автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Параллельная работа энергосистемы Западной Европы с каскадом ГЭС на реке Конго

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

-ЪЪ-----:-

На правах рукописи

ОПОКО ТОМАС

УДК 621.313.322

ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ЭНЕРГОСИСТЕМЫ ЗАПАДНОЙ ЕВРОПЫ С КАСКАДОМ ГЭС НА РЕКЕ КОНГО

Специальность 05.14.02 - электрические станции

/электрическая часть/, сети, электроэнергетические системы и управление ими

АВТОРЕ Ф Е Р А Т диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 1995

Работа выполнена на кафедре "Электрические системы и сети" Санкт-Петербургского государственного технического университета.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

С.В.СШОВИК , .

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

В.К.ВАНИН .

кандидат технических наук А.Х.ЕСИПОВИЧ

Ведущая организация - Гидропроект (г. С.-Петербург).

Защита состоится " " ___ 1995 г. в 40. часов

на заседании специализированного Совета К 063.38.24 при Санкт-Петербургском государственном техническом университете по адресу: 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29, Главное здание, ауд. 325.

С диссертацией моено ознакомиться.в Фундаментальной библиотеке университета.

Автореферат разослан " " .-02._______ 1995 г.

Ученый секретарь .. специализированного совета К 063.38.24

к.т.н., доцент

А.И.ТАДШАЕВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. К настоящему времени мировая электроэнергетика достигла значительных успехов: общая установленная мощность генераторов приближается к 3 ООО ГВт, наибольшая мощность электростанции составляет 5-10 ГВт, наивысшее освоенное "напряжение электропередачи - 1150 кВ. В то же время потребление энергии по регионам земного шара распределено крайне неравномерно - оно различается в 15-17 раз по общей потребляемой энергии и в 25-32 раза по потребляемой электроэнергии на душу населения в развитых и развивающихся странах. При этом мировой энергетический комплекс потребляет 12500 млрд. т.у.т. выбрасывая в атмосферу более 20 млрд. тонн углекислого газа и миллионы тонн окислов азота, серы и других вредных для биосферы веществ. Магистральным направлением развития мировой энергетики является постепенное увеличение доли возобновляемых источников энергии и совершенствование технологии передачи электрической энергии для объединения энергосистем. Одним из направлений развития техники передачи электрической энергии является использование протяженных ЕЛ переменного тока для объединения на параллельную работу энергосистем отдельных регионов.

Интерес к сверхдальним одиночным ВЛ сверхвысокого напряжения возник вновь в конце 80-х - начале 90-х годов в связи с обсуждением идей о постепенном формировании Мировой электроэнергетической ' системы, доказательству возможности значительного повышения номинального напряжения воздушных линий переменного и постоянного тока и созданию средств регулируемой компенсации значительной зарядной мощности протяженных ВЛ. Благодаря применению новых изоляционных и конструкционных материалов, более совершенных ус-ройств по ограничению коммутационных и грозовых перенапряжений появилась возможность сокращения размеров опор, ширины отчуждаемой земельной полосы к т.д. Важным направлением совершенствования ВЛ переменного тока является разработка конструкций высоковольтных линий повышенной натуральной мощности (ВЛ ПНМ); Указан-

'1

кое направление сочетает все упомянутые выше мероприятия с глубоким расщеплением проводов, увеличением радиуса расщепления и рационального размещением проводов расщепляемой фазы в пространстве. Использование этого подхода позволяет дополнительно сократить расстояние между осями фаз и значительно увеличить натуральную мощность ВЛ. Недостатком является увеличение зарядной мощности ВЛ, которую нужно компенсировать управляемыми шунтовыми реакторами (УШР).

Поэтому в данной работе выполнено исследование возможности присоединения перспективного, каскада гидроэлектростанции, сооружаемых на реке Конго, к одному из наиболее мощных энергообъединений, включающем в себя энергосистемы UCPTE, IPS и Единую энергосистему стран СНГ. ЭЭС Западной Европы (UCPTE) является примером весьма концентрированной энергосистемы, дефицитной по первичным энергоресурсам и не имеющей достаточных маневренных мощностей.

Существенного улучшения режимов ЭЭС UCPTE можно добиться за счет присоединения дополнительных маневренных мощностей, в частности за счет присоединения каскада гидроэлектростанций на реке Конго. Линии электропередачи, связывающие каскад ГЭС с приемной системой имеют протяженность 6500-7000 км. Эти линии могут служить основой для построения объединенной электроэнергетической системы стран Африканского континента.

В диссертации выполнено исследование стационарных режимов протяженной ВЛ, характеристик мощности такой ВЛ, рассмотрены • особенности режимов ВЛ при рабочих углах, превышающих 180 электрических градусов и 360 электрических градусов. Указано на противоречивые требования к законам регулирования управляемых реакторов.

Работа выполнялась в рамках проведения исследований по программам "Мировая энергетическая система", "Технические университеты России" и работ по гранту МЭИ.

Цель и задачи работы. Целями работы являлись: , дальнейшее развитие, теории' передачи электрической энергии по сверхдальним ВЛ переменного тока, исследование особенностей установившихся 2

режимов работы таких ВЛ, изменение переменных, используемых в заксжах, регулирования УШР в режимах, характеризуемых рабочими -углами 6 >= я, 2it; исследование балансов мощности, графиков нагрузки и установившихся режимов работы энергосистем UCPTE, IPS и ЕЭС СНГ, определение требований к совершенствованию структуры генератороных мощностей объединенной системы, оценка возможности улучшения характкристик режимов за счет присоединения к системе UCPTE дополнительных маневренных мощностей.

Для достижения поставленных целей потребовалось:

1. Разработать методики математического моделирования стационарных и квазистационарных режимов протяженных ВЛ, оснащенных управляемыми шунтовыми реакторами.

2. Разработать комплексную математическую модель для анализа квазиустановившихся режимов длинной линии совместно с решением уравнений синхронной машины, оснащенной автоматическим регулятором возбуждения сильного действия. Для связи уравнений линии и генератора, записанных в различных координатных системах, используется преобразование переменных из одной координатной системы в другую. Модель предназначена для исследования апериодической статической и динамической устойчивости генераторов, работающих через протяженную ВЛ на приемную систему большой мощности.

3. Выполнить исследования установившихся режимов работы протяженных ВЛ различной волновой длины и статической устойчивости ряда режимов таких ВЛ. Определить зависимости от волновой длины эквивалентныех параметров протяженных ВЛ, компенсированных управляемыми реакторами, для множества режимов работы - от режима холостого хода до режима передачи натуральной мощности.

4. Выполнить обзор тенденций развития мировой энергетики и развития европейских энергосистем (UCPTE, IPS, ЕЭС России). На основе данного исследования рассмотреть варианты развития связей энергосистем стран Западной, Центральной и Восточной Европы с энергосистемами других регионов и континентов.

5. Выполнить исследование режимов энергосистемы UCPTE при условии передачи в эту систему мощности от каскада ГЭС на реке

3

Конго и оценить влияние передаваемой маневренной мощности на улучшение режимов системы иСРТЕ, а также определить мероприятия по возможному усилению сети ВЛ 400 кВ для распределения поступающей дополнительной мощности.

5. Выполнить исследование динамической устойчивости параллельной работы ГЭС на реке Конго с энергосистемой иСРТЕ и оценить необходимый объем средств противоаварийного управления для обеспечения устойчивости и предотвращения нежелательных отклонений частоты при нарушениях баланса мощности в приемной энергосистеме. " -

Методика выполнения исследований. В работе использованы ориентированные на использование ПЭВМ методы решения систем линейных алгебраических уравнений, полученных из теории длинных линий переменного тока, уравнения переходных процессов синхронной машины и ее регулирующих устройств.-Динамическая устойчивость сложной электрической системы исследуется с помощью хорошо апробированного комплекса "Мустанг-92".

Основные научные результаты и их .новизна.

1. Разработаны методики математического моделирования стационарных и квазистационарных режимов протяженных ВЛ, оснащенных управляемыми шунтовыми реакторами. •

2. Разработана комплексная математическая модель для анализа квазиустановившихся режимов длинной линии совместно с решением уравнений синхронной машины, оснащенной автоматическим регулятором возбуждения сильного действия. Модель предназначена для исследования апериодической статической и динамической устойчивости генераторов, работающих через протяженную ВЛ на приемную систему большой, мощности. :

3. Выполнено исследование установившихся режимов работы протяженных ВЛ различной волновой длины и статической устойчивости режимов таких ВЛ; установлены закономерности изменения переменных, которые могут быть использованы для построения законов регулирования реакторов. Показано, что в.режимах, соответствующих приближению рабочих углов к величинам 53=зг, 2й регулирование по отклонению напряжения должно быть исключено или осуществляться 4 ' ' '

специальным образом.

4. Рассчитаны эквивалентные параметры протяженных ЕЯ, компенсированных управляемыми реакторами, для множества режимов работы - от режима холостого хода до режима передачи натуральной мощности. Получено выражение для обобщенной характеристики мощности протяженной ВЛ с управляемыми реакторами.

5: Выполнен обзор тенденций развития мировой энергетики и развития европейских энергосистем (UCPTE, IPS, ЕЭС России). Ос-, новными направлениями развития мировой энергетики являются переход к использованию возобновляемых источников энергии и совершенствование технологии передачи электрической энергии на дальние расстояния. С этих позиций рассмотрены варианты развития связей энергосистем стран Западной, Центральной и Восточной Европы с энергосистемами других регионов и континентов. . *•

6. Выполнено исследование режимов энергосистемы UCPTE при условии передачи в эту систему мощности от каскада ГЭС на реке Конго. Показано, что сооружение мощных электропередач может привести к заметному улучшению режимов системы UCPTE, а также послужить основой для развития энергетики стран Африканского континента; Разработаны рекомендации по усилению сети ВЛ 400 кВ UCPTE для распределения поступающей с Африканского континента дополнительной маневренной мощности. Показано, что усиление сети может быть достигнуто на основе реконструкции существующих .ВЛ 400 кВ путем увеличения числа проводов расщепленных фаз и замены опор.

?. Выполнено исследование динамической устойчивости энергосистемы UCPTE при авариях на электропередаче. Показано, что при передаче мощностей порядка 10 ГВт устойчивость может быть обеспечена без применения специальных мероприятий. Для предотвращения снижения частоты в объединенной энергосистеме UCPTE-IPS- ЕЭС СНГ должна быть предусмотрена возможность перераспределения мощности ГЭС по оставшимся в работе цепям ВЛ, поскольку они выбраны созначительным запасом по пропускной способности, либо применение специальных меропроятий, способных быстро восстановить баланс мощностей в ■ системе.

Практическая значимость работы и ее внедрение. Полученные в

5'

диссертации научные положения, выводы и рекомендации, а такие разработанное программное обеспечение могут быть использованы в проектных, научно-исследовательских и эксплуатационных организациях при проектировании дальних линий электропередачи, определении требований к устройствам регулирования, определении допустимости тех или иных эксплуатационных или аварийных режимов и разработке мероприятий и рекомендаций по повышению уровня устойчивости. ■ •

Методические и программные разработки использовались в пауч-но-исследовательских работах кафедры, выполняемых по программам "Мировая энергетическая система", "Технические университеты России" и работ, выполняемых по грантам.

Апробация работы. Отдельные разделы диссертации докладывались на научном семинаре кафедры "Электрические системы и.сети", Санкт-Петербургского государственного технического университета, Втором международном симпозиуме "Мировая энергетическая система" (Будапешт, 1992), Четвертом международном симпозиуме "Мировая энергетическая система" (Будапешт, 1994). .

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, и содержит ?8 страниц основного текста, 16 таблиц, 38 иллюстраций и 93 библиографических наименований. ; ■

При написании работы автор пользовался консультациями доцента Першикова Г. А. (каф. ЭСиС, СГОГТУ).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Вопрос о расширении интеграции ЭЭС и постепенном формировании Мировой электроэнергетической, системы тесно связан с .. развитием энергетики как отрасли мировой экономики я прогнозами потребления энергетических ресурсов в различных регионах мира.

Данные, характеризующие будущее мировое энергетическое развитие, собраны и суммированы.по группам стран с учетом сценария мирового и регионального энергетического развития, соотношения экономического роста и потребления энергии, • прогнозирования эко-

6 - ■ - •• 7' .■ ■ 7' 7 . •"

комических и политических ситуаций, влияющих на производство и потребление электричества и будущих цен на различные виды энер-' гетического сырья. Они позволяют сделать следующие выводы об энергетическом развитии в мире.

1. На сегодняшний день большая часть (84%) электрической энергии производится в 4-х основных регионах: Северная Америка, Западная и Восточная Европа и Дальний Восток. Здесь же потребляются .78,9% энергоресурсов. В то же время потребление энергии в этих регионах стабилизировалось (за ближайшие 15 лет приросты потребления составят 10-22%). 'Исключение составляет регион Даль-негр Востока, где увеличение потребления энергии составит 41% (главным образом за счет Китая).

• Существенный рост потребления энергии будет иметь место в развивающихся странах (53-65%). '

2. Сейчас в мире в виде электрической энергии потребляется примерно 32% от общего объема производимой энергии. Доля электроэнергии в общем объеме потребления будет расти.

3. Производство электроэнергии на атомных электростанциях будет расти, что является выгодной и экологически чистой технологией при соответствующей степени защиты.

4. Доля•потребления энергии на основе жидкого топлива будет падать. ,

5.' Использование угля будет расти, .что может быть экологические безвредным при использовании чистых угольных технологий.

'6. Доля использования газового топлива будет увеличиваться.

Таким образом,' исходя из сделанных выводов можно предполагать, что тенденция к объединению энергетических систем и сооружению протяженных межсистемных и межгосударственных электропередач .будет продолжаться.. Одним из примеров является проекта INGA, который предусматривает , передачу энергии из Центральной Африки (Конго) в Европу. Предполагаемая мощность каскада гидроэлектростанций может достичь 50 Гвт.

Соединение гидросистемы на реке Конго с Европейской энергосистемой может быть выполнено- следующими двумя способами:

i. Двухцепиой воздушной линией переменного тока напряжением

: 7.'

1800 - 2000 kB через Мароко, Гибралтар и Испанию во Францию.

■2. Двумя двухцепными линиями - одной как описано выше, но с номинальным напряжением 1150 кВ, а второй - скорее всего постоянного тока +/- 800 кВ - через Судан, Египет, Ближний Восток и Турцию в Югославию. '

■ В первой главе приведен обзор ряда экономических и экологических проблем развития мировой энергетики, особенно энергетики Западной Европы и Африки.

. Сегодня UCPTE представляет собой одно из крупнейших мировых объединений: установленная мощность составляет около 400 ГВт, выработка'энергии 1534 ТВт*ч, максимальная нагрузка - около 240 ГВт. Система обладает развитой сетью линий электропередачи (около 60 ООО км ВЛ напряжения 400 кВ и 95 ООО км ВЛ 220 кВ). Хотя объединение UCPTE обладает значительной мощностью гидростанций, их недостаточно для покрытия пиковой нагрузки. Поэтому целесообразно развитие связей с соседними энергосистемами, в которых имеется значительное количество гидростанций (NORDEL) или имеет место сдвиг максимума нагрузки - ОЭС стран Восточной Европы (в западной терминологии - IPS) и ЕЭС России.В рассмотренных уело-' виях весьма целесообразным является увеличение маневренных мощностей систем UCPTE и CENTREL за счет присоединения мощных ма-иевренныых электростанции в том числе и с помощью сверхдальней . электропередачи от гидростанций на реке Конго.

По общему объему годового стока - 5390 куб.км - Африка занимает 3-е место в мире после Азии и Южной Америки. По площади бассейнов, длине и некоторым показателям многие реки и озера Африки относятся к числу крупнейших в мире. Потенциальные гидроэнергоресурсы (руслового стока) Африканского континента оценива-' ются в 700 млн.кВт; они составляют окло 1/5 гидроэнергоресурсов земного шара, уступая лишь гидроэнергоресурсам Азии и превышая в три раза гидроэнергоресурсы Европы. Технические гидроэнергоресурсы Африки оцениваются примерно в 188 млн.кВт.

Наиболее значительные гидроэнергоресурсы имеют реки Конго, Замбези, Нил, Нигер и другие.

По длине река Конго занимает 2-место в Африке после Нила, по

S

площади бассейна и водоносности - 1-е место в Африке и 2-е в мире после Амазонки.Большая водоносность и значительность падения рек обусловливают огромные запасы гидроэнергии бассейна Конго, оцениваемые в примерно в 130 млн.кВт.Одним из направлений развития энергосистем Африканского континента является объединение с системами Европы и Азии для быстрого развития производительных сил стран Африки и реализации крупных широтных и долготных межсистемных эффектов.

, Во второй главе работы рассмотрена методика расчета установившийся и квазиустановившихся режимоы протяженных ВЛ переменного. тока, стабилизированных управляемыми шунтовыми реакторами, рассмотрены вопросы математического моделирования синхронных ге-нерторов и их регулирующих систем, а также вопросы построения алгоритма расчетов переходных процессоы энергосистемы, содержащей электрическую станцию, связанную с мощной приемной системой протяженной ВЛ переменного тока.

Исходными для анализа режимов работы ВЛ,являлись уравнения участка, записанные в форме четырехполюсника:

Ui = U2 ch т 1+ .la ZB sh Т-1

.... (1) Ii = IZ ch r 1 + (U2 / ZB) sh r 1

где: U и I - комплексные напряжение-и ток в конце линии;

г = Во + j w/Vg - комплексный коэффициент распространения электромагнитной волны;

Во = p*w/2VgLFa = p*u/2Fa*ZB - коэффициент затухания;

ы/Уэ - коэффициент фазы.

ZB - волновое сопротивление линии.■. - ' Уравнения (1) записываются последовательно для п участков линии; в каждой из промежуточных точек подключается управляемый шунтирующий реактор, учитываемый проводимостью Yp.

Для выполнения расчета на ЭВМ 2п комплексных уравнений (1) преобразуются, к 4п уравнений для вещественных и мнимых составляющих напряжений и"токов. Все переменные-представляются в виде

9

проекций на оси (+1,+з):

I - Г + I", и = Ц' + и", (2)

причем вещественная ось совмещена с напряжением,- шин , приемной системы. Индексами (') и (") обозначены вещественные и мнимые составляющие соответствующих величин. В узле с .номером N включена эквивалентная эдс синхронного генератора, в первом узле - неизменное напряжение ис. ■ ' Для совместного решения уравнений синхронного генератора и линии электропередачи необходимо использовать преобразование координат, поскольку уравнения (1,)- решаются, в координатной системе, вещественная ось которой совмещена с вектором напряжения приемной системы, а уравнения генератора.и автоматического регулятора возбуждения наиболее удобно решать в координатах совмещенных с ротором генератора передающей электростанции.

В третьей главе рассмотрены вопросы статической и динамической устойчивости протяженных ВЛ переменного тока и определены предварительные требования к законам регулирования управляемых реакторов.

Эквивавлентная емкость линии с компенсированной УШР избыточной мощностью электрического поля пропорциональна квадрату отношения Р/Рн при Р=0 Сэкв=0, что означает полную компенсацию мощности электрического поля в этом случае. , При Р=РН СЭКВ=С, т.е. равна емкости полностью нескомпенсироЕанной линии.

Индуктивность компенсированной шунтирующими реакторами линии остается неизменной. Поэтому' эквивалентное; волновое сопротивле- , ние такой линии равно:.

ГГ Р .

2в.экв = / = " * 2в- • (3)

V Сэкв Рн ...

Это означает, что при уменьшении передаваемой мощности.от, Рн до нуля эквивалентное волновое сопротивление линии увеличивается •„ от 2В до бесконечности.

Соответственно эквивалентная волновая длина линии: ,

10 1 ' ■ •" ' .

ХЭКв = и * А; * Сэкв * 1 - — * А.* С * 1 = — * X (4) . / Рн / Рн

изменяется' пропорционально передаваемой мощности и при Р=0 Аэкв=0- Однако при Р=РН эквивалентная волновая длина линии равна волновой длине некомпенсированной линии ЛЗКВ=Х. Таким образом, как и волновое сопротивление, волновая длина линии с компенсированной зарядной мощностью изменяется в широких пределах при изменении передаваемой мощности. При произвольном отношении Р/Рн<1 необходимая суммарная мощность реакторов по концам участка линии и одинаковых напряжениях по концам участка 1)1=112 равна:

2*Рн г / Р 2 9 1

Qp ■= -* / 1 "С—) *sirrX - cosXi . (5)

slnXi V Рн J

Определенный теоретический интерес вызывает режим холостого хода ВЛ. Так как электрическое поле линии в режиме холостого хода полностью скомпенсировано управлявший реакторами, ее эквивалентное волновое сопротивление бесконечно, что согласуется с формулой (3).

Однако и эквивалентная волновая длина в режиме холостого хода стремится к нулю (4). Эквивалентное сопротивление участка такой линии в режиме холостого хода тем не менее конечно, поскольку:

Р Р

2а = lim(ZB3 * sinXa) = lim(— * ZB * sin (-=- * X )) = ZB*X P-O p-o r . rH ^

Изменение эквивалентных параметров ВЭКв и УЭкв для электропередачи с ZB =1, иНом=1 иллюстрируется рис.1. Величина передаваемой по ВЛ активной мощности определяется выражением:

Р = Рн~^Ч- ' (7)

Sin Хо

где 5 - угол между векторами напряжений по концам i-ro участка линии, Хо - волновая длина участка/

Из (7) следует, что можно обеспечить передачу мощности, близкой к Рн, по линии сколь угодно' большой протяженности (Xs = п*Х)

Реактивная мощность реакторов, обеспечивающих баланс мощнос-

■•'■.'•• И

тей в каждом заданном режиме, определяется формулой (5),

^Характеристика мощности (рис.2) представляет собой комбинацию линий, образующих восходящий и нисходящий участки. Восходящий участок соответствует изменению угла между векторами напряжений по концам участков от 6=0 до 5=А или от.-53=0 до После достижения величины б3=Х3 происходит излом характеристики и переход на ее нисходящую ветвь.Поскольку полное выключение реактора в промежуточной точке электропередачи недопустимо, то излом характеристики мощности происходит при значениях Р<РН и Зе<Х3, что показано на рис.2 пунктиром.

Четвертая глава работы посвящена исследованию установившихся режимов и устойчивости энергосистемы. ЧСРТЕ при условии поступления в нее дополнительной мощности от каскада ГЭС на реке Конго по двум сверхдальним ВЛ.

В качестве исходного режима рассмотрен режим нагрузки системы иСРТЕ составляющей 203,6 ГВт (соответственно, стран Восточной Европы - 59,8 ГВт),.

, Для получения представления о возможности улучшения режимов системы ШРТЕ за счет привлечения маневренных мощностей гидроэлектростанций, сооруженных на Африканском континенте, были рассмотрены электрические режимы эквивалентной сети иСРТЕ при добавлении в энергосистему мощности 10 ГВт (на втором этапе 20 ГВт).

Принималось, что часть мощности тепловых , электростанций стран Западной Европы может быть эамещена поступающей в . энергосистему маневренной мощностью гидроэлектростанций, при сохранении неизменной мощности нагрузки.

Принималось, что системообразующая сеть в пределах Европы может быть усилена на базе воздушных линий переменного тока класса 400' кВ с повышенной натуральной мощностью (гв=150 0м).

Анализ установившихся режимов работы показал, что даже мощность .20 ГВт, поступающая из Африки может быть без значительных утяжелений режимов распределена'в усиленной дополнительными линиями сети Европы.

Необходимо. отметить, что рассматриваемое усиление сети ВЛ . 400 кВ может быть реализовало без сооружения новых линий.' Необходима . реконструкция существующих ВЛ, проходяилх по освоенным трассам. Эта реконструкция сводится к замене опор и проЕодбв. 12 ' .'.■•'•

Исследования динамической устойчивости энергосистемы Западной Европы при авариях на электропередачах от каскада ГЭС на реке Конго выполнялось в основном для режима передачи мощности 10 ГЕт по двум трассам: Кокго-Нигерия-Марокко-Гибралтар-Франция и Конго-Судан-Турция-Югославия. Распределение мощностей по ВЛ принималось одинаковым. Рассматривались аварии (в основном однофазные короткие замыкания в сочетании с успешным или неуспешным АПЗ цепи) в отправных точках электропередачи • - тогда возмущение представляет . собой заметное уменьшение передаваемой в приемную систему мощности, а также на шинах приемных подстанций, соответственно, во Франции и Югославии. В последнем случае уменьшение поступающей мощности сочетается с ускорением генераторов приемной системы.

При этом на данном этапе исследований в основном рассматривался вопрос об устойчивости параллельной работы объединенной энергосистемы иСРТЕ-1Р5-ЕЭС-СНГ. Предполагалось, что в качестве мероприятия, обеспечивающего заданный характер движения гидрогенераторов каскада относительно приемной системы', можеть быть использовано электрическое торможенйе параллельного типа.

Для проверки возможности совместного использования алгоритмов расчета динамической устойчивости сложной ЭЭС и расчета ква-зиустаковившегося режима протяженной ВЛ с УШР был выполнен расчет переходного процесса при однофазном коротком замыкании в одной из точек, примыкающих к ГЭС на реке Конго, электрическом торможении гидрогенераторов этой ГЭС и АПВ ВЛ. Движение ротора гидрогенератора рассчитывалось методом последовательных интервалов. Во время паузы АПВ гидрогенератор был подключен к тормозным сопротивлениям. Выбор проводимостей реакторов зо время переходного процесса осуществлялся на основе формул (5), то есть без использования сигнала, пропорционального отклонению напряжения в точках подключения реакторов. Закон регулирования принимался безынерционным. Результаты расчета представлены на рис.3.

Для предотвращения снижения частоты в объединенной энергосистеме иСРТЕ- 1РЕ>- ЕЭС СНГ при устойчивых разрывах цепей ВЛ СВН должна быть предусмотрена возможность перераспределением мощности ГЭС по оставшимся в работе цепям ВЛ, поскольку они выбраны созначительным запасом по пропускной способности, либо применение специальных меропроятий, способных достаточно быстро восста-

13

Bi,Y»

ЭР 86 tt'äi

0.5 1 «Д

Рис.2. Характеристика мощности протяженной ЕЛ с УШР (1) и реакторов (2).

Рис.1. Эквивалентные параметры Вэ, протяженной ВЛ с участками Ai=30 эл.град. 1 (Р=1), 2 (0.9), 3 (0.7). 4 (0.3), 5 (0).

A l« tx i» <« s.« «Loa r.w |.ов loe taoo с

Рис.З; Совместный расчет переходного процесса ЭЭС и ВЯ при однофазном замыкании на ВЛ Конго-Франция, электрическом 14 торможении генераторов каскада и успешном АПВ.

новить баланс мопдаостей в системе.

ВЫВОДЫ.

1. Разработана методика математического моделирования стационарных режимов протяженной ВЛ, оснащенной управляемыми шунтовыми реакторами.

2. Выполнены исследования установившихся режимов работы протяженной ВЛ и статической устойчивости различных режимов; установлены закономерности изменения ряда переменных, которые могут быть использованы для построения законов регулирования реакторов. Показано, что в режимах, соответствующих 5s=ir, 2тг регулирование по отклонению напряжения должно быть исключено или осуществляться специальным образом.

3. Рассмотрены тенденции развития мировой энергетики и развития европейских энергосистем'(UGPTE, IPS. ЕЭС России). Рассмотрены варианты развития связей этих энергосистем с энергосистемами других регионов и континентов.

4. Выполнено исследование режимов энергосистемы UCPTE при условии передачи в эту систему мощности от каскада'ГЭС на реке Конго. Показано, что сооружение мощных электропередач может привести к заметному улучшению режимов системы UCPTE, а также . послужить основой для развития энергетики стран Африканского континента.

5. Показано, что усиление электрической сети Западной Европы может быть выполнено не на основе сооружения новых линий электропередачи 400 кВ, а путем реконструкции существующих ВЛ за счет увеличения числа проводов в расщеплённых фазах.

6. Выполнено исследование динамической устойчивости энергосистемы UCPTE при авариях на электропередаче Конго - Западная Европа: Показано, что при передаче мощностей порядка 10 ГВт устойчивость может быть обеспечена без применения специальных мероприятий. Для предотвращения снижения частоты в объединенной энергосистеме UCPTE-IPS- ЕЭС СНГ должна быть предусмотрена возможность перераспределением мощности ГЭС по оставшимся в работе цепям ВЛ, поскольку, они выбраны созначительным запасом по пропускной способности, либо применение специальных меропроятий, способных быстро босстановить баланс мощностей в системе, напри-

15

мер, с помощью использования сверхпроводниковых накопителей энергии.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Smolovik S.V., Alexandrov G.N., Tomas Opoko. The Possible Development of an Euroepan Electric Energy System and Its Ties with African and Russian Power Systems. The Second International Symposium on the World Energy System: , European Dimensions, East-West. Budapest: Oct, 1992. pp.211-216.

2. Opoko Т., Smolovik S.V. Parallel Operation of Hydro-Electric Cascade on the Congo Riv^r with UCPTE System for. Different Interconnection Alternatives. Fourth International Symposium on the World Energy System. 5-8 October 1994, Budapest, Hungary.