Файл: Мельников, Н. А. Проектирование электрической части воздушных линий электропередачи 330-500 кВ.pdf

Технико-экономическое сопоставление вариантов развития современной мощной энергосистемы является чрезвычайно трудоемкой задачей, решение которой в полном объеме с необходимой степенью детализации невозможно без применения так называемых оценочных математических моделей, реализуе­ мых в виде программ для ЭЦВМ.

Оценочные модели представляют собой совокупность частных математи­ ческих моделей, при помощи которых могут выполняться различные элементы разработки и производиться оценка каждого из рассмотренных вариантов раз­ вития энергосистемы. Указанные модели в зависимости от конкретных условий могут использоваться как в увязке друг с другом, так и раздельно.

В настоящее время в институте Энергосетьпроект и его отделениях, Сибир­ ском энергетическом институте СО АН СССР и ЭНИН имени Г. М. Кржижа­ новского ведется интенсивная работа по созданию и отработке систем оценоч­ ных моделей. Ответственным моментом при оптимизации структуры энергоси­ стем с помощью оценочных моделей является выбор подлежащих сравнению вариантов. Сложность этой задачи объясняется возможностью существования множества планов развития рассматриваемой энергосистемы, различающихся составом сооружаемых энергетических объектов, а также временем и местом ввода их в эксплуатацию. Перебор и оценка всего множества вариантов даже с применением наиболее совершенной вычислительной техники на современном этапе не представляется возможным. Поэтому при реальном проектировании задача выбора оптимальной структуры ОЭС должна решаться рассмотрением ограниченного числа вариантов, намеченных на основе предварительного тех­ нико-экономического анализа.

Эффективным методом такого анализа является применение так называе­ мых «оптимизационных моделей», с помощью которых оптимальные решения находятся не сопоставлением заранее намеченных вариантов, а нахождением наивыгоднейшего сочетания заданного набора энергетических объектов (элек­ тростанций и основных линий электропередачи). Вследствие того что в опти­ мизационных моделях используются приближенные методы, получаемые ре­ зультаты должны рассматриваться как общее направление развития энерго­ системы, подлежащее уточнению с помощью более точных оценочных моделей.

Оптимизационные модели могут быть основаны на принципах линейного и нелинейного программирования. В настоящее время наибольшее развитие получили линейные оптимизационные модели, которые используются в прак­ тике проектирования для определения оптимальных направлений развития энергосистем для исследования влияния изменения различных факторов (уров­ ней электропотребления, технико-экономических показателей и электростанций и т. п.) на результаты оптимизации.

Параллельно с дальнейшим усовершенствованием линейных моделей в ин­ ституте Энергосетьпроект, Сибирском энергетическом институте АН СССР

и в ЭНИН ведутся исследования по созданию нелинейных оптимизационных моделей, более точно Отражающих реальные экономические и энергетические зависимости в моделируемой энергосистеме.

Анализ режимов работы электростанций. Определение экономически целе­ сообразных режимов работы электростанций является одним из важнейших элементов перспективного проектирования. Расчет характерных режимов рабо­ ты энергосистемы необходим для оценки годовых издержек по рассматривав-, мым вариантам структуры генерирующих мощностей, выявления перетоков мощности и энергии между отдельными энергосистемами, а также для обосно­ вания требований к оборудованию.

Сразвитием энергосистем рассмотрение режимов работы электростанций

сучетом сетевых связей становится все более трудоемким и требует исполь­ зования ЭЦВМ.

Для определения экономических режимов энергосистемы рядом авторов предложены алгоритмы и разработаны соответствующие программы, но боль­ шая часть разработок выполнена для условий эксплуатируемых энергосистем и требует очень подробной информации о характеристиках электростанций и о параметрах сети. Трудоемкость подготовки исходной информации для использования этих методов несоизмерима с имеющимися объемами н точ­

71

ностью исходной информации при перспективном проектировании энерго­ систем.

В настоящее время в практике проектирования для определения целесооб­ разных суточных режимов электростанций используется упрощенный алгоритм и программа, разработанная в институте Энергосетьпроект в, 1962—1965 гг.

Недостатком использованного метода является невозможность строго ог­ раничить межсистемные перетоки пропускной способностью связей, предель­ ной по условиям устойчивости работы энергосистем. В настоящее время в СЭИ АН СССР, институтах Энергосетьпроект и ЭНИН имени Г. М. Кржи­ жановского ведутся работы по устранению этого недостатка режимной модели.

Годовой режим электростанций в настоящее время определяется распро­ странением на определенное число дней характерных суточных режимов для зимы, лета и паводка.

Разработка схем развития электрических сетей. При отыскании целесооб­ разного пути развития электрической сети необходимо осуществлять выбор оптимального варианта по экономическим и техническим показателям.

Наибольшие затруднения возникают при проектировании схем основных сетей сложных комплексов, у которых электрические сети, являясь системо­ образующими, должны удовлетворять целям распределения и обеспечивать межсистемные обмены в размерах, удовлетворяющих условиям повышения эко­ номичности и обеспечения надежности объединения.

Величина целесообразной пропускной способности основной сети объеди­ нения определяется совокупностью межснстемных перетоков мощности, свя­ занных с особенностями структуры размещения электростанций в объедине­ ниях и режимов их работы, с реализацией эффекта объединения (за счет сов­ мещения максимумов нагрузки и сокращения суммарного резерва мощности), с выравниванием балансов мощности при отклонениях фактического роста на­ грузок или генерирующих мощностей в отдельных частях объединения от пла­ нируемого.

В практике проектирования задача развития сети решается поэтапно. На первоначальном этапе выбора схемы сети определяются близкие по приведен­ ным затратам варианты схемы, удовлетворяющие целям распределения и транспортирования мощности, затем в результате технических исследований схема должна быть дополнена линиями электропередач, обеспечивающими не­ обходимую пропускную способность и надежность в аварийных ситуациях с учетом возможностей противоаварийной системной автоматики. Первона­ чальные варианты схемы основной электрической сети намечаются, как пра­ вило, на основе общего анализа балансов мощности отдельных узлов и расче­ тов потокораспределения активной мощности.

Выбор вариантов схемы, подлежащих дальнейшему исследованию, может быть также произведен с использованием программы «покоординатной опти­ мизации сети», разработанной Институтом физико-технических проблем энер­ гетики АН Литовской ССР. С помощью этой программы оптимизация сети осуществляется для одного периода в результате перебора возможных вари­ антов развития сети и размещения варьируемых электростанций. Критерием оптимизации является минимум суммы приведенных затрат на строительство и эксплуатацию всех элементов рассматриваемой системы (как существующих, так и вновь сооружаемых). Использование метода «покоординатной оптими­ зации» позволяет более точно и объективно наметить варианты схем.

В настоящее время ведется экспериментальная проверка нового варианта программы оптимизации сети, позволяющей учитывать динамику развития II изменение нагрузок в узлах.

72

В технические исследования электрической сети входит проверка вариан­ тов схем сети с точки зрения загрузки ее отдельных элементов, балансов реак­

За последние годы значительно расширилось применение новых методов и использование ЦВМ при проектировании электрических сетей и анализе их режимов. В практике проектирования сетей энергосистем используются следу­ ющие программы расчета на ЦВМ:

1) серия программ для выполнения электрических расчетов установив­ шихся режимов работы, эти программы с помощью ряда приемов широко применяются также для получения потокораспределения активной мощности при первичных исследованиях схем электрической сети;

2) программа расчетов токов короткого замыкания;

3)і программа по эквивалентированию сложных схем сети, используемая при составлении расчетных схем для выполнения расчетов устойчивости;

4)программа оптимизации расстановки источников реактивной мощности

по условиям нормального режима.

Расчеты устойчивости при перспективном проектировании схем электриче­ ской сети выполняются до настоящего времени, в основном, на расчетных моделях переменного тока; несколько программ, разработанных для исследо­ вания устойчивости (в основном динамической), используются при проектиро­ вании ограниченно.

Для определения пределов передаваемой мощности по условиям статиче­ ской устойчивости используются программы расчета установившегося режима, разработанные Институтом электродинамики АН УССР. Эти программы позво­ ляют определять пределы последовательным утяжелением режима.

Создание и развитие оценочных моделей не исключает исследования также

1967—1968 гг. была направлена на создание первой оценочной модели. Эта модель состоит из основных блоков — сетевого, режимного и блока ущерба. Для каждого блока была составлена и отработана программа расчета на ЦВМ.

Институт Энергосетьпроект располагает опытом применения первой оце­

ночной модели.

Опыт работы с оценочной моделью показал, что при приемлемых затратах машинного времени может быть выполнена оценка большого количества ва­ риантов; затраты на получение и обработку исходных данных, анализ резуль­ татов расчета и выбор новых подвариантов также приемлемы. Так, для оценки S3 вариантов (13 основных и 70 подвариантов) понадобилась работа по под­ готовке данных и анализу результатов шести человек в течение примерно двух месяцев.

Полученные с помощью оценочной модели результаты дали некоторое представление об основных направлениях развития энергетического хозяйства до 2000 г., что является очень важным.

Дальнейшие исследования и разработки целесообразно вести по следую­

3) развивать структуру оценочных моделей для максимального прибли­ жения их к оптимизационным путем создания блоков, формирующих варианты развития электростанций по тем или иным принципам;

4)переводить имеющиеся программы на новые более совершенные ма­

шины;

5)увязывать оценочные модели с моделями оптимизации топливно-энерге­ тического баланса.

3-4 НАДЕЖНОСТЬ РАБОТЫ МЕЖСИСТЕМНЫХ СВЯЗЕЙ

Создание энергосистемы и развитие крупнейших энергетиче­ ских объединений выдвигает ряд сложных проблем, связанных с планированием, проектированием и эксплуатацией сверхмощ­ ных объединений.

По мере роста мощности энергообъединений большое значе­ ние приобретает проблема создания достаточного уровня надеж­ ности объединения. В первую очередь это относится к проблеме обеспечения устойчивости работы межсистемных связей при раз­ личного рода возмущениях в объединенной энергосистеме. Тео­ рия устойчивости параллельной работы энергосистемы в прош­ лом разрабатывалась, главным образом, как теория устойчиво­ сти электропередачи, работающей на мощную энергосистему. Для этого случая разработаны и с успехом применяются меры для повышения пропускной способности мощных электропередач (переход на более высокую ступень напряжения, регуляторы воз­ буждения «сильного действия», переключательные пункты, про­ дольная емкостная компенсация, мероприятия противоаварийной автоматики и т. д.).

Условия устойчивости энергообъединений с относительно сла­ быми межснстемными связями имеют специфические особенно­ сти по сравнению с условиями устойчивости отдельных электро­ передач, поскольку в состав объединения входит значительное число несамобалансирующнхся энергосистем, что вызвано нерав­ номерностью географического распределения энергоресурсоз,

энергосистемами, и, как указывалось, пропускная способность межсистемных связей должна быть увеличена на величину, определяемую реализацией межсистемного эффекта объедине­ ния. Тем не менее, суммарная пропускная способность межси­ стемных связей, как правило, заметно меньше мощности объ­ единенных энергосистем. Это обстоятельство приводит к тому, что как случайные колебания нагрузок отдельных энергосистем, так и аварии в отдельных системах вызывают значительные из­ менения нагрузок межсистемных связей, что в неблагоприятном случае может привести к нарушению устойчивости связи.

Межсистемные связи в отличие от отдельной электропереда­ чи реагируют на все даже относительно небольшие возмущения в объединяемых энергосистемах. Поэтому проблема статической

74