Управление нормальными режимами

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Слайд 25

FACTS. Статический синхронный компенсатор (СТАТКОМ )

Внешний вид СТАТКОМ

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Слайд 26

FACTS. Статический синхронный компенсатор (СТАТКОМ )

Вентильный зал СТАТКОМ

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Слайд 27

FACTS. Фазоповоротные устройства (ФПУ).

Структура ФПУ включает три основные части: шунтовой (параллельный) трансформатор Т1, сериесный (последовательный) трансформатор Т2 и тиристорный коммутатор UT. Фазовый сдвиг на выходе устройства формируется путем подключения (комбинации) различного числа секций вторичных обмоток шунтового трансформатора (aN–xN, …, cN–zN), имеющих различные выходные напряжения, к первичным обмоткам сериесного трансформатора (B1Y1, C1-Z1, A1-X1) с помощью тиристорных мостов коммутатора (МТК). Такой вариант включения известен как схема со средней точкой сериесного трансформатора.

Изменяя напряжение на параллельной обмотке, можно осуществлять поворот вектора суммарного напряжения в начале сети, и, следовательно, управлять углом между напряжениями в начале и конце линии, изменяя поток мощности, передаваемой по ней Там, где между двумя точками существуют параллельные цепи с разными параметрами, прямое управление величиной фазового угла позволяет перераспределить поток электроэнергии между ними, предотвращая перегрузки (принцип продольно-поперечного регулирования трансформаторов).

ФПУ управляют путем коммутации тиристорными ключами (коммутаторами) отпаек его параллельного трансформатора. Управление значением фазового сдвига выходного напряжения ФПУ осуществляется путём изменения состояний тиристорных мостов. Каждое плечо моста содержит два встречно включённых тиристорных ключа. Такой мостовой коммутатор позволяет при неизменной мощности и конструкции электромагнитных элементов ФПУ обеспечивать симметричное формирование как положительных, так и отрицательных углов фазового сдвига.

Динамические характеристики таких полупроводниковых ключей и их высокая коммутационная способность и надежность значительно превосходят аналогичные характеристики механических переключателей. Вариант ФПУ с тиристорным управлением

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

обладает быстродействием, способен влиять не только на распределение потоков активной мощности, но и на пределы динамической устойчивости.

При этом большое разнообразие схемотехнических вариантов построения коммутаторов на полупроводниковых силовых ключах в полной мере отвечает широкому спектру структур и различных схемотехнических вариантов построения фазоповоротных устройств, имеющих различные характеристики и функциональное на значение.

Следует заметить, что ФПУ принципиально отличается от описанных выше статических тиристорных компенсаторов (СТК, СТАТКОМ). Хотя все эти устройства тоже изменяют передаваемую по линии мощность, но они воздействуют на разные параметры. Статические компенсаторы воздействуют на напряжение, а ФПУ – на угол электропередачи.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Слайд 28

FACTS. Последовательно включенный СТАТКОМ (ТУПК)

Тиристорно управляемый последовательно включенный СТАТКОМ (ТУПК) представляет собой СТАТКОМ, включенный через трансформатор последовательно в линию. Он выполнен на базе преобразователя напряжения, работающего в режиме выдачи выходного напряжения, вектор которого находится в фазе или в противофазе с падением напряжения в линии, где установлен ТУПК.

Управление осуществляется с целью увеличения или уменьшения электрической длины линии и увеличения или уменьшения падения напряжения на линии, и таким образом осуществляется управление передаваемой реактивной мощностью. ТУПК можно считать идеальным генератором реактивной мощности, который вводит последовательно в линию добавочное напряжение, регулируемое по величине и меняющееся по фазе в соответствии с вектором тока линии.

Так как добавочное напряжение находится в квадратуре с линейным током, то, если оно будет опережать ток в линии, ТУПК будет работать в режиме компенсации реактивной мощности, потребляя ее. Если вектор вводимого напряжения будет отставать от тока в линии, то ТУПК будет генерировать реактивную мощность.

Таким образом, последовательный компенсатор нового поколения способен компенсировать продольные параметры линии электропередачи и изменять фазный угол вектора напряжения на ее конце.

Несмотря на различие схем соединения устройств поперечного и продольного СТАТКОМ, у них одинаковая элементная база, что определяет в той или иной мере общность режимов их работы.

Обычно дополнительное напряжение обмотки трансформатора, включенной в рассечку линии составляет небольшую величину по отношению к напряжению сети. Изоляция конструкции устройства должна быть выполнена на полное напряжение линии. Имеется два возможных пути решения данной проблемы: либо изоляция между первичной и вторичной

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

обмотками трансформатора должна быть рассчитана на напряжение линии относительно земли и преобразователь располагается на потенциале земли, либо преобразователь располагается на изолированной платформе. В последнем случае необходимо решить такие непростые задачи, как передача на высокий потенциал импульсов управления, питание собственных нужд, обеспечить работу измерительных, информационных каналов, системы охлаждения и др.

Все элементы компенсатора, обтекаемые током линии, должны быть рассчитаны на полный ток линии, что увеличивает стоимость устройства, или в схеме и конструкции должна быть предусмотрена установка защитных аппаратов, включаемых параллельно тиристорной части устройства при превышении током допустимых значений.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Слайд 29

FACTS. Объединенный регулятор перетока мощности (ОРПМ)

ОРПМ был предложен для управления в режиме реального времени электродинамическими процессами в электропередаче переменного тока.

Прилагательное «объединенный» в названии этого уникального устройства характеризует возможность управления одновременно всеми или некоторыми, в любом сочетании, параметрами, воздействующими на переток мощности в линии электропередачи – напряжением, сопротивлением, фазовым углом. Устройство может осуществлять независимое управление перетоком активной и реактивной мощности в линии, в отличие от всех других устройств, с помощью которых управление активной мощностью требует установки дополнительно и источника реактивной мощности.

ОРПМ – это объединенный синхронный источник напряжения, который на основной частоте энергосистемы может быть представлен вектором напряжения с управляемыми величиной модуля Upq в диапазоне 0 ≤ Upq ≤ Upqmax и фазой β в диапазоне 0 ≤ β ≤ 2π, включенный последовательно в линию, как показано для двухмашинной энергосистемы на слайде.

В ОРПМ входят два СТАТКОМ, объединенные через общий конденсатор на стороне постоянного тока, один из которых – «преобразователь напряжения 1» - подключен параллельно к шинам отправной (приемной) части энергосистемы через параллельный трансформатор, а второй - «преобразователь напряжения 2» - последовательно в рассечку линии. Далее для краткости, преобразователь 1 и преобразователь 2 обозначаются ПН1 и ПН2, соответственно. Регулируются: величина напряжения, фазовый угол и величина сопротивления линии. Принципиальная схема ОРПМ приведена на слайде.

Устройство работает как преобразователь переменного тока в переменный, в котором активная мощность может свободно протекать в любом направлении между зажимами переменного тока этих двух преобразователей, и каждый преобразователь может

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

независимо выдавать (или потреблять) реактивную мощность на собственных выходных

активной мощностью с помощью общей связи постоянного тока, чтобы через последовательный трансформатор Т2 создать (за счет энергии ПН1) необходимое дополнительное последовательное напряжение. ПН1, в случае необходимости, может генерировать или потреблять реактивную мощность, и, таким образом, может обеспечить дополнительную независимую параллельную реактивную компенсацию.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Слайд 30

РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТЫ И АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Слайд 31

АРЧМ. Нормативно-технические документы

В ЕЭС России регулирование частоты и активной мощности регламентируется следующими нормативно-техническими документами:

•межгосударственный стандарт ГОСТ 34184-2017 «Электроэнергетические системы. Оперативно-диспетчерское управление. Регулирование частоты и перетоков активной мощности в энергообъединении. Общие требования», введенный в

действие с 1 марта 2018 года;

•национальный стандарт ГОСТ Р 55890-2013 «Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Оперативно-диспетчерское управление. Регулирование частоты и перетоков активной мощности»;

•стандарт Системного оператора «Регулирование частоты и перетоков активной мощности в ЕЭС России. Нормы и требования», 2012;

•межгосударственный стандарт ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения», в котором перечислены показатели качества электрической энергии и допустимые пределы их отклонения;

•«Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской

Федерации», утв. Минэнерго РФ, 2003.

Основными особенностями электроэнергетических систем являются практически мгновенная передача энергии от источников к потребителям и невозможность накапливания выработанной электроэнергии в заметных количествах. Эти свойства определяют одновременность процесса выработки и потребления электроэнергии.

При генерации и потреблении энергии на переменном токе равенству вырабатываемой и потребляемой электроэнергии в каждый момент времени отвечает соответственно равенство вырабатываемой и потребляемой активной и реактивной мощности. Частота является важнейшим показателем надежности работы ЕЭС России.

Поскольку между указанными документами имеется рассогласование, а, как уже было сказано, Системный оператор является главной структурой, ответственной за надежную работу ЕЭС России, то необходимо дать следующие пояснения.

В соответствии с межгосударственным стандартом ГОСТ 13109-97 качество частоты в энергосистеме оценивается отклонением частоты, под которым понимают алгебраическую разность между фактическим значение частоты и ее номинальным значением при

интервале, ограниченном нормально допустимыми значениями. Аналогичные критерии указаны и в «Правилах технической эксплуатации…».

С целью улучшения качества регулирования частоты и приведения отечественных требований по частоте к показателям европейских энергосистем принят и введен в действие с 01.09.2014 национальный стандарт ГОСТ Р 55890-2013 «…Регулирование частоты и перетоков активной мощности», в котором даются другие нормативные величины: