Стелюк Антон Олегович. Методи та засоби підвищення ефективності функціонування системи автоматичного регулювання частоти та потужності ОЕС України

Короткий опис

Стелюк Антон Олегович. Методи та засоби підвищення ефективності функціонування системи автоматичного регулювання частоти та потужності ОЕС України : Дис... канд. наук: 05.14.02 2008

Стелюк А.О. Методи та засоби підвищення ефективності функціонування системи автоматичного регулювання частоти та потужності ОЕС України. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.02 електричні станції, мережі та системи. Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2007.
Дисертаційна робота присвячена розробці методів та засобів, направлених на підвищення ефективності функціонування системи автоматичного регулювання частоти та потужності (САРЧП) ОЕС України. Розроблено математичну модель ОЕС України ЄЕС Росії, в якій враховано алгоритми роботи групових регуляторів активної потужності (ГРАП) на регулюючих ГЕС ОЕС України. Застосування моделі дозволяє оцінити вплив зміни режимів роботи САРЧП та станційних ГРАП на якість регулювання частоти та потужності.
Розроблено метод визначення змінного коефіцієнта корекції перетока за частотою в режимі реального часу, використання якого дозволяє забезпечити відстроювання САРЧП від зовнішніх збурень в процесі вторинного регулювання частоти.
Розроблено модель системи АРЧП на основі нечіткої логіки, в якій величина керуючої дії визначається пропорційною та інтегральною складовою системного параметру. Показано, що застосування нечіткої САРЧП приводить до зменшення динамічного відхилення та часу перехідного процесу зміни перетока активної потужності.
Запропоновано рекомендації з вибору режимів роботи системи АРЧП, які базуються на результатах теоретичних досліджень при можливій паралельній роботі ОЕС України ЄЕС Росії з енергооб‘єднанням Західної Європи, які дозволять підвищити ефективність регулювання частоти та потужності в енергооб’єднанні.

Виконано аналіз схем побудови та алгоритмів роботи систем АРЧП різних типів. Встановлено, що незважаючи на перехід від цифро-аналогових до цифрових систем АРПЧ, регулювання режиму енергосистеми за частотою та активною потужністю здійснюється за допомогою типового ПІ-закону регулювання з постійними коефіцієнтами підсилення пропорційної та інтегральної ланок ПІ-регулятора та коефіцієнтом корекції перетока за частотою.

Розроблено математичну модель ОЕС України в режимі її паралельної роботи з ЄЕС Росії. Запропонована модель, на відміну від існуючих, дозволяє дослідити роботу ЕЕО ОЕС України ЄЕС Росії в різних, в тому числі граничних, режимах за частотою та активною потужністю з урахуванням алгоритмів роботи станційних ГРАП на регулюючих ГЕС ОЕС України та характеристик систем передачі даних.
Визначено області стійкості в просторі коефіцієнтів підсилення пропорційної та інтегральної ланок системи АРЧП, що дозволило виконати налаштування параметрів системного регулятора за умов забезпечення заданого ступеня стійкості системи та заданого ступеня коливальності перехідного процесу.
Розроблено модель системи АРЧП на основі нечіткої логіки, величина керуючої дії в якій визначається пропорційною та інтегральною складовою величини системного параметру. Виконано моделювання роботи систем АРЧП з нечітким та типовим ПІ-регуляторами. Показано, що використання системи АРЧП на основі нечіткої логіки приводить до зменшення динамічної помилки, відсутності перерегулювання перетока активної потужності еквівалентною лінією зв'язку та зменшення часу перехідного процесу у 3 рази у порівнянні з САРЧП з типовим ПІ-регулятором.
Визначено умову відстроювання системи АРЧП від зовнішніх збурень в процесі вторинного регулювання частоти. Встановлено, що відстроювання системного регулятора від зовнішніх збурень забезпечується при умові, коли коефіцієнт корекції перетоку за частотою системи АРЧП дорівнює крутизні статичної частотної характеристики енергосистеми.
Визначено амплітудно-частотну характеристику ККПЧ ОЕС України на основі експериментальних даних системних випробувань. Встановлено, що в області низькочастотних збурень величина ККПЧ змінюється, внаслідок чого інваріантність системного регулятора до зовнішніх низькочастотних збурень не забезпечується.
Розроблено метод визначення змінного ККПЧ в режимі реального часу, для визначення якого використовуються поточні значення відхилень частоти та перетоків активної потужності, що дозволяє зменшити час розрахунків ККПЧ, а, отже, підвищити точність відстроювання САРЧП від зовнішніх збурень. Встановлено, що використання в типовому ПІ-законі регулювання частоти та потужності системи АРЧП змінного ККПЧ приводить до зменшення динамічного відхилення перетока активної потужності еквівалентною лінією зв'язку у 1,5-2,5 рази та часу перехідного процесу на 200 секунд.
Розроблено математичну модель ОЕС України в режимі її паралельної роботи з ЕЕО ЄЕС Росії та UCTE, яка дозволяє дослідити процеси регулювання частоти та активної потужності в трьох енергооб‘єднаннях з урахуванням характеристик каналів передачі даних та алгоритмів роботи станційних ГРАП на регулюючих ГЕС і системи АРЧП ОЕС України. Виконано моделювання режиму електроенергетичного об‘єднання у випадку роботи САРЧП ЄЕС Росії в режимі АРЧ і АРПЧ. Встановлено, що робота САРЧП ЄЕС Росії в режимі АРПЧ приводить до зменшення перегулювання на 10-20%, часу протікання перехідного процесу у 1,3-1,5 рази та величин динамічної і статичної помилок регулювання. На основі результатів теоретичних досліджень з метою підвищення якості регулювання частоти та активної потужності рекомендується робота САРЧП трьох енергосистем в режимі АРПЧ.