Реактивная мощность в оценке надежности энергосистем, ограничение нагрузки и компенсация

В данной статье исследуется влияние пределов поддержки реактивной мощности на надежность энергосистемы. по составным показателям надежности системы и обеспечивает количественную меру поддержки реактивной мощности для энергосистемы. повышение надежности. Хотя было несколько методов представлены в литературе для изучения эффектов реактивного дефицита мощности на надежность системы за счет обеспечения реактивного показатели, связанные с мощностью, метод, представленный в этой статье рассчитывает количество требуемой поддержки реактивной мощности для устранения нарушений напряжения. Поддержка реактивной мощности определяется количественно через функции распределения вероятностей при системные шины. Кроме того, вклады реактивной мощности и предусмотрены пределы напряжений по показателям надежности. Полный, нелинейная модель потока мощности переменного тока используется для включения этих ограничения в оценке надежности. Сокращение пространства состояний метод используется для сокращения времени вычислений. Реактивная мощность —которая поступает в нагрузку и возвращается к источнику, а не рассеивается в нагрузке. Это вызвано реактивными элементами в цепи переменного тока, особенно катушками индуктивности и конденсаторами, которые заряжаются и разряжаются во время нормальной работы. Реактивная мощность измеряется как вольт-ампер-реактивная (ВАр) и обозначается буквой «Q». Для расчета реактивной мощности можно использовать следующие формулы.

В однофазных цепях переменного тока

Q = V х I х Sinθ

В трехфазных цепях переменного тока

Q = √3 х V х I х Sinθ

Реактивная мощность = √ (полная мощность²– истинная мощность²) ВАR =√ (VA² – P²)

В часы больших нагрузок с 7 до 23 часов они указаны в табл. 2. В часы малых нагрузок (с 23 до 7 час.) tgj = 0, а cosj = 1. Для напряжений 220 кВ и выше коэффициент РМ определяется на основе расчетов режимов работы электрической    сети    для    нормальной    и    ремонтной    схем.

В более сложной электрической сети для снижения потерь АМ необходимо уменьшать перетоки РМ за счет выравнивания напряжений в узловых точках с помощью устанавливаемых ИРМ. Рассмотрим особенности компенсации РМ на примере упрощенной распределительной электрической сети 0,4–110 кВ, в которой нагрузка подключена на напряжение 0,4 кВ (рис. 1), а передача АМ осуществляется от генератора электростанции через линию 110 кВ с тройной трансформацией напряжения через Т1,  Т2,  Т3. Сформулируем задачу:

скомпенсировать РМ в сети Qн = 37,5 МВАр и передать дополнительную АМ. Сделать это можно с помощью источников реактивной мощности (ИРМ). Из анализа исходных данных и влияния места подключения ИРМ (0,4 кВ; 10 кВ и 110 кВ) на условия передачи АМ (табл. 1) следует:

• •    при отсутствии ИРМ и токе линии 252 А фактическая передаваемая АМ составляет 29,2 МВт, а снижение напряжения на нагрузке составляет 24%;

• •    при установке ИРМ параллельно нагрузке ток линии составит 305 А, АМ 53 МВт, а снижение напряжения на нагрузке 9%;

• •    установка ИРМ на 10 кВ и 110 кВ обеспечивает передачу АМ соответственно 50 МВт и 45 МВт со снижением напряжения на 11 и 16% на

нагрузке и незначительным снижением в месте установки ИРМ. Вместе с тем величина токов линии 273 А и 234 А позволяет увеличить передачу АМ.

Упрощенная распределительная электрическая сеть :

10 кВ 110 кВ 110 кВ 10 кВ 0,4 кВ 43%

О„ = 37.5 МВАр Р„ = 50 МВт

Таблица 1. Варианты установки ИРМ
ваниант	Ток линии	^кВ %	У2 , кВ %	Р н, факт.., МВт	∆Uн,%
Без ИРМ	157,2-j199,7 4 эф = 2534	48,3кВ (76%)		29,2	24
ИРМ 0,4кВ	278,2-j126 /л эф = 3054	57,9кВ (91%)		53	9
ИРМ 10 кВ	261,8-j76 1п эф = 2734	56,3 кВ (89%)	61 кВ (96%)	50	11
ИРМ 110 кВ	234-j40 /л эф = 2344	53,3 кВ (84%)	62,5 кВ (99%)	45	16

Таблица 2. Предельные значения коэффициента реактивной мощности (в часы больших нагрузок с 7-23. час
Положение точки присоединения потребителя к электрической сети	tg φ	cos φ
Напряжения 110 (154 кВ)	0,5	0,895
Напряжения 35 (60 кВ)	0,4	0,928
Напряжения 6-20 кВ	0,4	0,928
Напряжения 0,4 кВ	0,35	0,944

Реактивная мощность жизненно важна для поддержания напряжения системы в допустимых пределах. Но для производства и поглощения этой реактивной мощности требуются возможности ряда генерирующих ресурсов, подключенных к системам передачи. Владельцы ресурсов, предоставляющие эту услугу, могут потребовать компенсацию, заполнив отчет о ставке реактивного дохода в FERC.

Успешная подача гарантирует, что учреждение будет получать стабильный ежемесячный компенсационный доход, поэтому важно обеспечить правильность технических деталей.

Кривая зависимости реактивной мощности от передаваемой активной некомпенсированной (а) и компенсированной (б) ВЛ длиной 400 км

Более того, с увеличением количества подключений возобновляемых источников энергии к сети владельцы, желающие предложить возможности реактивной мощности, должны действовать сейчас. В будущем увеличение доступности подходящих помещений может привести к более низким уровням компенсации.

Сброс нагрузки при понижении напряжения является последним средством для решения проблем с напряжением и используется в настоящей статье для определения сокращения нагрузки, вызванного дефицитом реактивной мощности. Допускается 10% снижение поставарийного напряжения относительно самого низкого допустимого напряжения (95%) при учете ограничений до второго порядка на основании. В качестве уставки напряжения для отключений нагрузки может использоваться как величина 0.85 о.е., так и 0.9 о.е.

Ожидаемое количество непоставленной энергии из-за дефицита активной и реактивной мощности представлены, соответственно, как EENS_P и EENS Q . Ожидаемое количество непоставленной реактивной мощности из-за дефицита активной и реактивной мощности представлены, соответственно, как EVNS_P и EVNS Q . Ожидаемый дефицит реактивной мощности из-за отклонений напряжения определен как EVarS. Эти показатели могут быть рассчитаны по следующим соотношениям:

sc

ELCp =    ^( ri * Ei (1), i=l

SC

EQC^^QCp,* Ef (3)’ xc

EENSp = J2 ^ * ?. * 8760 (5), .vc

EVNSp = 52 ^^ ^x ^ x 8760 (7) ,

NC

EVarS = 52

.=1

.VC

ELC_Q = Y.^LC'Qi^{x F}i (2)

*=1

XC

EQCq = 52 O^Qi ^x e w

1=1

.VC

EENSq = 52 LC'q, x р; x $760 (6) £=1

ArC

EVNSq = 52*^' xPix 8760 (8) i=l arSQi X pi X 8760  (9)

где NC – общее количество рассмотренных аварийных ситуаций, LC_Pi и QC_Pi – сокращения активной и реактивной мощности нагрузки из-за дефицита активной мощности для состояния i, соответственно, а LC Qi и QC Qi – сокращения активной и реактивной мощности нагрузки из-за дефицита реактивной мощности для состояния i, соответственно, а VarSQi – дефицит реактивной мощности, вызывающий отклонения напряжения для состояния i.

Большинство существующих методов оценки надежности устраняют отклонения напряжения посредством снижения активной и реактивной мощности нагрузки (метод 1). Подпитка реактивной мощностью (метод 2) также рассмотрена в данном материале для решения аналогичной проблемы. Целью снижения нагрузки или подпитки является восстановление напряжения на каждой шине до его минимального предела.