автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Устойчивость промышленных электротехнических систем при возмущениях в системах электроснабжения

На правахрукописи

ЕГОРОВ Андрей Валентинович

УСТОЙЧИВОСТЬ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПРИ ВОЗМУЩЕНИЯХ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва, 2004 год

Работа выполнена в Российском государа венном университете нефти и газа им. ИМ. Губкина

Научный консультант - доктор технических наук, профессор Ершов Михаил Сергеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Гамазин Станислав Иванович;

Ведущая организация Всероссийский научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий (ООО «ВНИИГАЗ»)

заседании диссертационного совета Д212.200.14 при Российском государственном университете нефти и газа им. И.М. Губкина. Ленинский проспект, 65, Москва, И 1-1, 119991, Россия.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного университета нефти и газа им. И.М. Губкина.

Автореферат разослан

доктор технических наук, профессор Алексеев Виталий Васильевич;

доктор технических наук, профессор Ляхомский Александр Валентинович

И.О. ученого секретаря

диссертационного совета

Актуальность темы. В настоящее время в нефтяной и газовой промышленности работает значительное число крупных предприяшй с непрерывными технологическими процессами. Значительная часть крупных энергоемких производств расположена в удаленных районах с относительно слабо развитыми электроэнергетическими системами. Для таких промышленных комплексов остро стоит проблема повышения устойчивости, а, следовательно, и надежности работы электротехнических систем при возмущениях в системах электроснабжения.

Электроэнергетическое оборудование современных нефтегазовых комплексов . включает десятки тысяч единиц, объединенных в единую систему структурно и функционально. В эгой связи правомерно говорить о промышленной электротехнической системе (ЭТС), основными компонентами которой является система электроснабжения и приемники электрической энергии. Среди приемников электроэнергии наиболее распространены электродвигатели переменного тока, число которых на предприятиях достигает десятков тысяч единиц, а установленная мощность - со ген МВт. В промышленных ЭТС постоянно происходят возмущения со стороны приемников электрической энергии или со стороны системы электроснабжения. Большие возмущения чаще всего обусловлены аварийными ситуациями (короткими замыканиями) в системах электроснабжения. У потребителя электрической энергии подобные возмущения проявляются в виде провалов напряжения с определенными характеристиками. В большинстве случаев подобные возмущения существуют весьма малое время - порядка долей секунды и ликвидируются достаточно успешно. Тем не менее, опыт эксплуатации крупных промышленных комплексов нефтяной и газовой промышленности показывает, что и такие кратковременные возмущения весьма часто приводят к аварийным остановкам технологических процессов, что в свою очередь вьиыва-ет значительные экономические потери. Еще большие экономические по1ери возникают на стадии ликвидации аварийных простоев: часто на восстановление нормальною режима технологического процесса тратится время несопоставимое с временем самого аварийною возмущения. Так для крупных газоперерабатывающих предприятий время восстановления режима оценивается величиной о1 десятка часов до суток. Проблема осложняется еще и высокой пожарной и изры-воопасностью исходного сырья, промежуточных и конечных продуктов. В целом ряде случаев определенная часть продукции обладает высокой токсичностью. Снижение числа аварийных остановок производства позволит улучшить экономические показатели работы о фас л и и существенно обличить ОКОГО1 ическую ситуацию в районах размещения подобных производств. Во многом решение эгой задачи связано с повышением устойчивости электротехнических систем предприятий к возмущениям в системах внешнего и внутреннего электроснабжения. Проблема обеспечения требуемого уровня устойчивости возникала на таких крупных предприятиях, как Астраханский и Оренбургский ¡азоперерабаты-вающие заводы, Нижневартовское неф1едобывающее предприятие, Сур1у1сКиИ завод по стабилизации конденсат и на ряде других обьектов. Таким обраюм, представляется, что предлагаемая тема работы является достаточно актуальной. Подшерждением актуальности темы может служить ряд государственных и о1-раслевых постановлений, решений, а также заданий, научно-технических программ предприятий нефтяной и газовой пром

рос. наци#;мльная

БИБЛИОТЕКА СПем '

о» г*

Состояние и изученность проблемы.. Проблема устойчивости узлов электродвигагелыюй ншрузкн разрабашвалась многими исследователями. Большой вклад в решение проблемы внесли А.И. Важное, М.Я. Вайман. В.А. Веников, СИ. Гамазин, А.А. Горев, Ю.Е. Гуре*ич, М.С. Ершов, П.С. Жданов, ЕЯ Казовский, КЛ. Ковач, В. Лайон. Б.Г. Меньшов, Р. Парк, И.М. Постников, Г.Г. Пивняк, В.Ф. Сивокобыленко СВ. Сфахов, И.А. Сыромятников, И.И. Трещев, 1О.Г. Шакарян и другие. С проблематикой устойчивое!и непосредственно связаны вопросы исследования условий самозапуска крупных электрических двигателей. На этой стадии были разработаны математические модели, вполне удовлетворительно описывающие поведение электрических машин в но-слеаварийных режимах. Дальнейшее развитие данное направление получило с появлением достаточно мощных средств вычислительной техники. Был разработан ряд специализированных программных продуктов, различающихся как степенью полной! используемых магматических моделей электрических машин, так и алгоритмами расчета собственно электрического состояния электротехнической системы. Особую роль в развитии программного обеспечения сыграл комплекс работ, проведенных кафедрой Электроснабжения промышленных предприятий Московского энергетического института (технического университета). Тем не менее, остаются вопросы по расчету переходных процессов в промышленных электротехнических системах. В частности, получаемые результат и их достоверность в значительной степени зависят от полноты и достоверности исходной информации. Данный факт делает отнюдь не безусловной целесообразное Ш применения полных электромагнитных моделей электрических машин в подавляющем большинстве решаемых задач.

Существует и другой аспект развития и текущего состояния рассматриваемой проблема тки. Как отмечалось выше, проблема устойчивости электротехнических систем существует для ограниченного числа промышленных предприятий, в том числе, крупных. С очевидностью эти проблемы возникают только в тех случаях, когда потеря устойчивости электротехнической системы приводит к развалу технологического процесса. Если при этом сам технологический процесс достаточно инерционен, или его нормальный режим может быть достаточно легко и быстро восстановлен, то потеря устойчивости не рассматривается, как сколько-нибудь существенный технический и экономический фактор. Такая ситуация привела к тому, что в большинстве случаев исследователями решались более или менее частные задачи и происходило определенное накопление эмпирического материала. Объем существующей информации по рассматриваемой проблематике весьма значителен. При этом обобщения накопленного материала с точки зрения поиска общих закономерностей практически не происходило.

Развитие исследований в области поиска общих закономерностей, описывающих устойчивость многомашинных электротехнических систем применительно к нефтяной и газовой промышленности, связано с научной школой, основанной профессором Б.Г. Меньшовым в Российском государственном унннерси-тете нефти и газа им. И.М. Губкина. К данной школе относит себя и авюр представляемой рабо1Ы. В рамках рабо! этой школы был получен ряд резулмаюв и выводов, на коюрых во миоюм строится представляемая работа. Так, в частости, было предложено общее описание |рапицы устойчивости при симметрич-

ных и несимметричных внешних возмущениях, разработано математическое и программное обеспечение расчетов электромеханических переходных процессов. Были выполнены первые работы по исследованию устойчивости Астраханского газоперерабатывающего завода и ряда других объектов газовой промышленности, предложены средства и методы повышения и более полного использования запаса устойчивости. Обобщению и теоретическому осмыслению результатов, полученных на начальном этане исследований, посвящена докторская диссертация профессора М.С. Ершова, защищенная в 1995 году. С тех пор получены принципиально новые научные результаты, апробированные и опубликованные в целом ряде научных работ, положенные в основу инженерных методик и практических рекомендаций. Отдельные вопросы устойчивости промышленных электротехнических систем решены и исследуются в работах ряда аспирантов и соискателей. Тем не менее, представляется, что накопленный объем знаний позволяет сделать новые обобщения, невозможные в рамках отдельных публикаций. Решению этой задачи и посвящена представляемая работа.

Идеа работы. Основная идея предлагаемой работы может, быть кратко сформулирована в виде следующих положений:

1. Устойчивость электротехнических систем с преобладающей: электродвигательной нагрузкой к внешним возмущениям определяется в основном характером протекания электромеханических переходных процессов.

2. Основные закономерности, качественно и количественно описывающие устойчивость электротехнических систем, могут быть получены в результате математического и компьютерного моделирования электромеханических переходных процессов.

3. Знание основных закономерностей, описывающих устойчивость электротехнических систем, позволяет принимать обоснованные решения по максимально полному использованию существующего запаса устойчивости и по повышению устойчивости.

Цель работы заключается в развитии методов и средств расчета, выявлении закономерностей протекания электромеханических переходных процессов при возмущениях в системе электроснабжения и разработке способов увеличения и более полного использования запаса устойчивости промышленных электротехнических систем для повышения надежности работы предприятии с непрерывными технологическими процессами.

Реализация сформулированных целей требует решения следующих, основных задач исследования:

1. Разработка математического, алгоритмического, программного, методического и информационного обеспечения расчстов электромеханических переходных процессов в электротехнических системах промышленных предприяшй.

2. Выполнение вычислительных экспериментов с целью моделирования поведения электроюхнической системы при различного рода возмущениях и анализ результатов 'них экспериментов.

3. Установление основных зависимостей, описывающих устойчивость электротехнической системы при внешних возмущениях различной степени сложности.

4. Исследование влияния различных параметров электротехнической системы на показатели, характеризующие ее устойчивость.

5. Исследование физического смысла эмпирически полученных закономерностей.

6. Разработка, практическая реализация и анализ эффективности способов повышения и более полного использования запаса устойчивости электротехнических систем ряда предприятий нефтяной и газовой промышленности.

Объекты исследования. Объектами исследования в представляемой работе явились электротехнические системы крупных предприятий нефтяной и газовой промышленности. Данные электротехнические системы обладают рядом особенностей, весьма существенных для рассматриваемой проблематики. Необходимо отметить следующие из них: большая установленная мощность электрооборудования; преобладание электродвигательной, причем, преимущественно асинхронной, нагрузки; непрерывность технологического процесса; малая доля или полное отсутствие электроприводов с неременной нагрузкой; высокие требования к бесперебойности электроснабжения. Для удобства изложения и ради сохранения единой логики представляемой работы в качестве иллюстраций выполненных исследований и полученных результатов используется несколько примеров электротехнических систем. Данные примеры являются по существу демонстрационными. Приложение разработанных подходов к анализу устойчивости электротехнических систем предприятий нефтяной и газовой отрасли показано на отдельных примерах в заключительных главах работы

Методы исследования. В работе использовались положения и методы, следующих областей знания: теории электрических цепей, теории электрических машин и электропривода, математического анализа, математического и компьютерною моделирования электротехнических объектов, магматическою программирования, катастроф.

Научная новизна полученных результатов:

1. Уточнены понятия статической и динамической устойчивости промышленных электро1ехиическнх систем, что позволило исключить неоднозначную трактовку результатов определения параметров устойчивости при компьютерном моделировании электромеханических переходных процессов в указанных системах.

2. Разрабо1аны метод, модели и алгоритмы расчета электромеханических переходных процессов в мноюмашинных электротехнических системах с разомкнутой и замкнутой структурой электрических сетей, имеющих как внешние, так и внутренние источники электроснабжения. Метод, модели и алюршмы ориентированы на итерационные процедуры определения параметров устойчивости систем при внешних и внутренних, симметричных и несимметричных возмущениях в единой расчетной схеме.

3. Установлены функциональные зависимости, описывающие связь параметров устойчивости элсктрок'хнических систем с параметрами внешнею возмущающего воздействия. Выполнено теоретическое обоснование установленных зависимостей.

4. Установлен теоретический и практический критерии устойчивости xicKipo-технических систем при многопараметрических внешних возмущениях то-

бой степени сложности. Установлен теоретический критерий устойчивости режима электротехнических систем при внутренних возмущениях. 8. Исследовано влияние параметров ЭТС и источников электроснабжения на устойчивость электротехнических систем. Установлены нелинейный и разрывный характер такого влияния, существование множества устойчивых режимов электротехнической системы, определены условия реализации и основные характеристики этих режимов.

Практическая ценность представляемой работы. Основные практические результаты заключаются в следующем:

1. Разработаны программные средства и инженерные методики для расчета параметров устойчивости электротехнических систем при возмущениях в системах электроснабжения.

2. Разработаны способы и рекомендации по более полному использованию запаса устойчивости промышленных электротехнических систем при возмущениях в системах внешнего и внутреннего электроснабжения. Разработана методика адаптации параметров защит от потери устойчивости к изменению параметров электротехнических систем.

3. Разработаны способы и рекомендации по повышению устойчивости промышленных электротехнических систем за счет управления рабочими режимами систем электроснабжения.

Разработанные средства, методики, способы и рекомендации по более полному использованию запаса и повышению устойчивости электротехнических систем внедрены на ряде отечественных предприятий и за рубежом. Внедрение результатов на действующих нефтегазовых комплексах позволило повысить устойчивость и надежность работы электротехнических систем многомашинных промышленных комплексов. Результатом внедрения предложенных средств и рекомендаций в электротехнической системе Астраханского газоперерабатывающего завода стало значительное сокращение частоты аварийных остановов производства, что дало экономический эффект более 400 млн. рублей. Применение разработанных программных и методических средсгв для обоснования объединения генерирующих мощностей морских стационарных платформ добычи нефти на одном из месторождений СП «Вьегсовнетро» дает существенное ожидаемой снижение издержек производства. Результаты работы используются в учебном процессе при подготовке дипломированных специалистов и магистров, обучающихся по направлению «Электротехника, электромеханика и электротехнологии».

Положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся следующие положения представляемой работы:

1. Предложенные определения понятий статической и динамической устойчивости электротехнических систем промышленных предприятий.

2. Модели и алгоритмы расчета переходных процессов в многомашинных электротехнических системах с комбинированными источниками электроснабжения и элсктродвигатсльной нагрузкой и процедуры определения парамаров устойчивости узлов нагрузки в единой расчешой схеме.

3. Математические описания границ устойчивости электротехнических систем при многопарамстрических внешних возмущениях.

4. Критерии устойчивости промышленных электротехнических систем при многопараметрических возмущениях в системе электроснабжения.

5. Основные закономерности влияния параметров системы электроснабжения и электроприемннков на устойчивость и разработанные на их основе способы и средства повышения и более полного использования запаса устойчивости промышленных электротехнических систем.

Обоснованность и достоверность основных выводов подтверждается использованием апробированною математического аппарата, коррсктностыо исходных предположений и допущений, арогостью математических выкладок, совпадением резулыаюв численного моделирования и теоретического анализа основных зависимостей, хорошей сходимостью результатов расчетных и экспериментальных исследований, успешной реализацией основных положений работы на практике.

Апробация работы. Основные положения и выводы представляемой работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и симпозиумах:

• первой Всесоюзной конференции «Комплексное освоение нефтегазовых ресурсов континентального шельфа СССР» (Москва, 1986),

• Всесоюзной научно-технической конференции «Разработка меюдов и средств экономии электроэнергии в электрических системах и системах электроснабжения промышленности и транспорта» (Днепропетровск, 1990),

• международном симпозиуме «Энергосберегающие технологии добычи, транспортировки и переработки твердых, жидких и газообразных полезных ископаемых» (Санкт-Петербург, 1996),

• конференции «Проблемы разработки нефтяных месторождений и подготовки инженеров в вузе» (Лльмет ьевск, 1996),

• научно-технических конференциях «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России » (Москва, 1997, 1999,2001,2002),

• международной научно-методической конференции «Новые информационные технологии в преподавании электротехнических дисциплин» (Астрахань, 1998),

• всероссийском электротехническом конгрессе (Москва 1999),

• международной научно-технической конференции «Нефть и газ Западной Сибири» (Тюмень, 2003),

а также на научно-технических советах ОАО «Газпром», СП «Вьетсовпетро», ДАО «Нижневарювскэнсргонсфть», научных семинарах кафедры ТЭЭП РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина.

Апробация результатов работы и их успешное использование в промышленности под1верждаются также премией НТО им. академика И.М. Губкина за 1997 год и премией ОАО «Газпром» за 2003 год.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 36 печатных работ, получено 2 патента.

Структура и объем работы. Представляемая работа состоит из введения, шести глав основного текста, заключения, списка литературы и приложении. Ра-бога изложена на 300 страницах машинописного текста, содержит 56 рисунков и 24 таблицы.

Во введении обоснована актуальность темы и показана степень изученности рассматриваемой проблематики, сформулирована идея работы, цели незадачи исследования.

В первой главе работы рассмотрено понятие электротехнической системы промышленного предприятия, указаны особенности используемого понятия по отношению к понятию система внутреннего электроснабжения и обоснована целесообразность использования предлагаемого термина. Отмечаекя, чю и рамках рассматриваемых задач принципиально важно включение в единую расчетную схему механических характеристик рабочих машин. В обычной терминологии связь технологического процесса с явлениями, происходящими в сперме электроснабжения, чаше всего не учитывается. Более того, разработанные программные средства позволяют учесть работу защит в электротехнической системе, причем не только чисто электрических, но и технологических, если параметры контролируемого о технологического процесса могут быть однозначно связаны со скоростью привода.

Таким образом, электротехническая система представляет собой некоторый промежуточный элемент между питающей энергосистемой и технологическим процессом, выполняющий вполне определенные функции. Можно выделить следующие функциона льные компоненты электротехнической»сие 1смы: систему распределения электрической энергии, систему преобразования электрической энергии в иную форму, систему защит и управления процессами распределения и преобразования. Представляется, что предаваемый термин имеет более общий характер и для рассматриваемой проблематики более адекватен.

Экспсримсшальные исследования аварийных режимов, связанных с потерей устойчивое!и узлов нагрузки, позволяют заключить, что такие аварии могут возникать как при внешних, так и при внутренних возмущениях. Характерная особенность аварийных режимов заключается в том, что связь нагрузки с энергосистемой, как правило, не утрачивается в процессе развития аварии. Следствием этого является факт практически полного отсутствия несинусоидальных режимов на входе системы внутреннего электроснабжения. Таким образом, мощность питающей энергосистемы и в аварийных режимах остается несоноаавимо большей мощности нагрузки, и ведущая роль энергосистемы сохраняется. В связи с вышесказанным представляется возможным считать, что поведение электротехнической системы при различного рода возмущениях определяется характером протекания электромеханических переходных процессов. Характерный пример осциллограммы внешнего возмущения приведен на рис. 1.

Рассмотрены используемые модели электрических машин переменною тока. Асинхронные электроприводы описываются уравнением движения и системой алгебраических и трансцендентных уравнений, основанных на Т-образной схеме замещения асинхронного дшнагеля. При эюм обеспечивается учет изменения параметров схемы замещения, вызванного явлениями вытеснения тока в стержнях обмотки ротора. Разработаны алюритмы и программы для восааиов-ления параметров схемы замещения по каталожным данным асинхронных двигателей, реализующие критерий минимального оислонення расчетных параметров отданных каталога. Установлено, чю для машин малой и средней мощности

наблюдается занижение величины пускового тока при сохранении величины пускового момента двигателя. Высказано предположение, что данный эффект может быть обусловлен отсутствием учета магнитных потерь в роторе двигателя, и предложена корректировка Г-образной схемы замещения, позволяющая учесть такие потери.

Для синхронных машин, входящих в состав электротехнической сииемы предприятия, предложено использовать либо электромеханическую, либо электромагнитную модели Выбор применяемой модели обусловливается классом решаемых задач Электромеханическая модель синхронной машины описывается двумя дифференциальными уравнениями и эквивалентным (кажущимся) сопротивлением Для вычисления величины этого сопротивления предложена итерационная процедура Электромашигиая модель синхронной машины основана на системе уравнений Парка - Горева и предполаыег использование свойства непрерывности переходной (сверхпереходной) ЭДС машины во времени Для электромеханической и электромагнитной моделей синхронной машины предложены модели регуляторов возбуждения и, для синхронных генераторов, первичных двигателей Так, при использовании автоматических регуляторов напряжения с входным сигналом реактивной составляющей тока якоря, модель пропорционального звена регуляюра может быть получена следующим образом.

Уравнение состояния якорной цепи синхронного генератора в комплексной форме имеет вид

где U- напряжение на зажимах статора (якоря) генератора, Е - ЭДС reí iep j i opa; Ia - ток якоря miepjiopa;

хс - синхронное сопротивление. Предполагая нулевую начальную фазу напряжения, это уравнение можно записать в следующем виде

где 0- внутренний угол генератора;

<р - угол сдвига фаз между током и напряжением якоря генератора. Проекции векторов на вектор напряжения дадут следующую систему уравнений и = £со50-хс/. $т<р\.

0 = Еш&~хс1. (1)

При значении коэффициента статизма равном нулю из (I) следует, что

Е =

cos 0

Для произвольного значения коэффициента статизма можно определить значение ЭДС генератора при холостом ходе по реактивному току (siny> = 0). Из (l)wienveT. что

и,

COS0„

(2)-

Здесь индекс «О» относится именно к режиму холостого хода по реактивному току.

Внешняя характеристика генератора должна быть прямой, следовательно, для определения ее параметров достаточно еще одной точки. В качестве таковой принят номинальный режим работы генератора по реактивному току. Тогда

&U

V Mi

cos©_

(3)

Здесь индекс «ном» относится к номинальному по реактивному току режиму. Все величины считаются линейными.

Из уравнений (2) и (3) получаем окончательное выражение для коэффициента передачи системы АРН при произвольном значении коэффициента с таима внешней характеристики генератора.

В модели регулятора учитываются также пропорциональное звено, реагирующее на значение угловой скорости ротора и дифференциальные звенья, для коюрых входными сигналами служат изменения напряжения, угловой скорости рогора и. тока возбуждения.

В качестве модели питающей энергосистемы применяется модель идеального источника ЭДС, находящегося за линейным сопротивлением. Питающая электроэнергетическая система достаточно полно может быгь описана вектором параметров состояния

/2= {Е,.Е:. 2.}}, где Е/ - эквивалентное значение ЭДС прямой последовательности;

Ег - эквивалентное значение ЭДС обратной последовательности; 2, = г, + ¡х, - эквивалентное полное входное сопротивление системы; /— частота питающей энергосистемы. В рамках рассматриваемых задач в векторе параметров не рассматриваются значение ЭДС нулевой последовательности (Еи) и углы сдвига фаз между последовательностями эквивалентной ЭДС (^/.г V/.«) питающей энергосистемы. Данные параметры не оказывают влияния на динамику электроприводов и, следовлсль-но, на устойчивость электротехнических систем.

Условием применимости электромеханической модели переходных процессов считается следующее: генерирующие мощности питающей энергосистемы несоизмеримо больше мощности любого узла нагрузки » 5/шу>).

Для расчета электрического состояния электротехнической системы предложен оригинальный алгоритм, основанный на методе сверки схемы. Для расчетов используется однолинейная схема замещения системы внутреннего электроснабжения. При этом принимается, что напряжение в первом узле равно значению эквивалентной ЭДС питающей энергосистемы. Ветви, содержащие па1ру|-ку, считаются присоединенными своими концами к нулевому узлу - "земле", потенциал которого всегда считается равным нулю. Схемообразующие ветви описываются своими сопротивлениями, ветви, содержащие статическую нагрузку также описываются постоянными сопротивлениями. Ветви, содержащие двигательную нагрузку, описываются эквивалентными (кажущимися) сопротивлениями двигателей, зависящими от скольжения привода и внутренних углов.

Структура системы внутреннего электроснабжения в соответствии с приведенными выше соображениями формализуется посредством матрицы инци-денций \£\ направленного 1рафа схемы замещения. При этом элементы матрицы принимают следующие значения

- 1,если ветвь ¡для ума у является входящей;

целому положитель ному, если ветвь /для угпа у является отходящей.

Различие описания отходящих ветвей связано с тем, что такие ветви могут быть схемообразующими, то есть расположенными между двумя узлами, - такая ветвь метится единицей. Вместе с тем, такие ветви могут содержать нагрузку. Определенным образом метятся ветви, содержащие статическую или двигательную нагрузку, ветви намагничивания трансформаторов и ветви, содержащие автономные генераторы. Фиктивная ветвь, используемая для имитации внутренних коротких замыканий метится в матрице инциденций двойкой. Текущее состояние ветвей описывается вектором включения [В], элемент которого Ь, принимает значение 1, если ветвь включена и 0, если она в текущий момент времени отключена.

Схема замещения системы внутреннего электроснабжения строится иерархически, то есть при движении от источника внешнего электроснабжения вниз но схеме по любому пути номера узлов и ветвей возрастают. Точка нулевого потенциала в матрице инциденций не описывается и но умолчанию принимается, что все ветви, содержащие какую-либо нагрузку (в том числе, это енравед-

ливо и для ветви, имитирующей внутренние короткие замыкания) своим концом присоединены к этой точке.

Разработанные модели и алгоритмы положены в основу программного комплекса SAD, предназначенного для расчета режимов работы и электромеханических переходных процессов в разомкнутых системах внутреннего электроснабжения промышленных предприятий с асинхронными, синхронными электроприводами и статической нагрузкой. С помощью данного комплекса могут решаться следующие классы задач:

- расчет рабочих режимов систем внутреннего электроснабжения;

- расчет статической устойчивости электротехнической системы предприятия при симметричных и несимметричных внешних возмущениях;

- расчет динамической устойчивости электротехнической системы при симметричных и несимметричных внешних возмущениях;.

- расчет запаса устойчивости.электротехнической системы при»внутренних возмущениях;

- расчет токов короткого замыкания и остаточных напряжений при внутренних возмущениях;

- анализ работы систем АВР, электрических и технологических защит при аварийных режимах работы;

- расчет послеаварнйных режимов, в том числе, процессов автоматического повторного пуска и самозапуска;

- оптимизация программы автоматического повторного пуска.

Комплекс позволяет выполнять все расчеты в единой расчетной схеме. Данный комплекс отличается высоким быстродействием, не требует значительных объемов памяти и достаточно универсален. Комплекс прошел-длительную апробацию, показавшую высокую степень соответствия расчетных параметров рабочих и аварийных режимов работы электротехнических систем промышленных предприятий их реальным значениям. Комплекс использовался для расчета режимов и разработки рекомендаций по повышению устойчивости электротехнических систем таких предприятий, как Астраханский газоперерабатывающий завод, Сургутский завод по стабилизации конденсата, проектируемый Новоуренгойский газохимический комплекс и ряда других.

Во второй главе рассмотрены результаты исследований устойчивости электротехнических систем с асинхронными приводами (далее асинхронных ЭТС). Предложены новые определения понятий статической и динамической устойчивости. Любое текущее состояние электротехнической системы промышленного предприятия будем называть режимом. Если параметры, описывающие состояние системы не меняются во времени, то такой режим называется статическим. Режим будет статически устойчивым, если бесконечно малое изменение любого из параметров электротехнической системы или питающей энергосистемы приводит через любой, сколь угодно большой, промежуток времени только к бесконечно малым изменениям любого другого параметра из всего возможного множества параметров состояния системы. Статический режим, для коюрого параметры ЭТС и питающей энергосистемы находятся в области допустимых, но техническим соображениям, значений представляет собой областью статической

устойчивости. Область на единицу меньшей размерности, разделяющую области статических режимов являекя |раницей сташчсской усюйчивосги.

Тогда малыми возмущениями можно считать такие, при неограниченной длительности воздействия которых, статический релрим остается прежним. Соответственно, большие возмущения при достаточной длительности воздействия переводят систему из одного статического режима в другой. Максимальная длительность большого возмущения с фиксированными параметрами, при ко юрой система остается в прежнем статическом режиме, определяет |рапицу динамической устойчивости. Таким образом, уравнение границы статической устойчивости будет записано в следующем общем виде

Л(Я) = о,

а уравнение, описывающее границу динамической устойчивости электротехнической системы, имеет вид

t = f1{a).

Наиболее общий случай имеет место при несимметричном провале ЭДС, сопровождаемом изменением входного сопротивления питающей энергосистемы. Выполненные расчеты, результаты которых представлены на рис. 2, и исследования показывают, что вполне удовлетворительные результаты дает ап-проксимапия гоанины статической устойчивости функцией

9 = £,,« + схе - Е, + + & + ё!) Е2 + (&4 хс + gs) Eiг = 0. (4)

где Е„.д - ЭДС сташческой устойчивости при бесконечно большой мощности питающей энергосистемы;

хс - реактивное сопротивление питающей энергосистемы;

Е/ и £7 - составляющие прямой и обратной последовательностей ЭДС питающей энергосистемы при внешнем возмущении соответственно.

gl•g^ - коэффициенты аппроксимации.

В наиболее общем случае несимметричного провала напряжения уравнение для описания 1раиицы динамической устойчивости имеет' вид:

где - время динамической устойчивости электротехнической системы при полном (до цуля) провале напряжения (далее - запас динамической устойчивости);

9 - функция (4), описывающая границу статической устойчивости. Формула (5) также является аппроксимационной и имеет физический смысл только при 9 > 0, то есть при нарушении статической устойчивости электротехнической системы.

В наиболее простом случае симметричного внешнего возмущения функция (8) принимает следующий вид: 1 - е

(6)

г = г.

1 -

о с т Не*

где значения ЭДС должны быть выражены в относительных единицах. Если выразить все значения в именованных единицах, то формула (6) примет следующий вид

А£ •(£.,.- &Е. J Г £„вя.(ЛЕ - AE, У

гдеЛЕ = Еми,-Е- глубина провалаЭДС при возмущении; Ещш - условно номинальное значение ЭДС энергосистемы ДЕкр - Еми, -Есу- критическая глубина провала напряжения.

Рис. 2. Вид границы статической устойчивости в координатах прямой и обратной последовательностей ЭДС и входного реактанса

Вид границы динамической устойчивости для этого случая показан на

рис. 3.

Общий вид уравнений, описывающих границы динамической устойчивости при возмущениях различного рода позволяет сделать следующей вывод. Запас динамической устойчивости электрснехнической системы неизменною состава при внешних возмущениях определяется двумя параметрами - запасом динамической устойчивости и при провале напряжения до нуля и положением границы статической устойчивости. При этом значение первого параметра зависит только от параметров нсвозмущенного режима питающей энергосистемы. Значение второго параметра определяется только параметрами самого возмущения.

0.1

о -----.-:—--

0 0.2 0.4 0.0 «»О.» )

Рис. 3. Граница динамической устойчивости при симметричных возмущениях

Граница динамической устойчивости разделяет область параметров внешних возмущающих воздействий па зоны устойчивого (ниже границы) и настойчивого (выше границы) состояний электротехнической системы.

Выполнены исследования влияния параметров питающей энергосистемы на показатели устойчивости электротехнических систем. Исследованиями были охвачены все параметры вектора Л. Результаты показали следующие закономерности. ЭДС статической устойчивости (£гу) зависит от большинства параметров линейно. Исключения представлены зависимостями названного параметра от величины ЭДС обратной последовательности и от активной составляющей эквивалентного сопротивления питающей энергосистемы. Наоборот, запас динамической устойчивости от параметров вектора зависит не линейно и данная зависимость всегда имеет точки разрыва непрерывности. Пример такой зависимости показан на рис. 4.

4700 -1--1------

44 00 4190 4800 4050 9000 ММ »00

Рис. 4. Зависимость параметров устойчивости ЭТС ог частоты питающей энергосистемы

Данная особенность позволила сделать вывод о существовании в пространстве параметров состояния электротехнической системы множества устойчивых режимов. Такие режимы названы промежуточными. На рис. 8 показан пример разбиения пространства параметров питающей энергосистемы на области непрерывности параметров устойчивости ЭТС, в табл. 1 приведены основные параметры некоюрых устойчивых промежуточных режимов. Показано, что линии раздела областей непрерывности одновременно являются границами статической устойчивости тех или иных устойчивых промежуточных режимов.

Таблица I

Параметры устойчивых режимов для крайних значений ЭДС_

№ режима при Е = Е„| при Е = Ес,т

Е, В и2.в 1,.А 9-' Е, В и2,в 1..А

1 4965 4586 5549 38,38 - - -

2 5760 4671 10788 74,76 6880 5722 11493 74,53

3 5560 4456 10897 75,65 6920 5721 11856 75.26

4 5610 4477 11161 76,26 6880 5648 12164 75.77

5 5740 4555 11632 77,29 7025 5718 12865 76,58

6 5805 4592 11883 77.81 7060 5717 13196 77.05

7 5910 4653 12284 78,66 7120 5719 13727 77,87

8 - - - - 7170 5718 14240 78,67

В данной таблице обомачено: £пх - тачения ЭДС статической устойчивости промежуточного режима при снижении и повышении величины лс-вивапентной ЭДС соответственно.

е. в

7400

6600

6800

7000

7200

6400 -<--¿-п-<-,-г --<=---

0.00 0,01 0.02 0.03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 О.Ю

к, Ом

Рис 5. Разбиение пространства параметров (£,хс) питающей энергосистемы на области устойчивости ЭТС и положение линий равного уровня гй

Аналогичные зависимости получены для случаев отклонения частоты ЭДС питающей энергосистемы, изменения активной и реактивной состаиляю-щих эквивалентного сопротивления питающей энергосистемы. При этом установлено, что линии разрыва областей непрерывности параметров описываются линейными функциями для всех случаев, за исключением случая влияния активного сопротивления питающей энергосистемы. Выполнено аналитическое обоснование некоторых полученных зависимостей. Для этих целей использовались наиболее упрощенные представления механических характеристик асинхронных двигателей и рабочих машин. Учитывалось, что для нефтяной и газовой промышленности наиболее характерны приводы с вентиля горной нагрузкой. Механическая характеристика асинхронного двигателя m(s) описывалась формулой Клосса , механическая характеристика рабочего механизма rn^s) задавалась полиномом.

Из условия нарушения статической устойчивости единичного привода

С учетом определенных допущений, при использовании упрощенных выражений для Я и s„ можно получить coot ношение:

где х/, Хг - реактивные сопротивления статорной и приведенное роторной цепи

асинхронного двигателя соответственно. Данное соотношение подтверждает линейность границ статической устойчивости промежуточных режимов в координатах ЭДС и реактивной составляющей сопротивления питающей энергосистемы, а также ЭДС и частоты пшающей энергосистемы.

При использовании полных выражений для Лиз, полученное соотношение:

£ су = • л/СГс + (*с + х)У -гс (хс + х).

где р - некоторый коэффициент, Х = х1

подтверждает нелинейность границ статической устойчивости при учете активной составляющей сопротивления питающей энергосистемы.

Исследования устойчивости электротехнических систем при возмущениях сложной формы и энергетических характеристик устойчивости позволили получить общие критерии сохранения устойчивости при произвольных внешних возмущениях. Для рассматриваемых электромеханических переходных процессов существует единственный вид собственной энергии электротехнической системы - кинетическая энер1ия вращающихся масс. Эта величина определяется, как:

•а;

где - суммарный момент инерции ¡-го привода;

(о, - угловая скорость ¡-го привода;

Б - множество ветвей схемы замещения, содержащих двигатели. Тогда баланс мощности для произвольного режима имеет виц:

где Р^ - приток активной мощности от питающей энергосистемы;

Л- механическая мощность, отдаваемая технологическому процессу;

АР - потери мощности;

- изменение собственной энергии электротехнической системы Исследованиями установлено, что при любой форме внешнего возмущения, не нарушающего устойчивость электротехнической системы, величина собственной энер1ии остается не меньшей некоторого критическою значения. Данный факт может служить критерием устойчивости электротехнических систем с асинхронной нагрузкой к внешним возмущениям. Также установлена полная взаимно однозначная связь величины собственной энерши системы и соотношения активной и реамивпой мощносмей, пофсблясмых электрокхническоП системой в нослеаварийных режимах. Данная закономерность может быть положена в основу построения защит от потери устойчивости электро1схничсскич систем.

Очевидно, что отсутствие изменения собственной энергии электро1схни-ческой системы может быть только необходимым условием устойчивости текущего режима. С целью усыновления достаточных условий устойчивости режима были выполнены исследования поведения величины в пространстве

скольжений приводов. Полученный вид распределения для системы из двух групп однородных приводов покачан на рис. 6.

Результаты выполненных вычислительных экспериментов и их анализ позволили сформулировать общий критерий устойчивое!и произвольного 1екущс-го режима электротехнической системы в следующем виде:

где Ж - суммарный момент инерции ьго привода; О), - угловая скороаь ьго привода;

О • множество ветвей схемы замещения, содержащих двигатели. Полученная зависимость свидетельствует о существовании для каждого единичного привода некоторого пopoгового значения скольжения, при превышении которого возможна потеря данным приводом динамической устойчивости. Эюг

вывод позволил сделать попытку получить аналитические зависимости, характеризующие влияние параметров привода на динамическую устойчивость системы. В данном случае также используется наибольшая возможная степень упрощения исходных зависимостей. Очевидно, что пороговое значение скольжения мало, тогда можно использовать следующие приближения:

,(¡0)

МЛ=МЧ

ш0-ш (0а-<0„

Мс=к,.Ми

Л

I <"о - Шч> )

'О - •"«(>

где Мд, Мф Мс, Мн - соответственно моменты двигателя, критический, сопротивления и номинальный, Л - перегрузочная способность (кратность максимального момента) асинхронного двигателя, к, - коэффициент загрузки, Ыцр - величина критической угловой скорости.

Вводя обозначим а = \ р = к,(<ой - а,.) и полагая со(1=0) = сио, по-

М„

лучаем время достижения порогового скольжения:

сЬм _ а Лсо0 - Ам0 + р _£|П_Р._

Лш - Аеод + /} Л Ла>„р - А(оа + р Л Л(о)^ - й>0) + Р ' Разложение функции логарифма в известный ряд дает следующее выражение:

—яр

'.-г

' д

-Й

2 Щ

а к,

1 + 1

]П-1

л«1 л • /с"

Гп =

Учитывая, что Л = и2т„р получаем соотношения для оценки влияния параметров асинхронного электропривода на устойчивость электротехнической системы:

к3.мн к3мн •

Таким образом, исследования, изложенные в данной главе, позволили установить закономерности, описывающие границы устойчивости асинхронных электротехнических систем при внешних возмущениях любого вида и предложить критерии сохранения устойчивости таких систем.

В третьей главе диссертационной работы анализируются основные закономерности, характеризующие устойчивость электротехнических систем при наличии в их составе синхронных машин. При этом основное внимание уделено системам, содержащим синхронные электроприводы, такие системы названы системами смешанного состава. Сформулированы следующие условия, при одновременном выполнении которых в случае внешних или внутренних возмущений устойчивость электротехнической системы можно считать не нарушенной.

1. Сохраняется устойчивость асинхронной нагрузки в ЭТС.

2. Отсутствует асинхронный режим синхронных электроприводов (0, < 5л/2).

3. Автономные генераторы не переходят в двигательный режим (0, < 5л/2).

4. Сохраняется устойчивость системы генерации электрической энергии (/} < л).

Здесь приняты следующие обозначения: 0 угол между векторами ЭДС синхронной машины и напряжения на ее статоре; Г- угол между векторами.ЭДС синхронной машины и ЭДС питающей энергосистемы.

Выполненные исследования устойчивости систем смешанного сомаиа при внешних возмущениях показали существенное отличие вида границ устойчивости. Так, граница устойчивости для случая симметричного возмущения показана на рис. 7. Характерной особенность данной границы является отсутствие непрерывности рассматриваемой характеристики. На начальном учасгке границы динамической устойчивости, то есть при малых значениях остаточной ЭДС потеря динамической устойчивости обусловлена нарушением устойчивости именно синхронного электропривода. Наоборот, при больших значениях оста ¡очной ЭДС устойчивость электротехнической системы смешанного состава теряечся вследствие нарушения динамической устойчивости асинхронной частью двигательной нагрузки. Таким образом, в данном случае отсутствие непрерывности кривой, описывающей границу динамической устойчивости, обусловлено различной физикой процессов, приводящих к потере устойчивости при различных значениях остаточной ЭДС.

«.с

Рис. 7. Граница устойчивости ЭТС смешанного состава при симметричных внешних возмущениях

Таким образом, двух параметров - значения ЭДС статической устойчивости (ЕСу) и запаса динамической устойчивости (г0) для достоверной характеристики электротехнических систем смешанного состава недостаточно. Представляется необходимым использовать в качестве третьего параметра, характеризующего устойчивость таких систем, значение остаточной ЭДС, при котором происходит разрыв функции, описывающей границу динамической устойчивости. Назовем эту величину граничным значением остаточной ЭДС - Ер>. В общем случае граница динамической устойчивости удовлетворительно описывает» ся следующим выражением:

где есу, т0 - параметры с явным физическим смыслом; ец> - граничное значение ЭДС; а/, а2ча3- коэффициенты аппроксимации.

Таким образом, представляется, - что устойчивость электротехнических систем смешанного состава можно достаточно адекватно характеризовать тремя; параметрами: ЭДС статической устойчивости, граничным значением ЭДС и запасом динамической устойчивости. Из перечисленных параметров наиболее существенными следует считать значения ЭДС статической устойчивости и запаса, динамической устойчивости системы. Выполнены исследования влияния на эти параметры основных параметров питающей энергосистемы: значения эквивалентной ЭДС и входною реактанса. Анализ результатов исследований показал ряд общих черт для асинхронных систем и систем смешанного состава и ряд существенных отличий. Общими являются нелинейный и разрывный характер изменения величины запаса динамической устойчивости при изменении эквивалентною сопротивления питающей энергосистемы или ее ЭДС. Основные отличия заключаются в отсутствии для ЭТС смешанного состава области абсолютной динамической устойчивости, нелинейном характере изменения величины ЭДС статической. устойчивости при изменении эквивалентного сопротивления питающей энергосистемы, существенно меньшем влиянии величины эквивалентной ЭДС на динамическую устойчивость электротехнической системы смешанного состава. В качестве примера на рис. 8 показано влияние величины эквивалентного сопротивления питающей энергосистемы на запас динамической устойчивости ЭТС смешанного состава и сопоставимой с ней асинхронной электротехнической системы.

Проведено сопоставление характеристик устойчивости асинхронных электротехнических систем и систем смешанного состава. При этом эквивалентность систем обеспечивалась одинаковыми мощностями и инерционными свойствами, равенством напряжений на входах ЭТС в номинальном режиме работы. Границы динамической устойчивости сопоставляемых систем при данных условиях показаны на рис. 9. Отдельно исследовалась устойчивость асинхронной част ЭТС смешанного состава. В целом по сопоставлению характеристик устойчивости

г =

если е 5 е,

если е>е,

асинхронных электротехнических систем и электротехнических систем смешанного состава были сделаны следующие выводы.

Рис. 8. Зависимость запаса динамической устойчивости при провале напряжения до нуля (г„, с) от эквивалентного реактанса (хм„ o.e.) питающей энергосистемы для ЭТС с асинхронной (1) и смешанной (2) нагрузкой

1. При больших значениях мощности питающей энергосистемы асинхронные ЭТС обладают большей устойчивостью. При этом устойчивость асинхронных систем выше но всем характеристикам: и по ЭДС статической устойчивости, и по запасу динамической устойчивости при провале напряжения до нуля.

2. Электротехнические системы смешанного состава менее чувствительны к изменениям параметров питающей энергосистемы. При этом существенно меньшую чувствительность имеет запас динамической устойчивости системы при провале напряжения до нуля.

3. Во многих реально встречающихся случаях асинхронные электротехнические системы имеют меньшую статическую устойчивость при большей динамической устойчивости к внешним возмущениям. Можно сказать, что, как прааи-

ло, критичные возмущения в асинхронных системах происходят чаще, но последствия этих возмущений оказываются более легкими.

О 2000 4000 6000 6000 ^ в 10000

Рис. 9. Границы устойчивости для электротехнической системы смешанного состава (1) и сопоставимой и с ней асинхронной элек-трогехнической системы (2)

4. Применение синхронных электродвигателей в приводах, имеющих невысокую степень ответственности в технологическом процессе, может существенно повысить общую устойчивость электротехнической системы предприятия к внешним возмущениям.

В четвертой главе работы рассматриваются вопросы более полною использования существующего запаса устойчивости и повышения устойчивости электротехнических систем. Задачи расчета устойчивости электротехнических систем решаются на основании расчета и анализа электромеханических переходных процессов, возникающих в этих системах. Данные задачи не относятся к стандартным. Для обеспечения возможности инженерного использования разработанных моделей, алгоритмов, программных средств необходимо соответствующее методическое обеспечение. Данное обеспечение было разрабоиио но заданию Управления энергетики ОАО «ГАЗПРОМ» и представлено рядом отраслевых нормативных документов. Непосредственно вопросы расчета границ устойчивости, анализа и использования полученных результатов рассмшрива-ются в двух документах, ориентированных на промышленные предприятия газовой отрасли, которые получают питание от источников централизованного элек-

троснабжения. Рассмотрены вопросы расчета параметров устойчивости при внешних и внутренних возмущениях, проверки обеспечения защитами oт внутренних коротких замыканий требований обеспечения устойчивости элекфотех-нической системы, методы оценки степени независимости источников внешнего электроснабжения. Вопросы устойчивости рассматриваются и в нормативных докумешах, посвященных в основной своей чааи методам оценки и oптимиза-ции технических потерь электроэнергии. Требование обеспечения приемлемого уровня усюйчивосш электротехнической системы является ограничением на возможности управления электроногреблснием за счет изменения напряжения на входе системы Еще в одном нормативном документе подробно рассмофены вопросы устойчивости электротехнических систем, имеющих в своем составе электростанции или генераторы собственных нужд.

Выполнен анализ основных методов повышения устойчивости электротехнических систем. Рассмотрены следующие пути повышения устойчивости: реконструкция системы внешнего электроснабжения, разукрупнение узлов электрод вига гелыюй нагрузки, облегчение условий самозапуска и повторною пуска электроприводов. При попытках реконструкции системы внешнего электроснабжения разрабатываемые мероприяжя должны бьпь направлены на снижение ее эквивалентного сопротивления. Во многих случаях для достижения поставленной цели достаточно изменения схемы нормальною режима рабош питающей энергосистемы. При выборе желаемого уровня эквивалентного сопротивления желателен переход в новую область непрерывности параметров устойчивости электротехнической системы Необходим также учет естественных колебаний значения эквивалентного сопротивления, вызываемых изменениями режима питающей энсрюсистсмы. Желательно, чтобы при наиболее всроятных прогнозируемых изменениях режима рабочая точка ЭТС предприятия оставалась в пределах одной и той же области непрерывности параметров устойчивости Однако, увеличение числа системообразующих связей питающей энергосистемы и мощности этих связей может иметь ряд нежелательных для обеспечения устойчивости электротехнических систем последствий. Так, при снижении вероятности внешних возмущений и их интенсивности может существенно увеличиваться степень зависимости вводов одного и того же предприятия Таким образом, может возрастать вероятность появления одновременного внешнею возмущающею воздействия на весь технологический комплекс. Предполагаемая ситуация существенно усложняет проведение прогивоаварийных мероприяшп, а в некоторых случаях делает их невозможными. Методические вопросы анализа подобных ситуаций рассмотрены в описанных выше нормативных документах

Рассмотрены также вопросы повышения устойчивости элекфогехниче-ских систем путем увеличения мощности трансформаторов главной понизительной подстанции и разукрупнения узлов нагрузки. Два названных способа увеличение устойчивости приемлемы, как правило, при диагностировании проблемы недостаточной устойчивости ЭТС на стадии проектирования обьеюа. На стадии эксплуатации разукрупнение узлов нагрузки может быть применено при наличии в составе О ГС узлов нафузки с существенно различающимися пока кнелями устойчивости. Дробление нафузкн наиболее целесообразно при наличии вблизи преднриятия нескольких источников электроснабжения, обладающих достаточ-

но высокой степенью независимости. Однако, высокая степень зависимости источников централизованного электроснабжения не является достаточным основанием для исключения из рассмотрения такого способа повышения устойчивости. Окончательное решение может быть принято только по результатам соответствующих расчетов с учетом возможного диапазона изменения параметров питающей энергосистемы.

Для повышения устойчивости электротехнических систем действующих предприятий наиболее приемлемы способы, связанные с облегчением условий. самозапуска и повторного пуска электроприводов. В этой группе методов рассмотрены вопросы ступенчатой разгрузки ЭТС при критичных возмущениях и вопросы снижения реактивной составляющей пусковых токов за счет максимально возможного использования устройств компенсации реактивной мощности. При организации прсираммы разгрузки электротехнической системы на первой ступени отключаются все неответственные приводы. На дальнейших ступенях уменьшение нагрузки осуществляется путем отключения параллельных технологических цепочек с приоритетным учетом технологических требований. После восстановления нормального режима электроснабжения организуется автоматический повторный пуск отключенных электроприводов. Следует учитывать, что при организации программ разгрузки, самозапуска и автоматического повторного пуска решающую роль играет согласованность и надежность работы систем технологических и электрических защит, блокировок и автоматики. Необходим также расчет переходных процессов в этих системах в поелеава-рийных режимах, когда многие.параметры выходят из диапазонов своих нормальных значений. Правильное построение программ разгрузки и восстановления технологического режима при возмущениях в электротехнической системе способно существенно снизить частоту и тяжесть последствий потери устойчивости технологическим режимом промышленного предприятия.

В процессе самозапуска и автоматического повторного пуска асинхронные двигатели потребляют преимущественно реактивный ток. Таков же характер тока выбегающего асинхронного двигателя, сохранившего связь с энергосистемой. Данное обстоятельство при преимущественно реактивном характере эквивалентного сопротивления питающей энергосистемы приводит к практически максимально возможному снижению напряжения в узлах нагрузки в аварийных и послеаварийных режимах работы. В целях повышения устойчивости ЭТС и сокращения времени восстановления нормального режима работы рекомендовано максимальное использование мощности батарей статических конденсаторов. Если по соображениям технологического процесса это возможно, то следует также располагать синхронные приводы на ранних ступенях автоматического повторного пуска.

Успешная реализация программ разгрузки электротехнической системы при критичных возмущениях и последующих процессах самозапуска и автоматического повторного пуска возможны только при уверенном диагностировании факта потери устойчивости ЭТС. Для этого необходима организация специальной защиты от потери устойчивости. В этих целях используется защита минимального напряжения. Обычная схема такой защиты предполагает наличие жесткой нерегулируемой характеристики срабатывания, что неизбежно приводит к

образованию зоны необоснованных отключений. Наличие такой зоны влечет за собой излишние отключения узлов электродвишельной тнрузки при некритичных возмущениях с соответствующими нарушениями нормального режима технологического процесса предприятия и экономическими потерями. Для сокращения зоны необоснованных отключений рассмотрена возможность opгани-зации многоступенчатых защит, как без использования филы ров прямой и обратной последовательностей напряжения, так и с такими фильтрами. Показана возможность существенного сокращения вероятности необоснованной разгрузки технологического процесса.

Как было показано выше, параметры устойчивости электротехнической системы существенно изменяются в зависимости от изменений режима пшаю-щей энергосистемы и от текущего состава самой ЭТС. Наиболее эффективным методом построения защиты от потери устойчивости может быть создание гибкой адаптирующейся системы защиты. Адаптация к изменению параметров источника внешнего электроснабжения может быть достигнута на основе использования ранее предложенных методов оценки параметров питающей энергосистемы по параметрам нормальных режимов работы. Для адаптации защшы от потери устойчивости к изменению параметров самой электротехнической системы предложено использование искусственных нейронных сетей. Сформулированы ограничения возможностей адаптации гибкой настраиваемой защиты от потери устойчивости. Наиболее существенными из этих ограничений представляю гея следующие. Настройка защит может производиться только для режима работы, предшествовавшего аварийному. Настройка условий срабатывания зашшм может быть успешно адаптирована только для ее первой ступени. Все последующие ступени разгрузки должны реализовываться согласно заранее разработанной системе вложенных планов, то есть по жесткому алгоритму с фиксированными параметрами. Тем не менее, предлагаемая система защиты позволяег наиболее полно использовать существующий запас устойчивости ЭТС.

Успешность мероприятий по ограничению последствий аварийных возмущений в электротехнических системах в решающей степени зависит от надежной работы средств защиты и автоматики. Одной из существенных особенностей систем защиты и автоматики является их крайне низкая инерционность, что может приводить к нештатной работе данных систем в условиях протекания переходных процессов в системах электроснабжения. Чувствительность систем защиты и автоматики к существенным колебаниям питающего напряжения порождает опасность несрабатывания защит, ложного срабатывания защит, нарушения логики работы систем автоматического управления и регулирования. Таким образом, задача обеспечения надежного и бесперебойного электроснабжения систем противоаварийных защит и автоматики представляется неогьемле-мой составной частью любой программы повышения устойчивости промышленного предприятия к внешним и внутренним возмущениям.

Для бесперебойного электроснабжения систем технологической и электрической автоматики организуются шины гарантированного питания. Решения по их оринизации предполагают использование третьего независимого источника элекфоснабжения, обычно, небольшой мощности. Подобные устройства обладают рядом официальных качеств. Весьма существенным недостатком

представляется конструктивная сложность подобных устройств, определяющая их ограниченную конструктивную надежность. Это в равной степени касается и вращающихся электрических машин и электронных компонент. Для последних к тому же ограничены возможности диагностики реального технического состояния, что делает более вероятным внезапный отказ шин гарантированного питания. Не последнюю роль играет весьма высокая стоимость подобных устройств, а также стоимость их обслуживания и эксплуатации.

Гарантировапность питания можно понимать только в ограниченном, смысле. Так, ни одно из существующих технических решений не способно обеспечить нормальный уровень напряжения на шинах гарантированного питания при коротком замыкании на самих этих шинах. Гарантированность питания можно понимать только как большую или меньшую степень независимости напряжения на рассматриваемых шинах от процессов, происходящих в питающей системе; в идеальном случае, шины гарантированного питания должны быть полностью защищены от внешних возмущений. В значительной (пенсии задачу защиты шин гарантированного питания от внешних возмущений позволяет решить применение трансформатора двойного питания.

Конструкция трансформатора двойного питания имеет четыре обмот ки, из. которых две обмотки являются первичными, и две - вторичными. Схемы замещения такого трансформатора показаны на рис. 10. В работе предложено использование подобных устройств малой мощности для организации шин повышенной надежности электроснабжения. Приведены результаты экспериментальных исследований макетного образца такого устройства для случаев использования переменного и постоянного оперативного тока. Результаты исследований показали следующие преимущества предлагаемого устройства: высокая надежность шин гарантированного питания; конструктивная простота; малая стоимость; отсутствие необходимости технического обслуживания; гальваническая развязка всех цепей устройства.

В пятой главе рассматриваются итоги работ, выполненных в 1988 - 2002 годах по повышению устойчивости электротехнической системы Астраханского газоперерабатывающего завода. Астраханский газоперерабатывающий. завод (АГПЗ, 1 и 2 очереди) является уникальным промышленным комплексом по переработке природных газов с высоким содержанием сероводорода. Электроэнергетическая система предприятия характеризуется большой установленной мощностью электронриемников (сотни МВт), большим составом электродвигательной нагрузки (свыше 90 %), большой единичной мощностью отдельных электроприводов (до 8000 кВт). Учитывая непрерывность технологических процессов предприятия, большую суммарную мощность электродвигательной ш1руц-ки, ограниченную мощность питающей электроэнергетической системы, потребители предприятия чувствительны не только к длительным, но и крашжромен-ным нарушениям электроснабжения. В первые годы эксплуатации АГПЗ-1 наблюдалось до 38 остановок технологических процессов (или их части) в год, обусловленных кратковременными нарушениями электроснабжения. Аварийные остановки, связанные с нарушениями электроснабжения, приводили к большим экономическим потерям. Средний ущерб из-за каждого нарушения

электроснабжения в 1989 - 1990 годах составлял около 1 млн. рублей (в ценах 1989 года). Проблема усугублялась осложнением экологических показателей окружающей среды при аварийных остановках технологических процессии.

На первом этапе работ были определены основные общие причины, обусловливающие высокую чувствительность электротехнической системы завода к возмущающим воздействиям. Результаты проведенного анализа позволили определить следующие особенности предприятия и питающей энергосистемы, влияющие на его устойчивость.

1. Электротехническая система завода выполнена практически полностью на базе мощных асинхронных двигателей с номинальным напряжением 6 и 10 кВ. Данное решение в условиях ограниченной мощности системы внешнею электроснабжения верно, однако оно обусловило малый запас динамической устойчивости ЭТС предприятия. При этом ряд проектных решений не учитывал особенностей примененных асинхронных машин.

2. Ограниченная мощность питающей энергосистемы не позволяет обеспечить уверенное восстановление режимов работы асинхронных приводов после снятия возмущающего воздействия. Существовавшая программа автоматического повторного пуска в целом построена правильно, но требует корректировки в области выдержек времени включения ступеней пуска.

3. Нормальный режим работы питающей энергосистемы обеспечивает достаточную устойчивость самой энергосистемы и малую вероятность одновременного длительного глубокого провала, в том числе исчезновения, напряжения на двух вводах Астраханского ГПЗ. Однако, этот режим построен без учета высокой чувствительности электротехнической системы завода к кратковременным нарушениям электроснабжения. Значительна вероятность одновременною кратковременного возмущения по двум вводам предприятия. В целом это свидетельствует о достаточно высокой степени зависимости вводов электротехнической системы завода.

4. Значительная часть проблем вызвана низкой степенью согласованности программ работы противоаварийной автоматики. Системы защиты минимального напряжения узлов электрической нагрузки завода имели параметры срабатывания не согласованные с реально существующим запасом устойчивое!и этих узлов. Система токовых защит построена без учета возможности потери устойчивости электротехнической системой при внутренних возмущениях - коротких замыканиях. Система прогивоаварийной технологической автоматики была разработана без учета существующего запаса устойчивости электротехнической системы предприятия и технологического процесса в целом.

Названные проблемы были успешно решены. Так, расчет и анализ характера протекания электромеханических переходных процессов в ЭТС предприятия позволил установить реальные границы устойчивое!и и рекомендации, соответствующую корректировку параметров защит минимального напряжения, автоматики аварийной разгрузки технологического процесса и автоматического повторною пуска. Изучение структуры системы внешнею электроснабжения и анализ происходящих в ней возмущений позволил сделать вывод об излишней степени структурного резервирования. Согласование данной проблемы со специалистами «Астраханьгазпром» и «Астраханьзнерго» позволило изменить схему нормальною режима питающей энергосистемы и отказался от авгомашчс-ского повторною включения линий в районе Астраханскою ГПЗ. Данные реше-

ния существенно повысили степень независимости источников электроснабжения и уменьшили число внешних возмущений, критичных для устойчивое ж Э ГС завода.

В целом ряде случаев потеря устойчивости технологическим процессом не была непосредственно связана с динамикой мощных электроприводов. Одной из причин являлось самопроизвольное отключение коммутационных аппаратов двигателей напряжением до 1 кВ. Было сделано заключение об отрицательном влиянии на устойчивость технологическою процесса неуправляемых массовых отключений любых электроприводов. Для ряда мощных приводов, ифлощих ключевую роль в обеспечении устойчивости технологического процесса, была обоснована возможность и целесообразность организации самозануска. Изучение устойчивости электротехнической системы при внутренних коротких замыканиях показало, что причиной ее нарушения была достаючно большая выдержка времени токовых защш. Вторым фактором служило окутствие блокировки сброса защит при самоликвидации коротких замыканий. Реализация рекомендаций по корректировке параметров системы защит позволила практически полностью устранить случаи аварийной разгрузки производства при ануфешшх возмущениях.

В целом итогом работ стало существенное повышение устойчивости электротехнической системы Астраханского ГПЗ. С учетом произведенных за1раг за 2000 - 2001 годы фактический экономический эффект составил более 400 млн. рублей. Динамика сокращения аварийных остановок завода за весь срок его эксплуатации показана на рис. 11.

Результаты работы по повышению надежности и устойчивости систем электроснабжения наряду с Астраханским газовым комплексом примепякися и на других крупных обьектах газовой промышленности, включая Оренбургский газовый комплекс, Сургутский завод стабилизации конденеаи. Новые научные

результаты, полученные в ходе исследований, обобщены и доведены до инженерных рекомендаций в отраслевых нормативных документах.

В шестой главе рассматриваются вопросы устойчивости электротехнических систем применительно к объектам, имеющим системы автономного электроснабжения. Данные вопросы возникли при выполнении работ по обоснованию возможности и целесообразности создания объединенной системы электроснабжения для комплекса морских стационарных платформ на месторождении «Белый тигр» СП «Вьетсовпетро». Данное месторождение расположено в акватории Южно-Китайского моря на шельфе Социалистической республики Вьетнам. Одним из основных объектов данного предприятия является второй Центральный технологический комплекс (ЦТК-2), состоящий из четырех технологических и ряда вспомогательных морских стационарных платформ. К технологическим платформам относятся: вторая Центральная технологическая платформа (ЦТП-2), платформа поддержания пластового давления (ППД), Центральная компрессорная плач форма (ЦКП), блок-кондуктор № 2 (БК-2). Вспомогательными платформами комплекса являются: жилой блок, райзер-блок, модуль связи. Комплекс создавался поэтапно, начиная с 1987 года. Последний по времени объект введен в эксплуатацию в 2001 году. На объектах комплекса осуществляется добыча нефти, ее подгоговка в транспорту, сепарация и транспорт попутного газа, закачка воды в пласг. Большая часть технологических, процессов чувствительна к кратковременным нарушениям нормального режима электроснабжения. В составе электроприемников высока доля потребителей первой категории и особой группы. Весь период эксплуатации комплекса происходило наращивание технологических и энергетических мощностей. К началу работ генерирующие мощности были представлены в составе, приведенном в табл. 2. Разнотипность генераторов, отсутствие единой системы электроснабжения комплекса не позволяло обеспечить требуемый уровень надежности электроснабжения, создавало препятствия наращиванию мощности нагрузки, приводило к неоправданно высоким расходам первичных энергоносителей. В связи с этим была поставлена задача обоснования возможности и целесообразности объединения всех или части генерирующих мощностей с целью создания единой системы электроснабжения обьекта, разработать предложения по ее технической реализации.

Таблица 2.

Генерирующие мощности ЦТК-2

Платформа Тип генератора Мощность, кВт Напряжение, В Число агрегатов

ЦТП-2 ДГРА-500 500 400 4

AMAN 800 6300 3

TYPHOON 3300 6300 1

ППД SOLAR 3890 6300 3

ЦКП SOLAR 2800 6300 3

В ходе анализа схем и режимов генерации и распределения элекфоэнер-гии были получены следующие обобщенные показатели потенциального производства и потребления электрической энергии на обьекче:

• Резерв генерирующих мощностей в нормальном режиме - 9000 кВ г.

Предварительный анализ ситуации'и нормативной литературы, расчет нормальных режимов для существующих схем электроснабжения показал нецелесообразность объединения генераторов с дизельным и газотурбинным приводом в единую систему. В качестве базового варианта было принято объединение в нормальном режиме рабогы двух генераторов SOLAR ЦКП и двух генераторов SOLAR ИПД. В резерве находятся но одному такому же генератору и генератор TYPHOON ЦТП-2. Дизельные генераторы AMAN и ДГРА используются только как аварийные вне объединенной системы электроснабжения. В дальнейшем было признано возможным и целесообразным объединение систем электроснабжения ЦТК-2 и Третьего центрального технологического комплекса (ЦТК-3). Электростанция ЦТК-3 представлена четыремя турбогенераторами, аналогичными установленным на платформе ППД. Транзит электроэнергии между комплексами осуществляется по подводной кабельной линии протяженностью 3,2 км. Все дальнейшие расчеты выполнялись для объединенной системы электроснабжения, схема нормального режима которой представлена на рис. 12. Иные варианты построения схемы были признаны не оптимальными.

Для разработанной схемы были выполнены расчеты нормального и наиболее вероятных нештатных режимов работы. При выполнении расчетов устойчивости электротехнической системы использовались критерии устойчивости, для систем, содержащих синхронные машины, приведенные выше. Расчеты показали достаючио высокую чувствительность системы к коротким замыканиям. Тем не менее, существующие системы защит и противоаварийной автоматики позволяют уверенно ликвидировать возникшие возмущения при соогвыствую-щей корректировке их параметров. Расчетами также было установлено, что внезапное отключение любого из генераторов объединенной системы, а также отключения системообразующих связей не являются большими возмущениями. Все расчеты динамических режимов выполнены с использование программного комплекса SAD. Результаты основных расчетов проверялись независимой экспертизой и были под1верждены. Таким образом, был сделан вывод о приемлемом уровне устойчивости объединенной электротехнической сисгемы.

В соответствии с существующими нормативными докумешами выполнялись расчеты надежности объединенной системы электроснабжения. Данные расчеты производились на основе теории Марковских процессов. Основным показателем оценки надежности вариантов построения схем объединенной электротехнической системы принимался средний ожидаемый недоошуск электро-энермш за юд. Выполненные расчеты переходных процессов, возникающих при коротких замыканиях, показали весьма большие значения ударных токон. Выла показана недостаючиая стойкость ряда существующих элементов к динамическому воздействию токов КЗ и даны рекомендации по се повышению.

• • Генерирующие мощности в нормальном режиме - _

• Пофебление электроэнергии в максимальном режиме-

• Усредненный коэффициент загрузки (нормальный режим) -

15390 кВг; 12380 кВг; 0,58;

Рис. 12. Схема нормального режима объединенной системы электроснабжения ЦТК-2 и ЦТК-3

Экономическая эффективность предлагаемых вариантов построения объединенной системы электроснабжения рассчшывалась по мсюдикам, используемым в СП «Вьетсовпетро». Основным показателем принимается чистый дисконтированный денежный поток. Эффективность базового варианта была оценена достаючио высоко при достаточно небольшом сроке окупаемости вложений. Ц настоящее время подразделения СП «Вьетсовпетро» приступили к поэтапной реализации объединенной системы электроснабжения для комплексов ЦТК-2 и ЦТК-3.

В заключении диссертационной работы сформулированы следующие основные выводы и результаты проведенных исследований.

1. Разработан комплекс моделей и алгоритмов расчета электромеханических переходных процессов в электротехнических системах промышленных предприятий. Модели и алгоритмы реализованы в программном комплексе, позволяющем выполнять многовариантные итерационные расчеты в единой расчетной схеме. Программный комплекс обладает широкими возможностями моделирования различного рода внешних и внутренних возмущений в электротехнических системах и управления процессами расчетов и моделирования. Разработанный комплекс успешно использовался для выполнения расчетов режимов и процессов в электротехнических системах таких предприятий, как Астраханский газоперерабатывающий завод, Сургутский завод по стабилизации.конденсата, Нижневартовское нефтегазодобывающее предприятие, СП «Вьетсовпетро». Результаты применения программного комплекса показали высокую степень адекватности используемых моделей и алгоритмов и эффективное! ь для выполнения расчетов на стадии проектирования и эксплуатации электротехнических систем предприятий неф i я ной и газовой промышленности.

2. Уточнены понятия статической и динамической устойчивости электротехнических систем промышленных предприятий. Предложенные новые определения не меняют физического смысла рассматриваемых понятий, но при эюм являются более строшмп и не допускают внутренне противоречивой трактовки. Сформулированы критерии идентификации устойчивости для асинхронных электротехнических систем и для систем смешанною состава.

3. Подробно исследована устойчивость асинхронных электротехнических систем к внешним возмущениям любого рода. Предложены математические описания границ устойчивость таких спаем, учитывающие все параметры возмущающего воздействия. Установлен физический смысл ряда закономерностей, описывающих границы устойчивости. Выделены основные парами ры, характеризующие устойчивость асинхронных элемротехнических систем к внешним возмущениям. Знание подобных закономерностей позволяет уверенно прогнозировать поведение электротехнических систем при внешних возмущениях, предлагав меронрижия но повышению устойчивости и оценивав эффекшв-ность таких мероприятий. Выполнен анализ организационно-технических мероприятий по повышению устойчивости электротехнических систем и оценена их эффективность.

4. Исследованы некоторые аспекты устойчивости асинхронных электротехнических систем к внутренним возмущениям. Показано принципиальное, различие характеристик устойчивости к внешним и внутренним возмущениям.

5. Предложены теоретический и практический критерии устойчивости электротехнических систем промышленных предприятий к внешним возмущениям любого рода. Предложенные критерии позволяют разработать новые принципы построения защиты от потери устойчивости узлов электродвигательной на!рузки. Предложен также теоретический критерий устойчивости электротехнических систем к произвольным внутренним возмущениям.

6. Исследовано влияние параметров питающей энергосистемы на показатели устойчивости асинхронных электротехнических систем. Установлен нелинейный и разрывный характер зависимости основных показателей устойчивости электротехнических систем от параметров режима питающей энергосистемы. Показано существование множества областей устойчивости в пространстве параметров питающей энергосистемы, сформулировано понятие устойчивого промежуточного режима и установлены основные характерна и ки 1аких режимов. Дано физическое обоснование существования устойчивых промежуточных режимов и определен идентифицирующий признак режима.

7. Исследованы основные закономерности, описывающие устойчивость электротехнических систем при наличии в их составе синхронных электроприводов. Усыновлен вид границ динамической устойчивости и определены параметры, доетаючно полно описывающие устойчивость электротехнических систем с синхронными приводами. Исследовано влияние параметров пшающей энергосистемы на устойчивость электротехнических систем с синхронными электроприводами. Для асинхронных электротехнических систем и для систем смешанного состава показано отличие характеристик устойчивости и различие влияния на основные показатели устойчивости параметров питающей энергосистемы. Показана необходимость учета параметров питающей энергосистемы при выборе типов приводов основных технологических механизмов для предприятий, чувствительных к кратковременным нарушениям электроснабжения.

8. Рассмогрены методические основы расчета и анализа устойчивости электротехнических систем крупных промышленных предприятий с непрерывным технологическим процессом. Показана необходимость учета требовании >с-тойчивости при проектировании электротехнических систем таких предприятий, а также при разработке систем противоавлрийных защит и автоматики. Сформулированы основные методические положения по учету вопросов устойчивое!и при проектировании и эксплуатации электротехнических систем с электростанциями собственных нужд.

9. Для крупных промышленных предприятий с непрерывным технологическим процессом, чувствительным к кратковременным нарушениям электроснабжения, показана целесообразность организации защит от поiери устойчивости. Сформулированы основные фсбованим к таким защиым и предложены общие принципы адаптации защит от потери устойчивости к изменению внешних и внутренних параметров электротехнических систем. Рассмотрены основные вопросы организации разгрузки электротехнических споем при кршичныч BOJ-мущениях.

10. Комплекс работ по повышению устойчивости электротехнической системы Астраханского газоперерабатывающего завода к возмущениям в сДсге-ме внешнего электроснабжения, выполненный при участи авюра, позволил сократи & число аварийных остановок произволава бодее, чем в десять раз. В результате более полного использования существующего запаса устойчивости и повышения устойчивости данного узла нагрузки сокрашлись прямые финансовые потери предприятия. Подтвержденный экономический эффект от внедрения комплекса мер по повышению устойчивости составил более 400 млн. рублей.

П. Разработанный программный комплекс, математической и методической обеспечение расчетов устойчивости были использован в работах по обоснованию возможности и целесообразное!и объединения генерирующих мощностей второго центрального технолошческого комплекса СП «Вьетсовнетро». Выполненные работы позволили определить оптимальный объем объединения, разработать принципиальную схему объединения генерирующих мощностей и оценить экономическую эффективность предлагаемого объединения.

12. Ряд положений представляемой работы используется в учебном процессе кафедры Теоретической электротехники и электрификации промышленности Российского государственного университета нефти и газа им. И.М. Губкина при подготовке инженеров по специальности 180400 «Электропривод и ашома-тика промышленных установок и технологических комплексов» и маша ров по программе 551312 «Автоматизированные электромеханические комплексы и системы».

В приложениях приведен иллюстративный материал, не вошедший в основной текст рабош, приводятся сведения о реализации ряда результатов исследования.

Основное содержание диссертационной работы отражено в следующих публикациях.

1. Указания по электроснабжению объектов обустройства морских нефтегазовых месторождений. Часть 1. Указания по категорированию электроприемников и определению электрических нагрузок. РД-51-01-10-85. - М.: Министерство газовой промышленное!и, 1985. / Суд И.И., Олобикян Л.Г., Васильева ТА, Яризов А.Д., Егоров А.В.

2. Меньшов Б.Г., Цветков Н.А., Егоров А.В. Близкие к оптимальным планы управления предотвращением аварийных режимов в изолированных шерю-системах. // Известия ВУЗов, Энергетика, 1986, № 10. - С.39 -41.

3. Принципы подбора энергетического оборудования морских стационарных шшформ. РД-51-01-23-86. - М: Министерство газовой промышленности, 1986. / Циклаури Г.В., Гробов В.В., Суд И.П., Олобикян Л.Г., Васильева Т.А., Яриюв А.Д., Егоров А.В.

4. Меньшов Б.Г., Шкута А.Ф., Федоров ВА, Ершов М.С., Егоров А.В. Астраханский ГПЗ: анализ надежности электроснабжения. // Газовая промышленность, 1990, № 4. - С.22 - 25.

5. Ершов М.С., Егоров А.В., Трегубом СИ. Экспериментальное определение параметров короткого замыкания узлов электрической сети. // Промышленная энергетика, 1990, №11.- С.26 - 28.

6. Меньшов Б.Г., Ершов М.С., Егоров А.В. Переходные процессы в разомкнутой системе электроснабжения многомашинного комплекса с асинхронными электроприводами. / Разработка методов и средств экономии электроэнергии в электрических системах и системах электроснабжения промышленности и транспорта. Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции 13-15 ноября 1990г. -Днепропетровск, 1990.-С.215-216.

7. Егоров А.В. Выбор модели надежности автономной электростанции. / Моделирование и оптимизация технологических процессов нефтегазовой отрасли. Труды МИНГим. И.М.Губкина. Выпуск 23|.-М.:МИНГ, 1991.-С.63 -66.

8. Ершов М.С., Егоров А.В., Федоров В.А. Некоторые вопросы повышения устойчивости электроприемников многомашинного комплекса с непрерывным технологическим процессом при возмущениях в системе электроснабжения. //Промышленная энергетика, 1992, № 7

9. Ершов М.С., Егоров А.В., Алексеев ВВ., Прокопьев Н.В. Астраханский ГПЗ: повышение надежности и устойчивости электроэнергетической системы и технологических процессов. // Газовая промышленность, 1992, № 11. - С. 14 -16.

Ю.Егоров А.В., Ершов М.С. Восстановление закона распределения верояшостей электрических нагрузок по расчетным коэффициентам. // Известия ВУЗов, Энергетика, 1993, № 1. - С.50 - 52.

11. Меньшов Б.Г., Ершов М.С, Егоров А.В. Определение эквивалентных параметров питающей сети для расчета короткого замыкания узла нагрузки. / Электричество, 1993, № 10.-С.19-22.

П.Ершов М.С, Егоров А.В. Вопросы повышения устойчивости электрической нагрузки промышленных систем электроснабжения. // Промышленная энергетика, 1994, №3.

П.Ершов М.С, Егоров А.В. Переходные процессы в электроэнергетических сиаемах нефтегазовых комплексов. Методические указания по курсовому проектированию. - М.: ГАНГ, 1995.-12 с.

14. Меньшов Б.Г., Ершов М.С, Егоров А.В. Управление электротехническими системами газовых комплексов в рабочих и аварийных режимах. / Энерю-сберегающие технологии добычи, транспортировки и переработки твердых, жидких и газообразных полезных ископаемых. Тезисы докладов Международного симпозиума. - СПб.: СПГГУ, 1996. - С.48.

15.Меньшов Б.Г., Егоров А.В., Киселев Я.Г. Повышение надежности работы узлов нагрузки электрических систем нефтегазовых комплексов. / Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России. Тешем докладов. Секция 6. - М.:ГАНГ, 1997. - С.45 - 46.

16. Устройство питания и распределения электрической энергии в системах электроснабжения. Патент РФ № 2054780. Меньшов Б.Г., Ершов М.С, Егоров А.В., Назарет ова А.А.

П.Ершов М.С., Егоров А.В., Яценко Д.Е. О влиянии параметров энсрюсисюмы на устойчивость узлов электрической на1рузки промышленных предпримиий. // Промышленная энергетика, 1997, № 5. - С.26 - 28.

18. Меньшов Б.Г., Ершов М.С., Еюров А.В. Исследование новой системы электроснабжения, обеспечивающей повышение устойчивости двигательной нагрузки. // Электричество, 1997, № 8. - С.19 - 23.

19.Способ защиты узла электрической нагрузки при нарушении питания и устройство для его осуществления. Патент РФ № 2072603. Меньшов Б.Г., Ершов > М.С., Егоров А.и., Алексеев В.В.

20.Ершов М.С., Егоров А.В., Яценко Д.Е. Методы определения показателей качества электроснабжения промышленных комплексов. // Электричество, 1997,№12.-С.2-7.

21.Ершов М.С., Егоров А.В., Сорокотягин Д.П., Ивановский И.В. Вероятностные алгоритмы оценки электрических нагрузок. // Промышленная энергетика, 1998, №2. -С.17 -21.

22. Ершов М.С., Егоров А.В., Головатов С.А. Программное обеспечение ,чли расчета переходных процессов в электротехнических системах промышленных предприятий. / Новые информационные технологии в преподавании электротехнических дисциплин: Материалы международной научно-методической конференции. - Астрахань: АГТУ, 1998. - С. 165 - 168.

23. Методика определения границ устойчивости и выбора параметров защит узлов электрической нафузки систем электроснабжения газонерераблываю-щих заводов. - М.: ГАНГ им. И.М.Губкина, РАО "Газпром", 1998. / Меньшов Б.Г., Ершов М.С., Егоров А.В., Яценко Д.Е., Савенко Н.И., Корнеев Е.В., Шварц Г.Р., Белоусенко И.В.

24. Ершов М.С., Егоров А.В. Устойчивость электротехнических систем газовых комплексов. / Актуальные проблемы состояниям развития нефтегазового комплекса России. Тезисы докладов. - М.:РГУ нефти и газа, 1999. - С. 14.

25.Ершов М.С., Егоров А.В., Одинец А.С. Энергетические показатели устойчивости асинхронных многомашинных промышленных комплексов. // Промышленная энергетика, 1999, № 2. - С.20 - 23.

26. Ершов М.С., Еюров А.В. Устойчивость промышленных электротехнических комплексов. / Всероссийский электротехнический конгресс 28 июня - 3 июля 1999 г. Тезисы докладов. Т1. М.: Изд-во МЭИ, 1999.

27.Методика оценки технических потерь электроэнергии в системах электроснабжения газовой промышленности. - М.: ОАО «Газпром», 1999. / Ьршоа М.С., Егоров А.В., Яризов А.Д., Головатов С.А., Шварц Г.Р., Белоусенко И.В., Кузнецов О.А.

28. Ершов М.С., Егоров А.В., Федоров В.А., Великий СИ. Адашация управления системами промышленного электроснабжения на базе авюматизированных средств защшы и методов искусственного пшсшсЮа. // Промышленная энергетика, 2000, № 7. - С.24 - 28.

29.Егоров А.В., Новоселова Ю.В. Устойчивость асинхронных многомашинных комплексов при внешних многопараметрических возмущениях. // Промышленная энергетика, 2000, № И. - С.24 - 27.

30. Егоров А.В., Новоселова Ю.В. Устойчивость крупных многомашинных промышленных- комплексов как элемент надежности системы электроснабжения. // Современные проблемы надежности систем энергетики: модели, рыночные отношения, управление реконструкцией и развшием. -М.: Нефть и газ, 2000. - С. 229 - 242.

31. Егоров А.В., Титов Ю.В. Разработка модели асинхронного двигателя с учетом магнитных потерь в стали ротора. / Актуальные проблемы состояния -и развития нефтегазового комплекса России. Тезисы докладов. Секция 6. -М.: РГУ нефти и газа, 2001. - С. 14.

32.Методика оценки технических потерь, электроэнергии в системах электроснабжения предприятий газовой промышленности. (2-я редакция, переработанная и дополненная). • М.: ОАО «Газпром», 2001. / Ершои М.С., Егоров А.В., Яризов А.Д., Головатов С.А., Шварц Г.Р., Белоусенко И.В., Кузнецов О.А.

33. Методика определения границ устойчивости, показателей надежности электроснабжения и выбора параметров защит узлов электрической нагрузки систем электроснабжения газовых комплексов. (2-я редакция, переработанная и дополненная). • М.: ОАО «Газпром», 2001. / Ершов М.С., Егоров А.В., Трифонов А.А., Рупчев И.О., Яценко Д.Е., Белоусенко И.В., Шварц Г.Р.

34. Ершов М.С., Егоров А.В., Новоселова Ю.В Трифонов А.А. К вопросу о влиянии 1 параметров питающей энергосистемы на устойчивость электротехнических систем смешанного состава. // Научно-теоретические и методологические, основы, обеспечения» энергонезависимости и энергоустойчивости объектов ОАО «ГАЗПРОМ». - М.: ООО ВНИИГаз, 2001. -С. 25-34.

35. Ершов М.С., Егоров А.В., Зарубицкая Ю.В. Анализ некоторых методов повышения устойчивости электротехнических систем при внешних возмущениях. // Промышленная энергетика, 2003, № 10. - С. 25 - 29.

36. Методика компьютерного моделирования электропотребления систем электроснабжения газовых комплексов. М.: ОАО «Газпром», 2003. / Пршов М.С., Егоров А.В., Васильева ТА, Вязовцев А.П., Трифонов АЛ., Руичев И.О., Белоусенко И.В. Кузнецов О.А., Горюнов О.А.

Подписано в печать Формат 60x90/16 Объем Тираж _Заказ _

119991, Москва, Ленинский просп. ,65 Отдел оперативной полиграфии РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина

р 163 5 3

Введение 4.

1. Модели и алгоритмы расчета электромеханических переходных процессов 14.

1.1. Модели и алгоритмы для расчета электромеханических переходных процессов в асинхронных электроприводах.

Исходные допущения и предположения 15.

1.2. Алгоритмы расчета переходных процессов в электротехнических системах. Программное обеспечение. Демонстрационный пример 24.

1.3. Моделирование электромеханических переходных процессов в синхронных электроприводах и ЭТС, содержащих автономные генераторы, при возмущениях ограниченной интенсивности 36.

1.4. Моделирование электромеханических переходных процессов в ЭТС произвольного состава при неограниченных по интенсивности возмущениях 45.

1.5. Основные итоги разработки моделей и алгоритмов расчета электромеханических переходных процессов в электротехнических системах 52.

2. Устойчивость асинхронных многомашинных систем 54.

2.1. Статическая и динамическая устойчивость. Понятия и определения 54.

2.2. Характеристики режимов. Устойчивые промежуточные режимы 64.

2.3. Влияние основных параметров питающей энергосистемы на устойчивость ЭТС 72.

2.4. Энергетические характеристики устойчивости 81.

2.5. Влияние дополнительных параметров питающей энергосистемы на устойчивость ЭТС 87.

2.6. Качественное обоснование основных закономерностей устойчивости асинхронных систем 96.

2.7. Об устойчивости асинхронных систем при внутренних возмущениях 110.

2.8. Основные результаты исследований устойчивости асинхронных электротехнических систем 112.

3. Устойчивость электротехнических систем к внешним возмущениям при наличии синхронных машин 114.

3.1. Критерии сохранения устойчивости электротехнических систем с синхронными машинами

3.2. Границы статической и динамической устойчивости электротехнических систем при наличии синхронных электроприводов 117.

3.3. Исследование влияния параметров питающей энергосистемы на устойчивость ЭТС смешанного состава 123.

3.4. Сравнение устойчивости асинхронных электротехнических систем и систем смешанного состава 131.

Актуальность темы. В настоящее время эксплуатируется значительное число крупных промышленных предприятий с непрерывным технологическим процессом. Велика доля таких производств в нефтяной и газовой промышленности, представляющей на сегодняшний день существенную часть экономического потенциала страны. Особенности развития нефтегазового комплекса привели к тому, что большая часть крупных производств расположена в регионах достаточно удаленных от центральных областей. Одним из следствий такого удаления является и относительно слабая развитость электроэнергетических систем, приводящая в ряде случаев к целесообразности применения автономных источников электроснабжения. Одна из характерных особенностей технологических процессов нефтегазовой промышленности в целом - это непрерывность и напряженность технологических процессов. В еще большей степени это относится к технологическим процессам нефтеперерабатывающих и газоперерабатывающих заводов. При этом установленная мощность таких предприятий весьма значительна и может достигать нескольких сотен МВт [1].

При недостаточной развитости системы внешнего электроснабжения достаточно часто происходят определенного рода возмущения, связанные с возникновением и ликвидации различных аварийных ситуаций. У потребителя электрической энергии подобные возмущения проявляются в виде провалов напряжения с определенными характеристиками. В большинстве случаев подобные возмущения существуют весьма малое время - порядка долей секунды и ликвидируются достаточно успешно. Тем не менее, опыт эксплуатации крупных промышленных комплексов нефтяной и газовой промышленности показывает, что и такие кратковременные возмущения весьма часто приводят к аварийным остановкам технологических процессов [2]. Сам по себе факт аварийной остановки приводит, разумеется, к определенным экономическим убыткам. Еще большие финансовые потери возникают на стадии ликвидации аварийных простоев: часто на восстановление нормального режима технологического процесса тратится время несопоставимое с временем самого аварийного возмущения. Так для крупных газоперерабатывающих предприятий время восстановления режима оценивается величиной от десятка часов до суток. Проблема осложняется еще и высокой пожарной и взрывоопасностью исходного сырья, промежуточных и конечных продуктов. В целом ряде случаев определенная часть продукции обладает высокой токсичностью. Снижение числа аварийных остановок производства позволит улучшить экономические показатели работы отрасли и существенно облегчить экологическую ситуацию в районах размещения подобных производств. Во многом решение этой задачи связано с повышением устойчивости электротехнических систем предприятий к внешним и внутренним возмущениям. Проблема обеспечения требуемого уровня устойчивости возникала на таких крупных предприятиях, как Астраханский и Оренбургский газоперерабатывающие заводы, Нижневартовское нефтедобывающее предприятие, Сургутский завод по стабилизации конденсата и на ряде других объектов. Таким образом, представляется, что предлагаемая тема работы является достаточно актуальной. Подтверждением актуальности может проблемы служить ряд государственных и отраслевых постановлений, решений, а также заданий, научно-технических программ предприятий нефтяной и газовой промышленности [3, 4].

Состояние и изученность проблемы. Проблема устойчивости узлов электродвигательной нагрузки разрабатывалась многими исследователями [5 -8]. Так, достаточно давно было установлено существование такого явления, как лавина напряжения, возникающая при постепенном снижении напряжения в узле. Также с проблематикой устойчивости достаточно плотно связаны проблемы исследования условий самозаиуска крупных электрических двигателей [9]. На этой стадии были разработаны математические модели вполне удовлетворительно и достаточно просто описывающие поведение электрических машин в послеаварийных режимах [10 - 18]. Дальнейшее развитие данное направление получило с появлением достаточно мощных средств вычислительной техники. Был разработан ряд специализированных программных продуктов, различающихся как степенью полноты используемых математических моделей электрических машин, так и алгоритмами расчета собственно электрического состояния электротехнической системы. Особую роль в развитии программного обеспечения сыграл комплекс работ, проведенных кафедрой Электроснабжения промышленных предприятий Московского энергетического института (технического университета) [19, 20]. Таким образом, к настоящему моменту практически нет проблемы рассчитать поведение сколь угодно сложной электротехнической системы с любой степенью подробности при внешних и внутренних возмущениях. Тем не менее, проблема информационного обеспечения подобных расчетов остается. В частности, получаемые результаты и их достоверность в значительной степени зависят от полноты и достоверности исходной информации. Данный факт делает отнюдь не безусловной целесообразность применения полных электромагнитных моделей электрических машин в подавляющем большинстве подобных задач.

Существует и другой аспект развития и текущего состояния рассматриваемой проблематики. Как отмечалось выше, проблема устойчивости электротехнических систем существует для весьма ограниченного числа промышленных предприятий, в том числе, крупных. С очевидностью эти проблемы возникают только в тех случаях, когда потеря устойчивости электротехнической системы приводит к развалу технологического процесса. Если при этом сам технологический процесс достаточно инерционен, или его нормальный режим может быть достаточно легко и быстро восстановлен, то потеря устойчивости не рассматривается, как достаточно существенный технический и экономический фактор. Такая ситуация привела к тому, что в большинстве случаев исследователями решались более или менее частные задачи и происходило определенное накопление эмпирического материала. Объем существующей информации по рассматриваемой проблематике весьма значителен. При этом обобщения накопленного материала с точки зрения поиска общих закономерностей практически не происходило.

Развитие исследований в области поиска общих закономерностей, описывающих устойчивость многомашинных электротехнических систем применительно к нефтяной и газовой промышленности, связано с научной школой, основанной профессором Б.Г. Меньшовым в Российском государственном университете нефти и газа им. И.М. Губкина [21, 22]. К данной школе относит себя и автор представляемой работы. В рамках работ этой школы был получен ряд результатов и выводов, на которых во многом строится представляемая работа. Так, в частности, было предложено общее описание границы устойчивости при симметричных и несимметричных внешних возмущениях, разработано математическое и программное обеспечение расчетов электромеханических переходных процессов. Были выполнены первые работы по исследованию устойчивости Астраханского газоперерабатывающего завода и ряда других объектов газовой промышленности, предложены средства и методы повышения уровня устойчивости. Обобщению и теоретическому осмыслению результатов, полученных на начальном этапе исследований, посвящена докторская диссертация профессора М.С. Ершова [23], защищенная в 1995 году. С тех пор получены принципиально новые научные результаты, апробированные и опубликованные в целом ряде научных работ, положенные в основу инженерных методик и практических рекомендаций. Отдельные вопросы устойчивости промышленных электротехнических систем решены и исследуются в работах ряда аспирантов и соискателей [24, 25]. Тем не менее, представляется, что накопленный объем знаний позволяет сделать новые обобщения, невозможные в рамках отдельных публикаций. Решению этой задачи и посвящена представляемая работа.

Идея работы. Основная идея предлагаемой работы может быть кратко сформулирована в виде следующих положений:

1. Устойчивость электротехнических систем с преобладающей электродвигательной нагрузкой к внешним возмущениям определяется в основном характером протекания электромеханических переходных процессов.

2. Основные закономерности, качественно и количественно описывающие устойчивость электротехнических систем, могут быть получены в результате математического и компьютерного моделирования электромеханических переходных процессов. 3. Знание основных закономерностей, описывающих устойчивость электротехнических систем, позволяет принимать обоснованные решения по максимально полному использованию существующего запаса устойчивости и по повышению устойчивости.

Цель работы заключается в создании методов и развитии средств расчета электромеханических переходных процессов в электротехнических системах промышленных предприятий; установлении общих качественных и количественных закономерностей описывающих устойчивость таких систем при внешних возмущениях; поиске общих закономерностей поведения электротехнических систем при внутренних возмущениях; разработке и анализе методов повышения устойчивости электротехнических систем.

Реализация сформулированных целей требует решения следующих основных задач исследования:

1. Разработка математического, алгоритмического, программного, методического и информационного обеспечения расчетов электромеханических переходных процессов в электротехнических системах промышленных предприятий.

2. Выполнение вычислительных экспериментов с целью ¿моделирования поведения электротехнической системы при различного рода возмущениях и анализ результатов этих экспериментов.

3. Установление основных уравнений, описывающих устойчивость электротехнической системы при внешних возмущениях различной степени сложности.

4. Исследование влияния различных параметров электротехнической системы на показатели, характеризующие ее устойчивость.

5. Исследование физического смысла эмпирически полученных закономерностей.

6. Разработка, практическая реализация и анализ эффективности мероприятий по повышению устойчивости электротехнических систем ряда предприятий нефтяной и газовой промышленности.

Объекты исследования. Объектами исследования в представляемой работе явились электротехнические системы ряда крупных предприятий нефтяной и газовой промышленности. Данные электротехнические системы обладают рядом особенностей, весьма существенных для рассматриваемой проблематики. Необходимо отметить следующие из них: большая установленная мощность электрооборудования; преобладание электродвигательной, причем, преимущественно асинхронной, нагрузки; непрерывность технологического процесса; малая доля или полное отсутствие электроприводов с переменной нагрузкой; высокие требования к бесперебойности электроснабжения. Для удобства изложения и ради сохранения единой логики представляемой работы в качестве иллюстраций выполненных исследований и полученных результатов используется несколько примеров электротехнических систем. Данные примеры являются по существу тестовыми. Приложение разработанных подходов к анализу устойчивости электротехнических систем предприятий нефтяной и газовой отрасли показано на двух примерах в заключительных главах работы.

Методы исследования. В работе использовались положения и методы следующих областей знания: теории электрических цепей, теории электрических машин и электропривода, математического анализа, математического и компьютерного моделирования электротехнических объектов, линейного и нелинейного программирования, теории катастроф.

Научная новизна полученных результатов:

1. Уточнены понятия статической и динамической устойчивости электротехнических систем и определены параметры, достаточно полно характеризующие устойчивость электротехнических систем к внешним возмущениям.

2. Разработаны модели и алгоритмы расчета электромеханических переходных процессов в многомашинных электротехнических системах с разомкнутой и замкнутой структурой электрических сетей, имеющих как внешние, так и внутренние источники электроснабжения. Методы и алгоритмы ориентированы на итерационные процедуры определения параметров устойчивости систем при внешних и внутренних, симметричных и несимметричных возмущениях в единой расчетной схеме.

3. Установлены функциональные зависимости, описывающие связь параметров устойчивости электротехнических систем с параметрами внешнего возмущающего воздействия. Выполнено теоретическое обоснование эмпирически установленных зависимостей.

4. Установлен теоретический и практический критерии устойчивости электротехнических систем при многопараметрических внешних возмущениях любой степени сложности. Установлен теоретический критерий устойчивости электротехнических систем при внутренних возмущениях.

5. Исследовано влияние параметров питающей энергосистемы на устойчивость электротехнических систем. Показан нелинейный и разрывный характер такого влияния. Установлено существование множества устойчивых режимов электротехнической системы, определены условия реализации и основные характеристики этих режимов.

Практическая ценность представляемой работы заключается в следующем:

1. Разработаны программные и методические средства для расчета устойчивости электротехнических систем к внешним и внутренним возмущениям

2. Показана целесообразность создания защит от потери устойчивости для крупных электротехнических систем. Выполнен анализ способов наиболее полного использования существующего запаса устойчивости электротехнических систем. Разработана методика адаптации систем защиты от потери устойчивости к изменению внешних и внутренних параметров электротехнической системы.

3. Выполнен анализ методов повышения устойчивости электротехнических систем. Показана необходимость выполнения расчетов устойчивости электротехнических систем для крупных многомашинных комплексов на стадии их проектирования.

Положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся следующие положения представляемой работы:

1. Предложенные определения понятий статической и динамической устойчивости электротехнических систем промышленных предприятий.

2. Модели и алгоритмы расчета переходных процессов в многомашинных электротехнических системах с комбинированными источниками электроснабжения и электродвигательной нагрузкой и процедуры определения параметров устойчивости узлов нагрузки в единой расчетной схеме.

3. Математические описания границ устойчивости электротехнических систем при многопараметрических внешних возмущениях.

4. Основные закономерности влияния параметров питающей энергосистемы на устойчивость электротехнических систем промышленных предприятий.

5. Критерии устойчивости и методы расчета границ устойчивости электротехнических систем и построения защит от потери устойчивости.

Обоснованность и достоверность основных выводов подтверждается использованием апробированного математического аппарата, корректностью исходных предположений и допущений, строгостью математических выкладок, совпадением результатов численного моделирования и теоретического анализа основных зависимостей, хорошей сходимостью результатов расчетных и экспериментальных исследований, успешной реализацией основных положений работы на практике.

Апробация работы. Основные положения и выводы представляемой работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и симпозиумах: первой Всесоюзной конференции «Комплексное освоение нефтегазовых ресурсов континентального шельфа СССР» (Москва, 1986),

Всесоюзной научно-технической конференции «Разработка методов и средств экономии электроэнергии в электрических системах и системах электроснабжения промышленности и транспорта» (Днепропетровск, 1990), международном симпозиуме «Энергосберегающие технологии добычи, транспортировки и переработки твердых, жидких и газообразных полезных ископаемых» (Санкт-Петербург, 1996), конференции «Проблемы разработки нефтяных месторождений и подготовки инженеров в вузе» (Альметьевск, 1996), международной научно-методической конференции «Новые информационные технологии в преподавании электротехнических дисциплин» (Астрахань, 1998), научно-технических конференциях «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» (Москва, 1997, 1999, 2001, 2002), всероссийском электротехническом конгрессе (Москва 1999), а также на научно-технических советах ОАО «Газпром», СП «Вьетсовпетро», ДАО «Нижневартовскэнергонефть», научных семинарах кафедры ТЭЭП РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина.

Апробация результатов работы и их успешное использование в промышленности подтверждаются также премией НТО им. академика И.М. Губкина за 1997 год и премией ОАО «Газпром» за 2003 год.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 37 печатных работ, в том числе 15 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получено 2 патента.

Структура и объем работы. Представляемая работа состоит из введения, шести глав основного текста, заключения, списка литературы и приложений. Во введении обоснована актуальность темы и показана степень изученности рассматриваемой проблематики. В первой главе описаны используемые модели электрических машин и иных электроприемников, предложены алгоритмы и программное обеспечение расчета электромеханических переходных процессов. Во второй главе приводятся и анализируются результаты исследования устойчивости асинхронных электротехнических систем к внешним и внутренним возмущениям. Третья глава содержит результаты исследования устойчивости электротехнических систем, содержащих синхронные электроприводы при внешних возмущениях. В четвертой главе излагаются и анализируются основные методы использования и повышения запаса устойчивости электротехнических систем. В пятой главе излагаются основные итоги работ по повышению устойчивости электротехнической системы Астраханского газоперерабатывающего завода, выполненных в 1988 - 2001 годах. В шестой главе излагаются краткие итоги работ по созданию объединенной системы электроснабжения одного из морских объектов СП «Вьетсовпетро», выполненных в 2001 - 2002 годах. В заключении подводятся основные итоги исследования. В приложениях приведен иллюстративный материал, не вошедший в основной текст работы, приводятся сведения о реализации ряда результатов исследования. Работа изложена на 300 страницах машинописного текста, содержит 56 рисунков и 24 таблицы, библиография включает 154 наименования.

Заключение

В представляемой работе получены следующие основные результаты.

1. Разработан комплекс моделей и алгоритмов расчета электромеханических переходных процессов в электротехнических системах промышленных предприятий. Ряд моделей и алгоритмов являются вполне оригинальными. Модели и алгоритмы реализованы в программном комплексе, позволяющем выполнять многовариантные итерационные расчеты в единой расчетной схеме. Программный комплекс позволяет моделировать электротехническую систему промышленного предприятия с любой степенью подробности, обладает широкими возможностями моделирования различного рода внешних и внутренних возмущений в электротехнических системах, управления процессами расчетов и моделирования, позволяет получать практически всю необходимую информацию с любой степенью подробности. Разработанный комплекс успешно использовался для выполнения расчетов режимов и процессов в электротехнических системах таких предприятий, как Астраханский газоперерабатывающий завод, Сургутский завод по стабилизации конденсата, Нижневартовскэнергонефть, Второй центральный технологический комплекс СП «Вьетсовпетро». Результаты применения программного комплекса показали высокую степень адекватности используемых моделей и алгоритмов и эффективность для выполнения расчетов на стадии проектирования и эксплуатации электротехнических систем предприятий нефтяной и газовой промышленности.

2. Уточнены понятия статической и динамической устойчивости электротехнических систем промышленных предприятий. Предложенные новые определения не меняют физического смысла рассматриваемых понятий, но при этом являются более строгими и не допускают внутренне противоречивой трактовки. Сформулированы критерии идентификации устойчивости для асинхронных электротехнических систем и для систем смешанного состава.

3. Подробно исследована устойчивость асинхронных электротехнических систем к внешним возмущениям любого рода. Предложены математические описания границ устойчивость таких систем, учитывающие все параметры возмущающего воздействия. Установлен физический смысл ряда закономерностей, описывающих границы устойчивости. Выделены основные параметры, характеризующие устойчивость асинхронных электротехнических систем к внешним возмущениям. Знание подобных закономерностей позволяет уверенно прогнозировать поведение электротехнических систем при внешних возмущениях, предлагать мероприятия по повышению устойчивости и оценивать эффективность таких мероприятий. Выполнен анализ организационно-технических мероприятий по повышению устойчивости электротехнических систем и оценена их эффективность.

4. Исследованы некоторые аспекты устойчивости асинхронных электротехнических систем к внутренним возмущениям. Показано принципиальное различие характеристик устойчивости к внешним и внутренним возмущениям.

5. Предложены теоретический и практический критерии устойчивости электротехнических систем промышленных предприятий к внешним возмущениям любого рода. Предложенные критерии позволяют разработать новые принципы построения защиты от потери устойчивости узлов электродвигательной нагрузки. Предложен также теоретический критерий устойчивости электротехнических систем к произвольным внутренним возмущениям.

6. Исследовано влияние параметров питающей энергосистемы на показатели устойчивости асинхронных электротехнических систем. Установлен нелинейный и разрывный характер зависимости основных показателей устойчивости электротехнических систем от параметров режима питающей энергосистемы. Показано существование множества областей устойчивости в пространстве параметров питающей энергосистемы, сформулировано понятие устойчивого промежуточного режима и установлены основные характеристики таких режимов. Дано физическое обоснование существования устойчивых промежуточных режимов и определен идентифицирующий признак режима.

7. Исследованы основные закономерности, описывающие устойчивость электротехнических систем при наличии в их составе синхронных электроприводов. Установлен вид границ динамической устойчивости и определены параметры, достаточно полно описывающие устойчивость электротехнических систем с синхронными приводами. Исследовано влияние параметров питающей энергосистемы на устойчивость электротехнических систем с синхронными электроприводами. Для асинхронных электротехнических систем и для систем смешанного состава показано отличие характеристик устойчивости и различие влияния на основные показатели устойчивости параметров питающей энергосистемы. Показана необходимость учета параметров питающей энергосистемы при выборе типов приводов основных технологических механизмов для предприятий, чувствительных к кратковременным нарушениям электроснабжения.

8. Рассмотрены методические основы расчета и анализа устойчивости электротехнических систем крупных промышленных предприятий с непрерывным технологическим процессом. Показана необходимость учета требований устойчивости при проектировании электротехнических систем таких предприятий, а также при разработке систем противоаварийных защит и автоматики. Сформулированы основные методические положения по учету вопросов устойчивости при проектировании и эксплуатации электротехнических систем с электростанциями собственных нужд.

9. Для крупных промышленных предприятий с непрерывным технологическим процессом, чувствительным к кратковременным нарушениям электроснабжения, показана целесообразность организации защит от потери устойчивости. Сформулированы основные требования к таким защитам и предложены общие принципы адаптации защит от потери устойчивости к изменению внешних и внутренних параметров электротехнических систем. Рассмотрены основные вопросы организации разгрузки электротехнических систем при критичных возмущениях.

10. Комплекс работ по повышению устойчивости электротехнической системы Астраханского газоперерабатывающего завода к возмущениям в системе внешнего электроснабжения, выполненный при участии автора, позволил сократить число аварийных остановок производства более, чем в десять раз. В результате более полного использования существующего запаса устойчивости и повышения устойчивости данного узла нагрузки сократились прямые финансовые потери предприятия. Подтвержденный экономический эффект от внедрения комплекса мер по повышению устойчивости составил более 420 млн. рублей. Помимо сокращения прямых убытков, повышение устойчивости электротехнической системы Астраханского ГПЗ позволило существенно сократить выбросы вредных продуктов в окружающую среду, снизить скорость старения основного технологического оборудования и позволило уверенно осуществлять дальнейшее расширение производства практически без реконструкции системы внешнего электроснабжения.

11. Разработанный программный комплекс, математической и методической обеспечение расчетов устойчивости были использован в работах по обоснованию возможности и целесообразности объединения генерирующих мощностей Второго центрального технологического комплекса СП «Вьетсовпетро». Выполненные работы позволили определить оптимальный объем объединения, разработать принципиальную схему объединения генерирующих мощностей и оценить экономическую эффективность предлагаемого объединения. По оценкам СП «Вьетсовпетро» ожидаемый чистый дисконтированный доход от повышения надежности электроснабжения и управляемости электротехнической системы объекта составляет около 1,9 млн. долларов США. Выполненные работы легли в основу разработки исходных технических требований к объединенной системе электроснабжения комплекса.

12. Ряд положений представляемой работы использ\ется в учебном процессе кафедры Теоретической электротехники и электрификации промышленности Российского государственного университета нефти и газа им. И.М. Губкина при подготовке инженеров по специальности 180400 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» и магистров по программе 551312 «Автоматизированные электромеханические комплексы и системы».

1. Меньшов Б.Г., Ершов М.С., Ярнзов А.Д. Электротехнические установки и комплексы в нефтегазовой промышленности. - М.: Недра, 2000.

2. Меньшов Б.Г., Шкута А.Ф., Федоров В.А., Ершов М.С., Егоров A.B. Астраханский ГПЗ: анализ надежности электроснабжения. // Газовая промышленность, 1990, № 4. С.22 - 25.

3. Решение по ТЭК СМ СССР № 158 от 15.03.89 "Рекомендации по повышению надежности электроснабжения Астраханского ГПЗ, по созданию надежных схем электроснабжения крупных газонефтехимических предприятий".

4. Постановление Министерства газовой промышленности № 39-4/5346 от 09.07.87 "Разработать и внедрить мероприятия по повышению надежности и бесперебойности работы электроприводов компрессорных станций и предприятий по переработке газа и конденсата".

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

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

7. Страхов C.B. Переходные процессы в электрических цепях, содержащих машины переменного тока. М.: Госэнергоиздат,1960.

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

9. Сыромятников И.А. Режимы работы асинхронных и синхронных машин. / Под ред. Л.Г. Мамиконянца. -М.: Энергоатомиздат, 1984.

10. Важнов А.И. Переходные процессы в машинах переменного тока. JI.: Энергия, 1980.

11. Горев A.A. Переходные процессы синхронной машины. JL: Госэнергоиздат, 1950.

12. Казовский Е.Л. Переходные процессы в электрических машинах переменного тока. M.-JL: Изд-во АН СССР, 1962.

13. Ковач К.JI., Рац И. Переходные процессы в машинах переменного тока. -Л.: Госэнергоихдат, 1963.

14. Лайон В. Анализ переходных процессов в электрических машинах переменного тока. Л.: Госэнергоиздат, 1958.

15. Сивокобыленко В.Ф., Павлюков В.А. Параметры и схемы замещения асинхронных двигателей с вытеснением тока в роторе. // Электрические станции. —1976, № 2. С.51-54.

16. Чабан В.И. Основы теории переходных процессов электромашинных систем. Львов: Вища школа, 1980.

17. Электромагнитные переходные процессы в асинхронном электроприводе. / М.М. Соколов, Л.П. Петров, Л.Б. Масандалов, В.А. Ледензон. М.: Энергия, 1967.

18. Копылов И.П., Щедрин О.П. Расчет на ЦВМ характеристик асинхронных машин.-М.: Энергия, 1973.

19. Гамазин С.И., Садыбеков Т.А. переходные процессы в сисетмах электроснабжения с электродвигательной нагрузкой. Алма-Ата: Гыльш, 1991.

20. Гамазин С.И., Ставцев В.А., Цырук С.А. Переходные процессы в системах промышленного электроснабжения, обусловленные электродвигательной нагрузкой. М.: Изд-во МЭИ, 1997.

21. Меньшов Б.Г., Доброжанов В.И., Ершов М.С. Теоретические основы управления электропотреблением промышленных предприятий. М.: Нефть и газ, 1995.

22. Ершов М.С. Развитие теории, разработка методов и средств повышения надежности и устойчивости газовых комплексов. Дисс. . докт. техн. наук. -М., 1995.

23. Горюнов O.A. Метод оценки надежности и эффективности резервирования источников питания систем электроснабжения газоперерабатывающих комплексов. Дисс. канд. техн. наук. -М., 1999.

24. Югай В.Ф. Влияние параметров электротехнических систем на расчетные показатели устойчивости узлов нагрузки промышленных комплексов с учетом достоверности исходных данных. Дисс. . канд. техн. наук. М. 2003.

25. Ершов М.С., Егоров A.B., Алексеев В.В., Прокопьев Н.В. Астраханский ГПЗ: повышение надежности и устойчивости электроэнергетической системы и технологических процессов. // Газовая промышленность, 1992, № 11. С. 1416.

26. Коробейников Б.А., Ищенко А.И. Идентификация параметров математической модели глубокопазных асинхронных двигателей. / Известия ВУЗов. Электромеханика, 1989, № 8.

27. Голодное Ю.М. Самозапуск электродвигателей. — 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Энергоатомиздат, 1985.

28. Шуп Т. Прикладные численные методы в физике и технике: Пер. с англ. М.: Высшая школа, 1990.

29. Потапов В.Д., Яризов А.Д. Имитационное моделирование производственных процессов в горной промышленности. М.: Недра, 1981.

30. Кнут Д. Искусство программирования. В 3-х т. М.: Мир, 1978.

31. Егоров A.B., Титов Ю.В. Разработка модели асинхронного двигателя с учетом магнитных потерь в стали ротора. / Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России. Тезисы докладов. Секция 6. -М.: РГУ нефти и газа, 2001. С. 14.

32. Трифонов A.A., Жуков А.Е. Математическая модель электромеханической системы станка-качалки с асинхронным приводом. / Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России. Тезисы докладов. Секция 6. М.: РГУ нефти и газа, 2003. - С.26.

33. Расчет электрических цепей на ЭВМ / М.Г. Александров, А.Н. Беляев, В.В. Брюкнер и др. М.: Высшая школа, 1983.

34. Применение цифровых вычислительных машин в электроэнергетике. / О.В. Щербаков, А.Н. Зейлигер, К.П. Кадомская и др. Л.: Энергия, 1980.

35. Влах И., Сингхал К. Машинные методы анализа и проектирования электрических сетей: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1988.

36. Остапенко А.Г. Анализ и синтез линейных радиоэлектронных цепей с помощью теории графов. М.: Радио и связь, 1985.

37. Демирчан К.С., Бутырин П.А. Моделирование и машинный расчет электрических цепей. -М.: Энергоатомиздат, 1988.

38. Меньшов Б.Г., Ершов М.С. Вопросы управления электротехническими системами нефтегазовых комплексов в аварийных режимах. // Промышленная энергетика, 1995, № 9.

39. Петренко Л.И. Электрические сети и системы. Киев: Вища школа, 1981.

40. Федоров A.A. Основы электроснабжения промышленных препдприятий. -М.: Энергия, 1972.

41. Идельчик В.И. расчеты и оптимизация режимов электрических сетей и систем. -М.: Энергоатомиздат, 1988.

42. Справочник по проектированию электроэнергетических систем. / Под ред. С.С. Рокотяна и И.М. Шапиро. 3-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1985.

43. Ершов М.С., Егоров A.B., Трегубова С.И. Экспериментальное определение параметров короткого замыкания узлов электрической сети. // Промышленная энергетика, 1990, № 11. С.26- 28.

44. Меньшов Б.Г., Ершов М.С., Егоров A.B. Определение эквивалентных параметров питающей сети для расчета короткого замыкания узла нагрузки. / Электричество, 1993, № 10. С. 19 -22.

45. Пиотровский Л.М. Электрические машины. M.-JL: Госэнергоиздат, 1956.

46. Круг К.А. Физические основы электротехники. 6-е изд. перераб. M.-JL: Госэнергоиздат, 1946.

47. Динамика управляемого электромеханического привода с асинхронными двигателями. / Вейц В.Л., Вербовский П.Ф., Кочура А.Е., Куценко Б.Н. -Киев: Hayкова думка, 1988.

48. Иванов-Смоленский A.B. Электрические машины. М.: Энергия, 1980.

49. Осин И.Л., Шакарян Ю.Г. Электрические машины. Синхронные машины. -М.: Высшая школа, 1990.

50. Уайт Д., Вудсон Г. Электромеханические преобразователи энергии. M.-JL: Энергия, 1964.

51. Поршаков Б.П. Газотурбинные установки для транспорта газа и бурения скважин. М.: Недра, 1982.

52. Park R. Two-reaction theory of synchronous machines. // AEE Trans., 1929, Vol. 48.

53. Ключев В.И. Теория электропривода. M.: Энергоатомиздат, 1985.

54. Кимбарк Э. Синхронные машины и устойчивость электрических систем. -М.-Л.: Госэнергоиздат, 1960.

55. Гуревич Ю.Е., Либова Л.Е., Окин A.A. Расчеты устойчивости и противоаварийной автоматики в энергосистемах. М.: Энергоатомиздат, 1990.

56. Переходные процессы в системах электроснабжения. / Под ред. В.Н. Винославского Киев: Выща школа, 1989.

57. Koenig E.H., Blackwell W.A. Electromechanical systems theory. N.-Y.: McGrow-Hill Book Company, 1961.

58. Ершов М.С., Егоров A.B., Федоров В.А. Некоторые вопросы повышения устойчивости электроприемников многомашинного комплекса с непрерывным технологическим процессом при возмущениях в системе электроснабжения. // Промышленная энергетика, 1992, № 7.

59. Ершов М.С., Егоров A.B., Яценко Д.Е. Методы определения показателей качества электроснабжения промышленных комплексов. // Электричество, 1997, № 12.-С.2-7.

60. Ершов М.С., Егоров A.B., Яценко Д.Е. О влиянии параметров энергосистемы на устойчивость узлов электрической нагрузки промышленных предприятий. // Промышленная энергетика, 1997, № 5. -С.26-28.

61. Ершов М.С., Егоров A.B. Вопросы повышения устойчивости электрической нагрузки промышленных систем электроснабжения. // Промышленная энергетика, 1994, № 3.

62. Арнольд В.И. Теория катастроф. М.: Наука, 1990.

63. Томпсон Дж.М.Т. Неустойчивость и катастрофы в науке и технике. М.: Мир, 1985.

64. Меньшов Б.Г., Егоров A.B., Киселев Я.Г. Повышение надежности работы узлов нагрузки электрических систем нефтегазовых комплексов. /

65. Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России. Тезисы докладов. Секция 6. М.: ГАНГ им. И.М.Губкина, 1997. -С.45-46.

66. Ершов М.С., Егоров A.B., Одинец A.C. Энергетические показатели устойчивости асинхронных многомашинных промышленных комплексов. // Промышленная энергетика, 1999, № 2. С.20-23.

67. Костенко М.П. Электрические машины. M.-JI.: Госэнергоиздат, 1944.

68. Егоров A.B., Новоселова Ю.В. Устойчивость асинхронных многомашинных комплексов при внешних многопараметрических возмущениях. // Промышленная энергетика, 2000, № 11.- С.24-27.

69. Обеспечение надежности электроснабжения нефтяных промыслов Западной Сибири. // ОИ ВНИИОЭНГ / В.В. Сушков, Ю.Б. Новоселов, В.П. Росляков и др. М., 1987.

70. Шкута А.Ф., Трегубов И.А. Оптимизация систем электроснабжения предприятий газовой промышленности. // ОИ ВНИИОЭНГ. М., 1977.

71. Меньшов Б.Г., Ершов М.С. Надежность электроснабжения газотурбинных компрессорных станций. М.: Недра, 1995.

72. Принципы подбора энергетического оборудования морских стационарных платформ. РД-51-01-23-86. / Циклаури Г.В., Гробов В.В., Суд И.И., Олобикян Л.Г., Васильева Т.А., Яризов А.Д., Егоров. М.: Министерство газовой промышленности, 1986.

73. Абрамович Б.Н., Круглый A.A. Возбуждение, регулирование и устойчивость синхронных двигателей.-Л.: Энергоатомиздат, 1983.

74. Трещев И.И. Электромеханические процессы в машинах переменного тока. -Л.: Энергия, 1980.

75. Гамазин С.И., Поноровкин Д.Б., Цырук С.А. Переходные процессы в электродвигательной нагрузке систем промышленного электроснабжения. М.: Изд-во МЭИ, 1991.

76. Меньшов Б.Г., Суд И.И. Электрификация предприятий нефтяной и газовой промышленности. -М.: Недра, 1984.

77. Ершов М.С., Егоров A.B. Переходные процессы в электроэнергетических системах нефтегазовых комплексов. Методические указания по курсовому проектированию. М.: ГАНГ, 1995.

78. Фабрикант В.Л., Глухов В.П., Паперно Л.Б. Элементы устройств релейной защиты и автоматики энергосистем и их проектирование. М.: Энергоатомиздат, 1982.

79. Андреев В.А. релейная защита и автоматика систем электроснабжения. 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1991.

80. Методика компьютерного моделирования электропотребления систем электроснабжения газовых комплексов. РД 51-50515-03. / Ершов М.С.,

81. Егоров A.B., Васильева Т.А., Вязовцев А.П., Трифонов A.A., Рупчев И.О., Белоусенко И.В. Кузнецов O.A., Горюнов O.A. -М.: ОАО «Газпром», 2003.

82. ГОСТ 21027-75. Системы энергетические. Термины и определения.

83. Правила устройства электроустановок. 6-е изд., доп. М.: Деан, 2001.

84. Перечень приоритетных научно-технических проблем ОАО «Газпром» на 2002 — 2006 гг. Утвержден Председателем Правления ОАО «Газпром» А.Б. Миллером, № 2121 от 15.04.2002 г.

85. Закон РФ «Об энергосбережении» № 28-ФЗ от 03.04.96.

86. Временное положение об энергоаудите на объектах ОАО «Газпром». М.: ОАО «Газпром», 2001.

87. Методика оценки технических потерь электроэнергии в системах электроснабжения газовой промышленности. РД 51-50509-99. / Ершов М.С., Егоров A.B., Яризов А.Д., Головатов С.А., Шварц Г.Р., Белоусенко И.В., Кузнецов O.A. -М.: ОАО «Газпром», 1999.

88. Ершов М.С., Егоров A.B. Устойчивость промышленных электротехнических комплексов. / Всероссийский электротехнический конгресс 28 июня 3 июля 1999 г. Тезисы докладов. Tl. М.: Изд-во МЭИ, 1999.

89. Гуревич Ю.Е., Файбасович Д.Л., Хвощинская З.Г. Особенности электроснабжения промышленных предприятий с непрерывными технологическими процессами. // Электричество, 1990, № 1. С.22-25.

90. Ершов М.С., Егоров A.B., Зарубицкая Ю.В. Анализ некоторых методов повышения устойчивости электротехнических систем при внешних возмущениях. // Промышленная энергетика, 2003, № 10. С. 25-29.

91. Меньшов Б.Г., Цветков H.A., Егоров A.B. Близкие к оптимальным планы управления предотвращением аварийных режимов в изолированных энергосистемах. // Известия ВУЗов, Энергетика, 1986, № 10. С.39-41.

92. Гимоян Г.Г., Лейбов P.M. Релейная защита электрооборудования и сетей. -М.: Недра, 1970.

93. Фабрикант В.Л. Фильтры симметричных составляющих. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1962.

94. Способ защиты узла электрической нагрузки при нарушении питания и устройство для его осуществления. Патент РФ № 2072603. Меньшов Б.Г., Ершов М.С., Егоров A.B., Алексеев В.В.

95. Цапнеко Е.Ф. Замыкания на землю в сетях 6-35 kB. М.: Энергоатомиздат, 1986.

96. Майер В.Я., Галак И.Л. Практическое определение парамтров короткого замыкания на секциях подстанций. // Промышленная энергетика, 1989, № 6.

97. Ершов М.С., Егоров A.B. Устойчивость электротехнических систем газовых комплексов. / Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России. Тезисы докладов. М.:РГУ нефти и газа. 1999.-С.14.

98. Белоусенко И.В., Югай В.Ф. Оценка влияния основных параметров систем промышленного электроснабжения на устойчивость узлов электрической нагрузки. // Промышленная энергетика, 2002, № 10. С.31-33.

99. Белоусенко И.В., Югай В.Ф. О влиянии точности основных исходных данных на расчет параметров устойчивости узла электрической нагрузки. // Промышленная энергетика, 2003, № 2. С.25-28.

100. Ершов М.С., Егоров A.B., Федоров В.А., Великий С.Н. Адаптация управления системами промышленного электроснабжения на базе автоматизированных средств защиты и методов искусственного интеллекта. // Промышленная энергетика, 2000, № 7. С.24 - 28.

101. Aleksander I, Morton Н. An introduction to Neural computing. L.: Chapmen & Hall, 1990.

102. Lu C.N., Wu H.T., Vermuri S. Neural Network Based Short Term Load Forecasting. // IEEE Transaction on Power Systems, 1993, Vol. 8, # 1.

103. Coury D., Jorge D.C. Artificial Neural Networks Approach to Distance Protection of transmission Lines. // // IEEE Transaction on Power Systems, 1998, Vol. 13, # 1.

104. Меньшов Б.Г., Ершов M.C. Математические модели надежности систем электроснабжения. // Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики: АН СССР. М., 1988. - С.132-137.

105. Белоусенко И.В., Шварц Г.Р., Великий С.Н., Ершов М.С., Яризов А.Д. Новые технологии и современное оборудование в электроэнергетике газовой промышленности. М.: Недра, 2002.

106. Устройство питания и распределения электрической энергии в системах электроснабжения. Патент РФ № 2054780. Меньшов Б.Г., Ершов М.С., Егоров A.B., Назаретова A.A.

107. Меньшов Б.Г., Ершов М.С., Егоров A.B. Исследование новой системы электроснабжения, обеспечивающей повышение устойчивости двигательной нагрузки. // Электричество, 1997, № 8. С.19 - 23.

108. Вольдек А.И. Электрические машины. 2-е изд. доп. и перераб. - JI.: Энергия, 1974.

109. Ершов М.С. Электромагнитные модели трехфазных трансформаторов для расчета несимметричных режимов систем электроснабжения. // Электричество, 1994, № 12.

110. Чурукаев A.M. Газоперерабатывающие заводы. М.: Химия, 1971.

111. Астраханский газоперерабатывающий завод. II очередь. // Проект. Том V. Электроснабжение и электрооборудование площадки завода. / Мингазпром. Южниигипрогаз. Донецк, 1987.

112. Ершов М.С. Дауд М. Анализ значений тока статора глубокопазного асинхронного двигателя при самозапуске. // Известия ВУЗов. Энергетика, 1993, № 10. — С.26-28.

113. Меньшов Б.Г., Ершов М.С., Максютов С.Г. Электроприводы ГПЗ: совершенствование технологического обслуживания. // Газовая промышленность, 1990, № 10. С.40-42.

114. IEC 60034-3 (1988-08) Rotating electrical machines Part3: Specific requirements for turbine-type synchronous machines.

115. IEC 61892-5-2000 Electrical installations in ships. Part 505: Special features -Mobile off-shore drilling units.

116. IEC 60092-503 (1975-01) Electrical installations in ships. Part 505: Special features A.C. supply systems with voltages in the rauge above 1 kV up to 11 kV.

117. IEC 60092-201 (1994-08) Electrical installations in ships. Part 201: System design General.

118. ANSI/NFPA 70-1996, National electrical code. NEC. Princeton (N.J.), 1996.

119. IEC 61363-1-98 System components and models. Part 1.5.

120. ГОСТ 13822-82. Электроагрегаты и передвижные электростанции дизельные. Общие технические условия.

121. ГОСТ 29328-92. Установки газотурбинные для привода турбогенераторов. Общие технические условия.

122. ГОСТ Р 50783-95. Электроагрегаты и передвижные электростанции с двигателями внутреннего сгорания. Общие технические требования.

123. ГОСТ 14965-77. Генераторы трехфазные синхронные мощностью свыше 100 кВт. Общие технические условия.

124. Регистр СССР. Правила классификации и постройки морских судов. JI.: Транспорт, 1985.

125. РД 51-0158623-07-95. Руководящий документ. Применение электростанций собственных нужд нового поколения с поршневым и газотурбинным приводом. М.: РАО "Газпром", 1997.

126. Каталог. Электростанции и электроагрегаты с поршневым и газотурбинным приводом, рекомендованные для применения на объектах энергетики ОАО "Газпром". М.: ОАО "Газпром", 1999.

127. Ершов М.С., Егоров А.В., Сорокотягин Д.П., Ивановский И.В. Вероятностные алгоритмы оценки электрических нагрузок. // Промышленная энергетика, 1998, № 2. С. 17 -21.

128. Надежность электроэнергетических систем / Под ред. М.Н. Розанова. М.: Энергоатомиздат, 2000.

129. ГОСТ 27.002-93. Надежность в технике. Термины и определения.

130. Сухарев М.Г., Ершов М.С. Модель надежности дублированной системы с ограничениями резервного элемента. // Надежность и контроль качества, 1985, № 3. С.13-19.

131. Егоров А.В. Выбор модели надежности автономной электростанции. / Моделирование и оптимизация технологических процессов нефтегазовой отрасли. Труды МИНГ им. И.М.Губкина. Выпуск 231.- М.:МИНГ, 1991. -С.63-66.

132. Endrenyi J., Reliability modeling in electric power systems, Chichester, New York, Toronto: J. Wiley&Sons, 1983.

133. Billinton R., Allan R., Reliability evaluation of power systems, N.Y.: Plenum Press, 1987.

134. OCT 51.136-85. Надежность и экономичность. Система сбора и обработки информации. Основные положения.

135. IEEE Standart Definitions For USE in Reporting Electric Generations Unit Reliability, Availability and Productivity. IEEE Standard 762-1990.

136. Galloway C.D., Garver 1.1., Ringle R.J., Wood A.J., Frequency and duration methods for power systems reliability calculations: Part III Generation system planning, IEEE Transactions, 1979.

137. Креденцер Б.П. Прогнозирование надежности систем с временной избыточностью. Киев: Наукова думка, 1988.

138. СЕ1ЯЕС 865-1(1993). Short-circuit currents Calculation of effects. Parti: Definitions and calculation methods.

139. CEI/IEC 61363-1(1998). Electrical installation of ships and mobile and fixed offshore units. Part 1: Procedures for calculating short-circuit currents in three-phase a.c.

140. CEI/IEC 909 (1988). Short-circuit current calculation in three-phase a.c. systems.

141. ГОСТ 27514-87. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ.

142. ГОСТ 28249-89. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ.

143. Правила устройства электроустановок. 6-е изд., перераб. и доп. с изм. -Главэнергонадзор России. -М.: 1999.

144. РД 152-34.0-20.527 (1998). Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования. ВНИИЭ, 2002.