Устойчивость энергосистемы
Устойчивость энергосистем - способность сохранить синхронизм между электростанциями или, другими словами, возвращаться к установившемуся режиму после различного рода возмущений [1].
Общие положения
При исследованиии устойчивости энергосистемы её принято рассматривать как единое целое: нагрузки, генераторы и электрическая сеть их связывающая.
Принято различать два вида устойчивости энергосистем[2], [3], [4]:
- Статическая устойчивость - устойчивость к малым возмущениям параметров режима.
- Динамическая устойчивость - устойчивость к значительным возмущениям параметров режима, напрямер короткое замыкание.
Статическая устойчивость установившегося режима всегда существует, если существует данный установившийся режим. Статически неустойчивый режим длительно существовать не может, так как даже самые малые возмущения (например, изменение нагрузки) немедленно приведёт к его нарушению.
Есчли считать, что установившийся режим энергосистемы по аналогии с равновесным состоянием механической системы отвечает положению равновесия, то о его статической устойчивости можно судить по одному из следующих условий:
- При приложении к системе достаточно малых возмущающих сил изменения параметров режима достаточно малы; эти изменения параметров режима можно сделать сколь угодно малыми, выбирая достаточно малые значения приложенных возмущающих воздействий.
- При достаточно малых отклонениях параметров режима энергосистемы от значений, соответствующих положению равновесия, изменения её параметров в дальнейшем достаточно малы; эти изменения можно сделать сколь угодно малыми, выбирая достаточно малые значения приложенных возмущающих воздействий.
Для энергетических систем оба условия практически равносильны.
Динамической устойчивостью режима энергосистемы называют её способность возвращаться после временного приложения внезапного и резкого возмущения к такому установившемуся режиму, при котором значения параметров режима в её узловых точках близки к нормальным.
Естественно, что энергосистема, способная вынести резкое возмущение без нарушения устойчивости, будет устойчивой и при малом возмущении (то есть обладает статической устойчивостью). По этой причине, при наличии запаса динамической устойчивости режим энергосистемы обладает некоторым запасов статической устойчивости. Исключение могут составить случаи, когда для улучшения динамической усточивости применяют специальные мероприятия, не влияющие на улучшение статической устойчивости, напрмер автоматическое отключение части генераторов и поперечных реакторов при авариях.
Различе между статической и динамической устойчивостью заключается в различии величин возмущений. Однако в обоих случаях благоприятный исход соответствует одному и тому же результату, а именно сохранению нормальных параметров электрчиеского режима в узловых точках электрчиеской сети.
Нарушение устойчивости энергосистемы обычно связано с большим ущербом от недоотпуска электроэнергии, так как сопровождается массовыми отключениями потребителей.
В связи с этим проведение мероприятий, исключающих возможность нарушения устойчивости или значительно снижающих вероятность потери устойчивости обычно экономически оправданы.
С точки зрения параметров режима энергосистемы различают устойчивость[5]:
- по углу генераторов;
- по напряжению;
- по частоте.
Литература
- ↑ Методические указания по устойчивости энергосистем СО 153-34.20.576-2003. Приказ Минэнерго РФ от 30.06.2003 N 277.
- ↑ Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. – 4-е изд. Перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1985.
- ↑ Гуревич Ю.Е., Либова Л.Е., Окин А.А. Расчеты устойчивости и противоаварийной автоматики в энергосистемах. – М.: Энергоатомиздат, 1990.
- ↑ Портной М.Г., Рабинович Р.С. Управление энергосистемами для обеспечения устойчивости. – М.: Энергия, 1978.
- ↑ P. Kundur et al., "Definition and classification of power system stability IEEE/CIGRE joint task force on stability terms and definitions," in IEEE Transactions on Power Systems, vol. 19, no. 3, pp. 1387-1401, Aug. 2004.
