Обеспечение надежности энергосистемы (стр. 1 из 3)

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Томский Политехнический Университет»

Отчет по лабораторной работе №1

Обеспечение надежности энергосистемы

Выполнил студент

Патенко М.С.

Томск - 2010

Перед нами стоит инженерная задача. Правильное” решение задачи инженерного анализа “правильным” методом возможно лишь при учете ограничений, с которыми сталкивается инженер, решающий эту задачу. Задача, сведенная к конкретному вопросу, позволяет выразить получаемое решение через величины, которые можно затем вычислить или измерить. Другими словами, нужно ставить такой вопрос, на который можно получить количественный ответ. Модель представляет собой идеализированное приближение к реальной ситуации. Построение хорошей аналитической модели предполагает принятие допущений, учитывающих относительную важность различных элементов задачи. Применение физических принципов и накопление данных. После построения аналитической модели можно воспользоваться знаниями и методами научных и технических дисциплин. Для выполнения любой инженерной задачи необходимо определить основную цель, которую необходимо достичь, т.е. нужно четко определиться для чего мы собираемся выполнять те или иные действия. И каков будет результат (что мы будем иметь) при достижении поставленной цели. Будет ли в конечном итоге достигнутая цель удовлетворять решению поставленной задачи. Поэтому выполняемую лабораторную работу можно разделить на три основных этапа определение цели, ход работы, анализ и вывод. Которые в свою очередь подразделяются на подэтапы.

Определение цели

Основной задачей в нашей работе является выбор технического резерва генерирующих мощностей в электроэнергетической системе с учетом проведения планово-предупредительных ремонтов генераторов.

Для бесперебойного снабжения потребителей электроэнергией требуемого качества, суммарный уровень мощности генерирующих агрегатов должен быть не менеепрогнозируемого максимума нагрузки. При равенстве указанных мощностей любое снижение располагаемой мощности или увеличение нагрузки приводит к дефициту мощности и недоотпуску электроэнергии потребителям. Дефицитом называют превышение запроса мощности над располагаемой мощностью ЭЭС. При отсутствии резерва генерирующих мощностей прибегают к восстановлению баланса активной мощности в ЭЭС путем принудительного уменьшения нагрузки за счет отключения наименее ответственных потребителей. Случайные отклонения генерируемой или потребляемой мощностей происходят на практике очень часто. Для снижения возможного недоотпуска электроэнергии потребителям и обусловленного им экономического ущерба принято в энергосистеме создавать резерв генерирующих мощностей, т.е. некоторое превышение располагаемой мощности над прогнозируемым максимумом нагрузки. При определении резерва необходимо учесть проведение ежегодных планово-предупредительных ремонтов, вызывающих заранее планируемые простои генераторов.

Основными признаками, в соответствии с которыми осуществляется классификация составляющих резерва генерирующей мощности, являются их функциональное назначение и мобильность – время от момента возникновения потребности в резерве до момента полного использования резерва для покрытия потребности. В общем случае резерв генерирующей мощности классифицируют с точки зрения энергетической обеспеченности и в зависимости от зоны действия. По функциональному назначению резерв генерирующей мощности разделяется на две арифметически суммируемые составляющие: ремонтный резерв и оперативный резерв. Ремонтный резерв предназначается для компенсации снижения располагаемой мощности системы, вызываемого выводом генерирующего оборудования в предупредительный или плановый ремонт. Оперативный резерв предназначается для компенсации небаланса между генерированием и потреблением мощности, вызванного отказами элементов (оборудования), непредвиденным увеличением нагрузки. Поэтому при возникновении небалансов мощности оперативный резерв в свою очередь делят на аварийный и нагрузочный. Аварийный резерв служит для компенсации снижения располагаемой мощности системы, вызванного частичными или полными отказами элементов (оборудования). Нагрузочный резерв служит для компенсации покрытия непредвиденного увеличения нагрузки, включая ее случайные колебания. Все перечисленные виды резерва могут быть объединены под названием технического резерва энергетической системы.

Задача решается исходя из требований к надежности ЭЭС, определенной нормативными значениями коэффициента готовности системы (³ 0,999) и коэффициента бездефицитной работы (³ 0.996).

Полагаем ЭЭС концентрированной инеоднороднойсистемой. Концентрированной энергосистемой считаем такую, в которой связи между отдельными узлами не накладывают ограничений на потоки мощности в нормальных и аварийных режимах работы. Под неоднороднойсистемой понимаем систему, содержащую несколько групп разнотипных генераторов.

Расчетным периодом является 1 год.

Порядок расчета режимной надежности представлен логической блок-схемой (рис.1)

Исходя из вышесказанного, рассмотрим первый блок - Подготовка исходных данных: а) построение моделей зимних и летних нагрузок; б) построение годовой модели. Данные модели нам необходимы для определения грачиного варианта бездефицитной работы ЭЭС.После применения теории задача сводится к нахождению числовых результатов.

· Исходные данные

· Параметры генераторов

Рис.1 Логическая схема определения потребности ЭС в резерве генерирующей мощности.

режимная надежность генератор электроэнергетический

P,кВт	N,шт	k_вп	t_пр
30	2	0,008	0,5
25	3	0,008	0,5

Таблица 2.2- Нагрузка в относительных единицах

Время суток, час	P, кВт
Время суток, час	Зима	Лето
2	0,4	0,3
4	0,2	0,2
6	0,65	0,4
8	0,65	0,5
10	0,65	0,5
12	0,6	0,5
14	1	0,45
16	0,6	0,5
18	0,6	0,55
20	0,7	0,45
22	0,7	0,5
24	0,6	0,4

Продолжительности периодов годового графика нагрузки

Длительности периодов t_j (мес-в)/d_j, (дней)
Зимний t₁ /d₁	Летний t₂ /d₂
9 / 274	3 / 91

Проанализировав полученные модели можно сделать вывод, что при аварийном или плановом отключении даже одного генератора в зимний период неизбежно нарушение энергообеспечения потребителя на интервале от 2 до 4 часов. Построив годовую модель возможно определение распределения нагрузок в течение всего года.

Исходя из годовой модели нагрузок мы можем определить вероятность появления каждой нагрузки в указанный период. Что позволит перейти ко второму блоку логической схемы.

Определение вероятностей нагрузки и генерации.

Определив вероятность возникновения нагрузок и генерации мы сможем выстроить вероятностную модель соответствия генерируемой мощности требуемым нагрузкам.

Вероятность существования нагрузки в течение расчетного периода

Р, кВт	t, час	Вероятность появления нагрузки
135	548	0,062557078
94,5	1096	0,125114155
87,75	1644	0,187671233
81	2192	0,250228311
74,25	182	0,020776256
67,5	910	0,103881279
60,75	364	0,041552511
54	912	0,104109589
40,5	182	0,020776256
27	730	0,083333333
135	548	0,062557078
94,5	1096	0,125114155
итого	1

Определение вероятности существования нагрузки в течение расчетного периода.

Вероятность существования нагрузки в течение расчетного периодаопределяется как отношение

(длительности потребления мощности

) к продолжительности расчетного периода T0 (24 часа – для суточного графика нагрузки, 12 месяцев или 8760 часов – для годового), т.е.

где i – номер интервала; N – количество интервалов, соответствующих количеству разных ступеней графика нагрузок;

- суммарная длительность нагрузки с уровнем

за сутки.

Определение биноминальных коэффициентов и коэффициентов готовности групп однотипных генераторов.

Ряд распределения для i-й группы имеет вид многочлена

(6)

где ni – количество агрегатов в i-й группе;

mi – отключенные агрегаты в i-й группе;