Учет устойчивости ЭЭС при расчете надежности

В §§ 5.4 и.5.5 был рассмотрен расчет резерва при учете устойчивости путем введения ограничений на перетоки мощности по ЛЭП. Ограничения на перетоки мощности в виде постоянных, не зависящих от режима системы и состава работающего оборудования, могут быть заданы ориентировочно с точки зрения статической устойчивости нормальных или послеаварийных режимов. Динамическая устойчивость системы зависит не только от режима и состава работающего оборудования, но и от места приложения, вида и продолжительности возмущений. Отсюда возникает специфическая задача определения показателей надежности с учетом возможных нарушений устойчивости ЭЭС. Поскольку речь идёт о нарушениях устойчивости, рассматривают ЭЭС со слабыми связями. Задачи расчета надежности решают аналитическими методами или методом статистических испытаний.

Аналитические методы оценки надежности с учетом устойчивости очень трудоемки и могут использоваться только для простейших схем ЭЭС в виде двух узлов, связанных ЛЭП. Рассмотрим ЭЭС в виде двух концентрированных систем (эквивалентных узлов), связанные ЛЭП с известными пределом статической устойчивости или допустимым током нагрузки . Нерегулярные колебания нагрузки узлов вызывают нерегулярные колебания нагрузки ЛЭП (рис. 26), что может приводить к нарушению устойчивости.

Если колебания нагрузки ЛЭП подчиняются нормальному закону, что согласуется с экспериментальными данными, с дисперсией , а среднее значение нагрузки ЛЭП (), то число превышения нагрузки над предельно допустимой нагрузкой составит:

,

где - среднее число превышения за единицу времени. Значение определяют на основании опытных данных: по показаниям регистрирующих ваттметров.

Рис. 26. Колебания нагрузки ЛЭП

Для вычисления используют формулу:

где - среднее квадратичное отклонение нагрузки 1-го и 2-го узлов ЭЭС.

;

- средние значения нагрузки 1-го и 2-го узлов (МВт);

- коэффициент взаимной корреляции нагрузок узлов ( = ).

Условиям устойчивости системы соответствует . Для простоты будем рассматривать выбросы перетока мощности сверх только в одну сторону, соответствующую по знаку среднему значению . Характеризуя выбросы мощности законом Пуассона, определим вероятность отсутствия нарушения устойчивости в период , а также среднее время Т между нарушениями:

,

,

где - интеграл вероятностей, который определяют по таблицам.

Вероятность нарушения устойчивости не характеризует непосредственно надежность электросна6жения потребителей. Определение последствий нарушений устойчивости методами случайных событий и случайных процессов чрезвычайно сложно.

5.7. Распределение резерва мощности между включённой и не включенной составляющими

Эта задача возникает при эксплуатации энергосистем, когда величина оперативного резерва мощности задана. Включённый (вращающийся) резерв мощности компенсирует внезапные аварийные отключения генерирующей мощности и непредвиденные превышения фактической нагрузки над расчетной без понижения частоты в системе. Включённый резерв можно представить в виде двух частей: - для компенсации внезапных аварийных снижений мощности электростанций, - для покрытия непредвиденных превышений нагрузки.

= + .

Не включенная часть резерва = - . Определение ведется при ограничении его максимально допустимого значения величиной . Для упрощения считают, что в ЭЭС имеется достаточно большой резерв мощности , для определения используют методику расчета .

Задача определения тесно связана. с выбором состава работающего оборудования. Естественно было бы определять и состав работающего оборудования в единой задаче на основе минимизации суммы затрат на эксплуатацию и возможного ущер6а у потребителей от нарушения электроснабжения. Решить такую задачу с достаточной для практики точностью очень трудно. Поэтому рассматриваемые задачи решают изолированно с последующей увязкой. Определяют из условия обеспечения требуемой надежности. Затем выбирают состав работающего оборудования по экономическим соображениям с учетом .

,

где - включённая мощность в -м интервале времени периода .

Величина , обеспечивающая заданное значение показателя надежности, определяется вероятностными методами как при расчёте . Период времени принимают равным суткам, а интервал - часу.

Для каждого интервала вычисляют показатели надежности электроснабжения, которые сопоставляют с нормативными. Если надежность электроснабжения не ниже требуемой, то состав работающего оборудования: в интервале остается неизменным. Иначе включают дополнительные агрегаты из числа находившихся в холодном резерве.

Для упрощённого определения используют зависимости, найденные на основе экспериментальных расчетов:

,

где - мощность наибольшего агрегата в системе;

- максимум нагрузки в период ;

- коэффициенты пропорциональности, определяемые на основе расчетов или из опыта эксплуатации.

В практике эксплуатации зачастую принимают равной мощности самого крупного агрегата системы.