автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Совершенствование методов и технических средств предотвращения и ликвидации аварийных режимов в энергосистеме

На правах рукописи

НАРОВЛЯ НСКИЙ ВЛАДИМИР ГРИГОРЬЕВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ И ЛИКВИДАЦИИ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ В ЭНЕРГОСИСТЕМЕ

Специальность 05. 14. 02 - Электростанции и электроэнергетические системы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Иваново, 2005

Работа выполнена в «Проектно-изыскательском и научно - исследовательском институте по проектированию энергетических систем и электрических сетей» ОАО «Институт «Энергосетьпроект»

доктор технических наук, Научный консультант ,

профессор

Мисрихан Шапиевич Мисриханов

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор

Юрий Гевондович Шакарян

доктор технических наук, профессор

Евгений Александрович Аржанников

доктор технических наук, профессор

Андрей Вячеславович Шунтов

Ведущая организация: Государственное унитарное предприятие

«Всероссийский электротехнический институт им. В.И. Ленина» (ГУП ВЭИ)

Защита состоится 27 января 2006 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 212.064.01 при Ивановском государственном энергетическом университете по адресу: 150003, г. Иваново, ул. Рабфаковская, 34, корпус Б, ауд. 237.

Отзывы (в двух экземплярах, заверенные печатью организации) просим направлять по адресу: 150003, г. Иваново, ул. Рабфаковская, 34, Ученый совет ИГЭУ.

Тел.: (0932) 38-57-59 , факс: (0932) 38-57-01

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ивановского государственного энергетического университета.

Автореферат разослан _декабря 2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного Совета Д 212.064.01 доктор технических наук, профессор

В. Мошкарин

Äf 2265150

3 QQ£j ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Устойчивость работы электроэнергетической системы обеспечивается комплексом технических и организационных мероприятий. Когда совокупность примененных средств оказывается неспособной предотвратить развитие аварии, может происходить переход к асинхронному режиму (АР). В этом случае вынужденной мерой является разделение энергосистемы на две или более независимых подсистем. При этом обычно разделение энергосистем должно выполняться как можно раньше, в самом начале развития асинхронного режима. Для решения этих проблем используются достижения мировой науки, техники, и технологии в части процессов генерации, транспорта и потребления электрической энергии. Это позволяет разрабатывать новые технические решения и методы для повышения устойчивости ЭЭС как на базе традиционных, так и на базе новых технических средств.

Решение проблемы обеспечения надёжной работы ЭЭС в стационарных и переходных режимах, сохранения и восстановления устойчивости послеаварий-ных процессов основывается на совокупности большого комплекса работ советских и российских ученых и исследователей. Фундаментальные исследования Е.А. Аржанникова, В.А. Баринова, К.А. Бринкиса, В.В. Бушуева, В.А. Веникова, Н.И. Воропая, А.З. Гамма, Я.Е. Гоника, Ю.Е. Гуревича, Ф.Г. Гусейнова, А.Ф. Дьякова, Л.А. Жукова, A.C. Зеккеля, Е.С. Иглицкого, Б.И. Иофьева, В.Д. Ковалева, Ф.Л. Когана, Л.А. Кощеева, Д.П. Ледянкина, Н.Е. Лизалека, И.В. Литкенс, Л.Г. Мамиконянца, И.М. Марковича, М.Ш. Мисриханова, A.C. Саухатаса, В.А. Семенова, С.А. Совалова, В.А. Строева, Ю.А. Тихонова, С.А. Ульянова, A.M. Федосеева, A.A. Хачатурова, Ю.Г. Шакаряна, H.H. Щедрина, В.А. Шуина, И.В. Якимца и других советских и российских ученых и инженеров привели к получению детального представления о характере процессов в ЭЭС, разработке методов моделирования, аналитических представлений и численных способов расчёта электромеханического движения ЭЭС, разработке методов анализа устойчивости. Исследованы и решены задачи развития больших ЭЭС, обеспечения устойчивости и надёжности их функционирования. Исследования асинхронных режимов продолжаются в настоящее время в ряде научно-исследовательских институтов, высших учебных заведениях и других организациях.

При этом основными проблемами являются выявление состояния, при котором возникает опасность перехода электроэнергетической системы (ЭЭС) в ^син-

хронный режим (АР), принятие превентивных мер к предотвращению перех< Да к АР, выявление наличия асинхронного режима в случае, когда меры его пр> /йт^ ^ вращения оказались неэффективными, и, наконец, ликвидация АР посредс гиЬкг

х '

технических мероприятий, вплоть до деления ЭЭС. _ _

Для решения этих задач в настоящее время используются ряд локал >§>§ устройств, объединенных под общим названием - автоматика ликвидации ~ хронного режима (АЛАР), которая является частью противоаварийной авто <-> £ ки (ПА) и предназначена для устранения опасных явлений, возникающих в г-*"-госистеме при нарушении синхронной работы ее частей. Устройства АЛА! полагают вблизи потенциально опасных сечений ЭЭС и настраивают на опреде.__, ленные контролируемые параметры режима ЭЭС, изменение которых позволяет выявить наличие перехода ЭЭС в асинхронный режим. Настройку выполняют на основе предварительного анализа совокупности характерных режимов работы ЭЭС. В результате анализа определяют области изменения рабочих параметров, характерные для устойчивого режима ЭЭС. Выход за пределы этой области служит признаком перехода ЭЭС в неустойчивый (асинхронный) режим и является основанием для выработки управляющих воздействий. При этом устройства, работающие с уставками, которые были определены на основе совокупности набора

предварительно рассчитанных ситуаций, неизбежно реагируют на каждую конкретную аварию некоторым «усредненным» образом и в некоторых случаях не срабатывают или срабатывают неправильно. Ошибки могут быть обусловлены ситуацией, в которой схема и режим ЭЭС в данный момент времени не соответствуют предварительно рассчитанному набору характерных режимов, и, следовательно, параметры срабатывания устройства оказываются неприменимыми к данному текущему процессу. Указанная проблема является непреодолимой для устройств АЛАР традиционного исполнения.

Важной задачей является исследование и разработка методов выявления асинхронного режима, базирующихся исключительно на величинах сигналов, доступных для наблюдения в месте установки устройства ПА и не требующих предварительного анализа схемы и режима энергосистемы. Определение эквивалентных параметров электроэнергетической системы в темпе асинхронного режима позволяет более обоснованно подходить к задачам настройки противоава-рийной автоматики и оценке эффективности мероприятий, направленных на сохранение устойчивости системы. Адаптивные методы позволяют динамически, в реальном времени, определять величину угла между эквивалентными генераторами и момент достижения его критической величины.

В связи с развитием технологии сверхпроводниковых материалов, в настоящее время значительное внимание уделяется применению в электроэнергетических системах устройств и оборудования, связанного с использованием особых присущих таким материалам свойств. В работе выполнено исследование возможностей и разработаны методы использования таких устройств для создания дополнительных технических и технологических средств предотвращения и ликвидации АР, повышения устойчивости и управляемости ЭЭС. Использование таких устройств может предоставить дополнительные возможности для координации уровней токов короткого замыкания, повышения надежности работы коммутационной аппаратуры, привести к увеличению пропускной способности линий передачи, увеличению статической и динамической устойчивости, и снижению требуемого уровня дозированных воздействий автоматики противоаварийного управления.

Связь работы с государственными и отраслевыми научно - техническими программами, темами.

Исследования по данной проблеме проводились автором в рамках комплексных программ Министерства промышленности и энергетики РФ, РАО ЕЭС России, ОАО «ФСК ЕЭС».

Цель работы. Исследование, разработка и реализация новых технических и технологических решений для повышения надёжности и эффективности работы электроэнергетической системы, предотвращения и ликвидации асинхронного "режима.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели выполнен сле-* дующий комплекс работ:

Проведен анализ функциональных особенностей существующих и перспективных устройств автоматики ликвидации асинхронного режима, разработана классификация типов технологических алгоритмов АЛАР, предложен способ систематизации технических средств и технологических решений по характерным признакам, использующимся для выявления АР, определены пути дальнейшего совершенствования системы автоматики ликвидации асинхронного режима.

Исследованы принципиальные вопросы наблюдаемости и идентификации режимных параметров применительно к задаче выявления АР. Проведен обобщённый анализ предельно достижимой точности результатов идентификации параметров АР в условиях, когда входной сигнал искажен случайными флуктуация-ми (шумами).

Разработаны методы идентификации режимных параметров энергосистемы на основе информации, доступной для локального устройства ПА. Полученные методы используются для анализа процессов аварий, связанных с существенным изменением положения углов генераторов, и могут быть положены в основу технологических алгоритмов работы новых локальных адаптивных устройств ПА.

Разработаны новые технологические алгоритмы работы АЛАР, наиболее эффективным образом использующие возможности, предоставляемые для этого микропроцессорной техникой, разработаны, внедрены и используются в ЭЭС устройства АЛАР-М, выполненные на этой технологической основе.

Рассмотрен новый класс устройств для ликвидации АР, с использованием сверхпроводниковых элементов, основанный на контроле тока и управлении магнитным потоком в цепях трансформатора. Исследованы функциональные возможности таких устройств, выработаны рекомендации по их применению при ликвидации АР и координации уровня токов короткого замыкания.

Проведены комплексные исследования применения сверхпроводниковых индуктивных накопителей (СПИН) для целей предотвращения АР и потери устойчивости, а также для повышения пропускной способности линий передач. Разработаны методические основы расчёта параметров СПИН энергетического назначения, получены оценки эффективности использования такого оборудования.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются методы и технические средства предотвращения и ликвидации асинхронного режима в энергосистеме. Предметом исследования является повышение устойчивости и надежности передачи электроэнергии.

Методика исследования. Разработанные в диссертации научные положения используют системный подход к анализу режимов ЭЭС и основываются на комплексном использовании теоретических и экспериментальных методов исследования в этой области. Решение поставленных в работе задач, стало возможным благодаря известным достижениям указанных научных дисциплин, не противоречит их положениям и базируется на строго доказанных выводах фундаментальных и прикладных наук, таких как математический анализ, математическая статистика, теоретические основы электротехники.

Достоверность и обоснованность результатов работы. Разработанные в соответствии с предложенными теоретическими положениями новые технические решения опробованы экспериментально посредством испытаний на электродинамической модели энергосистемы и анализа результатов их применения к исследованию осциллограмм аварий в ЭЭС. Результаты экспериментов и испытаний сопоставлялись с известными результатами, полученными в этой области другими авторами.

Научная новизна и значимость полученных результатов по мнению автора заключается в следующем:

1. Исследован вопрос наблюдаемости и идентификации режимных параметров применительно к задаче выявления АР. Выполнен обобщённый анализ предельно достижимой точности результатов идентификации параметров АР в условиях, когда входной сигнал искажен случайными флуктуациями (шумами). Установлено, что при характерном для ЭЭС уровне шума измеряемого сигнала напряжения и тока результаты идентификации могут быть использованы в технологических алгоритмах локальных устройств ПА;

2. Разработан и исследован комплекс методов идентификации режимных параметров энергосистемы на основе информации, доступной для локального устройства ПА. Использование предложенных методов позволяет получать эквивалентные параметры энергосистемы в режимах глубоких качаний и асинхронного хода на основе информации о токе и напряжении в узле установки локального устройства противоаварийного управления. Разработанные методы могут быть

применены для эффективного анализа процессов аварий, связанных с существенным изменением положения углов генераторов, и положены в основу технологических алгоритмов работы устройств АЛАР. Предложенные решения позволяют увеличить точность работы системы противоаварийной автоматики;

3. Разработан новый метод выявления положения на защищаемом участке точки электрического центра качаний (ЭЦК). Предложенный метод обеспечивает селективность работы АЛАР и использует только информацию, доступную для > измерения в узле установки локального устройства;

4. На основе анализа существующих устройств автоматики ликвидации асинхронного режима разработана классификация типов существующих технологических алгоритмов АЛАР, позволяющая наглядно и обозримо провести систе- 1 матизацию технических средств и технологических решений данного класса задач, определить тенденцию развития, и выявить основные функциональные требования к работе современных и разрабатываемых устройств противоаварийного управления;

5. Разработаны методические основы построения алгоритмов работы локальных микропроцессорных устройств АЛАР, с использованием в качестве основного параметра функции изменения от времени угла между эквивалентными генераторами в двухмашинной эквивалентной схеме асинхронного режима энергосистемы;

6. Предложены и конструктивно проработаны технические решения предотвращения и ликвидации АР на базе использования новых перспективных технологий, связанных с применением сверхпроводниковых материалов;

7. Рассмотрен новый класс многофункциональных трансформаторных то-коограничивающих устройств со сверхпроводниковым экраном, исследованы функциональные возможности таких устройств, выработаны рекомендации по их применению для использования при ликвидации АР и координации уровня токов короткого замыкания;

8. Проведены комплексные исследования применения СПИН для повышения устойчивости и пропускной способности линий передач, получены оценки эффективности использования такого оборудования в ЭЭС. Разработаны методические основы расчёта параметров сверхпроводниковых индуктивных накопителей энергетического назначения;

9. Защищены свидетельствами на регистрацию программ и алгоритмов устройства АЛАР и программные комплексы расчета энергетических характеристик СПИН, защищены патентами РФ многофункциональные трансформаторные токоограничивающие устройства со сверхпроводниковым экраном.

Практическая ценность работы по мнению автора заключается в следующем:

1. Обоснована возможность применения разработанных адаптивных методов анализа состояния ЭЭС в микропроцессорных устройствах для повышения надежности работы ЭЭС и предотвращения развития и ликвидации АР;

2. Приведенные в работе результаты оценки предельно достижимой точности идентификации режимных параметров представляют практический интерес при проектировании новых и модернизации известных устройств;

3. Разработанные положения используются в практике проектирования, методиках расчёта и настройки устройств АЛАР-М, что позволяет повысить эффективность и качественные результаты проектирования новых энергосетевых объектов;

4. Выполнены исследовательские и опытно-конструкторские работы, разработаны методы, алгоритмы и программное обеспечение для нового микроконтроллерного устройства «АЛАР -М»;

5. Разработанные, запатентованные и внедренные программы, реализующие новые технологические алгоритмы, позволили поднять качественные показатели устройства АЛАР, повысили их надёжность и эффективность.

Реализация результатов работы. Начиная с 2000 г., устройства AJIAP-M используются в энергосистемах Российской Федерации. На базе этого устройства выполняется модернизация системы ПА Архэнерго. Начата поставка таких устройств по заказу фирмы Siemens для использования их в энергосистеме Казахстана.

Материалы по устройству AJIAP-M используются при подготовке специалистов отрасли, а также в лекционной практике по учебной дисциплине «Автоматика электроэнергетических систем», курсовых и дипломных проектов в МЭИ (ТУ).

Результаты исследований и методики расчёта, изложенные в опубликованных трудах используются специалистами организаций электроэнергетической отрасли при проектировании системы ПА с использованием новых технических решений.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Комплекс методов идентификации режимных параметров энергосистемы на основе информации, доступной для локального устройства ПА, в условиях нерегулярных флуктуаций входных сигналов, том числе, методы анализа траекторий векторов напряжения, тока и производных от них величин в комплексной плоскости и методы расчёта посредством решения переопределенной системы уравнений ветвей эквивалентной схемы.

2. Метод и результаты обобщённого анализа предельно достижимой точности результатов идентификации параметров АР.

3. Метод выявления положения точки электрического центра качаний, использующий только информацию, доступную для измерения в узле установки локального устройства АЛАР.

4. Методические основы построения алгоритмов работы локальных микропроцессорных устройств «АЛАР-М», с использованием в качестве основного параметра функции изменения от времени угла между эквивалентными генераторами в двухмашинной эквивалентной схеме АР ЭЭС.

5. Принцип работы, основные функциональные особенности и технические возможности трансформаторных токоограничивающих устройств на основе управления магнитным потоком сверхпроводниковым экраном, рекомендации по их применению для ликвидации АР и координации уровня токов короткого замыкания.

6. Результаты комплексных исследований применения СПИН для повышения устойчивости и пропускной способности линий передач, оценки эффективности использования такого оборудования в ЭЭС, методические основы расчёта параметров сверхпроводниковых индуктивных накопителей энергетического назначения.

Личный вклад соискателя. Приведенные в диссертации результаты являются составной частью НИОКР, выполняемых в ОАО «Институт «Энергосетьп-роект» под руководством или при участии автора, а также инициативных работ. В работах, опубликованных в соавторстве, соискателю принадлежит постановка и формализация задач, разработка теоретических и методических положений, математических моделей и методов, реализация алгоритмических решений, обобщение и анализ результатов и рекомендации по их применению.

Апробация результатов диссертации. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на семинарах и конференциях разного уровня, в том числе на Всесоюзном научно-техническом совещании "Научно -

технические вопросы создания сверхпроводникового электроэнергетического оборудования" Минэнерго СССР, конференции "Актуальные проблемы релейной защиты, противоаварийной автоматики, устойчивости и моделирования энергосистем", XV научно-технической конференции «Релейная защита и автоматика энергосистем»

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано более 45 печатных работ, в том числе 11 патентов и авторских свидетельств на изобретения, 2 < свидетельства о регистрации программ. После получения ученой степени кандидата технических наук опубликовано 37 работ, в том числе 2 монографии (из них одна в соавторстве).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глав, 1

заключения, библиографического списка и 6 приложений. Общий объем работы составляет 312 страниц, в том числе основного текста 272 страницы, включая 80 рисунков 9 таблиц и 10 страниц библиографического списка (147 наименований).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассмотрены методы и технические средства предотвращения и ликвидации аварийных режимов в электроэнергетической системе, представлена краткая история развития и современное состояние вопроса. Основное внимание уделено рассмотрению условий возникновения асинхронного режима (АР), существующим и перспективным методам и средствам его предотвращения и ликвидации.

Выявлены недостатки и показана актуальность проблемы совершенствования методов и технических средств предотвращения и ликвидации АР.

Асинхронный режим, нарушает параллельную работу частей энергосистемы, сопровождается глубокими посадками напряжения на линиях передачи. Для целей оперативного выявления АР и восстановления нормального режима в составе ПА мероприятий предусмотрено действие специальных устройств автоматической ликвидации асинхронного режима (АЛАР).

В качестве объектов и инструментов поддержания устойчивости энергосистемы используются источники активной и реактивной мощности, силовые регуляторы активно-реактивной мощности, коммутационные аппараты, объединенные общей системой противоаварийной автоматики (ПА).

В работе рассмотрены основные вопросы выявления АР, включая исследования и разработку методов, базирующихся на информации, доступной для локального устройства АЛАР, определены перспективы использования новых технических средств АЛАР на базе микропроцессорных устройств, и исполнительных органов системы ПА с использованием сверхпроводниковых материалов, таких как бесконтактные выключатели и управляемые накопители энергии.

Сформулированы основные задачи диссертационной работы.

В главе 1 систематизированы основные представления об асинхронном режиме в целом, методам моделирования и эквивалентирования ЭЭС применительно к асинхронному режиму, проведен анализ современного состояния автоматики ликвидации асинхронного режима, требований к устройствам АЛАР, их установке и настройке. Выполнен анализ функциональных особенностей существующих и перспективных устройств автоматики ликвидации асинхронного режима, разработана классификация типов технологических алгоритмов АЛАР, предложен способ систематизации технических средств и технологических решений по характерным признакам, использующимся для выявления АР. Предложена сводная аналитическая таблица связи косвенных и прямых методов выявления АР вместе с их функциональными возможностями и объёмом предварительной информацией, необходимой для реализации каждого метода.

Как правило, настройку устройств АЛАР рассчитывают заранее с учетом разнообразных возможных режимов работы энергосистемы, и, тем самым, определяют некоторую характерную для совокупности режимов область срабатывания пусковых органов. При этом в случае, когда текущий режим энергосистемы по каким либо причинам выходит за границы предварительных оценок, возможно как ошибочное несрабатывание, так и ложное срабатывание устройства ПА. ш В связи с этим является актуальной задача разработки методики выявления

и ликвидации АР, для реализации которой необходимой и достаточной является информация о величинах, непосредственно доступных для измерения (таких, как токи и напряжения в узле установки устройства), и о параметрах электропереда' чи, доступных для непосредственной и достоверной оценки (сопротивления электропередачи, входящие в зону, контролируемую данным устройством АЛАР). В качестве результатов расчёта должны быть получены эквивалентные сопротивления от узла включения устройства до узлов приложения ЭДС эквивалентных генераторов и величины векторов этих ЭДС.

Решение задачи позволяет реализовать такие алгоритмы выявления АР в ЭЭС, для функционирования которых требуется задавать только уставки, относящиеся непосредственно к параметрам контролируемого участка электропередачи.

Для повышения эффективности и качества работы автоматики ликвидации асинхронного режима необходимо в наибольшей степени использовать новые возможности, предоставляемые микропроцессорной техникой, реализовать определение (идентификацию) эквивалентных параметров энергосистемы в темпе процесса динамического перехода, повысить надежность определения положения электрического центра качаний.

Предупреждение возникновения АР базируется на системе средств релейной защиты (РЗ) в части локализации аварий, а защита от последствий уже возникшего АР и его прекращение обеспечивается автоматикой ликвидации асинхронного режима (АЛАР). Обе системы защиты в конечном итоге воздействуют на исполнительные органы - системную коммутационную аппаратуру, посредством которой выполняются противоаварийные мероприятия вплоть до рассоединения частей энергосистемы.

Вместе с тем, традиционная коммутационная аппаратура в ряде случаев не справляется с предъявляемыми к ней сегодня требованиями по уровню разрываемого тока, количеству рабочих циклов и надежности работы.

В настоящее время, в связи с развитием технологии сверхпроводниковых материалов, значительное внимание уделяется использованию в электроэнергетических системах устройств и оборудования, связанного с использованием особых, присущих таким материалам свойств и возможностей. Такие устройства могут быть использованы для решения некоторых задач противоаварийной автоматики, в частности для предупреждения возникновения и ликвидации асинхронного ре' жима.

В связи с этим представляется целесообразным создание и использование устройства, объединяющее функции трансформатора токоограничителя и выключателя при значительном уменьшении суммарного веса и объема. Общие требования, которым должно отвечать такое устройство состоят в ограничении аварийного тока, отключения отходящих линий в аварийном режиме, защите трансформаторного устройства при коротком замыкания на его выводах, осуществлении автоматического повторного включения, регулирования уровня срабатывания защит и т.д. Использование устройства такого типа позволило бы по новому сформировать и схемы высоковольтных распределительных устройств.

Сверхпроводниковые индуктивные накопители (СПИН) могут рассматриваться в качестве нового, эффективного средства предотвращения возникновения асинхронного режима. На СПИН энергоёмкостью в единицы и десятки МДж мо-

гут быть возложены задачи увеличения пределов передаваемой мощности линии, в частности, посредством реактивной мощности, и демпфирования некоторого объема колебаний активной мощности. На накопители большей энергоёмкости (несколько сотен МДж), кроме того, могут быть возложены задачи сглаживания нерегулярных колебаний мощности по линиям, связывающим энергосистемы, обеспечения компенсации колебаний энергопотребления, уменьшения объема дозированных воздействий ПА в период аварии и т.п. Техническая возможность использования сверхпроводниковых индуктивных накопителей в энергетических системах подтверждается мировым опытом.

Глава 2 посвящена вопросам наблюдаемости, идентификации режимных параметров и особенностям эквивалентирования электроэнергетической системы, применительно к задаче выявления асинхронного режима. Рассмотрены вопросы, связанные с получением достоверных результатов в условиях случайных флуктуации (шумов) входных сигналов.

Особенностью работы автоматики ликвидации асинхронного режима является то, что она должна обладать высокой чувствительностью к возможному нарушению устойчивости энергосистемы, но при этом не реагировать на динамические процессы, не связанные с переходом к асинхронному режиму, и, кроме того, селективно реагировать на движение электрического центра качаний вдоль линии электропередачи. Выполнение указанных требований должно обеспечиваться соответствующим выбором режимных параметров энергосистемы, выход которых за пределы заданных уставок приводит к срабатыванию устройства. Формирование режимных параметров и их уставок в настоящее время выполняют на базе заранее определяемой информации об эквивалентных характеристиках ЭЭС, представленной в виде двухмашинной схемы замещения. Однако, возможно возникновение несоответствия задаваемых параметров схемы замещения их текущим значениям вследствие изменения структуры и режима эксплуатации электропередачи, в том числе, при действии устройств противоаварийного управления. Это приводит к необходимости вынужденного расширения диапазона уставок устройств АЛАР, и возможным неправильным действиям в ряде режимов ЭЭС, в том числе, к несрабатыванию или ложному срабатыванию.

В связи с этим является актуальной задача разработки методики выявления и ликвидации АР, для реализации которой необходимой и достаточной является информация о величинах, непосредственно доступных для измерения (таких, как токи и напряжения в узле установки устройства), и о параметрах электропередачи, доступных для непосредственной и достоверной оценки (сопротивления электропередачи, входящие в зону, контролируемую данным устройством АЛАР). В качестве результатов расчёта должны быть получены эквивалентные сопротивления от узла включения устройства до узлов приложения ЭДС эквивалентных генераторов и величины векторов этих ЭДС.

Решение такой задачи позволит реализовать адаптивные алгоритмы выявления АР в ЭЭС, для функционирования которых не требуется задавать внешние уставки, не относящиеся непосредственно к параметрам контролируемого участка электропередачи.

Для определения эквивалентных параметров АР систему независимых уравнений можно получить с помощью выборки измерений при различной величине угла между эквивалентными генераторами. Решение этой системы в принципе позволяет определить искомые эквивалентные параметры.

В соответствии с установившимися представлениями для выявления асинхронного режима обычно базируются на одной из простейших эквивалентных моделей ЭЭС (см. рис. 1, рис. 2). Точка с напряжением Uсоответствует месту установки локального устройства противоаварийной автоматики, а сопротивления Zi,Z2 - эквивалентным сопротивлениям ветвей модели ЭЭС.

При создании адаптивных алгоритмов надо быть уверенным, что во всём диапазоне допустимых значений эквивалентных сопротивлений возможные погрешности измерений дадут приемлемую точность результатов расчётов. Поэтому в работе рассмотрено, как погрешность определения параметров двухмашинной схемы зависит от шума векторов напряжения и тока.

Для изучения погрешностей нахождения сопротивлений двухмашинной схемы использовано основное уравнение Éj = Ü + Z] • i.

Введём в рассмотрение величину отношения сопротивления ветвей в виде т) = ¿2/Zj. Поскольку каждое из эквивалентных сопротивления ветвей ЭЭС, можно рассматривать как последовательное соединение активного и индуктивного сопротивлений и в реальной ЭЭС активная компонента эквивалентного сопротивления, как правило, меньше реактивной, то угол каждого из сопротивлений принадлежит интервалу [я/4; я/2], а разность этих углов ограничена областью [-я/4;я/4]. Целесообразно также рассматривать поведение функции в условиях, когда модули сопротивлений отличаются не более чем в 10 раз. При этих ограничениях область существования практически значимых величин г) является сектором кольца в правой полуплоскости т) е[0.1;10]; 0е[-л/4;п/4].

Показано, что относительная погрешность расчёта эквивалентных сопротивлений имеет вид:

4z = (l/2)-H(Tb8)-4u + 4i, (1)

где = AÚ/Ú, = AÍ/Í, H(fi,6) = (fi-1)-j-(f) + l)-ctg(5/2), и зависит как от отношения сопротивлений схемы г), так и от угла между ЭДС 5.

Относительная погрешность расчёта ЭДС содержит вклад и от погрешности тока и от погрешности напряжения, которые следует суммировать по абсолютной величине:

4 Е = (2 • H(f|,6)/(H(f|,8) + 2)) • 4 и + (4/(Н(л,5) + 2» - 4 ж (2)

Для устройств AJIAP наиболее важна погрешность определения разностного угла между эквивалентами ЭДС. Эту величину можно рассматривать в виде суперпозиции погрешности, связанной с током и погрешности, связанной с напряжением:

Да = ДаЕ1+ДаЕи (3)

При этом слагаемые определяются следующим образом:

ДаЕ1 = 2 ■ 72 • • sin2 (5/2)/((r| + cos в)2 + sin2 в) х

x(n (cose-sin0)+T|-(cose + sin9)ctg(5/2)+ ctg(5/2)+1)'

Г1 ¿1 й гг п2

Рис. 1. Схема замещения «генератор - шины».

Г1 Ё, г, ^ гг в2 Г2

Рис. 2. Двухмашинная схема замещения

ЛаЕи (>/2-Ас<е1 Дополученные оценки величин погрешностей являются верхними оценками для всех практически возможных значений сопротивлений двухмашинной схемы.

Оценка шума напряжения и тока по осциллограммам реальных процессов в ЭЭС показала, что уровень шума сигнала токи и напряжения обычно находится в диапазоне от 3 до 8%, при этом погрешность векторов не превышает 1-^2%, что дает основание рассчитывать на достижение точности расчёта угла между ЭДС в рассматриваемых методах выявления АР с погрешностью не превышающей 4-5°

В главе 3 рассмотрены методы идентификации параметров эквивалентной схемы по траекториям векторов наблюдаемых величин.

Предложенные методы позволяют выполнить анализ процесса развития аварии с переходом в АР, используя данные, полученных из осциллограмм системных регистраторов, и разработать алгоритмы выявления и предотвращения АР для устройств локальной автоматики ликвидации АР.

Первый метод предназначен для работы в условиях, мощность одной из примыкающих энергосистем значительно превышает мощность другой энергосистемы. Для эквивалентной схемы по рис. 1 выражения для векторов напряжения и тока в точке измерения рассматриваются как окружности в комплексной плоскости:

и = (г2Е^а + +г2) = рце}а + си, (4)

I = (е,^ - и2)/(г, + г2) = р,е^ + с,, (5)

где угол а определяет положение вектора ЭДС в текущий момент времени. Имея выборку измерений напряжения и тока можно определить координаты центров и радиусы окружностей траекторий.

При этом на интервале выборки будем полагать неизменными величины эквивалентных сопротивлений и абсолютных значений ЭДС. Таким образом, возможное изменение параметров на всем интервале переходного процесса будем представлять как ступенчатое изменение по интервалам базовых выборок.

Для решения задачи идентификации параметров траектории в таких условиях применен модифицированный метод наименьших квадратов (МНК), отличающийся выполнением предварительного преобразования координат с целью привести наблюдаемую дугу к симметричному относительно оси ординат положению, что существенно повышает точность расчётов в условиях короткой выборки данных. Поскольку в процессе перехода к АР параметры эквивалента энергосистемы могут изменяться во времени, следует ограничиваться наименьшей возможной длиной выборки ещё удовлетворяющей условиям применения МНК.

Получим из (4), (5) величину одного из эквивалентных сопротивлений как ¿] =си/с,. Затем по вектору напряжения и тока в одной из точек выборки (пусть «п»), получим систему уравнений

рие^п> = 0(п)-си1

р|е^") = 1(п)-с1 У решение которой даёт величину другого эквивалентного сопротивления ¿2:

7 _Ри _Ц(п)-сц

(7)

Теперь из уравнений ветвей эквивалентной схемы можно определить вектора напряжения и ЭДС для каждой точки выборки:

й2(п) = й(п) + г,1(п), (8)

É,(n) = Ú(n)-Z2Í(n), (9)

и, наконец, определить угол ЭДС относительно шин, как разность аргументов векторов.

В работе также рассматривается более сложный пример расчёта при наличии отбора мощности в узле наблюдения. Показано, что наличие отбора мощности не приводит к изменению процедуры расчета.

Следующий метод предназначен для определения параметров эквивалента в ситуации, когда примыкающие энергосистемы имеют сравнимую мощность. Для двухмашинной эквивалентной схемы энергосистемы (рис. 2) выражения для наблюдаемых величин напряжения и тока имеют вид Ü = (Z2 • É] + Zj • É2)/Zj;, Í = (É,-É2)/Zz, где Zz = Z, + Z2,a É, = E, .eJai(t), É2 = E2-eJ'a2<t>-вектора эквивалентных ЭДС. Выражение для вектора полной мощности будем рассматривать в виде S = U ■ I .

В большинстве практических случаев можно полагать, что эквивалентные ЭДС приблизительно равны друг другу, поэтому рассмотрим полученные выражения при условии |É,| = |É2| = E. Представляя комплексные величины сопротивлений в экспоненциальном виде Z] = Zj • eJ 01, Z2 = Z2 • eJ'®2 и вводя обозначения fo = (E2/Zs2)-Z, • eje', ,i2 = (E2/Z22)• Z2 -eJ°2, получим:

^Аге-^-цг-е^ + цг-ц,. (Ю)

где 6 = а2 - а] - угол между ЭДС.

Правую часть (10) можно рассматривать как суперпозицию двух векторов: S = c + p(5), (11)

где вектор р(5) = ■ e_J'8 - |i2 • е-*8 представляет собой эллипс в комплексной плоскости, а вектор с = ц2 - Ц] соответствует сдвигу указанного эллипса относительно начала координат комплексной плоскости. Параметры эллипса определяются методом наименьших квадратов, а именно, путём минимизации невязки:

Дг ГЪ-7 I2

F(a,b,c,d,a)= vA +В -1 , где А = [(х,-c) cos(a) + (y,-d) sin(a)]/a,

1=1 L- ^

В = [(у,-d)cos(a) + (c-x,)sin(a)]/b, х,,у, - координаты точек годографа вектора полной мощности, N - общеё количество точек выборки данных, i е [1;N].

Применяя операцию поворота, и располагая направления осей эллипса параллельно осям координат комплексной плоскости, получим:

S = е^ • (ц, • e-J (5"0o) - ц2 • eJ(5+9°-J) - ^» • (ц, ■ ej9° - ц2 • e"j0»), (12)

где ео = (в1-02)/2.

Правую часть полученного выражения можно рассматривать как суперпозицию вектора центра и траектории эллипса

S = c + p(8 + 0o), (13)

где с = -е^ф • (ц, • eJ 9° - ц2 ■ е~'0°); р = eJ * • (И ' e"J (5"е°] - ц2 • eJ (8_0^).

Из полученных величин щ, ц2 можно определить величины аргументов сопротивлений эквивалентной схемы. Однако величины модулей сопротивлений, равно как и величины модулей ЭДС, пока не определены, и имеющейся информации пока недостаточно для их определения.

Возможность определения указанных величин предоставляет «двухточечное» измерение вектора полной мощности, выполненное по концам некоторой линии передачи с заранее известными параметрами.

Рассмотрим двухмашинную эквивалентную схему, представленную на рис. 3. Будем полагать, что сопротивление линии Z известно с достаточной степенью точности, а модули ЭДС удовлетворяют указанному выше условию приблизительного равенства. Тогда выражения для мощностей имеют вид:

51 = Air e_J'5 - Ц21 ■eJ'8 + И-21 - И1

52 = А12" e~J'8 - Ц22'eJ'8 + Й22 - A12

2 z. . 2 Z2 + Z . 2 Zi + Z . 2 z2 гдеци=Е ._L.;h21=e .-¿-5-5,1,2 =E ~L—i]l2l=E

¿1 ¿1 ¿1

Определив в соответствии с вышеизложенной методикой параметры для каждого из эллипсов, получим эквивалентные сопротивления:

Z, = Z - ц,, /№12 - ц,,); ¿2 = Z - цггДйг! - А22) ■ О5)

Наконец, по известному теперь значению = |z + Z, + Z21 получим величину модуля эквивалентной ЭДС: _

E = ZzVAii/z,. (16)

Таким образом, теперь рассчитаны все элементы эквивалентной схемы.

Для апробации метода и оценки погрешностей результатов, которые могут быть связаны как с погрешностями измеряемых величин выборки, так и с принятым допущением о равенстве величин эквивалентных ЭДС Ё], Ё2, проведён ряд численных экспериментов.

Для изучения влияния на результаты предложенного метода неодинаковости величин ЭДС было реализовано изменение величины отношений модулей к = |Ё]/Ё2|' в пределах 0.8-И.2, характерных для реальных энергосистем.

Результаты серии вычислительных экспериментов показали, что в диапазоне величин к = 0,81+ 1,25 при введенном шуме сигнала 1% погрешность определения угла находится в диапазоне от 1 до 4 градусов. При введенном шуме 3% погрешность определения угла составляет от 3 до 6 градусов, а при увеличении величины шума до 5% погрешность определения угла не превышает 9 градусов.

В главе 4 рассмотрены способы получения параметров эквивалентной схемы ЭЭС в асинхронном режиме на основе анализа совокупности отсчётов наблюдаемых величин и идентификации соответствующих параметров уравнений электрической цепи.

В разделе 4.1 изложен метод нахождения эквивалентов электроэнергетической системы с помощью уравнений, связывающих вектора напряжения и тока и их первые, и вторые производные со значениями сопротивления эквивалента.

Пусть для двухмашинной схемы (рис. 2) известны напряжение и ток в узле линии для некоторого интервала времени, и справедлива математическая модель вида:

Ё, - Ü = Zji; V-E2 = Z2i. (17)

ri fc, z1 «1 z "2 z2 i2 Г2

Рис. 3. Линия передачи с присоединенными эквивалентами энергосистемы.

(14)

Измерение в промежуточной точке линии можно рассматривать как относительно левой ветви, так и относительно правой ветви. Поэтому, обобщая уравнения (17) для обоих направлений, будем далее рассматривать одно уравнение вида: É = Eeja(t) = Ù±Z-i, (18)

где положительный знак соответствует E],Z], а отрицательный соответствует E2,Z2.

Пусть на рассматриваемом интервале времени ЭДС неизменны по абсолютной величине и зависят только от угла поворота, É(t) = Е • eJ01^. При этом реальное изменение угла в АР можно с приемлемой точностью представить в виде полинома второй степени a(t) = а0 + а, ■ t + а2 • t .

Полагаем, что функциональные зависимости токов, напряжений и ЭДС непрерывны, а величины сопротивлений неизменны на каждом интервале измерения. Тогда, дифференцируя обе части уравнения во времени, получим:

j • a'(t) • (Ù ± Z • ï) = Ù' + Z • i' 1

j - a"(t) • (Ù ± Z • ï) + j • a'(t) • (Ù' ± Z • I') = Û" ± Z • Ï"J

Аппроксимируя на каждом коротком интервале наблюдения выражение для угла линейной зависимостью (т.е. {a0;a1;a2}^{â0;â1};â2 =0), из (19) получим уравнение относительно эквивалентного сопротивления:

Ù±ZÏ Ù'±Zi'

--:—г- = --. (20)

U'IZ-I' и" ± z • г

Уравнение (20) справедливо для точек измерения, в которых выполняются ограничивающие условия U' ± Z • I' ^ 0; Ù" ± Z ■ I" 0. Отметим, что эти условия не выполняются только в точках, в которых нет изменения ни напряжения, ни тока и, следовательно, нет движения роторов эквивалентных генераторов. Во всех остальных точках, а значит всегда при наличии АР или глубоких качаний, уравнения (20) имеет смысл. С учётом этого уравнение (20) можно представить в виде квадратного уравнения относительно сопротивления ветви:

(i-r-i^n-Z2 + (Ù-i' + Ù'-i-2-Ù'-i')-Z + Ù-Ù*-Ù'-Ù' = 0, (21) которое всегда имеет пару решений.

Одно из решений относится к искомой ветви, а другое - к противоположной ветви, причём во втором решении получается значение сопротивления с противоположным знаком.

Получив величины эквивалентных сопротивлений ветвей, можно определить эквивалентные ЭДС на основе уравнений (17).

Для расчёта производных в условиях зашумленного сигнала использовалась параболическая аппроксимация на интервале наблюдения по методу наименьших квадратов.

При нахождении значений сопротивлений получаем два корня Z,S;2S = (-В±л/в2 -4-ÀC)/2• À. В силу симметрии решений уравнения относительно правой и левой ветви для определения принадлежности корней используется следующие условия:

Z, =Z1S, Z2=-Z2snPH(5R(Zls)>0)&(3(Z]S)>0)&(5R(Z2S)<0)&(3(Z2S)<0) ¿! = -Z2S , Z2 = Zls npH(9î(Zls) < 0)& (3(ZIS) < 0) &(3?(Z2S) > 0)& (3(Z2S) > 0)

При других соотношениях между действительными и мнимыми частями величин векторов сопротивлений результат расчёта признается невалидным для рассматриваемой выборки значений входных величин.

Преимуществом метода является возможность реализации вычислительного алгоритма за определённое, заранее известное количество операций, при весьма скромных требованиях к вычислительным ресурсам, однако, использование этого метода возможно только для относительно медленных процессов, т.е. когда на каждом интервале выборки участки параболического полинома могут быть аппроксимированы линейной функцией с приемлемой точностью.

В разделе 4.2 изложен метод анализа пары комплексно - сопряженных уравнений ветвей эквивалентной схемы. Метод не имеет ограничений, связанных с характером наблюдаемого процесса, но является более ресурсоёмким. При практической реализации метода имеются варианты выбора способа построения алгоритма - либо выполнение расчётов за определенное, заранее заданное количество операций, при использовании относительно большого объёма оперативной памяти контроллера, либо выполнение расчётов итеративным образом, с существенной экономией ресурсов, но с неопределенным количеством выполняемых операций. Отметим, что указанная альтернатива между ресурсоёмкостью и временем выполнения расчёта характерна для всех способов решения систем нелинейных уравнений. Впрочем, в настоящее время в связи с наличием достаточно мощных вычислительных средств, в том числе и микроконтроллерных, проблема выбора между этими двумя возможностями в значительной степени смягчена.

Метод основывается на определении коэффициентов уравнений ветвей (18) эквивалентной схемы (рис. 2) по данным выборки векторов исходных сигналов, преобразованных специальным образом с исключением переменной величины угла ЭДС.

Такое преобразование позволяет перейти к рассмотрению динамического процесса вне синхронной системы координат и использовать для расчётов выборку векторов, произвольно распределённых во времени.

Преобразуем уравнение (18) с целью перехода к форме, не зависимой от угла вектора ЭДС. Получим равносильное уравнение, выполнив операцию сопря-

* * * *

жения в пространстве комплексных чисел Е] - и =2^-1 . Перемножая эти уравнения, получим:

Е,2=(и + 2, А ии' + г*-!*). (22)

Уравнение (22) имеет по два решения. Корнями уравнения (22) являются наборы {Е]^} и {Е2;- ?,2}. Одно из решений относится к искомой ветви, а другое - к противоположной ветви, причём во втором решении получается значение сопротивления с противоположным знаком.

Уравнение (22) можно рассматривать относительно непосредственно наблюдаемых величин (тока и напряжения) или относительно переменных, производных от непосредственно наблюдаемых величин.

Например, рассматривая уравнение относительно тока и напряжения, получим:

Е? = и2 + г? •12+2211Лсо5(ф-е), (23)

где 0 -угол сопротивления, а ф-разность углов между напряжением и током.

Или, вводя определение комплексного сопротивления в точке наблюдения как сумму вещественной и мнимой частей, и представляя эквивалентное сопротивление в алгебраической форме ¿ = и/1 = 5И(0/0 + = + ]Х, получим расчётное уравнение в виде:

Е?=((К + К,)2+(Х + Х1)2)-12. (24)

Можно получить и другие формы представления уравнения (22), отличающиеся набором переменных.

Как показали исследования, каждая из форм обладаёт различными свойствами в рамках задачи оценивания параметров в условиях зашумлённости входных сигналов. В дальнейшем рассматривается уравнение вида (24), которое оказалось наиболее удобным для идентификации параметров эквивалента.

По мере развития процесса АР величины эквивалентных ЭДС и сопротивлений могут изменяться, например, вследствие изменения сопротивления нагрузки и характеристик реальных генераторов, входящих в состав эквивалентов. Поэтому параметры на интервале каждой выборки будем понимать как усредненные по данному интервалу. Расчет параметров в условиях наличия шума выполняется методом наименьших квадратов по переопределенной системе уравнений, построенной по (24).

Для каждого интервала, содержащего N измерений векторов Ои I, анализируется переопределенная система уравнений, составленная из уравнений следующего вида:

Е? = [(R<k> + R] )2 + (X<k> + X, )2 ] • 12<к> (25)

где к e[l;N] - индексы наборов выборки.

Для выполнения расчётов использовалась программа оптимизации, которая определяет коэффициенты системы уравнений (25), минимизируя невязку:

fro.WflAb^B^qü.it.bft E^ÜU.jI.bZ)

Пример поля невязки приведен на рис. 4.

Решение системы уравнений (25) позволяет определить компоненты комплексного сопротивления ветви и величину амплитуды ЭДС для каждой выборки векторов входного сигнала. После этого можно получить величину вектора ЭДС и его угол для любой из имеющихся в выборке пары входных величин тока и напряжения, соответствующих некоторому моменту времени внутри интервала выборки.

Исследование предлагаемого метода показало, что при уровне шума векторов напряжения и тока до 3%, правильном выборе исходных значений параметров и устранения ярко выраженных выбросов сигнала, он позволяет надёжно определить значения эквивалентов при условии допустимости представления ЭЭС двухмашинной схемой замещения.

В случае, когда выборка данных не соответствует принятой модели процесса, получаемые значения параметров содержат явные признаки невалидности. Это позволяет утверждать о надёжности предлагаемого метода расчёта в смысле недопущения появления ложных решений.

Такой анализ может предоставить дополнительную информацию для решения задачи корректного выбора уставок срабатывания, а также правильности согласования работы различных комплектов устройств AJIAP, установленных на одной электропередаче.

Рис. 4. Пример поля невязки целевой функции, (уровень шума 3%).

Раздел 4.3 посвящен рассмотрению способа оптимизации формирования рабочей выборки сигнала с использованием особенностей развития динамического перехода к асинхронному режиму. Предложенная оптимизация применима к любому из рассмотренных численных методов анализа переходного процесса АР. Она позволяет существенно уменьшить погрешность расчётов в условиях шума входного сигнала, и приблизиться к предельно возможным результатам решения задачи идентификации параметров эквивалента асинхронного режима ЭЭС.

В период динамического перехода к АР элементы выборки исходных сигналов содержат информацию о развивающемся процессе, и будут отличаться друг от друга на некоторую величину, зависящую как от процесса, так и от уровня шума. При этом уровень обусловленности исходной системы уравнений МНК и качество полученного решения зависят от конкретного состава выборки.

Не вдаваясь в детали реализации расчётного алгоритма, общую идею метода, названного прореживанием, можно проиллюстрировать следующим образом. Пусть для каждого отсчета выборки сигнала известно его точное значение и величина среднеквадратичной погрешности о. Рассмотрим изменения одного из входных сигналов. Пусть при измерении получена выборка, точки которой расположены с существенным взаимным перекрытием областей погрешностей Д = За. Если выполнить расчёт над этой выборкой, а затем в качестве исходных данных взять, например, каждую вторую точку основной выборки, и снова выполнить расчёт, то результат второго расчёта будет мало отличаться от результата первого расчёта, но займет меньшее время. В случае, когда основная выборка имеет шаг между отсчетами существенно меньший, чем размер области погрешности, и количество точек мало, то результат расчёта имеет большую ошибку вследствие плохой обусловленности системы уравнений. Если же в основной выборке точек много, то в результат расчёта может оказаться ошибочным вследствие накопления вычислительной ошибки. В последнем случае прореживание выборки может существенно улучшить результат расчёта.

Использование такого способа для технологического алгоритма AJIAP, работающего в режиме реального времени, связано с необходимостью дополнительного обоснования возможности получения необходимого количества точек выборки для произвольного (в том числе и высокого) темпа процесса перехода к асинхронному режиму.

Каждый отсчет выборки получают с некоторым заданным интервалом времени, и этот интервал не может быть меньше периода (в крайнем случае, полупериода) частоты сети. Таким образом, на интервале в 1 сек, характерном для первого этапа развития процесса перехода в АР, можно получать не более 50 точек выборки. Вместе с тем, желательно получить решения задолго до достижения критического угла, т.е. на 1/5 1/3 проворота до 180°. Таким образом, остается около 10 точек выборки на интервале 1 сек. Возникает вопрос, применим ли метод для быстрых процессов?

Для пояснения ситуации рассмотрим рис. 5, на котором представлены варианты наблюдаемого сигнала в виде условных кривых переходных процессов для трёх случаев, отличающихся темпом процесса (случай «а» - темп наиболее медленный, случай «Ь» - средний темп процесса, случай «с» - наиболее быстрый темп). По оси времени расположены пронумерованные дискретные отсчеты векторов измеряемого сигнала.

Рис. 5. Время выборки отсчетов при различном темпе процесса.

Рассмотрим выборку для процесса «а» на интервале от начала развития процесса до точки 22. Как изображено на рисунке, все точки этой выборки лежат в интервале изменений А = Зст по оси ординат. Величина этого интервала отображает необходимое «расстояние» между парой отсчетов выборки, на котором эти величины становятся различимыми друг от друга в условиях «зашумления» входного сигнала.

Если под началом оси абсцисс понимать момент начала переходного процесса, то вплоть до момента получения точки 22 алгоритм не в состоянии выявить наличие переходного процесса. Начиная с момента 22, алгоритм решения сохраняет существенно отличающиеся друг от друга точки выборки (значимые точки), и прореживает незначимые точки выборки. При накоплении достаточного количества значимых точек выполняется расчёт с окончательным определением искомых параметров

Из рисунка видно, что для медленного процесса «а» момент готовности к расчёту соответствует точке 32 (условно полагаем, что четырех точек достаточно). Процессы «Ь» и «с» развиваются быстрее, следовательно, для них момент готовности наступает раньше и при меньшем количестве точек выборки (23 точек для «Ь», и 16 точек для «с»).

На рис. 6 приведены совокупные результаты погрешности расчёта угла для различного уровня критерия отбора значимых точек выборки.

Для наглядного выявления влияния отбора значимых точек расчёт выполнялся при явно завышенной величине шума по величинам векторов 15%, что соответствует более чем 30 % уровню шума по мгновенным значениям входного сигнала. При критерии отбо-

8"

I I +

4 * *

4 5 (

критерий отбора

Рис. 6. Средняя погрешность и разброс величины погрешности расчёта угла.

ра, равного а, размах разброса результатов расчёта составил около 40 градусов. По мере повышения критерия размах уменьшается, и при практически пригодных величинах от 3 до 5 а составляет от 10 - 15 градусов.

Для уровня шума 3 - 5%, соответствующие величины уменьшаются, и при величине критерия отбора от 3 до 5 о погрешность угла не превышает 5-7 градусов.

Результаты применения изложенных методов для анализа аварийных режимов в реальной энергосистеме иллюстрируются на комплекте осциллограмм одной из аварий на межгосударственном транзите 330 кВ ЕЭС России - Азербайджан. Упрощённая схема передачи приведена на рис. 7.

После возникновения асинхронного режима была отключена ВЛ 330 кВ Будённовск - Чи-рюрт на подстанции Будённовск, однако это не прекратило развитие АР, который продолжался между генераторами ГЭС и Азэнерго. Ликвидация АР была осуществлена отключением ВЛ 330 кВ на ПС Дербент.

На рис. 9, 8 представлены осциллограммы токов и напряжений процесса. Уровень шума полученных по осциллограммам векторов напряжения и тока, составляет около 0,5%.

Рис. 9. Осциллограммы токов. Рис. 8. Осциллограммы напряжений.

Анализировались две двухмашинных схемы замещения передачи: одна до срабатывания выключателя на ПС Буденновск, а вторая после этого срабатывания. Первая характеризует движение генератора Г| относительно генератора Ге1), эквивалентирующего работу генераторов Г2 и Г3.

Вторая схема передачи характеризует относительное движение генераторов Г2 и Г3. Цель анализа состояла в определении эквивалентных параметров схем замещения, расчёта по найденным эквивалентным параметрам текущего значения угла электропередачи 5 в процессе аварии, и формировании на основе полученной информации рекомендаций для настройки работы противоаварийной автоматики.

В результате проведенных расчётов для интервала времени 0,0 + 3,7 сек. получены следующие значения эквивалентных сопротивлений и ЭДС при АР в полной схеме транзита: слева от ПС Буденновск: ¿^ = 8 + }26 Ом, Е] = 278 кВ,

Чирюрт'

Махачкала"

Буденовок"

" Дербент

Минская @ @ @ ИРТэаГаЯ

г г г

1 з-1 1 г-г 1 з-з

Рис. 7. Упрощённая схема энергосистемы.

справа от ПС Буденновск: ¿е(} =55 + ]\1Ъ Ом, Ееа =338кВ. Найденные значения

ея

кВ

время

время

Рис. 10. Изменение модулей и углов эквивалентных ЭДС на первом этапе аварии.

Е[ и Ееч показаны на рис. 10а, найденные значения углов - на рис. 106. Практическое постоянство аргумента 5[ вектора Е[ и существенное изменение аргумента 6ес) вектора Ееч отчетливо указывают, что аварию вызвали события справа от

ПС Буденновск.

После срабатывания _ Буденновск

выключателя на ПС Буденновск эквивалентная схема изменилась. Кроме того, под действием противоаварийной автоматики при I = 3,83 сек. на Чиркейской ГЭС отключился один генератор мощностью 250 МВт. Оценка параметров новой схемы замещений транзита проведена по измерениям сигнала на ПС Дербент на интервале 3,85 -5,2 сек. Найденные эквивалентные сопротивления процесса составили слева от ПС Дербент: ¿^ = 53 + ]86 Ом, Е3 = 287 кВ, справа от ПС Дербент: ¿^=29+ .¡135 Ом, Е2 = 224 кВ.

На рис. 11 отображено поведение величин эквивалентных сопротивлений в процессе развития аварии.

Каждый расчёт величины сопротивления выполнен по выборке сигнала на интервале 0,4 сек., а интервалы выборки скользят вдоль оси времени с шагом в один период частоты. Из рисунка видно, что сопротивления претерпевают монотонное изменение по мере развития аварии, причём, по мере усугубления процесса наблюдаётся преимущественное увеличение реактивной части сопротивления, что согласуется с известным поведением сопротивления нагрузки.

На интервале до 4,05 сек. получена, достаточна гладкая

зависимость изменения сопротивлений, что позволяет заключить, что рассмотренный метод достаточно устойчив к нерегулярным флуктуациям входного сигнала, и даёт достоверные результаты. Резкое изменение поведения полученных кривых в районе 4,05 сек. обусловлено тем, что в этот момент срабатывает вы-

—

I

! 1 I

37 38 1|те вес

Рис. 11. Эквивалентные сопротивления ветвей в процессе развития аварии.

ключатель, происходит отсоединение несинхронной части энергосистемы, вследствие чего резко изменяется эквивалент.

По предложенной методике можно исследовать сигналы, характеризующиеся нормальным распределением шума с уровнем до 3%, что является достаточным для работы с реальными сигналами тока и напряжения.

Результаты, полученные при анализе большого количества осциллограмм реальных аварий позволяют утверждать, что полученные предлагаемым методом оценки являются устойчивыми и их можно использовать для изучения поведения

ээс.

В главе 5 рассмотрена проблема выявления наличия электрического центра качаний (ЭЦК) на защищаемой линии электропередачи.

Вблизи точки ЭЦК существует наибольшая опасность нарушения устойчивости нагрузки, а положение этой точки служит одним из существенных факторов при выдаче управляющего воздействия на деление энергосистемы в асинхронном режиме. Как правило, участки энергосистемы, на которых возможно наличие ЭЦК, рассчитывают заранее и результаты предварительных расчётов используют в процессе проектирования и установки устройств AJTAP. Тем не менее, в каждый конкретный момент времени каждое установленное устройство AJIAP не имеет информации о текущем режиме энергосистемы и, соответственно, о действительном наличии или отсутствии ЭЦК на своем участке. Кроме того, в период развития аварии точка ЭЦК может перемещаться как в пределах контролируемого участка, так и переходить на смежные участки энергосистемы.

При провороте напряжений на концах неоднородной линии не всегда достигается точный ноль в месте ЭЦК. По мере проворота напряжение в месте ЭЦК снижается, и при некотором угле (в районе 180 градусов) проходит через минимальное значение, а затем при дальнейшем провороте снова начинает повышаться. Этот эффект был отмечен как на модельных расчетах, так и в процессе рассмотрения осциллограмм реальных аварий, В работе изложено доказательство того, что для неоднородной линии в процессе АР в точке ЭЦК не во всех случаях обязательно достигается нулевой уровень напряжения.

Наряду с этим, для обеспечения работы первой ступени АЛАР в режиме превентивных воздействий в целях предотвращения АР, желательно снабдить устройство АЛАР информацией о положении ЭЦК раньше, чем напряжение в точке ЭЦК достигнет своего минимального значения

В связи с изложенным, разработка обобщённого решения для определения положения ЭЦК в период развития аварии на основании доступной для локального устройства информации о контролируемом процессе является важной задачей, и ее решение позволяет повысить точность работы автоматики ликвидации асинхронного режима.

Напряжение вдоль сопротивлений каждого из участков линии можно определять, исходя из напряжений на концах участка:

U(x) = (1 - х) • U, + х • Uj, (27)

Исследование поведения напряжения показало, что участок с ЭЦК обладает характерной особенностью - в некоторой точке участка производная функции квадрата модуля напряжения вдоль линии становится равной нулю и положение этой точки совпадает с положением точки нулевого напряжения в том случае, когда такая точка имеется.

0[U(X) • и*(х)]/э х = Зи2(х)/э х = 0. (28)

Именно этот признак и положен в основу способа выявления ЭЦК на контролируемом участке

С учетом (28) наличие ЭЦК на контролируемой ветви определяется условием:

х = (U/ZI)cos(ti + 0 + ф) е [0; 1]. (29)

где ф - угол вектора тока относительно напряжения, а 0 - угол сопротивления участка.

На диаграмме (рис. 12) представлен пример распределения квадрата модуля напряжения вдоль сопротивлений четырех участков линии при развороте напряжений на концах участка на относительный угол от 0° до 180° с такими параметрами схемы, которые позволяют наглядно проследить характерные особенности процесса.

В случае большого промежуточного отбора мощности распределение напряжения искажается за счёт его снижения в узлах с отбором мощности. В работе показано, что наличие промежуточного отбора мощности не изменяет существа предложенного метода и не сказывается на точности выявления ЭЦК.

Испытания предложенного способа выполнялись на комплекте реальных осциллограмм аварий в энергосистеме и показали правильность работы предложенного метода.

В главе 6 рассмотрены методы и технологические алгоритмы, предназначенные для использования в новых микроконтроллерных устройствах автоматики ликвидации асинхронного режима.

Основной технической базой противоаварийной автоматики (ПА) на сегодня являются общепромышленная и специализированная аппаратура, имеющаяся в релейном, полупроводниковом и микропроцессорном исполнении. В последние десятилетия преимущественным направлением для локальных устройств ПА является развитие микропроцессорной аппаратуры.

Микропроцессорное исполнение локальных устройств ПА обеспечивает унификацию технических средств, полноценный контроль со стороны персонала за процессами, происходящими в ЭЭС, за состоянием устройств ПА и собственными действиями, позволяет организовать взаимодействие устройств между собой, с устройствами регистрации аварийных событий, с другими элементами АСУ ТП, обеспечить контроль со стороны вышестоящих уровней иерархии ПА и АСУ, и, наконец, реализовать новые более эффективные технологические алгоритмы предотвращения аварийных процессов в ЭЭС.

Разработанное под руководством автора и с его непосредственным участием новое микроконтроллерное устройство автоматики ликвидации асинхронного режима «АЛАР-М» (см. рис. 13), в настоящее время успешно используется в качестве элемента противоаварийной автоматики в ЭЭС России. Изложены основные принципы, особенности выполнения и работы устройства, рассмотрена методика выбора уставок.

Рис. 12. Распределение квадрата модуля напряжения вдоль линии передачи.

Отличием разработанного технологического алгоритма от известных является реализация контроля как косвенных, так и прямых признаков возникновения и развития асинхронного режима. Преимуществом устройства, выполненного по предложенному технологическому алгоритму, является возможность его размещения в узле с существенно изменяющейся нагрузкой. При этом работа устройства не зависит от текущей величины нагрузки узла, кроме этого устройство сохраняет работоспособность при попа-Рис. 13. Общий вид устройства АЛАР-М дании ЭЦК в точку его установки. Поскольку в устройстве возможна реализация нескольких технологических алгоритмов, то оно может быть использовано и в качестве основного, и в качестве резервного, с выбором для пары таких устройств разных и наиболее эффективных алгоритмов работы или уставок по ступеням для конкретной точки установки.

Устройство обеспечивает ввод контролируемых в узле установки токов и напряжений, формирование требуемого набора технологических параметров, ввод-вывод дискретных сигналов, интерфейс управления в виде клавиатуры и дисплея, интерфейс связи с верхним уровнем управления. Программно-аппаратная архитектура устройства позволяет добавлять (исключать) отдельные блоки технологического алгоритма, а при необходимости и заменять его целиком.

Принцип действия устройства базируется на использовании алгоритма распознавания двухмашинного асинхронного режима по характеру относительного движения векторов эквивалентных ЭДС (или векторов напряжений на границах контролируемого участка) с выявлением наличия электрического центра качаний на контролируемом участке электроэнергетической системы.

Первая ступень обеспечивает выявление АР на его первом цикле. При этом рассчитывают вектора эквивалентных ЭДС или вектора напряжений на концах защищаемой зоны. Кроме этого определяется наличие ЭЦК на защищаемом участке. Если угол между векторами превышает критическое значение, задаваемое уставкой, то устройство фиксирует наличие АР в ЭЭС. Дальнейшее действие 1-ой ступени осуществляется на основе анализа условий нахождения ЭЦК в контролируемой зоне. При одновременной фиксации АР в ЭЭС и попадании ЭЦК в контролируемую зону устройство выдаёт сигнал о срабатывании ступени в соответствии со знаком скольжения.

Вторая ступень обеспечивает контроль суммарного угла проворота векторов за установленное время. Если время прохождения установленного числа проворо-тов не превышает время, заданное уставкой, то происходит срабатывание устройства, иначе выполняется возврат в исходное состояние. Возврат в исходное состояние происходит также, если ЭЦК выходит за пределы контролируемой зоны. Третья ступень работает аналогично второй ступени, со своими уставками количества и времени проворотов.

Для исключения ложного срабатывания при явлениях, которые сопровождаются изменением фазовых соотношений между контролируемыми величинами, но не связаны с асинхронным режимом, предусмотрены блокировки по допустимой скорости изменения угла, по максимально допустимому отношению напряжения обратной последовательности к напряжению прямой последовательности,

по максимально допустимому отношению тока обратной последовательности к току прямой последовательности..

Исходные данные для настройки устройства, в общем случае, получают на основе предварительного моделирования эквивалентной схемы и динамических режимов защищаемой ЭЭС. В случаях, когда моделирование невозможно или нецелесообразно, используют упрощённые методы настройки параметров работы устройства, основывающиеся на определении области опасных углов разворота векторов напряжений на границах участка. Наконец, можно вообще обойтись без расчёта критических параметров и контролировать только достижение углом между векторами напряжения на границах защищаемого участка величины близкой к 180°.

Целесообразность использования той или иной вышеописанной методики определения уставок зависит от требований к функционированию устройства и требований к точности определения момента срабатывания. Для использования «прямых» признаков выявления АР следует определять ус-

JV

(S>fTT"TT^

В1 t

'un

и.

в2

I

Рис. 14. Эквивалентная схема с точным учётом параметров ветвей.

тавки устройства на основании эквивалентной схемы ЭЭС.

При этом в качестве характеристической величины используют разность между углами эквивалентных генераторов 5Э = а) - а2. Превышение этим углом критического значения служит признаком наличия асинхронного режима в энергосистеме.

В зависимости от характера движения вектора Е1Э по отношению к вектору Ё2Э, определяют знак скольжения. Это позволяет определить, с какой стороны от места установки устройства расположены дефицитная и избыточная части ЭЭС.

На рис. 14 представлена эквивалентная схема замещения для общего случая работы на две смежные линии.

В этом случае участки энергосистемы от одного узла до другого, содержащие внутри себя пассивную электрическую цепь произвольного вида без генераторов напряжения и тока, можно представить в виде эквивалентного четырёхполюсника.

Алгоритм выявления асинхронного режима основан на расчёте величин эквивалентных ЭДС (или векторов напряжений на границах контролируемого участка) с учетом возможной нагрузки на контролируемой ветви:

Ё1э=Е,эе^1=К1ип + ЗД;1 ^

Ё2э=Е2эе^=К2йп + ;У2.|

Множители при напряжении и токе К], ¿], К2, ¿2 получают как коэффициенты матриц каскадного соединения четырёхполюсников ветвей.

В ряде случаев можно воспользоваться простым вариантом настройки рабочих уставок устройства с использованием только величины сопротивления контролируемой линии без определения параметров примыкающих энергосистем. По существу, при такой настройке устройство работает по косвенному признаку выявления АР - углу между векторами напряжений на концах защищаемого участка.

При этом достаточно в качестве расчётной схемы задать известные сопротивления ветвей до узлов примыкания, т.е.

21 =2шп;22=2пк и

К] = 1; К2 = 1. В таком режиме устройство контролирует угол между напряжением в месте установки ипи напряжениями на концах защищаемых участков ит,и^. Поскольку угол между напряжениями в начале и в конце линии в процессе перехода в асинхронный режим неизбежно пройдет значение 180°, то достаточно задать уставку угла вблизи этого значения для обеспечения срабатывания устройства. Настраиваемое таким образом устройство может быть использовано для замены установленных в настоящее время релейных устройств автоматики ликвидации асинхронного режима без необходимости выполнения дополнительных расчётов уставок.

Для повышения надёжности работы устройство АЛАР-М можно снабжать дополнительной информацией о действительном текущем состоянии энергосистемы для того, чтобы основной логический блок устройства мог выбрать для работы соответствующую таблицу уставок из заранее введенного набора.

В главе 7 рассмотрено применение разработанного при непосредственном участии автора многофункционального трансформаторного устройства со сверхпроводниковым экраном в системе контроля и ликвидации асинхронного режима.

Устройство реализует ограничение тока электрической цепи посредством коммутации магнитного потока и представляет собой силовой трансформатор традиционного исполнения, снабженный дополнительным магнитопроводом с обмотками и сверхпроводниковым экраном.

Принципиальная схема одной фазы устройства приведена на рис. 16.

На стержнях устройства размещены односекционная и двухсекционная ('^'2(1) ^2(2)) обмотки, выполненные в виде обычных медных обмоток. Кроме этого на стержне с секцией W2(2) дополнительно

размещен сверхпроводниковый экран, представляющий собой экранирующую обмотку

Рис. 15. Схема защищаемого участка для простого варианта настройки.

Рис. 16. Принципиальная схема однофазного устройства.

га -сз-

"Ь

-сгн

Экран выполнен в виде катушки из ленточного сверхпроводника, замкнутой сверхпроводниковым ключом.

Двухсекционная обмотка \л'2(2) выполнена таким образом, что при

переводе сверхпроводникового ключа экрана в резистивное состояние (т.е. размыкания обмотки \\>э) магнитная связь между односекционной и двухсекционной обмотками становится равной нулю.

Сопротивления 7.а,/.ь,2с соответствуют индуктивностям рассеяния и активным сопротивлениям первичной, вторичной обмоток и экрана, а сопротивления Ъ^Ъ^ характеризуют собственные сопротивления обмоток. В рабочем режиме величины сопротивлений рассеяния на несколько порядков меньше величин собственных сопротивлений обмоток и устройство работает как обычный трансформатор. Экранирующая обмотка переходит из сверхпроводящего состояния в резистивное при увеличения тока сверх заданной величины (уставки токоограничителя).

На рис. 17а представлена соответствующая эквивалентная схема замещения. При размыкании экрана

а)

в)

Рис. 17. Эквивалентная электрическая схема замещения устройства.

сопротивление ¿с становится достаточно большим, эквивалентная схема устройства распадается на две не связанные друг с другом цепи (рис. 176), устройство работает как бесконтактный выключатель, отделяя друг от друга цепи, подключенные к первичной и вторичной обмоткам. Передача энергии во вторичную цепь прекращается, а процесс затухания тока определяется параметрами обмоток и присоединенных цепей.

Свободные токи переходного процесса коммутации состоят из двух компонент: быстро затухающей составляющей, связанной с резистивным состоянием экрана, и медленно затухающей, связанной с параметрами соответствующей обмотки.

Большая величина декремента затухания экрана, позволяет рассматривать сверхпроводниковую экранирующую обмотку как вентильное устройство магнитного потока, работающее в режиме переключателя. Принужденные токи вторичной обмотки и экрана малы, а принужденный ток первичной обмотки равен намагничивающему току. На рис. 18 приведены кривые изменения тока вторичной обмотки для одного из макетов рассматриваемого

40 60 80 100 120 140 160 180

Рис. 18. Ток вторичной обмотки при коммутации экрана (а - суммарный ток вторичной обмотки, б - компонента тока, связанная с процессом диссипации энергии во вторичной обмотке, в- компонента тока, связанная с коммутацией экрана

Ik

РЗ

АЛАР

устройства. Приведенные в диссертации результаты испытаний соответствуют изложенным теоретическим положениям.

Устройство может получать сигнал управления на размыкание от системы релейной защиты, автоматики ликвидации асинхронного режима, системы оперативно-диспетчерского управления и т.д. (см. рис. 19).

Кроме того, по самому принципу построения устройства, ток в экране не может превысить некоторую наперед заданную величину «критического» тока ключа 1к, поскольку превышение этой величины приведет к переходу ключа в ре-

зистивное состояние, размыканию экрана, и, соответственно, к снижению тока в цепи обмоток.

Такая «встроенная» защита исключает повреждение трансформатора в случае отказа системы противоаварийного управления и, дополнительно, может использоваться целях повышения надежности размыкания цепи в аварийных режимах.

Например, при работе устройства по управлению от системы РЗ ток может быть выбран таким образом, чтобы обеспечить

ОДУ

Рис. 19. Лиагпамма управлении устройством

срабатывания на деление энергосистемы по достижению заданного тока короткого замыкания. При этом устройство может резервировать отказ системы РЗ. Дополнительно увеличивается надежность АПВ, поскольку оно обеспечивается естественными процессами в самом устройстве и не нуждается в сигнале внешнего управления - по истечении периода охлаждения ключа экрана он перейдет в сверхпроводящее состояние, и, соответственно, устройство восстановит свою работоспособность в режиме трансформатора.

Например, при работе устройства по управлению сигналом АЛАР ток Ik может быть выбран таким образом, чтобы обеспечить размыкание по достижению максимального тока АР. При этом собственно система АЛАР должна быть настроена на срабатывание в нужный момент времени процесса динамического перехода, но до момента достижения половины проворота АР, т.е. фактически при токе меньшем уставки экрана. В этом случае обеспечивается эффективная ликвидация АР на первом полуцикле средствами АЛАР, а в случае отказа АЛАР обеспечивается резервирование ликвидации АР по достижению установленной величины тока цепи. Полученные результаты были опробованы на макетном образце токоограничителя однофазного исполнения 12,7 кВА.

Для оценки характеристик полномасштабного устройства выполнено эскизное проектирование токоограничителя 450 МВА. Отключение аварийных токов было задано на уровне двукратного номинального значения тока силовых обмоток. Выбор параметров устройства выполнен с учётом целевой функции минимума потерь. Транспортные ограничения, коэффициенты заполнения, магнитная индукция в каналах рассеяния, плотность тока в основных обмотках, изоляционные промежутки и другие условия исполнения приняты аналогичными типовому трансформатору ОРЦ 41700/750. По результатам проектирования суммарные потери устройства составили ДР = 2000 кВт, при КПД 99,56 % (для сравнения, в трансформаторе типа ОРЦ 417000/750: суммарные потери составляют 1170 кВт, КПД - 99,72%). Разумеется, КПД трансформаторного выключателя ниже КПД трансформатора аналогичной мощности, в основном за счет потерь в экране, до-

полнительной обмотке, а также за счет увеличения размеров магнитной системы. Однако функциональные возможности индукционного коммутатора значительно шире, чем у обычного трансформатора. Сравнение весовых показателей даёт увеличение веса магнитопровода и обмоточного провода примерно в 1,8 раза. При этом стоимости основных материалов трансформаторного устройства распределяются следующим образом: электротехническая сталь - 29,3%, обмоточный провод - 15,8% , трансформаторное масло - 2,6%, сверхпроводник - 0,5%, холодильная установка - 22,5%, диэлектрический криостат- 13,6%, прочие материалы - 15,7%. Оценка наиболее простого случая замены трансформаторным выключателем традиционного трансформатора с соответствующим комплексом коммутационной аппаратуры показывает возможность уменьшения суммарной расчётной стоимости оборудования более чем на 15%.

Существенным преимуществом рассмотренного устройства является повышение надежности срабатывания на деление энергосистемы за счет исключения контактных элементов, и, как следствие, исключение возможности развития каскадной аварии. Наличие встроенной защиты от перегрузки по току позволит обеспечить повышение надежности работы трансформаторного оборудования вследствие исключения протекания по обмоткам аварийного тока чрезмерно большой величины. Наличие возможности установки предельной величины тока сверхпроводникового экрана позволит обеспечить резервирование работы устройств автоматической ликвидации асинхронного режима в энергосистеме.

В главе 8 рассмотрены вопросы использования сверхпроводниковых индуктивных накопителей (СПИН) для повышения статической и динамической устойчивости электроэнергетических систем, и для работы с системе противоаварийной автоматики. Разработаны методики расчёта процесса выдачи - потребления мощности СПИН, энергетические характеристики накопителя и геометрические характеристики обмоток, основные факторы, которые необходимо учитывать при проектировании таких устройств.

Существо использования СПИН в системе противоаварийной автоматики можно продемонстрировать на примере простого узла на линии передачи (см. рис. 20). По характеру своей работы СПИН совместно с инвертором может рассматриваться в качестве «идеального» источни- ^

ка тока, ориентированного относительно и ^

вектора напряжения узла. ^ * ЧН ^

Характер изменения тока не зави- 1

сит от текущего состояния узла, а величина тока ограничена только величиной текущей запасенной энергии. При этом величина вектора напряжения в контролируемом узле определяется не только Рис. 20 Узел регулирования СПИН парой векторов ЭДС и сопротивлениями

линии передачи, но и дополнительным независимым параметром 15- величиной тока СПИН.

0 = ———Ё, + ———Ё2 + —(31)

Наличие указанного параметра создает возможность регулирования напряжения в контролируемом узле независимо (в некотором диапазоне) от текущего режима энергосистемы, что позволяет повысить пропускную способность передачи за счет стабилизации напряжения узла и «изолирования» нестационарных процессов, возникающих в правой и левой частях энергосистемы, в том числе, нерегулярных и электромеханических колебаний.

При работе в энергосистеме функциональные возможности СПИН обеспечивают выдачу и потребление активной и реактивной мощности за счет выдачи (накопления) энергии в магнитном поле рабочей обмотки устройства. При этом необходимо учитывать допустимую по соображениям устойчивости сверхпроводниковой обмотки скорость изменения собственного магнитного поля, возможный диапазон углов регулирования вентильного преобразователя и т.п. Наличие критической скорости изменения магнитного поля обусловлено физическими

свойствами сверхпроводникового материала. Эта величина ограничивает и допустимую скорость изменения тока, поскольку магнитное поле пропорционально току и, кроме того, зависит только от форм-фактора обмотки.

Обычно при расчёте процессов в преобразователях с индуктивной нагрузкой ток катушки индуктивности считают неизменным, по крайней мере, на протяжении периода частоты сети. Для анализа энергообмена накопителя такое допущение оказывается чрезмерно упрощённым, поскольку не обеспечивает соответствия между конечным значением мощности, выдаваемой или потребляемой сетью, и изменением энергии, запасенной в катушке.

В работе предложены обобщённые соотношения для расчёта процесса обмена энергией накопителя с энергосистемой в режимах постоянной заданной величины мощности обмена, линейной зависимости мощности от времени и в условиях периодического знакопеременного характера такого обмена. Безразмерные уравнения, определяющие требования к параметрам накопителя для рассмотренных режимов обмена энергией, приведены в таблице.

На рис. 21 представлена диаграмма изменения безразмерных величин в зависимости от глубины разряда £.

Сводка уравнений (таблица 1) и диаграмма 21 обеспечивают возможность проведения расчётов требуемых характеристик накопителя.

Полная совокупность принимаемых во внимание параметров включает в себя: Е0, Р, т, им, ос^Г^, т. е. восемь параметров, связанных тремя уравнениями.

При проведении расчётов необходимо задавать пять параметров и получать остальные три. Непосредственный выбор задаваемых и определяемых параметров зависит от конкретной задачи расчёта.

Для оценки характеристик СПИН при работе со сложной формой зависимости мощности обмена во времени, целесообразно перейти к кусочно-линейной аппроксимации функции изменения мощности. После чего задачу можно решать на интервалах с линейным изменением мощности энергообмена.

В зависимости от сочетания состояний заряд/разряд и нарастание/убывание на каждом интервале расчёта критичной для реализации процесса точкой будет либо начало, либо окончание интервала. В работе предложена методика расчёта такого процесса.

отн ед. 4,0

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 с

Рис. 21. Диаграмма изменения безразмерных величин:

где

рмт/есь2 - рсогш

4

Т/Е0 3 ^о/^кр.

'ао/Е^кр ■5- Рсогт/Рмб •6 Рм/Рмб. - Рсрх/Ео,«- г^о/тГ.рО + Р2 /Р,)

Сводка расчётных уравнений по видам изменения мощности по интервалам представлена в табл. 2.

Таблица. 1 Сводка основных уравнений энергообмена

Постоянная мощность энергообмена Переменная мощность энергообмена

Баланс энергии Рсого^ _ | с. Е0 Р Т Ео

Обеспечение передачи мощности через преобразователь Рсогы71 _ Рм* 11 + 4

2им1аос08агр Зим^оСО^гр V 2

Ограничение по скорости изменения тока 1'кр 1-4 1со/Т_ 1'кр *(1-4)

где РС0П51, т величина мощности и время в условиях обмена с постоянной мощностью, РМ,Т амплитуда мощности и период в условиях гармонической зависимости обмена, - ток обмотки, соответствующий энергии Ед, 4 - глубина разряда, ГКр - критическая скорость изменения тока

Таблица. 2. Сводка расчётных уравнений обмена энергией по интервалам

Режим обмена Разряд Рср <0, Е2 = Е,-|Рср|хте. Е,/Е2>1 Заряд Рср >0, Е2=Е,+|Рср|тте Е,/Е2 < 1

Характер изменения мощности Р! Р2 0 г рг Р! о » рг Р, рг

0 т • г

Нарастание |Р2/Р,|>1 Убывание |Р2/Р,|<1 Нарастание |Р2/Р,|>1 Убывание |Р2/Р,|<1

1(т) 1(0) 1(х)/1(0)>1 Критично окончание интервала у _ 'о Р2 Р у/Е^ При Р2Е1/РЕ21 <1 критично начало интервала, I' _ 'о Р1 ^ 2>/Ёо >/^7 При Р2 • Е) /Р • Е21 > 1 критично окончание интервала I' _ 'о Р2 ^ 2л/Ёо л/Ёг КО/КО) <1 Критично начало интервала г 'о

Разработанная методика может использоваться в двух вариантах. В первом варианте в соответствии с характером заданного изменения энергообмена необходимо найти интервал, на котором запасенная в СПИН энергия будет минимальной, и, исходя из уравнения баланса энергии

^Ед-ЕоРкСрТ-10Рк1//2Гкр = 0, получить необходимую номинальную энергоёмкость для обеспечения заданной зависимости изменения мощности на рассматри-

ваемом интервале. Затем перейти в левый смежный интервал, повторить расчёт, и из полученной пары величин выбрать максимальную. Продолжить расчёты вплоть до достижения начального интервала процесса.

То же самое произвести, двигаясь вправо до достижения интервала окончания процесса. Итогом расчёта будет величина номинальной энергоёмкости, минимально достаточная для выполнения заданной диаграммы обмена мощности.

Во втором варианте предполагается определение максимальных по интервалам значений производных тока (для режима разряда -Гн/Гк = Р1ЛД/Р2, для режима заряда Гн/Гк = Р|/Р2-\Д\ где ГН,ГК, - производные тока в начале и конце интервала энергообмена). Тогда с учётом ограничения по максимальному напряжению на токовводах сверхпроводниковой катушки ((2Е0/Т^ < и,^ тах ,где и<)тах ~ допустимое напряжение на токовводах) получим уравнение общего баланса энергии:

n n

Е0(1-^)=1Рср;1*.;^ = Ш.' (32)

1=1 1=1

где Е0 - максимальная энергия накопителя; Е,у - коэффициент глубины разряда накопителя; N - количество интервалов аппроксимации.

С учётом потерь энергии (КПД« 93+ 95%), возникающих в процессе работы накопителя, минимальное значение коэффициента глубины разряда ¡^ должно быть выше а 0,05 + 0,1. Это условие и определяет минимальное значение Е0:

) /

Е0Ш1П= ХРср,1Т1 /О-^шт)- (33)

На основе предложенной методики разработаны алгоритм и программа расчёта энергетических характеристик СПИН для режимов разряда и заряда при кусочно - линейной аппроксимации объёма управляющих воздействий активной мощностью накопителя.

В работе рассмотрены практические методики расчёта и оптимизации геометрических размеров обмоток СПИН. Цилиндрическая форма обмотки требует меньших материаловложений по сравнению с тороидальной, однако имеет большое внешнее поле рассеяния. Поэтому СПИН с такой обмоткой требует наличия диэлектрического криостата для исключения потерь на вихревые токи.

Кроме того, использование такого СПИН требует наличия охранной зоны, для удовлетворения требованиям экологической безопасности и электромагнитной совместимости с оборудованием подстанции. Поэтому конструктивно такие обмотки обычно выполняются из нескольких катушек, расположенных рядом и встречно друг другу, что существенно уменьшает поле рассеяния. Тороидальная обмотка, наоборот, при несколько большем объеме по сравнению с цилиндрической обмоткой, имеет весьма малое внешнее поле и должна использоваться в условиях высоких требований к экологической безопасности и электромагнитной совместимости.

Практическое применение сверхпроводящих индуктивных накопителей малой и средней энергоёмкостей для повышения устойчивости, пропускной способности линий передачи и демпфирования электромеханических колебаний рассмотрено на примере Архангельской ЭЭС.

Как показали исследования, сечением, ограничивающим передачу активной мощности от Вологодской ЭС, является сечение «1» между подстанциями Коноша и Няндома с предельно допустимой мощностью по условиям статической устойчивости Рдоп =165 МВт.

225 - •

300

400

Расстояние, км

На рис. 22 показано распределение напряжения по подстанциям энергосистемы в зависимости от их удаленности относительно Череповецкой ГРЭС.

В процессе анализа были рассмотрены послеаварийные режимы (ПАР), полученные в результате аварийных от- и кВ ключений воздушных линий 220 кВ в сечении «1» - ВЛ Коноша-Няндома, в ^ Ч""""""1ТЭС сечении «2» -ВЛ Няндома-Плесецк, в сечении «3» - В Л Плесецк-Савино. Аварийные отключения сопровождаются локальным снижением напряжения на подстанциях передачи ниже допустимого значения, нарушением статической устойчивости ослабленного сечения.

При этом установлено, что для сохранения режима передачи мощности в Архангельскую ЭС и для обеспечения запаса по условию сохране- 215 ния статической устойчивости послеа-варийного режима по передаче по- 210 требуется отключение нагрузки в объёме 66 МВт при ослаблении сечения »5 «1».

При ослаблении сечения «2» суммарный объём отключаемой нагрузки может составить 62 МВт. В случае ослабления сечения «3» из-за недопустимо низкого напряжения на

подстанциях передачи может потребоваться отключение потребителей в объёме 21 МВт.

Для усиления электрической связи между Вологодской и Архангельской энергосистемами, обеспечения надёжности электроснабжения потребителей вдоль электропередачи, уменьшения ущерба от отключения потребителей устройствами ПА в ПАР оценивалась возможность размещения на подстанциях передачи с наиболее низкими напряжениями индуктивных накопителей энергоёмкостью 5МДж и «среднего» СПИН энергоёмкостью 180МДж в режиме выдачи и потребления реактивной мощности.

Количество микро-СПИН, устанавливаемых на подстанциях передачи, варьировалось от одного до трёх. Рассматриваемые варианты отличались местом подключения вдоль электропередачи. В качестве альтернативы рассматривалась установка накопителя «среднего» класса с энергоёмкостью 180МДж.

Из проведенного анализа допустимых режимов с наличием накопителей вдоль передачи следует, что в случае размещения микро-СПИН на двух или трёх подстанциях предпочтительнее установка накопителей на смежных подстанциях с наиболее низкими напряжениями.

На рис. 23 показаны результаты расчёта для накопителя «среднего класса».

Анализ режимов передачи мощности в Архангельскую энергосистему показал, что при установке устройств микро-СПИН, работающих в режиме регулирования реактивной мощности на подстанциях 220кВ, возможно увеличение пропускной способности на 6.5% при установке накопителя ня-1 при установке двух накопителей на двух смежных пс установке накопителей на трёх смежных подстанциях, I- а 68°/®И|м8МЙХЮ(Ачении накопителя среднего класса. С.Пегв#ву^т |

«а т «г '

Рис. 22. Распределение напряжения по подстанциям энергосистемы.

При использовании накопителя «среднего класса» на него могут быть возложены и другие задачи. В частности, возможно обеспечение компенсации нерегулярных колебаний активной мощности по передаче, что может повысить пропускную способность электропередачи, и надёжность энергоснабжения потребителей.

Работа СПИН «среднего» класса в режиме выдачи и потребления активной мощности показана на примере демпфирования колебаний активной мощности частотой Г = 0,35Гцпо линии 220 кВ Коноша-Няндома. Процесс ограничения накопителем амплитуды колебаний показан на рис. 24.

В послеаварийных режимах оценивалась эффективность подключения СПИН для обеспечения статической устойчивости ПАР и предотвращения отключения потребителей

2ю-----—

0 50 100 150 200 250 300 350 Д00 <50 500 550

Рис. 23. Распределение напряжения при подключении накопителя «среднего» класса

устройствами

Рис. 24. Регулирование активной мощности 1- без накопителя, 2 -с накопителем

противоаварииного

управления (САОН).

Из анализа по-слеаварийного режима с отключенной ВЛ 220 кВ Коноша-Няндома в сечении «1» следует, что при работе накопителей в режиме регулирования напряжения пропускная способность оставшейся в работе линии 110 кВ может быть увеличена от 9% до 24%. Это позволяет сохранить нагрузку

величиной от 7 МВт до 24 МВт

Для оценки динамической устойчивости рассматривались аварийные отключения ВЛ220кВ и двухфазные короткие замыкания на землю у шин подстанций 220кВ передачи с последующим отключением соответствующего участка воздушной линии 220 кВ электропередачи между Вологодской и Архангельской энергосистемами.

В случае нарушения динамической устойчивости переходных режимов выбирались управляющие воздействия ПА для сохранения параллельной работы генераторов Архангельской ЭС с генераторами ОЭС Центра.

Как показали расчётные исследования, переходные процессы, вызванные аварийным отключением участка ВЛ 220 кВ, сопровождаются опасным снижением напряжения на подстанциях 110 кВ с нагрузкой, торможением асинхронных двигателей в составе потребителей, их опрокидыванием со сбросом активной мощности и увеличением потребления реактивной, нарушением синхронной ра-

боты генераторов передающей энергосистемы Центра с генераторами Архангельской ЭС.

Из анализа полученных результатов следует, что в случае аварийного ослабления сечения «1» и отключения нагрузки в объёме 66 МВт, необходимом для сохранения статической устойчивости послеаварийного режима в схеме без накопителей, устойчивость переходного процесса обеспечивается при работе двух или трёх накопителей. При установке даже одного микро- СПИН на ПС220кВ Коноша объём отключения нагрузки уменьшиться на 40% при авариях в сечении «1» и на 25% - при авариях в сечении «2».

Таким образом использование сверхпроводниковых индуктивных накопителей малой и средней мощности позволяют решать вопросы повышения статической и динамической устойчивости энергосистемы, в том числе, с компенсацией провалов напряжения на слабых связях, демпфированием колебаний активной мощности, увеличением пропускной способности передачи. Кроме того, использование СПИН позволит снизить объём воздействий противоаварийной автоматики для предотвращения асинхронного хода на передаче и обеспечения ее статической устойчивости в послеаварийном режиме.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. В работе обобщены теоретические и экспериментальные исследования автора, на основании которых получено решение научной проблемы повышения режимной надёжности и управляемости электроэнергетической системы путём применения разработанных с участием автора новых методов и технических средств. Работа имеет важное хозяйственное, межотраслевое значение. Предложены научно обоснованные технические и технологические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие электроэнергетики.

2. Впервые получены качественные и количественные оценки влияния погрешностей измерения на расчёт параметров эквивалентной схемы энергосистемы для асинхронного режима, что позволяет выполнять достоверный анализ характеристик асинхронного режима при существующих в энергосистеме уровне нерегулярных флуктуаций напряжения и тока.

3. Впервые поставлена и решена обобщенная задача расчёта эквивалентных параметров энергосистемы в режимах глубоких качаний и асинхронного хода на основе информации, доступной для локального устройства противоаварийной автоматики в условиях нерегулярных флуктуаций входных сигналов. Разработан комплекс методов идентификации параметров энергосистемы, в том числе: методы, основанные на анализе траекторий векторов напряжения, тока и производных от них величин, и методы, основанные на решении переопределенной системы уравнений для ветвей эквивалентной схемы. Для улучшения вычислительных свойств алгоритмов предложен вспомогательный метод прореживания выборки входных сигналов. Разработанные методы могут быть положены в основу новых технологических алгоритмов работы локальных устройств автоматики предотвращения и ликвидации асинхронного режима, а также использованы для эффективного анализа осциллограмм аварий, связанных с существенным изменением положения углов генераторов.

4. Разработана новая методика определения положения точки электрического центра качаний. Использование полученных результатов позволяет повысить качество и надёжность селективной работы устройств автоматики ликвидации асинхронного режима.

5. Усовершенствованы технологические алгоритмы работы устройств автоматики ликвидации асинхронного режима с использованием в качестве основного параметра функции изменения от времени угла между эквивалентными ге-

нераторами (или напряжениями на концах защищаемого участка) в двухмашинной эквивалентной схеме асинхронного режима энергосистемы. Полученные решения позволили повысить быстродействие и точность работы автоматики ликвидации асинхронного режима и разработать на этой основе устройства «AJTAP-М». В настоящее время эти устройства успешно используются в энергосистемах Российской Федерации, начата поставка таких устройств по заказу фирмы Siemens для использования их в энергосистеме Казахстана.

6. Разработаны методические и технологические решения по использованию в электроэнергетике новых, перспективных устройств с использованием сверхпроводниковых материалов для целей повышения устойчивости и управляемости электроэнергетической системы.

7. В работе предложен новый класс многофункциональных трансформаторных токоограничивающих устройств со сверхпроводниковым экраном. Исследованы функциональные возможности таких устройств. Показано, что их применению позволит снизить уровень токов короткого замыкания, повысить надежность работы коммутационной аппаратуры и, тем самым, улучшить надежность работы систем релейной защиты и противоаварийной автоматики, в том числе автоматики ликвидации асинхронного режима.

8. Проведены комплексные исследования применения сверхпроводниковых индуктивных накопителей для целей предотвращения возникновения и контроля развития асинхронного режима. Усовершенствованы методы расчёта основных характеристик СПИН, выполнена оценка эффективности и разработаны рекомендации по применению такого оборудования в энергосистеме. Показано, что использование такого оборудования позволяет повысить пропускную способность линий передач, увеличить статическую и динамическую устойчивость энергосистемы, снизить уровень ущерба от недоотпуска электроэнергии.

9. Результаты работы используются при разработке аппаратуры противоаварийной автоматики, в практике проектирования новых энергосетевых объектов, и в учебном процессе подготовки специалистов электроэнергетики.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Монографии и книги

1. Наровлянский В.Г. Современные методы и технические средства контроля и предотвращения асинхронного режима электроэнергетической системы. - М.: Энергоатомиздат, 2004. - 359 с.

2. Глускин И.З., Дмитриева Г.А., Мисриханов М.Ш., Наровлянский В.Г., Якимец И.В. Сверхпроводящие токоограничивающие устройства и индуктивные накопители энергии для электроэнергетических систем /под. ред. д.т.н. И.В. Якимца- М.: Энергоатомиздат, 2002. - 373 с.

Научные статьи и доклады, опубликованные в изданиях по списку ВАК

3. Якимец И.В., Глускин И.З., Наровлянский В.Г. Обобщённые способы выявления асинхронного режима энергосистемы // Электричество. - 1997. - №11. -С. 9-15.

4. Якимец И.В., Глускин И.З., Наровлянский В.Г. Выявление асинхронного режима энергосистемы на основе измерения угла между ЭДС эквивалентных генераторов // Электричество. - 1996. - №9.

5. Якимец И.В., Ваганов А.Б., Наровлянский В.Г., Глускин И.З. Определение эквивалентных параметров энергосистемы по напряжению и току одного узла в процессе динамического перехода. // Электрические станции. - 2004. - №5. - С. 43- 49.

6. Наровлянский В.Г., Мисриханов М.Ш. Способ выявления наличия электрического центра качаний в зоне ответственности локального устройства противоаварийной автоматики. //Вестник ИГЭУ. - 2004. - №2. - С. 51- 55.

7. Якимец И.В. Наровлянский В.Г., Иванов И.А. Определение места повреждения в линии электропередачи на основе измерения потоков мощности // Электричество - 1999. - №5. - С. 5- 9.

8. Глускин И.З., Наровлянский В.Г., Дмитриева Г.А., Мисриханов М.Ш., Якимец И.В. Управление перетоками активной мощности по межсистемным связям с помощью СПИН-систем // Вестник ИГЭУ. - 2002. - №3. - С. 19- 26.

9. Глускин И.З., Наровлянский В.Г., Масалев Д.Ю., Мисриханов М.Ш., Якимец И.В. Расчёт технических характеристик сверхпроводникового накопителя для противоаварийного управления электроэнергетической системой //Вестник ИГЭУ. - 2002. - №3. - С. 11- 18.

10.Якимец И.В., Наровлянский В.Г., Матвейкин В.М. Регулируемые трансформаторы для питающих электрических сетей // Электричество. - 1984 - №1. -С. 1-5.

11 .Якимец И.В., Ваганов А.Б., Наровлянский В.Г., Глускин И.З. Определение эквивалентных параметров энергосистемы по напряжению и току одного узла в процессе динамического перехода. // Электрические станции. - 2004. - №5. - С. 43- 49.

12.Наровлянский В.Г., Мисриханов М.Ш. Способ выявления наличия электрического центра качаний в зоне ответственности локального устройства противоаварийной автоматики. //Вестник ИГЭУ. - 2004. - №2. - С. 51- 55.

13.Лутидзе Ш.И., Якимец И.В. Наровлянский В.Г. Схемы замещения магнитных цепей в электромагнитных устройствах. // Изв. АН СССР "Энергетика и транспорт". - 1979. -№5. - С. 104 - 113.

14.Лутидзе Ш.И. Якимец И.В., Наровлянский В.Г. Работа переключателя магнитного потока в токоограничивающем устройстве. // Изв. АН СССР «Энергетика и транспорт». - 1980, - С. 47- 55.

15.Якимец И.В., Наровлянский В.Г., Захарова О.В. Переходные процессы при коммутации магнитных цепей // Изв. ВУЗов «Электромеханика». - 1987. № 5. -С. 20-26.

16.Якимец И.В., Наровлянский В.Г., Флейшман Л.С. Индукционные токоо-граничители с коммутацией магнитного потока // Электричество - 1992. - №4. С. 17-20.

17.Глускин И.З., Наровлянский В.Г., Мисриханов М.Ш., Якимец И.В.

Управляемые трансформаторы со сверхпроводниковым экраном для электроэнергетических систем // Вестник ИГЭУ. - 2002. - №3. - С. 38- 43.

18.Якимец И.В., Наровлянский В.Г., Матвейкин В.М. Выбор параметров индукционного накопителя для энергетической системы // Электричество. - 1992. - №6. - С. 18-24.

19.Якимец И.В., Наровлянский В.Г. Коммутационные перенапряжения в многообмоточных трансформаторных устройствах // Изв. РАН «Энергетика». -1995.-№1.-С. 126- 133.

20.Якимец И.В., Наровлянский В.Г. Автотрансформаторы со стабилизированной по напряжению третичной обмоткой // Электричество. - 1995. - №1. - С. 39-43.

21 Якимец И.В., Наровлянский В.Г., Масалев Д.Ю. Оценка технических характеристик сверхпроводникового индуктивного накопителя при проектировании противоаварийного управления энергосистемой // Электротехника. - 2000. - №6. -С. 6-13.

22.Винокуров В.А., Наровлянский В.Г., Якимец И.В. Магнитный подвес на основе высокотемпературных сверхпроводников для транспортных систем // Электричество. - 1996. - №5. - С. 7- 12.

23.Лутидзе Ш.И., Якимец И.В. Наровлянский В.Г. Схемы замещения магнитных цепей в электромагнитных устройствах. // Изв. АН СССР "Энергетика и транспорт". - 1979. - №5. - С. 104 - 113.

24.Лутидзе Ш.И. Якимец И.В., Наровлянский В.Г. Работа переключателя магнитного потока в токоограничивающем устройстве. // Изв. АН СССР «Энергетика и транспорт». - 1980, - С. 47- 55.

25.Наровлянский В.Г., Нал евин A.A., Метод определения эквивалентных параметров схемы замещения энергосистемы в асинхронном режиме // Электричество. - 2005 -№ 8. - С. 15-21.

Публикации в других изданиях

26.Якимец И.В., Ососков Г.А., Наровлянский В.Г., Налевин A.A. Выявление асинхронного режима в условиях неполной информации об эквивалентных параметрах энергосистемы // Электроэнергетика России: современное состояние, проблемы и перспективы. Сборник научных трудов. / Под ред. И.В. Якимца, М.Ш. Мисриханова, В.А. Шуина. - М.: Энергоатомиздат, 2002. - С. 366-376.

27.Якимец И.В., Наровлянский В.Г., Шевцов М.В. Определение места повреждения линии электропередачи при одностороннем наблюдении. // Электроэнергетика России: современное состояние, проблемы и перспективы. Сборник научных трудов / Под ред. И.В. Якимца, М.Ш. Мисриханова, В.А. Шуина. - М.: Энергоатомиздат, 2002. - С. 483^94.

28.Якимец И.В., Ваганов А.Б., Иванов И.А., Любарский Д.Р., Наровлянский В.Г., Кац П.Я., Лисицын A.A., Эдлин М.А. Микропроцессорное устройство автоматической ликвидации асинхронного режима "AJIAP-M". // Электроэнергетика России: современное состояние, проблемы и перспективы. Сборник научных трудов / Под ред. И.В. Якимца, М.Ш. Мисриханова, В.А. Шуина. - М.: Энергоатомиздат, 2002. - С. 350 - 365.

29.Якимец И.В., Наровлянский В.Г., Ваганов А.Б. Комплекс программного обеспечения "АЛАР" (КПО "АЛАР"). // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ - № 990878. - 1999.

30.Ваганов А.Б., Иванов И.А., Любарский Д.Р., Наровлянский В.Г., Якимец И.В. Микропроцессорные устройства противоаварийной автоматики локального уровня. // Научно-практическая конференция «Актуальные проблемы релейной защиты, противоаварийной автоматики, устойчивости и моделирования энергосистем». - М.: Издательство НЦ «ЭНАС» - 2001. - С. 155- 160.

31.Лаптев А.Г., И.В., Наровлянский В.Г., Якимец. Расчёт магнитного поля в прямоугольной области с ферро и диамагнитными границами. //Сб. "Исследование электромагнитных процессов в устройствах со сплошными проводящими средами". - Уральский научный центр АН СССР, Свердловск, 1983. - С. 44— 53.

32.Ковалькова Т.Г., Наровлянский В.Г., Якимец И.В. Коммутационные перенапряжения в СП экранах. //Сб. тезисов докладов Всесоюзного научно-технич. совещания «Научно технические вопросы создания сверхпроводникового электроэнергетического оборудования». - М.: Минэнерго СССР, ЭНИН им. Г.М. Кржижановского, 1984.-С. 12-15.

33.Захарова О.В., Наровлянский В.Г., Якимец И.В. Коммутационные характеристики сверхпроводникового экрана с тепловым управлением. //Сб. тезисов докладов Всесоюзного научно-технич. совещания «Научно технические вопросы создания сверхпроводникового электроэнергетического оборудования». - М.: Минэнерго СССР, ЭНИН им. Г.М. Кржижановского, 1984. - С. 16- 18.

34 Наровлянский В.Г. Диссипация энергии в сверхпроводниковом экране при проникновении магнитного поля в экранируемую область. //В сб. «Исследование электромагнитных процессов в устройствах со сплошными проводящими средами». - Уральский научный центр АН СССР. - Свердловск. - 1986. - С. 65- 70.

35. Захарова О.В., Наровлянский В.Г., Якимец И.В. Тепловое переключение многослойных сверхпроводниковых экранов энергетического назначения // В сб. «Исследование электромагнитных процессов в устройствах со сплошными проводящими средами». - Уральский научный центр АН СССР. - Свердловск. - 1986. -С. 56-63.

36. Bashkirov J.A., Fleishman L.S., Narovliansky V.G., Jakimetz I.V. Application of Superconducting Shields in Current-Limiting and Special-Purpose Transformers, IEEE Transactions on Applied Superconductiviti. - Vol.5 - №2. - 1995. - pp. 10751078.

37. Якимец И.В., Наровлянский В.Г. Трансформаторные выключатели со сверхпроводниковыми коммутаторами магнитного потока // В сб. «Техническая сверхпроводимость в электроэнергетике и электротехнике» М.: СЭВ, Комитет по техническому Сотрудничеству. - 1986. - С. 69 - 84.

38. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ, № 990813. Программно-вычислительный комплекс "СПИН" (ПВК "СПИН") / Якимец И.В., Наровлянский В.Г., Масалев Д.Ю. - 1999.

39. Патент РФ, RU 2204877. Способ выявления и ликвидации асинхронного режима в электроэнергетической системе устройством автоматики. / Якимец И.В., Наровлянский В.Г., Налевин А.А., Ваганов А.Б. - 2003.

40. Автор, свид. СССР № 1090198. Сверхпроводящий коммутатор магнитного потока. / Наровлянский В.Г., Лаптев А.Г., Якимец И.В. - 1982.

41. Автор, свид. СССР № 1168025. Сверхпроводниковый ключ (варианты). / Крутицкий В.Н. Наровлянский В.Г., Якимец И.В. Башкиров Ю.А. - 1983.

05.12.2005 г. Тир. 100 экз. Объем 2,0 п.л. Типография ОАО «Институт «Энергосетьпроект» 105318, Россия, г. Москва, Ткацкая ул., д.1

«125 7 69

РНБ Русский фонд

2006i4 30083

*

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА ЭНЕРГОСИСТЕМЫ.

1.1 Основные положения.

1.2 Моделирование и эквивалентирование энергосистемы.

1.3 Базовая модель асинхронного режима энергосистемы.

1.4 Автоматика ликвидации асинхронного режима.

1.4.1 Требования к устройствам AJIAP.

1.4.2 Требования к размещению и настройке AJIAP.

1.5 Косвенные признаки асинхронного режима и устройства на их основе.

1.5.1 Общие положения.

1.5.2 Релейные устройства типа ЭПО.

1.6 Прямые признаки асинхронного режима и устройства на их основе.

1.6.1 Общие положения.

1.6.2 Электронное устройство САПАХ.

1.6.3 Микропроцессорное устройство AJIAP-M.

1.6.4 Микропроцессорное устройство AJIAP-Ц.

1.7 Сводная таблица технологических алгоритмов AJIAP.

1.&-' Новые технические средства предотвращения и ликвидации асинхронного режима.

1.8.1 Сверхпроводниковые индуктивные накопители.

1.8.2 Коммутационные устройства со сверхпроводниковыми элементами.

1.9 Выводы.

ГЛАВА 2. ЭКВИВАЛЕНТИРОВАНИЕ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ.

2.1 Эквивалентирование энергосистемы для анализа асинхронного режима.

2.2 Задача идентификации эквивалента энергосистемы.

2.3 Исходная информация, доступная локальным устройствам противоаварийной автоматики.

2.4 Оценка достижимой точности определения параметров эквивалентной схемы энергосистемы.

2.4.1 Погрешность величины вектора.

2.4.2 Погрешность определения эквивалентного сопротивления.

2.4.3 Погрешность определения эквивалентной ЭДС.

2.5 Выводы.

ГЛАВА 3. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ СХЕМЫ ПО ТРАЕКТОРИЯМ ВЕКТОРОВ НАБЛЮДАЕМЫХ ВЕЛИЧИН.

3.1 Эквивалентная схема «генератор-шины бесконечной мощности».

3.1.1 Определение угла ЭДС.

3.1.2 Идентификация параметров.

3.2 Двухмашинная эквивалентная схема.

3.2.1 Вектор мощности в узле эквивалентной схемы.

3.2.2 Определение характеристик траектории вектора мощности.

3.2.3 Идентификация параметров.

3.2.4 Расчет эквивалента для схемы электропередачи с узлом отбора мощности.

3.3 Результаты расчета на математической модели.

3.3.1 Идентификация параметров эквивалента «генератор - шины».

3.3.2 Идентификация параметров двухмашинного эквивалента.

3.4 Выводы.

ГЛАВА 4. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ СХЕМЫ ПО УРАВНЕНИЯМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ.

4.1 Использование дифференциальных соотношений.

4.1.1 Метод расчёта.

4.1.2 Результаты исследований метода на математической модели.

4.2 Использование комплексно-сопряженных уравнений.

4.2.1 Метод расчёта.

4.2.2 Результаты исследования метода на математической модели.

4.2.3 Результаты применения метода к расчету аварии в энергосистеме.

4.3 Повышение точности и скорости определения параметров эквивалентной схемы асинхронного режима энергосистемы.

4.4 Выводы.

ГЛАВА 5. КОНТРОЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЦЕНТРА КАЧАНИЙ.

5.1 Распределение напряжения в неоднородной линии электропередачи.

5.2 Способ выявления наличия ЭЦК на контролируемом участке энергосистемы.

5.3 Выводы.

ГЛАВА 6. РАЗРАБОТКА И ПРОМЫШЛЕННОЕ ВНЕДРЕНИЕ УСТРОЙСТВА «АЛАР-М» ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ И ЛИКВИДАЦИИ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА.

6.1 Принцип работы устройства.

6.2 Методика выбора уставок устройства.

6.2.1 Выбор уставок без учёта эквивалентов примыкающих энергосистем.

6.2.2 Выбор уставок по табличным зависимостям угла между напряжением || на концах контролируемой линии.

6.2.3 Выбор уставок по эквивалентной схеме контролируемого участка.

6.3 Селективный режим работы устройства.

6.4 Учёт изменения схемы и режима работы энергосистемы.

6.5 Частные случаи использования устройства.

6.6 Модификация и дополнительные блоки технологического алгоритма.

6.6.1 Модификация алгоритма.

6.6.2 Ограничение диапазона задания уставок углов.

6.6.3 Дополнительный блок контроля изменения эквивалентного угла. 197 щ1 6.6.4 Дополнительный блок контроля по признаку качания тока.

6.7 Пример работы устройства «AJIAP-М» для реальной аварии в энергосистеме 330 кВ.

6.8 Выводы.

ГЛАВА 7. РАЗРАБОТКА ТОКООГРАНИЧИВАЮЩЕГО ТРАНСФОРМАТОРНОГО УСТРОЙСТВА С КОММУТАЦИЕЙ МАГНИТНОГО ПОТОКА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОСИСТЕМОЙ В АВАРИЙНЫХ РЕЖИМАХ. ш, 7.1 Управление магнитным потоком с использованием сверхпроводниковых экранов.

7.2 Принцип работы токоограничивающего устройства.

7.3 Динамические характеристики устройства.

7.4 Применение устройства в составе автоматики противоаварийного управления.

7.5 Выводы.

ГЛАВА 8. РАЗРАБОТКА И ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СВЕРХПРОВОДНИКОВЫХ ИНДУКТИВНЫХ НАКОПИТЕЛЕЙ ДЛЯ £ ПРОТИВОАВАРИЙНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ.

8.1 Энергетические характеристики накопителей.

8.1.1 Энергообмен с энергосистемой при постоянной мощности.

8.1.2 Энергообмен с энергосистемой при линейном изменении мощности.

8.2 Использование сверхпроводниковых накопителей для повышения устойчивости электроэнергетических систем.

8.2.1 Расчётная схема энергосистемы.

Р 8.2.2 Повышение статической устойчивости энергосистемы.

8.2.3 Повышение динамической устойчивости энергосистемы.

8.3 Выводы.

Устойчивость работы электроэнергетической системы обеспечивается комплексом технических и организационных мероприятий. Когда совокупность примененных средств оказывается неспособной предотвратить развитие аварии, происходит переход к асинхронному режиму (АР). В этом случае вынужденной мерой является разделение энергосистемы на две или более независимых подсистем. При этом обычно разделение энергосистем должно выполняться как можно раньше, в самом начале развития асинхронного режима. Для решения этих проблем используются достижения мировой науки, техники, и технологии в части процессов генерации, транспорта и потребления электрической энергии. Это позволяет разрабатывать новые технические решения и методы для повышения устойчивости ЭЭС как на базе традиционных, так и на базе новых технических средств.

Решение проблемы обеспечения надёжной работы ЭЭС в стационарных и переходных режимах, сохранения и восстановления устойчивости послеава-рийных процессов основывается на совокупности большого комплекса работ советских и российских ученых и исследователей. Фундаментальные исследования Е.А. Аржанникова, В.А. Баринова, К.А. Бринкиса, В.В. Бушуева, В.А. Веникова, Н.И. Воропая, А.З. Гамма, Я.Е. Гоника, Ю.Е. Гуревича, Ф.Г. Гусейнова, А.Ф. Дьякова, JI.A. Жукова, А.С. Зеккеля, Е.С. Иглицкого, Б.И. Иофьева, В.Д. Ковалева, Ф.Л. Когана, JI.A. Кощеева, Д.П. Ледянкина, Н.Е. Лизалека, И.В. Литкенс, Л.Г. Мамиконянца, И.М. Марковича, М.Ш. Мисриханова, А.С. Сауха-таса, В.А. Семенова, С.А. Совалова, В.А. Строева, Ю.А. Тихонова, С.А. Ульянова, A.M. Федосеева, А.А. Хачатурова, Ю.Г. Шакаряна, Н.Н. Щедрина, В.А. Шуина, И.В. Якимца и других советских и российских ученых и инженеров привели к получению детального представления о характере процессов в ЭЭС, разработке методов моделирования, аналитических представлений и численных способов расчёта электромеханического движения ЭЭС, разработке методов анализа устойчивости. Исследованы и решены задачи развития больших ЭЭС, обеспечения устойчивости и надёжности их функционирования. Исследования асинхронных режимов продолжаются в настоящее время в ряде научно-исследовательских институтов, высших учебных заведениях и других организациях.

При этом основными проблемами являются выявление состояния, при котором возникает опасность перехода электроэнергетической системы (ЭЭС) в асинхронный режим (АР), принятие превентивных мер к предотвращению перехода к АР, выявление наличия асинхронного режима в случае, когда меры его предотвращения оказались неэффективными, и, наконец, ликвидация АР посредством технических мероприятий, вплоть до деления ЭЭС.

Для решения этих задач в настоящее время используются ряд локальных устройств, объединенных под общим названием - автоматика ликвидации асинхронного режима (AJ1AP), которая является частью противоаварийной автоматики (ПА) и предназначена для устранения опасных явлений, возникающих в энергосистеме при нарушении синхронной работы ее частей. Устройства AJTAP располагают вблизи потенциально опасных сечений ЭЭС и настраивают на определенные контролируемые параметры режима ЭЭС, изменение которых позволяет выявить наличие перехода ЭЭС в асинхронный режим. Настройку выполняют на основе предварительного анализа совокупности характерных режимов работы ЭЭС. В результате анализа определяют области изменения рабочих параметров, характерные для устойчивого режима ЭЭС. Выход за пределы этой области служит признаком перехода ЭЭС в неустойчивый (асинхронный) режим и является основанием для выработки управляющих воздействий. При этом устройства ПА, работающие с уставками, которые были определены на основе совокупности набора предварительно рассчитанных ситуаций, неизбежно реагируют на каждую конкретную аварию некоторым «усредненным» образом и в некоторых случаях не срабатывают или срабатывают неправильно. Ошибки могут быть обусловлены ситуацией, в которой схема и режим ЭЭС в данный момент времени не соответствуют предварительно рассчитанному набору характерных режимов, и, следовательно, параметры срабатывания устройства оказываются неприменимыми к данному текущему процессу. Указанная проблема является непреодолимой для устройств AJ1AP традиционного исполнения.

Важной задачей является исследование и разработка адаптивных методов выявления асинхронного режима, базирующихся исключительно на величинах сигналов, доступных для наблюдения в месте установки устройства ПА и не требующих предварительного анализа схемы и режима энергосистемы. Определение эквивалентных параметров электроэнергетической системы в темпе асинхронного режима позволяет более обоснованно подходить к задачам настройки противоаварийной автоматики и оценке эффективности мероприятий, направленных на сохранение устойчивости системы. Адаптивные методы позволяют динамически, в реальном времени, определять величину критического угла и использовать для работы AJIAP его точное текущее значение.

В связи с развитием технологии сверхпроводниковых материалов, в настоящее время значительное внимание уделяется применению в электроэнергетических системах устройств и оборудования, связанного с использованием особых свойств, присущих таким материалам. В работе выполнено исследование возможностей и разработаны методы использования таких устройств для создания дополнительных технических и технологических средств предотвращения и ликвидации АР, повышения устойчивости и управляемости ЭЭС. Использование таких устройств может предоставить дополнительные возможности для координации уровней токов короткого замыкания, повышения надежности работы коммутационной аппаратуры, привести к увеличению пропускной способности линий передачи, увеличению статической и динамической устойчивости, и снижению требуемого уровня дозированных воздействий автоматики про-тивоаварийного управления.

Исследования по данной проблеме проводились автором в рамках комплексных программ Министерства промышленности и энергетики РФ, РАО ЕЭС России, ОАО «ФСК ЕЭС».

Целью работы является исследование, разработка и реализация новых технических и технологических решений для повышения надёжности и эффективности функционирования электроэнергетической системы, предотвращения и ликвидации асинхронного режима.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

- исследованы принципиальные вопросы наблюдаемости и идентификации режимных параметров применительно к задаче выявления АР, проведен обобщённый анализ предельно достижимой точности результатов идентификации параметров АР в условиях, когда входной сигнал искажен случайными флуктуациями (шумами);

- разработаны адаптивные методы идентификации режимных параметров энергосистемы на основе информации, доступной для локального устройства ПА, полученные методы используются для анализа процессов аварий, связанных с существенным изменением положения углов генераторов, и могут быть положены в основу технологических алгоритмов работы новых локальных адаптивных устройств ПА;

- проведен анализ функциональных особенностей существующих и перспективных устройств автоматики ликвидации асинхронного режима, разработана классификация типов технологических алгоритмов AJIAP, предложен способ систематизации технических средств и технологических решений по характерным признакам, использующимся для выявления АР, определены пути дальнейшего совершенствования системы автоматики ликвидации асинхронного режима;

- разработаны новые технологические алгоритмы работы AJIAP, наиболее эффективным образом использующие возможности, предоставляемые для этого микропроцессорной техникой, разработаны, внедрены и используются в ЭЭС устройства AJIAP-M, выполненные на этой технологической основе;

- рассмотрен новый класс исполнительных устройств для ликвидации АР, основанный на контроле тока и управлении магнитным потоком в цепях трансформатора, исследованы функциональные возможности таких устройств, выработаны рекомендации по их применению при ликвидации АР и координации уровня токов короткого замыкания;

- проведены комплексные исследования применения сверхпроводниковых индуктивных накопителей (СПИН) для целей предотвращения АР и потери устойчивости, а также для повышения пропускной способности линий передач. Разработаны методические основы расчёта параметров СПИН энергетического назначения, получены оценки эффективности использования такого оборудования.

Объектом исследования являются методы и технические средства предотвращения и ликвидации асинхронного режима в энергосистеме.

Предметом исследования является повышение устойчивости и надежности работы электроэнергетической системы посредством развития и совершенствования методов и средств предотвращения и ликвидации асинхронного режима.

Разработанные в диссертации научные положения используют системный подход к анализу режимов ЭЭС и основываются на комплексном использовании теоретических и экспериментальных методов исследования в этой области. Решение задач поставленных в работе, стало возможным благодаря известным достижениям указанных научных дисциплин, не противоречит их положениям и базируется на строго доказанных выводах фундаментальных и прикладных наук, таких как математический анализ, математическая статистика, теоретические основы электротехники.

Разработанные в соответствии с предложенными теоретическими положениями новые технические решения опробованы экспериментально посредством испытаний на электродинамической модели энергосистемы и анализа результатов их применения к исследованию осциллограмм аварий в ЭЭС. Результаты экспериментов и испытаний сопоставлялись с известными результатами, полученными в этой области другими авторами.

Научная новизна и значимость полученных результатов:

Исследован вопрос наблюдаемости и идентификации режимных параметров применительно к задаче выявления АР. Выполнен обобщённый анализ предельно достижимой точности результатов идентификации параметров АР в условиях, когда входной сигнал искажен случайными флуктуациями (шумами). Установлено, что при характерном для ЭЭС уровне шума измеряемого сигнала напряжения и тока результаты идентификации могут быть использованы в технологических алгоритмах локальных устройств ПА.

Разработан и исследован комплекс методов идентификации режимных параметров энергосистемы на основе информации, доступной для локального устройства ПА. Использование предложенных методов позволяет получать эквивалентные параметры энергосистемы в режимах глубоких качаний и асинхронного хода на основе информации о токе и напряжении в узле установки локального устройства противоаварийного управления. Разработанные методы могут быть применены для эффективного анализа процессов аварий, связанных с существенным изменением положения углов генераторов, и положены в основу технологических алгоритмов работы устройств AJTAP. Предложенные решения позволяет увеличить точность работы системы противоава-рийной автоматики.

Разработан новый метод выявления положения точки электрического центра качаний (ЭЦК) для обеспечения селективности работы AJTAP. Предложенный метод использует только информацию, доступную для измерения в узле установки локального устройства ПА.

На основе анализа существующих устройств автоматики ликвидации асинхронного режима разработана классификация типов существующих технологических алгоритмов AJTAP, позволяющая наглядно и обозримо провести систематизацию технических средств и технологических решений данного класса задач, определить тенденцию развития, и выявить основные функциональные требования к работе современных и разрабатываемых устройств противоаварийного управления.

Разработаны методические основы построения алгоритмов работы локальных микропроцессорных устройств AJTAP, с использованием в качестве основного параметра функции изменения от времени угла между эквивалентными генераторами в двухмашинной эквивалентной схеме асинхронного режима энергосистемы.

Предложены и конструктивно проработаны технические решения предотвращения и ликвидации АР на базе использования новых перспективных технологий, связанных с применением сверхпроводниковых материалов.

Рассмотрен новый класс многофункциональных трансформаторных то-коограничивающих устройств со сверхпроводниковым экраном, исследованы функциональные возможности таких устройств, выработаны рекомендации по их применению для использования при ликвидации АР и координации уровня токов короткого замыкания.

Проведены комплексные исследования применения СПИН для повышения устойчивости и пропускной способности линий передач, получены оценки эффективности использования такого оборудования в ЭЭС. Разработаны методические основы расчёта параметров сверхпроводниковых индуктивных накопителей (СПИН) энергетического назначения.

Практическая ценность работы по мнению автора заключается в следующем:

- обоснована возможность применения разработанных адаптивных методов анализа состояния ЭЭС в микропроцессорных устройствах для повышения надежности работы ЭЭС и предотвращения развития и ликвидации АР;

- приведенные в работе результаты оценки предельно достижимой точности идентификации режимных параметров представляют практический интерес при проектировании новых и модернизации известных устройств:

- разработанные положения используются в практике проектирования, методиках расчёта и настройки устройств AJIAP-M, что позволяет повысить эффективность и качественные результаты проектирования новых энергосетевых объектов;

- выполнены исследовательские и опытно-конструкторские работы, разработаны методы, алгоритмы и программное обеспечение для нового устройства микроконтроллерного устройства «AJIAP -М»;

- разработанные, запатентованные и внедренные программы, реализующие новые технологические алгоритмы, позволили поднять качественные показатели устройства AJIAP, повысили их надёжность и эффективность.

Начиная с 2000 г., устройства AJIAP-M используются в энергосистемах Российской Федерации. Начата поставка таких устройств по заказу фирмы Siemens для использования их в энергосистеме Казахстана.

Материалы по устройству AJTAP-M используются при подготовке специалистов отрасли, а также в лекционной практике по учебной дисциплине

Автоматика электроэнергетических систем», курсовых и дипломных проектов в МЭИ (ТУ).

Результаты исследований и методики расчёта, изложенные в монографиях «Адаптивные методы и технические средства контроля и предотвращения асинхронного режима электроэнергетической системы» и «Сверхпроводниковые токоограничивающие устройства и индуктивные накопители энергии для электроэнергетических систем» (в соавторстве) используются специалистами организаций электроэнергетической отрасли при проектировании системы ПА с использованием новых технических решений.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Метод и результаты обобщённого анализа предельно достижимой точности результатов идентификации параметров АР.

2. Комплекс адаптивных методов идентификации режимных параметров энергосистемы на основе информации, доступной для локального устройства ПА, в условиях нерегулярных флуктуаций входных сигналов, том числе, методы анализа траекторий векторов напряжения, тока и производных от них величин в комплексной плоскости и методы расчёта посредством решения переопределенной системы уравнений ветвей эквивалентной схемы.

3. Метод выявления положения точки электрического центра качаний, использующий только информацию, доступную для измерения в узле установки локального устройства AJIAP.

4. Методические основы построения алгоритмов работы локальных микропроцессорных устройств «AJIAP-М», с использованием в качестве основного параметра функции изменения от времени угла между эквивалентными генераторами в двухмашинной эквивалентной схеме асинхронного режима ЭЭС.

5. Принцип работы, основные функциональные особенности и технические возможности трансформаторных токоограничивающих устройств на основе управления магнитным потоком сверхпроводниковым экраном, рекомендации по их применению для ликвидации АР и координации уровня токов короткого замыкания.

6. Результаты комплексных исследований применения СПИН для повышения устойчивости и пропускной способности линий передач, оценки эффективности использования такого оборудования в ЭЭС, методические основы расчёта параметров сверхпроводниковых индуктивных накопителей (СПИН) энергетического назначения.

Приведенные в диссертации результаты являются составной частью НИОКР, выполняемых в ОАО «Институт «Энергосетьпроект» под руководством или при участии автора, а также инициативных работ. В работах, опубликованных в соавторстве, соискателю принадлежит постановка и формализация задач, разработка теоретических и методических положений, математических моделей и методов, реализация алгоритмических решений, обобщение и анализ результатов и рекомендации по их применению.

Полученные технические решения защищены патентами РФ, и свидетельствами на регистрацию программ и алгоритмов.

Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на семинарах и конференциях разного уровня, в том числе на Всесоюзном научно-техническом совещании "Научно - технические вопросы создания сверхпроводникового электроэнергетического оборудования" Минэнерго СССР, конференции "Актуальные проблемы релейной защиты, противоаварий-ной автоматики, устойчивости и моделирования энергосистем", XV научно-технической конференции «Релейная защита и автоматика энергосистем»

По теме диссертации автором опубликовано более 45 печатных работ, в том числе 11 патентов и авторских свидетельств на изобретения, 2 свидетельства о регистрации программ. После получения ученой степени кандидата технических наук опубликовано 37 работ, в том числе 2 монографии (из них одна в соавторстве).

Результаты работы используются для разработки аппаратуры ПА, в практике проектирования новых энергосетевых объектов, в учебном процессе подготовки специалистов электроэнергетики.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе выполнено обобщение теоретических и экспериментальных исследований автора, на основании которых получено решение научной проблемы повышения режимной надежности и управляемости электроэнергетической системы путем применения разработанных с участием автора новых технических средств. Работа имеет важное хозяйственное, межотраслевое значение. Предложены научно обоснованные технические и технологические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие электроэнергетики.

Разработана новая методика определения положения точки электрического центра качаний. Использование полученных результатов позволяет повысить качество и надежность селективной работы локальных устройств ПА.

Полученные решения позволили разработать новые локальные микропроцессорные устройства ликвидации двухмашинного асинхронного режима, использующие в качестве рабочего параметра величину угла между эквивалентными генераторами, повысить качество и надежность выявления АР в ЭЭС. В настоящее время эти устройства успешно используются в энергосистемах Российской Федерации, начата поставка таких устройств по заказу фирмы Siemens для использования их в энергосистеме Казахстана.

Впервые разработана математическая модель наблюдаемости входных сигналов локального устройства ПА, получены качественные и количественные оценки влияния погрешностей измерения на расчет параметров эквивалентной схемы ЭЭС асинхронного режима. Показано, что величина погрешностей достаточно мала, что позволяет выполнять достоверный анализ характеристик асинхронного режима при существующий в ЭЭС уровнях нерегулярных флук-туаций (шума) напряжения и тока.

Впервые поставлена и решена обобщенная задача расчета эквивалентных параметров энергосистемы в режимах глубоких качаний и асинхронного хода, на основе информации, доступной для локального устройства ПА в условиях нерегулярных флуктуаций (шума) входных сигналов. Разработан комплекс методов идентификации параметров энергосистемы, в том числе методы, основанные на анализе траекторий векторов напряжения, тока и производных от них величин, и методы, основанные на решении переопределенной системы уравнений ветвей эквивалентной схемы. Для улучшения вычислительных свойств алгоритмов предложен вспомогательный метод прореживания выборки входных сигналов. Разработанные адаптивные методы могут быть могут быть положены в основу технологических алгоритмов работы локальных устройств автоматики предотвращения и ликвидации асинхронного режима, а также использованы для эффективного анализа процессов аварий, связанных с существенным изменением положения углов генераторов.

Усовершенствованы технологические алгоритмы работы устройств AJIAP, с использованием в качестве основного параметра функции изменения от времени угла между эквивалентными генераторами в двухмашинной эквивалентной схеме асинхронного режима энергосистемы. Полученные решения позволяют повысить быстродействие и точность работы автоматики ликвидации асинхронного режима.

Выполнен анализ перспективных технических средств и предложены новые технические решения для обеспечения повышения устойчивости работы электроэнергетической системы как на базе традиционных, так и на базе новых перспективных материалов.

Предложены и конструктивно проработаны технические решения на базе использования новых перспективных технологий, связанных с применением сверхпроводниковых материалов. В работе предложен и исследован новый класс токоограничивающих устройств, основанный на управлении магнитным потоком в цепях трансформатора, исследованы функциональные возможности таких устройств, выработаны рекомендации по применению этих устройств для координации уровня токов короткого замыкания.

Усовершенствованы методы расчета основных характеристик СПИН энергетического назначения. Проведены комплексные исследования применения СПИН в энергосистеме, выполнена оценка эффективности и разработаны рекомендации по применению такого оборудования в ЭЭС. Показано, что использование такого оборудования позволяет достичь повышения пропускной способности линий передач, увеличения статической и динамической устойчивости ЭЭС, снизить требуемый уровень дозированных воздействий автоматики противоаварийного управления.

1. Лебедев С.А., Жданов П.С., Устойчивость параллельной работы электрических систем. - М.: Госэнергоиздат, 1934. - 234с.

2. Жданов П.С., Асинхронный режим в электрических системах // Электричество. 1936. - № 21.

3. Городский Д.А., Асинхронный ход синхронной машины в системе //Электричество. 1945. - № 3.

4. Веников В.А., Жуков Л.А., Переходные процессы в электрических системах. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1953.

5. Фейст П.К. Исследование работы дистанционных реле методом круговых диаграмм в комплексной плоскости полных сопротивлений // Труды ЦНИЭЛ. 1953.-Вып. 1,-С. 41-88.

6. Мамиконянц Л.Г., Электромагнитные моменты вращения синхронных машин при включении их в сеть способом самосинхронизации //Электричество. 1954.-№8.

7. Нейман Л.Р., Калантаров П.Л. Теоретические основы электротехники. -М.-Л.: ГЭИ, 1954.-4.2.

8. Мамиконянц Л.Г., Токи и моменты вращения, возникающие в синхронной машине при включении ее способом самосинхронизации // Труды ЦНИЭЛ. -Вып. IV. М.: Госэнергоиздат, 1958.

9. Совалов С.А., Соколов Н.И., Влияние нарушений режима приемном энергосистемы на устойчивость дальних передач // Труды ВНИИЭ. 1959. Вып. 9.

10. Горев А.А. Избранные труды по вопросам устойчивости электрических систем. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1960.

11. П.Жуков Л.А., Федоров Д.А., О представлении асинхронного работающих генераторов в схемах замещения электрических систем и приближенном определении параметров асинхронных режимов // Электричество. 1964. - № 7.

12. И.Жуков JI.A., Федоров Д.А., Опыт исследования на математической модели асинхронного хода синхронных генераторов // Труды МЭИ. 1964. Вып. 54.

13. Федоров Д.А., Определение мощности и токов асинхронно работающих синхронных генераторов в сложной электрической системе // Труды МЭИ. 1964.-Вып. 54.

14. Ледянкин Д.П., Качание роторов генераторов электрической системы при асинхронном режиме // Труды МЭИ. М.: Изд. МЭИ. 1964 - - Вып. 54.

15. Буль Б.К. Основы теории и расчета магнитных цепей. М.-Л.: 1964.

16. Шахназарян Ю.М., Нестационарные колебания роторов генераторов в сложных электрических системах при ресинхронизации отдельных генераторов и станций // Изв. АН Армянской ССР серия тех. наук, XVIII. 1965. №4.

17. Мамиконянц Л.Г., Портной М.Г., Хачатуров А.А., Обобщение опыта применения в энергосистемах асинхронных режимов // Электричество. 1965. - № 6.

18. Анисимова Н.Д., Веников В.А. и др., Методика расчётов устойчивости автоматизированных электрических систем, 1966.

19. Портной М.Г., Устойчивость синхронной машины при гармонических возмущениях // Труды ВНИИЭ. М.: Энергия, 1966.

20. Щедрин Н.Н. Упрощение электрических систем при моделировании. М -Л.: Энергия. 1966. 159с.

21. Гуревич Ю.Е., Хачатуров А.А., Устойчивость работы синхронных двигателей при несинхронном АПВ и асинхронном режиме в системе. // Труды ВНИИЭ. 1966. выл. 24.

22. Портной М.Г., Ресинхронизация в энергосистемах после несинхронного * АПВ // Информационные материалы ВНИИЭ. 1966. № 66, ГЭИ.

23. Березин И. С., Жидков Н. П. Методы вычислений, Т.1. - М.: Наука. 1966.

24. Левин Л. Методы решения технических задач с использованием аналоговых вычислительных машин. -М.: Мир, 1966.

25. Совалов С.А. Режимы электропередачи 400-500 кВ. М.: Энергия, 1967. -44 с.

26. Портной М.Г., Степунин С.Е., Современные требования к защитам от не-1 синхронного режима // Труды ВНИИЭ. 1967. Вып. XXIX.

27. Хорафас Д.Н., Системы и моделирование. М.: Мир, 1967.

28. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. М.: Высшая школа, 1967.

29. Ледянкин Д.П., Прахин Б.Я., Помазкин В.П., Частотные характеристики качаний ротора синхронного генератора при асинхронном режиме в системе // Изв. ВУЗов. Энергетика. 1968. №12.

30. Портной М.Г., Хачатуров А.А., Экспериментальное определение устойчивости электрических систем. М.: Энергия, 1968.

31. Литкенс И.В., Определение запаса статической устойчивости послеава-рийного режима и пути его увеличения // Электричество. 1969. - №4.

32. Бринкис К.А., Семенов В.А. Делительная автоматика от асинхронного хода // Электрические станции. 1969. - № 3. - С. 84-85.

33. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы. М.: Энергия, V 1970.

34. Хачатуров А.А., Электромеханический резонанс в сложных системах // Труды ВНИИЭ. 1971. Вып. 37.

35. Деч Г. Руководство к практическому применению преобразования JIanaca и Z-преобразования. М.: Наука , 1971.

36. Либкинд М.С., Черновец А.К. Управляемый реактор с вращающимся магнитным полем. М.: Энергия, 1971.

37. Дорожко Л. И., Либкинд М.С. Реакторы с поперечным подмагничиванием. М.: Энергия, 1971.

38. Троицкий В.А., Белый Н.Г. Симметричный трехфазный трансформатор с магнитной коммутацией // Электротехника. 1971. - №11.

39. Бахвалов Н. С. Численные методы. М.: Наука, 1972.

40. Картвелишвили Н.А. Континуальная идеализация динамических систем // В сб. Труды ВНИИЭ. М.: Энергия, 1972. - - Вып. 40. С. 252-268.

41. Хемминг Р.В. Численные методы. М.: Наука, 1972.

42. Роунз-Инс А., Родерик Е. Введение в физику сверхпроводимости. М.: Мир, 1972.

43. Брон О.Б. Контактные и бесконтактные электрические аппараты // Электричество. 1973. - № 7.

44. Гоник Я.Е. Обобщенные способы выявления асинхронного хода // В сб. Труды института "Энергосетьпроект" - Вып.4. - М.: Энергия, 1974. - С. 87105.

45. Бринкис К.А., Семенов В.А. Селективная делительная защита при асинхронном ходе // Электрические станции. 1975. - № 2 - С. 66-68.

46. Воропай Н.И. Эквивалентирование электроэнергетических систем при больших возмущениях // Электричество. 1975. - С. 23-25.

47. Буккель В. Сверхпроводимость. Пер. с англ. М.: Мир, 1975.

48. Веников В.А. Теория подобия и моделирования (применительнок задачам электроэнергетики). //Учеб. Пособие для вузов. Изд. 2-е доп. и пере-раб. М.: Высшая школа, 1976.

49. Тихонов Ю.А., Хачатуров А.А. Устойчивость электрических систем. Часть 1. Лекция. М.: ВЗПИ, 1976.

50. Иофьев Б. И., Принципы построения устройств автоматического прекращения асинхронного режима в энергосистемах // Электричество. 1976. - № 9.

51. Хачатуров А.А. Несинхронные включения и ресинхронизация в энергосистемах. М.: Энергия, 1977.

52. Наровлянский В.Г. Расчет соленоида со сверхпроводящим экраном // в сб. научн. трудов «Криоэлектротехника и энергетика», ИЭД АН УССР, Киев. -1977.

53. Справочник по проектированию электроэнергетических систем / под ред. С.С. Рокотяна и И.М. Шапиро М.: Энергия, 1977.

54. Портной М.Г., Рабинович Р.С. Управление энергосистемами для обеспечения устойчивости. М.: Энергия, 1978.

55. Гусейнов Ф.Г. Упрощение расчетных схем электрических систем. М.: Энергия, 1978. 184 с.

56. Корн Г. и Корн Т. Справочник по математике для научных работникой и инженеров. М.: Наука, 1978.

57. Лутидзе Ш.И., Якимец И.В., Наровлянский В.Г. Распределение токов в осесимметричном сверхпроводящем экране // Электричество. 1978. - №8.

58. Жданов П.С. Вопросы устойчивости электрических систем. М.: Энергия, 1979.

59. Гоник Я.Е., Иофьев Б.И., Медведева Л.Н. Резервное устройство автоматического прекращения асинхронного хода в энергосистеме // Электрические станции. 1979. - № 4.

60. Дейч A.M. Методы идентификации динамических объектов. М.: Энергия, 1979.

61. Автоматизация управления энергообъединениями./ под ред. С.А. Совалова. М.: Энергия, 1979. - 434 с.

62. Лутидзе Ш.И., Наровлянский В.Г., Якимец И.В. Схемы замещения магнитных, цепей в электромагнитных устройствах // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1979. №5.

63. Справочник по наладке вторичных цепей электростанций и подстанций. / Под ред. Э.С. Мусаэляна. М.: Энергия, 1979.

64. Форсайт Дж., Малькольм М., Моулер К. Машинные методы математических вычислений. М.: Мир, 1980.

65. Троицкий В.А. Об одном способе плавного амплитудного регулирования // Электричество. 1980. - № 3.

66. Лутидзе Ш.И., Якимец И.В., Наровлянский В.Г. Работа переключателя магнитного потока в токоограничивающем устройстве // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1980. №6.

67. Наровлянский В.Г. Разработка и исследование сверхпроводниковых регуляторов магнитного потока для электроэнергетических устройств.// Автореферат на соискание уч. степени канд. техн. наук. М.: ЭНИН им. Г.М. Кржижановского, 1980.

68. Воропай Н.Н. Упрощение математических моделей динамики электроэнергетических систем. Новосибирск: Наука 1981.

69. Розенблюм Ф.М. Измерительные органы противоаварийной автоматики энергосистем. М.: Энергоатомиздат, 1981.76. №782579 СССР, 1981. Управляемый реактор /Дронов А.С., Игнатов В.Е, Куйбышев А.Б., Лутидзе Ш. И., Наровлянский В.Г.

70. Гоник Я.Е., Иофьев Б.И. Основное устройство автоматического прекращения асинхронного хода и некоторые особенности расчета его параметров срабатывания // Вопросы противоаварийной автоматики электроэнергетических систем. М.: Энергоатомиздат, 1982.

71. А.с. 1090198 СССР, Сверхпроводящий коммутатор магнитного потока /Лаптев А.Г., Наровлянский В.Г., Якимец И.В; 1982.

72. А.с. 608205 СССР, Токоограничивающее устройство /Лутидзе Ш.И., Якимец И.В., Наровлянский В.Г.; 1982.

73. Руководящие указания по противоаварийной автоматике энергосистем // Основные положения. Москва, 1983 .

74. Совалов С.А. Режимы Единой энергосистемы. М.: Энергоатомиздат,1983.

75. Роджерс Дж. Д., Шермер Р.И., Миллер Б.Л., Хауэр Дж.Ф. Применение сверхпроводящего магнитного накопителя на 30 МДж для стабилизации линии электропередачи //ТИИЭР. -1983. № 9.

76. Chernov N. I., Ososkov G. A. Effective algorithms for circle fitting. Труды конференции Computer Physics Communications 33. Nord-Holland, Amsterdam,1984.

77. A.c. 824802 СССР, Токоограничивающее устройство /Лутидзе Ш.И., Якимец И.В., Наровлянский В.Г.; 1984.

78. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. М.: Высшая школа, 1985.

79. М. Уилсон Сверхпроводящие магниты. М.: Мир, 1985.

80. Тихонов А.Н., Арсении В.Я. методы решения некорректных задач. 3-е изд., - М.: Наука, ФМД986. - 304 с.

81. Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники. Т.1. М.-Л.: Энергия, 1986.

82. Бушуев В.В. Динамические свойства электроэнергетических систем. М.: Энергоатомиздат, 1987.

83. Якимец И.В., Наровлянский В.Г., Захарова О.В. Переходные процессы при коммутации магнитных цепей. // Изв. ВУЗов. Электромеханика. 1987.-№1.

84. Hauer J. F., Boening H.J. Control aspect of the Tacoma superconducting magnetic energy storage project. IEEE Trans, on Power Systems, vol. PWRS-2, 1987.

85. Гоник Я.Е., Иглицкий E.C. Автоматика ликвидации асинхронного режима. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 112 с.

86. Гусейнов Ф.Г., Рахманов Н.Р. Оценка параметров и характеристик энергосистем. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 152 с.

87. Совалов С.А., Семенов В.А. Противоаварийное управление в электроэнергетических системах. М.: Энергоатомиздат, 1988.

88. Перспективы применения сверхпроводимости в крупном электрооборудовании (Франция) // Энергетика и электрификация. Электрические сета и системы за рубежом. 1988. - - Вып. 12.

89. Астахов Ю.Н., Веников В.А., Тер-Газарян А.Г. Накопители энергии в электроэнергетических системах. М.: Высшая школа, 1989.

90. Иофьев Б.И., Семенов В.А. Развитие противоаварийной автоматики энергоснабжения на базе цифровой вычислительной техники, Итоги науки техники. Энергетические системы и их автоматизация. Т.5. - М.:ВИНИТИ, 1990 г.

91. Баринов В.А., Совалов С.А. Режимы энергосистем: Методы анализа и управления. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 440 с.

92. Гуревич Ю.Е., Либова Л.Е., Окин А.А. Расчеты устойчивости и противоаварийной автоматики в энергосистемах. М.: Энергоатомиздат, 1990. 392 с.

93. Бринкис К.А., Бочкарева Г.И. Саухатас А.С. Микропроцессорное устройство предотвращения асинхронного хода // Электротехника. 1990. - № 2. -С.36-38.

94. Наблюдаемость электроэнергетических систем / Гамм А.З., Голуб И.И. -М:. Наука, 1990.-200 с.

95. Соколов Н.И. Влияние статических источников реактивной мощности и сверхпроводящих индуктивных накопителей на устойчивость параллельной работы генераторов в простой системе // Электричество. 1990. - №10.

96. Якимец И.В., Наровлянский В.Г., Флейшман JT.C. Индукционные токоо-граничители с коммутацией магнитного потока // Электричество. 1992. - №4.

97. Якимец И.В., Наровлянский В.Г., Матвейкин В.М Выбор параметров индукционного накопителя для энергетической системы // Электричество. -1992. №6.

98. X. Huang. New conductor designs for superconductive magnetic energy storage systems applications./ IEEE transactions on applied superconductivity. -1993. -Vol.3. № 1.

99. Кощеев JI.A., Поссе A.B., Шершнев Ю.А. Перспективы применения запираемых вентилей в электроэнергетике // Изв. РАН. Энергетика. 1994. - №1.

100. S.F. Krai, X. Huang, М. Xu. Utility applications of a superconducting magnetic energy storage system./ Presented at Power Gen-Asia, Hong Kong, August 25,1994.

101. Бушуев В.В., Лизалек Н.Е., Новиков Н.Л., Динамические свойства энергообъединений. М.: Энергоатомиздат, 1995.

102. S. Peele, J. Lamoree, D. Mueller, С. DeWinkel Harmonic Concerns at an Industrial Facility Utilizing a Large Scale Power Conditioner./ Proceedings of Fourth International Conference on Power Quality, PQA'95, NY, 1995.

103. Якимец И.В, Наровлянский В.Г. Автотрансформаторы со стабилизированной по напряжению третичной обмоткой // Электричество. 1995. - №1.

104. Якимец И.В, Наровлянский В.Г. Коммутационные перенапряжения в многообмоточных трансформаторных устройствах // Изв. РАН. Энергетика. 1995. №1.

105. Bashkirov J.A., Fleishman L.S., Narovliansky V.G., Jakimetz I.V. Application of Superconducting Shields in Current-Limiting and Special-Purpose Transformers, IEEE Transactions on Applied Superconductiviti vol. 5 №2, 1995, pp. 1075-1078.

106. Глускин И.З., Наровлянский В.Г., Якимец И.В. Выявление асинхронного режима энергосистемы на основе измерения угла между ЭДС эквивалентных генераторов // Электричество. 1996. - № 9.

107. Ивакин В.Н., Ковалев В.Д., Худяков В.В Гибкие электропередачи переменного тока // Электротехника. 1996. - №8.

108. Якимец И.В., Глускин И.З., Наровлянский В.Г. Обобщенные способы выявления асинхронного режима энергосистемы // Электричество. 1997. -№11.

109. Кочкин В.И., Шакарян Ю.Г. Режимы работы управляемых линий электропередачи. // Электричество. 1997. - №9.

110. Schottler R., Coney R.G. Betriebserfahrungen mit micro-SMES im kom-merziellen industrieeinsatz. VDI Berichte, 1998.

111. Обработка экспериментальных данных с использованием компьютера // под редакцией С. Минами. М.: Радио и связь, 1999.

112. Якимец И.В., Наровлянский В.Г., Ваганов А.Б. Комплекс программного обеспечения «АЛАР» (КПО «АЛАР»). Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ, № 990878 от 07.11.99.

113. Borgard L. Grid Voltage Supportat Your Fingertips-Transmission & Distribution World. October 1999.

114. Якимец И.В., Наровлянский В.Г., Масалев Д.Ю. Программно-вычислительный комплекс «СПИН» (ПВК «СПИН»). Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ, № 990813 от 15.11.99.

115. Испытательная система для релейной защиты «РЕЛЕ-ТОМОГРАФ-41М». Руководство по эксплуатации НПП «Динамика». 13092133.001 РЭ. г. Чебоксары. 2000.

116. Якимец И.В., Наровлянский В.Г., Масалев Д.Ю. Оценка технических характеристик сверхпроводникового индуктивного накопителя при проектировании противоаварийного управления энергосистемой // Электротехника. -2000. №6.

117. Optimization Toolbox.User's Guide. Version 2. Mathworks, 2001.

118. Ивакин B.H., Ковалев В.Д. Перспективы применения силовой преобразовательной техники в электроэнергетике // Электричество. 2001. - №9.

119. Якимец И.В., Дмитриева Г.А., Направленное регулирование активной мощности сверхпроводникового индуктивного накопителя // Электричество.2001.-№8.

120. Черноплеков Н. А. Сверхпроводниковые технологии: Современное состояние и перспективы практического применения // Вестник Российской Академии наук том 71. 2001. - №4. - С. 303-319.

121. Косарев Е.Л. Методы обработки экспериментальных данных. М.: изд. МФТИ, 2002.

122. Глускин И.З., Дмитриева Г.А., Мисриханов М.Ш., Наровлянский В.Г., Якимец И.В. Сверхпроводниковые токоограничивающие устройства и индуктивные накопители энергии для электроэнергетических систем. М.: Энергоатомиздат, 2002. - 373с.

123. Балаков Ю.Н., Мисриханов М.Ш., Шунтов А.В. Схемы выдачи мощности электростанций. М.: Энергоатомиздат, 2002.

124. Глускин И.З., Наровлянский В.Г., Мисриханов М.Ш., Якимец И.В. Управляемые трансформаторы со сверхпроводниковым экраном для электроэнергетических систем // Вестник ИГЭУ. 2002. - Вып. 3.

125. Глускин И.З., Наровлянский В.Г., Масалев Д.Ю., Мисриханов М.Ш., Якимец И.В. Расчет технических характеристик сверхпроводникового накопителя для противоаварийного управления электроэнергетической системой // Вестник ИГЭУ. 2002. - Вып. 3.

126. Глускин И.З., Наровлянский В.Г., Дмитриева Г.А., Мисриханов М.Ш., Якимец И.В. Управление перетоками активной мощности по межсистемным связям с помощью СПИН-систем // Вестник ИГЭУ. 2002. - Вып. 3.

127. Якимец И.В., Ваганов А.Б., Наровлянский В.Г., Глускин И.З., Определение эквивалентных параметров энергосистемы в процессе динамического перехода по напряжению и току одного узла // Электрические станции. 2003.- № 5.

128. Пат. RU 2204877 Российская Федерация, Способ выявления и ликвидации асинхронного режима в электроэнергетической системе устройством автоматики /Якимец И.В., Наровлянский В.Г., Налевин А.А., Ваганов А.Б.; 2003.

129. Наровлянский В.Г., Мисриханов М.Ш. Способ выявления наличия электрического центра качаний в зоне ответственности локального устройства противоаварийной автоматики // Вестник ИГЭУ. 2004. - Вып.2.

130. Наровлянский В.Г. Современные методы и технические средства контроля и предотвращения асинхронного режима электроэнергетической системы. М.: Энергоатомиздат, 2004. - 359 с.

131. Наровлянский В.Г., Налевин А.А. Метод определения эквивалентных парметров схемы замещения энергосистемы в асинхронном режиме // Электричество. 2005 - №8. - С. 15-21.