧАСТОТЕ И АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 15
1.1. Назначение и цели управления режимом по частоте и активной мощности 15
1.1.1. Общие положения 16
1.1.2. Основные принципы первичного регулирования 20
1.1.3. Основные принципы вторичного регулирования 25
1.1.4. Основные принципы третичного регулирования 26
1.1.5. Коррекция синхронного времени 26
1.1.6. Краткий обзор зарубежного опыта управления режимами по частоте и активной мощности 27
1.2. Современное состояние систем АРЧМ в России 32
1.2.1. Требования к качеству регулирования 32
1.2.2. Структура ИС АРЧМ 35
1.2.3. Функции систем АРЧМ 36
1.2.4. Основные принципы управления систем АРЧМ 42
1.3. Выводы 49
2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ФОРМИРОВАНИЯ РЫНКА
СИСТЕМНЫХ УСЛУГ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
АВТОМАТИЧЕСКОГО ВТОРИЧНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
ЧАСТОТЫ И ПЕРЕТОКОВ МОЩНОСТИ В ЕЭС РОССИИ... 51
2.1. Системные услуги 51
2.2. Краткий обзор зарубежного опыта работы рынка системных услуг в части регулирования частоты и активной мощности 54
2.3. Функции систем АРЧМ в ЕЭС России соответствующие системным услугам 60

з
2.4. Требования к регулировочному диапазону и скорости изменения мощности РЭ для обеспечения системных услуг по АВРЧМ 63
2.5. Методика определения стоимости системных услуг по автоматическому вторичному регулированию частоты и перетоков мощности в ЕЭС России 68

2.5.1. Компенсация затрат РЭ при участии в АВРЧМ 68
2.5.2. Компенсация капитальных затрат РЭ 70
2.5.3. Повышение пропускной способности и максимально допустимых перетоков по слабым по пропускной способности связям за счет их автоматического регулирования и ограничения 71
2.5.4. Механизмы взаиморасчета со странами СНГ и Балтии 72
2.6. Выводы 73
3. РАЗРАБОТКА НЕЛИНЕЙНОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ
МОДЕЛИ ЭНЕРГООБЪЕДИНЕНИЯ КАК ОБЪЕКТА
УПРАВЛЕНИЯ ПО ЧАСТОТЕ И АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ С
УЧЁТОМ СЛУЧАЙНОГО ИЗМЕНЕНИЯ НАГРУЗКИ 75
3.1. Требования к математической модели 75
3.1.1. Модель энергообъединения как объекта управления для системы АРЧМ 76
3.1.2. Эквивалентная группа регулируемых гидротурбин 82
3.1.3. Эквивалентная группа регулируемых тепловых турбин 87
3.1.4. Эквивалентная группа нерегулируемых турбин 90
3.1.5. Верификация параметров передаточной функции нерегулируемой группы турбин..
93
3.1.6. Числовые значения параметров эквивалентных групп турбин 97
3.2. Моделирование переходных процессов изменения частоты и перетоков мощности при
возникновении расчетных небалансов 104

4
3.1.7. Моделирование переходных процессов изменения частоты при возникновении расчетного небаланса в объединенной модели 104
3.1.8. Моделирование переходных процессов изменения частоты и перетоков мощности при возникновении расчетных небалансов в разделенной модели 105

3.3. Моделирование случайных процессов изменения нагрузок 106
3.4. Выводы 114
4. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМОМ
ЭНЕРГООБЪЕДИНЕНИЯ ПО ЧАСТОТЕ И АКТИВНОЙ
МОЩНОСТИ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ МИНИМИЗАЦИЮ
УПРАВЛЯЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА РЕГУЛИРУЮЩИЕ
ЭНЕРГООБЪЕКТЫ 115
4.1. Затраты регулируемых энергообъектов от колебаний мощности при участии во вторичном регулировании 115
4.2. Методы третичного регулирования 117
4.3. Метод вторичного регулирования с усреднением отклонения регулируемого параметра (методі) 128
4.4. Метод вторичного регулирования с введением зон нечувствительности по отклонению регулируемого параметру (метод II) 133
4.5. Метод вторичного регулирования с усреднением и с введением зоны нечувствительности по отклонению регулируемого параметра (метод III) 139
4.6. Сравнение характеристик методов, обеспечивающих минимизацию управляющих воздействий на регулирующие энергообъекты 144
4.7. Выводы 146

5
5. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ВЫБОРА НАСТРОЕК СИСТЕМ
АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПО ЧАСТОТЕ И
АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ
МИНИМИЗАЦИЮ УПРАВЛЯЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА
РЕГУЛИРУЮЩИЕ ЭНЕРГООБЪЕКТЫ ПРИ ПОДДЕРЖАНИИ
ТРЕБУЕМОГО КАЧЕСТВА РЕГУЛИРОВАНИЯ 147
5.1 Обшие сведения об испытаниях метода вторичного регулирования с введением зоны нечувствительности по регулируемому параметру 147
5.2 Методика сбора и обработки данных 149
5.3 Основные показатели работы ЦКС АРЧМи РЭ 151
5.4 Качество регулирования частоты 158
5.5 Параметры интенсивности управления РЭ 166
5.6 Оптимальные значения зон нечувствительности по частоте, минимизирующие интенсивность управления РЭ при поддержании требуемого качества регулирования частоты
177
5.7 Выводы 181
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 183
СПИСОК ТЕРМИНОВ И СОКРАЩЕНИЙ 184
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 188
ПРИЛОЖЕНИЯ 197
Приложение 1 197
Приложение 2 200
Приложение 3 225

6
ВВЕДЕНИЕ
Одной из основных систем управления в Единой энергетической системе (ЕЭС) России является система автоматического регулирования частоты и перетоков активной мощности (АРЧМ). Структура её - централизованная, повторяющая иерархию диспетчерского управления. Регулируемые энергообъекты (РЭ) подключаются к центральной координирующей системе (ЦКС) АРЧМ ЕЭС России либо напрямую, либо через централизованные системы (ЦС) АРЧМ объединённых или региональных энергосистем.
В последнее время модернизируются ГЭС и энергоблоки (ЭБ) ТЭС (рис. В.1.). В дальнейшем, для повышения качества регулирования режима ЕЭС по частоте и активной мощности, планируется их подключение к системам АРЧМ различного уровня [1 - 3]. При этом ГЭС с установленной мощностью свыше 100 МВт должны быть привлечены к автоматическому вторичному регулированию частоты и перетоков активной мощности (АВРЧМ) в соответствии с нормативными требованиями [4]. В то же время для ЭБ ТЭС участие в АВРЧМ добровольное и оплачивается на рынке системных услуг (РСУ) [5] Отметим, что мероприятия по подключеннию ГЭС к управлению от ЦКС/ЦС АРЧМ, заключаются в модернизации групповых регуляторов активной мощности (ГРАМ), аппаратуры и каналов связи с диспетчерскими центрами, регуляторов скорости и установке стационарных систем контроля технического состояния гидроагрегатов (вибро и теплоконтроля) [4].

Список литературы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Приведем основные результаты и выводы по диссертационной работе:
1. Разработаны нелинейные методы и алгоритмы автоматического управления режимами энергосистем по частоте и активной мощности, минимизирующие интенсивность управляющих воздействий на регулирующие энергообъекты при поддержании требуемого качества регулирования;
2. Разработан алгоритм и выполнена программная реализация метода вторичного регулирования с введением зоны нечувствительности по регулируемому параметру;
3. В системы АРЧМ ЕЭС России внедрен метод вторичного регулирования с введением зоны нечувствительности по регулируемому параметру, обеспечивший участие энергоблоков ТЭС на рынке системных услуг по автоматическому вторичному регулированию частоты и перетоков мощности в ЕЭС России и сокращение их эксплуатационных затрат при участии в регулировании частоты и перетоков мощности;
4. Разработана методика выбора настроек систем автоматического регулирования по частоте и активной мощности, обеспечивающих минимизацию управляющих воздействий на регулирующие энергообъекты при поддержании требуемого качества регулирования;
5. Разработана нелинейная модель энергообъединения как объекта управления для систем автоматического регулирования частоты и активной мощности с учётом случайного процесса изменения нагрузки;

184
6. Разработана методика формирования рынка системных услуг для обеспечения автоматического вторичного регулирования частоты и перетоков мощности в ЕЭС России.