CC BY
35
Энергетика. Электротехника -►
3. Айвазян, С. А. Классификация многомерных наблюдений [Текст] / С.А. Айвазян, З.И. Бежаева, О.А. Староверов.— М.: Статистика. 1974.
4. Дубров, А.М. Многомерные статистические методы [Текст]: Учебник / А.М. Дубров, В.С. Мхита-рян, Л.И. Трошин.— М.: Финансы и статистика, 2003.
5. Турбович, И.Т. Опознание образов [Текст] / И.Т. Турбович, В.Г. Гитис, В.К. Маслов.— М.: Наука, 1971.
6. Сошникова, Л.А. Многомерный статистический анализ в экономике [Текст]: Учеб. пособие для вузов / Л.А. Сошникова, В.Н. Тамашевич, М. Шебер / Под ред. проф. В.Н. Тамашевича.— М.: ЮНИТИ-ДАНА, 1999.
7. Нейронные сети. STATISTICA Neural networks: Методология и технология современного анализа данных [Текст] / Под ред. В.П. Боровикова.— 2-е изд., перераб. и доп.— М.: Горячая линия— Телеком, 2008.
УДК621.311
А.В. Севастьянова
РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ДЛЯ АНАЛИЗА СХЕМНО-РЕЖИМНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ ЭНЕРГОСИСТЕМ
В связи со стремительным ростом потребления электроэнергии в крупных городах, таких, как Санкт-Петербург и Москва [4], происходит интенсивное развитие сетевой инфраструктуры энергосистем. Строительство новых электростанций и ввод в эксплуатацию дополнительных элементов электрической сети требуют определения технического эффекта от выполнения данных мероприятий, что возможно путем оценки схемно-режимных особенностей энергосистемы с учетом ввода нового оборудования.
Актуальна и обратная задача — определение энергорайонов, в которых существует необходимость усиления электрических сетей. Такое исследование целесообразно проводить как в существующей, так и в перспективных схемах.
В случае, когда для решения определенной проблемы энергорайона (например, высокие токовые загрузки ЛЭП или трансформаторов) предлагается ввод дополнительных элементов электрической сети, как правило, проводят ряд расчетов нормальных и послеаварийных режимов работы электросети рассматриваемого энергоузла с целью оценки технического эффекта от реализации планируемого мероприятия. Вместе с тем усиление электрической сети в одном из энергорайонов может влиять на режимные параметры смежных районов, например в после-аварийных режимах работы. В большинстве случаев данное обстоятельство не учитывают ввиду трудоемкости задачи, которая требует оценки
влияния ввода дополнительного элемента электрической сети на нормальный и послеаварий-ные режимы работы всей энергосистемы. Электрические режимы, которые наиболее опасны по условиям поддержания токовой загрузки элементов электроэнергетической системы в пределах допустимых значений и возможности обеспечения удовлетворительных уровней напряжения, — это послеаварийные режимы работы электрической сети в ремонтных схемах. При практических расчетах это означает необходимость рассмотрения множества вариантов аварийных отключений элементов электрической сети в ремонтных схемах.
Таким образом, актуальна разработка алгоритмов для автоматизации комплексного анализа схемно-режимных особенностей энергосистем, включая оценку допустимости режимных параметров как в нормальной, так и в ремонтных схемах. Такие алгоритмы могут быть использованы как для исследования существующей схемы с целью выявления энергоузлов, в которых требуется усиление сети, так и для оценки технического эффекта от предлагаемых вводов оборудования электрических сетей.
В нашей работе представлен алгоритм «Оценка допустимости режима», разработанный для анализа схемно-режимных особенностей энергосистемы в нормальных и ремонтных схемах электрической сети для случая аварийного отключения одного из электросетевых элемен-
тов. В статье дан пример применения разработанного алгоритма для выявления энергоузлов, режимные параметры которых выходят за пределы длительно допустимых значений в послеава-рийных режимах работы энергосистемы Санкт-Петербурга.
Блок-схема алгоритма «Оценка допустимости режима» представлена на рисунке. Алгоритм «Оценка допустимости режима» предложен для расчета токовой загрузки электросетевых элементов и определения допустимости отклонений уровней напряжения на секциях шин подстанций энергосистемы в послеаварийных режимах работы.
Как видно из данных, приведенных на рисунке, алгоритм «Оценка допустимости режима» состоит из двух основных частей. Первый блок алгоритма отражает отключение одного из элементов электрической сети, что эквивалентно выводу в ремонт ветви схемы. При этом производится анализ токовой загрузки электросетевых элементов, уровней напряжения в сети и проверка соответствия режимных параметров требованиям [1—3]. Если после отключения ветви токовая загрузка какого-либо элемента электрической сети превышает длительно допустимое значение или определено недопустимое отклонение напряжения на шинах одной из подстанций, выполняется запись результатов расчета режима с указанием названия выведенной в ремонт ветви.
В случае, когда после вывода ветви в ремонт контролируемые режимные параметры остаются в области допустимых значений, производится последовательное отключение оставшихся в работе ветвей, что соответствует аварийному отключению элемента в ремонтной схеме («Блок 2 — Аварийное отключение ветви» на рисунке). Если в рассматриваемых схемно-режимных условиях наблюдаются недопустимые токовые загрузки электросетевых элементов или недопустимые отклонения уровней напряжения, выполняется запись результатов расчета режима и названий отключенных ветвей.
Следует отметить, что отключение некоторых элементов электрической сети может приводить к нарушению сходимости итерационного процесса расчета установившегося режима. В этом случае информация о нарушении сходимости режима и название отключенного элемента (или элементов) записывается в список ре-
зультатов (в блок-схеме алгоритма данные действия не отображены).
В результате работы алгоритма в блоке 1 формируется список ветвей, вывод в ремонт которых может приводить к недопустимым токовым загрузкам электросетевых элементов или к значительным отклонениям уровней напряжения на секциях шин подстанций. Полученный список при исследовании установившихся режимов работы энергосистемы эквивалентен списку ветвей, аварийное отключение которых в нормальной схеме приводит к недопустимому изменению режимных параметров.
Отвечая на вопрос, соответствует ли рассматриваемый электрический режим параметру надежности по принципу А— 1, получаем, что, если в списке результатов работы первого блока алгоритма присутствует хотя бы одна ветвь, рассматриваемый режим работы электрической сети не удовлетворяет требованиям к надежности работы по условию выполнения принципа N—1.
Также в результате работы алгоритма формируется список сочетаний «ремонт плюс авария», представляющий собой список неблагоприятных наложений аварий на ремонт, при которых контролируемые режимные параметры выходят за область допустимых значений.
Таким образом, указанные результаты могут быть применены для выявления электрических режимов в нормальных и ремонтных схемах, не отвечающих условию выполнения принципа N-1.
В качестве расчетного примера с помощью алгоритма «Оценка допустимости режима» было проведено исследование электрической сети 110 кВ Санкт-Петербурга.
Были приняты к рассмотрению все ЛЭП 110 кВ, а также все трансформаторы и автотрансформаторы с низшим напряжением 110 кВ.
Ввиду того, что предлагаемый алгоритм моделирует аварийное отключение элементов электрической сети в ремонтной схеме, для исключения из рассмотрения наложений аварий на ремонты ЛЭП, находящихся электрически далеко друг от друга, энергосистема Ленинградской области была условно разбита на несколько районов: Центральный энергорайон — Санкт-Петербург; Западный район — Гатчинские, Луж-ские и Кингисеппские электросети; Восточный район — Пригородные, Тихвинские, Новоладож-
Энергетика. Электротехника
Инициализация >
т =Ко! выбрани] шчество ых ветвей
т
Откл. у-й ветви
Вкл. ветви /, I = I + 1
ктр > Ат
р #Л/тр_тт
Нет
Внесение ветвей / в список РВ
Блок 2 - Аварийное отключение ветви
Откл. у-й ветви
Внесение ветвей /, у в список РВ
Вкл. ветви у,
у=у + 1
Блок-схема алгоритма «Оценка допустимости режима»
ские, Лодейнопольские электросети; Северный район — Выборгские электросети.
В результате работы алгоритма были выявлены элементы электрической сети, аварийное отключение которых в нормальной схеме приводит к высоким токовым загрузкам (перегрузкам) смежных ЛЭП, а также к значительному отклонению уровней напряжения. Наиболее значительное количество таких электросетевых элементов относится к Центральному энергорайону, то есть к электрической сети Санкт-Петербурга. Следует отметить, что количество выявленных электросетевых элементов, отключение которых в нормальной схеме ведет к пере-
грузкам смежных ЛЭП и трансформаторов в энергосистеме города Санкт-Петербурга сопоставимо с количеством проблемных энергоузлов в энергосистеме Ленинградской области. Данное наблюдение указывает на тот факт, что прогнозируемый рост потребления электроэнергии в Санкт-Петербурге требует развития сетевой инфраструктуры и усиления сети 110 кВ.
В результате работы алгоритма был получен список опасных аварийных отключений в ремонтных схемах, что при исследовании установившихся режимов работы энергосистем эквивалентно одновременному отключению двух электросетевых элементов. Наибольшее коли-
чество «опасных» двойных отключений приходится на Северный и Западный энергорайоны, что объясняется большим количеством протяженных двухцепных транзитов 110 кВ, связывающих центры питания (чаще всего подстанции 330 кВ) и осуществляющих электроснабжение ряда крупных подстанций. При одновременном отключении двух параллельных участков транзита, происходит деление сети, нагрузка подстанций транзита ложится на один центр питания и осуществляется одностороннее электроснабжение, что в ряде случаев приводит к перегрузкам ЛЭП.
Таким образом, при реализации алгоритма «Оценка допустимости режима» был получен список энергорайонов, где требуется усиление
электрической сети, соответствующий общеизвестным проблемам существующей энергосистемы Санкт-Петербурга.
Следовательно, предлагаемый алгоритм может применяться для исследования перспективных схем с целью выявления необходимости дополнительного усиления сети и оценки технической эффективности намеченных к реализации вводов оборудования.
Алгоритм «Оценка допустимости режима» может быть также эффективно применен при выборе варианта усиления электрической сети; при этом учитывается влияние вводов электросетевых элементов на функционирование энергосистемы как в нормальных, так и в ремонтных схемах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ГОСТ 13109—97. Нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения [Текст]— введ. с 01.01.1999— М.: ИПК Издательство стандартов, 1998.
2. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей [Текст]/ Минэнерго РФ.—
Утв. 13.01.2003; введ. с 01.07.2003—СПб.: ЦОТ-ПБСППО, 2005.— 284 с.
3. Правила устройства электроустановок [Текст]/ Минэнерго РФ.— Утв. 08.07.2002.— изд. 7-е. -М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. -176 с.
4. Федеральная служба государственной статистики [Электронный ресурс] — http://www.gks.ru
УДК 621.315.17
Ю.В. Соловьев, Е.Н. Тонконогов
О ВЛИЯНИИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАЩИЩЕННЫХ ПРОВОДОВ ВЛ-35 кВ НА ОТКЛЮЧАЮЩУЮ СПОСОБНОСТЬ КОММУТАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
С появлением новых технологических решений в электроэнергетике прослеживается четкая тенденция к применению в системах электроснабжения 6-35 кВ современного электротехнического оборудования с не изученными до конца свойствами: изолированных и защищенных проводов, полимерных изоляционных конструкций, вакуумных и элегазовых коммутационных аппаратов, реклоузеров, длинно-искровых и мультикамерных разрядников. Это, в свою
очередь, требует внесения соответствующих уточнений при решении классических задач, в частности анализе величин токов короткого замыкания (КЗ) при выборе коммутационного оборудования в сетях среднего напряжения.
Теоретические основы и методики анализа токов КЗ в электрических сетях среднего напряжения отражены в фундаментальных работах российских и зарубежных ученых [1-3], в технических стандартах [4]. Однако ранее вы-
