авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |
-- [ Страница 1 ] --

От редакции

Лидерство АББ в области силового оборудования –

результат долгосрочного инвестирования в научные

исследования и разработки

передачи постоянного тока высокого напряжения и эксплуатацию несколько фабрик, выпускающих нашу

ставит один мировой рекорд за другим. Вставка пос- продукцию, где использовали собственные запатен тоянного тока высокого напряжения, которую не так тованные технологии и передовые автоматизирован давно мы применили на силовой станции в Китае, ные системы под управлением разработанной нами имеет пропускную способность в 3300 МВт! новейшей информационной системы – IndustrialIT.

Установленное на фабриках высокоэффективное Еще одним уникальным достижением АББ является производственное оборудование позволяет нам изго технология HVDC Light™. Данная технология обеспе- тавливать продукцию высочайшего класса по инди чивает высокую стабильность напряжения, что повы- видуальному заказу и выполнять этот заказ в макси шает надежность системы, а также делает возможной мально короткий срок.

реконструкцию сети. Технологию применила на прак тике американская компания «Кросс Саунд», соединив Мы убеждены, что энергетические технологии АББ – при помощи HVDC Light™ остров Лонг-Айленд и штат выше упомянуты лишь некоторые из них, – сыграют Коннектикут. главную роль в формировании будущего мировой электроэнергетики. Эти технологии будут востребо С овременный деловой мир постоянно изменяет- Другая гордость наших исследователей и разработчи- ваны в таких регионах как Азия, где для развития ся и скорость перемен растет. В таких условиях ков – возможность глобального контроля и монито- промышленности и повышения уровня жизни требу требуется умение быстро реагировать и осуществлять ринга с использованием целого диапазона современ- ются серьезные дополнительные энергетические зат гибкое руководство компанией. В то же время в неко- ных устройств, таких как регулируемые статические раты, а так же в странах, где необходимо значитель торых сферах по-прежнему делают ставку на долго- компенсаторы реактивной мощности и последова- но повысить показатели надежности и качества элек срочную перспективу, где вознаграждаются стойкость тельные конденсаторы. Эта технология помогает уве- тропитания за счет модернизации имеющейся ин и упорство. К этим сферам относится область науч- личивать передаваемую мощность, сохраняя надеж- фраструктуры.

ных исследований и разработок, которая прогнозиру- ность и стабильность сети. Важную роль играют сред ет будущие нужды, позволяет овладеть специальными ства имитационного моделирования, с их помощью навыками, разрабатывает и тестирует опытные образ- выявляют как «узкие места», так и возможности рас цы. Короткого пути выхода на рынок новых продук- ширения сети (см. также «АББ Ревю», №1, 2003 г.). Та тов или систем не существует. кая технология жизненно необходима, чтобы избе жать крупномасштабных сбоев в системе электрос АББ – неоспоримый лидер в области передачи элек- набжения, подобных тем, что недавно случились в Се троэнергии, но эту позицию нужно было завоевать. верной Америке и Европе.

Потребовались годы крупных капиталовложений на реализацию целевых научно-исследовательских Кроме того, АББ активно помогает потребителям программ. В этом выпуске «АББ Ревю» мы расскажем сократить расход электроэнергии, не снижая при о наших самых последних достижениях: современ- этом качества или производительности. В настоя ных технологиях, которые в ближайшем будущем щем выпуске вы познакомитесь со статьей, где гово значительно помогут сформировать будущее элек- рится о том, как управление выработкой электроэ троэнергетики. нергии в режиме реального времени поможет опти мизировать эффективность энергопользования.

Речь пойдет о системах передачи постоянного тока высокого напряжения (HVDC). Компания АББ разра- Упомянутая выше современная технология – лишь ботала эту технологию еще полвека назад для энерго- один из ключей к решению задачи. Не менее важно систем большой пропускной способности, способных уметь реагировать на нужды клиентов. Определяю передавать электричество на большие расстояния. По щими моментами являются экономическая эффек- Маркус Байеган сей день компания АББ остается лидером в области тивность и скорость. В последние годы мы ввели в Глава департамента технологии АББ Ревю 4/ Содержание Стр. Стр. Магистрали HVDC в Китае Системы электропередачи HVDC - 50-летний юбилей 6 50-летие HVDC. Часть I и Часть II Гуннар Асплунд, Леннарт Карлссон, Уве Толлерц В 1954 году в эксплуатацию была введена первая в мире коммерческая линия передачи постоянного тока высо кого напряжения (HVDC), соединившая остров Готланд со Скандинавским полуостровом. Сегодня, спустя 50 лет, компания АББ остается бесспорным лидером в технологии HVDC и продолжает совершенствовать ее.

14 Магистрали HVDC в Китае Лейф Энглунд, Матс Лагерквист, Ребати Дасс Линии передачи постоянного тока высокого напряжения, строящиеся компанией АББ совместно с единой госу дарственной энергетической системой Китая (SPG), позволят передавать энергию от гидроэлектростанции «Три ущелья» в крупнейшие центры потребления электроэнергии в прибрежных районах Китая. Сданная недавно в эксплуатацию 500 кВ линия «Три ущелья» – Чанджоу протяженностью 890 км обладает рекордной пропускной способностью – 3300 МВт.

21 Передовое управление FACTS Горан Андерсон, Тим Грин, Бикаш Пал, Христиан Рехтанц Работа над совместным проектом компании АББ и двух ведущих университетов позволяет решить проблемы гло бального сетевого регулирования потоков мощности и демпфирования колебаний в электрических сетях.

27 Силовые полупроводниковые приборы – в центре тихой революции Штефан Линдер Силовые полупроводниковые приборы практически полностью вытеснили электромеханические устройства в области электроприводов, транспортных средств, передачи и распределения электроэнергии. Но что же придает силовым полупроводниковым приборам столь замечательные свойства для применения в силовых системах?

4 АББ Ревю 4/ Содержание Стр. 27 Стр. 32 Стр. Силовые полупроводниковые приборы Вся энергосистема - как на ладони Управление использованием энергии 32 Платформа InformIT Wide Area Monitoring PSG Иоахим Берщ, Седрик Карнал, Андреас Сураньи Благодаря внедрению устройств векторных измерений и достижениям в области связи появилась техническая возможность для глобального подхода к вопросу мониторинга устойчивости энергосистем в оперативном режи ме. Модули PSG компании АББ позволяют оптимизировать использование основных средств и могут предотвра тить потерю устойчивости в сетях электропередачи 37 Управление использованием энергии на промышленных предприятиях в реальном времени с помощью IndustrialIT Тронд Хауген и др.

Реализация управления энергией опирается на сбор данных, поиск возможностей, определение целей и задач, внедрение изменений и контроль результатов. Ключом к решению проблемы является эффективный доступ к нужной информации, что и предлагает технология IndustrialIT компании АББ.

43 Средство EngineerIT Documentation Assistant - помощник в работе со сложной доку ментацией Збигнев Корендо и др.

Сложные промышленные установки обычно сопровождаются горой документов, и электрическая подстанция не исключение. Чтобы облегчить жизнь инженерам, компания АББ разработала средство EngineerIT Documenta tion Assistant.

Исследования и разработки 47 Средство просмотра аспектных объектов InformIT – эквивалент Adobe Acrobat для IndustrialIT 48 «Человеческие черты». Новый метод программирования роботов 50 Новое средство моделирования на основе Web для операторов установок получения полимеров Новости www.abb.com/abbreview АББ Ревю 4/ 50-летие HVDC Часть I АББ – от пионера до мирового лидера Гуннар Асплунд, Леннарт Карлссон, Уве Толлерц В 1954 году, когда Европа активно расширяла инфраструктуру электроснабжения, чтобы покрывать расту щий спрос, на берегах Балтийского моря зарождалось то, что в последствии должно было оказать долгос рочное влияние на передачу электроэнергии на большие расстояния. Четырьмя годами ранее Национальная администрация энергетики Швеции разместила заказ на первую в мире коммерческую линию передачи постоянного тока высокого напряжения (HVDC), необходимую, чтобы соединить остров Готланд со Сканди навским полуостровом. В 1954 линию ввели в эксплуатацию.

Спустя 50 лет, АББ с гордостью смотрит на свой значительный вклад в технологию HVDC. С момента прок ладки глубоководного кабеля (100 кВ, 20 МВт) протяженностью почти 90 км наша компания постоянно раз вивалась и стала неоспоримым мировым лидером в области передачи HVDC. Свыше половины установлен ных линий передачи HVDC общей мощностью 70 000 МВт во всем мире выполнены компанией АББ.

В Сначала постоянный, затем переменный конце XIX века в домах Европы и США появи- В 1893 году произошел новый прорыв: появилась ток лась электрическая лампочка. Спрос на электри- трехфазная передача электроэнергии, которая позво чество стремительно рос, и вскоре инженеры и пред- лила обеспечить ровный, непульсирующий поток Первые электростанции Европы и США вырабатывали приниматели озадачились поиском экономичных электроэнергии.

постоянный ток низкого напряжения (DC), но ис способов производства и передачи электричества. пользуемые при этом системы передачи электроэ Пионеры новой технологии уже добились некоторого Несмотря на то, что постоянный ток оказался непри нергии оказались малоэффективными: большая часть успеха – передача энергии на считанные километры менимым в развитии эффективной системы передачи генерируемой энергии терялась в проводах. Перемен была фантастическим достижением – когда ответ электроэнергии, инженеры все же не отказывались от ный ток (AC) оказался более практичным, поскольку был найден: гидроэлектроэнергия. Почти мгновенно идеи его использования. По-прежнему предпринима его можно легко преобразовать в высокое напряже интерес повернулся в сторону передачи этого «деше- лись попытки построить высоковольтную линию ние и передавать со значительно меньшими потеря вого» электричества на дальние расстояния. электропередачи с последовательно соединенными ми. Таким образом, для передачи электроэнергии на генераторами постоянного тока и последовательно дальние расстояния было решено использовать пере соединенными электродвигателями постоянного тока менный ток высокого напряжения (HVAC).

6 АББ Ревю 4/ законах физики, в то время как разработка ртутного вентиля зависит в большей степени от знаний, полу ченных опытным путем. В результате, попытки под нять напряжение в парортутной лампе за счет увели чения мертвой зоны между анодом и катодом неиз менно оканчивались провалом.

Проблему решили в 1929 г., поместив между анодом и катодом электрод выравнивания напряжения. Впос ледствии открытие было запатентовано и стало свое го рода краеугольным камнем всех дальнейших раз работок высоковольтного ртутного вентиля. Именно тогда д-р Уно Ламм, который возглавлял разработки, прослыл «отцом постоянного тока высокого напря жения».

Связь с Готландом Пришло время эксплуатационных испытаний при еще более высоком напряжении. В 1945 г. совместно с На циональной администрацией энергетики Швеции бы ла запущена испытательная установка в Трольхеттане, Аналоговое моделирующее устройство, использовалось при разработке первых систем передачи постоян где находилась крупнейшая электростанция, способ ного тока высокого напряжения ная предоставить электроэнергию. В распоряжении испытателей была линия электропередачи протяжен ностью 50 км.

на приемном конце, причем все двигатели располага- обходимых для преобразования переменного тока в Спустя несколько лет, в 1950 г., Национальная адми лись на едином валу. Сеть заработала, но оказалась постоянный и наоборот. нистрация энергетики Швеции разместила заказ на экономически неэффективной. оборудование для первой в мире линии передачи С появлением ртутного вентиля обозначилась долгос- постоянного тока высокого напряжения. Новая ли Переменный ток доминирует рочная линия перспективы развития. С тех пор как в ния должна была соединить остров Готланд, располо Системы переменного тока расширялись, а электро- конце 20х гг. шведская компания ASEA – учредитель женный в Балтийском море, со Скандинавским полу энергия вырабатывалась далеко от места нахождения компании AББ – наладила производство статических островом.

потребителей. Строились длинные воздушные линии преобразователей и ртутных вентилей для работы с электропередачи, возрастало номинальное напряже- напряжением до 1000 В, велись постоянные разработ- После выполнения этого заказа компания усилила ние, с которым ки по созданию работы в области разработки ртутного вентиля и могли рабо- вентилей для высоковольтного кабеля для линий постоянного то тать эти ли- работы с еще ка и занялась проектированием других компонен Когда передача постоянного тока нии. Для пере- более высоким тов преобразовательных подстанций: усовершен высокого напряжения стала технически сечения вод- напряжением. ствованию подверглись трансформаторы, реакторы, реализуемой, один вопрос еще долго ной шири был коммутационные устройства, защитная и контроль оставался нерешенным: сможет ли создан глубо- Потребовалось ная аппаратура.

ководный ка- изучение новых HVDC составить достойную конкурен бель. областей, в ко- В новой DC-системе можно было использовать лишь цию HVAC. торых прежний некоторые технологии AC-системы, поэтому требова Ни одно из опыт не мог лось создать абсолютно новую технологию. Специа этих средств передачи не оказалось идеальным. Проб- оказать существенной поддержки. В течение несколь- листы из Людвики под руководством д-ра Эрика Уль лемы вызывала реактивная мощность, обусловленная ких лет вопрос о том, возможно ли разрешить все манна и д-ра Харри Форселла приступили к разреше паразитной ёмкостью и индуктивностью в системе. имеющиеся проблемы, оставался спорным. Когда пе- нию множества имеющихся сложных задач. Впослед В результате разработчики систем энергоснабжения редача постоянного тока высокого напряжения стала ствии была разработана концепция Готландской сис снова обратились к возможности использования пос- технически реализуемой, оставался только один воп- темы. Эта концепция оказалась настолько удачной, тоянного тока. рос: сможет ли HVDC составить достойную конкурен- что остается практически неизмененной и по сей цию HVAC? день!

Возврат к постоянному току Раньше передача постоянного тока высокого напря- Проектирование вращающейся электрической маши- Готланд – остров, и поэтому межсистемную связь жения не находила применения главным образом из- ны или трансформатора требует высокой точности, энергосети пришлось прокладывать под водой, для за отсутствия надежных и экономичных вентилей, не- базирующейся на математически сформулированных чего потребовался глубоководный кабель, способный АББ Ревю 4/ лучила второй заказ на HVDC, на этот раз мощностью 160 МВт.

Успех первых проектов привлек мировой интерес.

В результате в 60х гг. построены несколько линий пе редачи постоянного тока высокого напряжения: Кон ти-Скан между Швецией и Данией, Сакума в Японии (с преобразователями частоты 50/60Гц), еще одна ли ния соединила Южный и Северный острова Новой Зеландии, другая – Италию с Сардинией и еще одна – Канаду с островом Ванкувер. Самую большую линию передачи постоянного тока с преобразователями на ртутных вентилях компания установила между энер госистемами севера и юга Тихоокеанского побережья США [1]. Первоначально линия была рассчитана на мощность 1440 МВт, позже ее подняли до 1600 МВт с напряжением ±400 кВ, ее северный терминал нахо Один из первых высоковольтных ртутных Ртутные вентили первой готландскогой линии, дится в Далласе, штат Орегон, а южный – в верхней вентилей. 1954 г.

части лос-анджелесского бассейна. Проект был осу ществлен совместно с компанией «Дженерал Электрик» и стартовал в 1970 г.

передавать постоянный ток. Хорошим подспорьем Итого, компанией установлено восемь высоковольт для дальнейших разработок стал «классический» ка- ных систем постоянного тока на основе ртутных вен бель с бумажной изоляцией и вязкой пропиткой, при- тилей с общей номинальной мощностью 3400 МВт.

меняемый с 1985 г. для передачи переменного тока И хотя после появления тиристорных вентилей неко напряжением 10 кВ. Вскоре был создан кабель посто- торые из этих систем были заменены или модернизи янного тока на напряжение 100 кВ! рованы, остальные, спустя 30-35 лет с момента их пус ка, по-прежнему находятся в эксплуатации.

Наконец, в 1954 г, через четыре года прогрессивных разработок, была введена в эксплуатацию готландская линия передачи постоянного тока высокого напряже ния (20 МВт, 200 А и 100 кВ). Началась новая эра пе редачи электроэ нергии.

Тщательная проработка конструкции ртутного вентиля является гарантией Готландская линия успешно проработа высокого уровня надежности – неко ла 28 лет и в 1986 г.

торые преобразователи на этих вен была выведена из эк тилях работают даже спустя 35 лет сплуатации. Чтобы после ввода в эксплуатацию.

соединить остров Готланд со Сканди навским полуостро вом были построены две новые более мощные линии:

одна в 1983 г., другая в 1987 г.

Первые HVDC проекты В начале 50х гг. департаменты энергетики Великобри Часть II: 50-летие систем электро тании и Франции решили построить линию электро передачи HVDC – Полупроводники передачи через Ла-Манш. Выбор пал на высоковоль «берут свое» стр. тную линию постоянного тока и наша компания по Литература [1] Л. Энгстрём: Постоянный ток несет Лос Анджелесу больше электроэнергии. «АББ Ревю», №1/88, 3-10.

8 АББ Ревю 4/ Постоянный ток высокого напряжения пересекает море В любом силовом кабеле, предназначенном для передачи переменного тока на боль- Потери, вызванные падением напряжения, возникают только на заземляющем шое расстояние, в виду его высокой емкости рассеивается реактивная мощность, ко- аноде и катоде. Во избежание коррозии трубопроводов или иных находящихся торая ограничивает максимально возможную дальность передачи тока. В результате по соседству металлических конструкций, а также во избежание смещения нуле при длине глубоководного кабеля примерно 40 км или более его зарядный ток, пос- вого потенциала нейтрали трансформаторов, заземляющие электроды должны тупающий с берега, создает полную располагаться достаточно дале нагрузку на кабель и не оставляет ко от преобразовательных стан возможности для передачи полезной ций и главного кабеля HVDC.

мощности. Постоянный ток не накла- Хорошая электропроводимость Основные используемые схемы передачи постоянного тока высокого напряжения.

дывает подобных ограничений и по- земли и морской воды облегчает этому HVDC является единственно проектирование электродов.

верным решением для кабельной ли- Следует отметить, что на прак нии большой протяженности. Еще тике однополюсные линии элек Г лубоководный кабель HVDC одним положительным моментом ис- тропередачи показали высокие Сеть переменного Сеть переменного пользования кабеля DC является его результаты.

тока тока более низкая стоимость по отноше нию к кабелю AC. Дальнейшим этапом развития Возврат тока через землю однополюсной схемы передачи В системе HVDC электроэнергия пос- является двухполюсная схема.

Катод Анод тупает из 3-фазной сети переменного Обычно она представлена в виде a тока на преобразовательную стан- двух однополюсных систем: од цию, где она преобразуется в посто- на из которых имеет положи янный ток и передается по глубоко- тельную, а другая отрицатель +HVDC водному кабелю в пункт приема. Там ную полярность по отношению на другой преобразовательной стан- к земле. Каждая однополюсная 50% мощности ции она снова преобразуется в пере- сторона способна функциони в аварийных условиях Сеть перемен- Сеть перемен менный ток и подается в приемную ровать самостоятельно, обеспе ного тока ного тока сеть переменного тока. Существует чивая возврат тока через землю.

несколько схем систем передачи пос- Однако, если ток в этих систе тоянного тока высокого напряжения. мах одинаков, то суммарный -HVDC ток, протекающий через землю, Основной схемой кабельной переда- равен нулю. В таких случаях, ес б чи постоянного тока является одно- ли один из полюсов неисправен, полюсная система, в которой для для кратковременной работы возврата тока используются земля в аварийных условиях использу HVDC и морская вода. Использование мор- ется заземляющий контур.

Сеть переменного Сеть переменного ской воды в качестве проводника для тока тока обратного тока снижает стоимость В однополюсной системе с об линии, поскольку между двумя пре- ратным кабелем обратный ток 5 кВ пост. тока образовательными станциями нахо- проходит через проводник, в ка дится один единственный кабель. честве которого используется Кроме того, за счет огромного попе- кабель среднего напряжения, в речного сечения обратного провод- что помогает избежать потенци а= Однополюсная схема передачи постоянного тока высокого напряжения с возвра ника и, следовательно, пренебрежи- альных проблем, связанных том тока через землю мо малого сопротивления, потери с возвратом тока через землю.

б= Двухполюсная схема передачи постоянного тока высокого напряжения передачи сводятся к минимуму. в= Однополюсная схема передачи постоянного тока высокого напряжения с обрат ным кабелем SwePol Link устанавливает новый стандарт для систем передачи постоянного тока высокого напряжения, Лейф Содерберг, Бернт Абрахамссон.

«АББ Ревю», №4/2001, стр. 63 – 70.

АББ Ревю 4/ 50-летие HVDC Часть II Полупроводники «берут своё»

Гуннар Асплунд, Леннарт Карлссон, Уве Толлерц Высоковольтные системы постоянного тока на основе ртутных вентилей за короткое время прошли долгий путь, но эта технология по-прежнему была не лишена недостатков. Одним из них являлось трудно предсказуемое поведение самих вентилей. Они не всегда выдерживали обратное напряжение, что приводило к возникновению обратной дуги. Кроме того, ртутные вентили требуют регулярного обслуживания, в ходе которого решающее значение имеет абсолютная чистота. Возникла необходимость в вентиле, который был бы лишен таких недостатков.

Изобретение тиристора в 1957 году открыло перед отраслью целый ряд новых возможностей, и передача постоянного тока высокого напряжения теперь рассматривалась как многообещающая область применения.

На пороге стояла новая эра.

В сю первую половину 1960х годов огромный ин- Целью испытаний была проверка возможности увели- ние линии со 100 до 150 кВ. Эта система более высо терес к полупроводниковой технике стимули- чения напряжения до 150 кВ, то есть до уровня, необ- кой мощности была введена в эксплуатацию весной ровал продолжение работ по разработке высоковоль- ходимого для передачи большей мощности. Испыта- 1970 года, она стала еще одним «мировым рекордом»

тных тиристорных вентилей для замены ртутных. ния показали, что это возможно, и впоследствии ка- готландской линии электропередачи.

Весной 1967 года один из ртутных вентилей на гот- бель эксплуати ландской линии электропередачи HVDC был заменен ровался при нап- Появление Масштаб и сложность проекта Итайпу тиристорным вентилем. Это стало первым в мире ряженности по- тиристорных поставили серьезные задачи, и он промышленным применением этого типа вентиля для ля в изоляции 28 вентилей да может рассматриваться как начало высоковольтной линии постоянного тока. После года кВ/мм, что до ло возмож испытаний Национальная администрация энергетики сих пор является ность упрос современной эры систем постоянного Швеции заказала целую группу тиристорных венти- мировым эта- тить преоб тока высокого напряжения.

лей для каждой преобразовательной подстанции, про- лоном для круп- разователь пускная способность линии при этом увеличивалась ных кабельных ные подстан на 50 процентов. линий электропередачи постоянного тока. ции, и с тех пор полупроводники использовались во всех линиях электропередачи HVDC. Другие компа Примерно в то же время проводились испытания на Новые группы вентилей были подключены последова- нии также начинали работать в этой области. В сере готландском глубоководном кабеле, который эксплуа- тельно с двумя имеющимися группами ртутных вен- дине 1970х годов компания Brown Boveri (BBC) – ко тировался без проблем при напряжении 100 кВ. тилей, увеличивая, таким образом, рабочее напряже- торая впоследствии слилась с ASEA и образовала AББ 10 АББ Ревю 4/ Высоковольтные кабели По мере роста мощности преобразовательных стан ций увеличивалась мощность и напряжение, на кото рые должны быть рассчитаны кабели HVDC.

На сегодняшний день самые мощные глубоководные кабели рассчитаны на 600 МВт при напряжении 450 кВ. Самые длинные из них проложены по дну Балтийского моря между Швецией и Германией (230 км) и между Швецией и Польшей (кабель линии SwePol длиной 260 км).

Системы HVDC сегодня Большинство строящихся в настоящее время высоковольтных преобразовательных подстанций постоянного тока основаны на тех же принципах, которые принесли успех первой готландской линии еще в 1954 году. Первое серьезное изменение в кон струкцию станций было внесено в начале 1970х го Станция Готланд 1 с первыми в мире высоковольтными тиристорными вентилями дов с внедрением тиристорных вентилей. Первые из них имели воздушное охлаждение и предназнача лись для использования в помещениях. Но вскоре стали применяться вентили с масляным охлаждени – объединила усилия с Siemens и AEG для строитель- Масштаб и сложность проекта Итайпу поставили ем и изоляцией, рассчитанные на эксплуатацию вне ства высоковольтной линии электропередачи посто- серьезные задачи, и он может рассматриваться как на- помещения. Выпускаемые в настоящее время высо янного тока Кахора Басса мощностью 1920 МВт меж- чало современной эры систем постоянного тока вы- ковольтные вентили имеют водяное охлаждение [1].

ду Мозамбиком и ЮАР. Тот же консорциум затем пос- сокого напряжения. Опыт, полученный во время вы троил линию «Нельсон-ривер 2» мощностью полнения этого проекта, в немалой степени помог Хорошим примером линии электропередачи посто 2000 МВт в Канаде. В этом проекте впервые были за- компании АББ впоследствии получить многие заказы янного тока высокого напряжения являются линии действованы высоковольтные вентили с водяным ох- на строительство линий электропередачи HVDC. повышенной пропускной способности, которые лаждением. компания АББ монтирует для гидроэлектростанции После Итайпу самым сложным проектом, несомнен- «Три ущелья» в Китае. (Начало статьи о проекте «Три В конце 70х было построено еще несколько объектов. но, стала высоковольтная линия Квебек – Новая Ан- ущелья» – на стр. 14 этого номера).

Среди них – линии Скагеррак между Норвегией и Да- глия мощностью 2000 МВт. Она стала первой в мире нией, Инга-Шаба в Конго, и проект CU в США. системой электропередачи постоянного тока с про- В 1995 году компания АББ представила новое поко межуточными присоединениями. ление преобразовательных подстанций постоянно В 1980х дважды расширялась Тихоокеанская линия электропередачи между северной и южной энерго системами США, оба раза использовались тиристор ные преобразователи для увеличения мощности ли нии до 3100 МВт при напряжении ±500 кВ. (В насто ящее время компания АББ проводит модернизацию терминала Сильмар с применением новейшей тех нологии).

Итайпу – новые рубежи В 1979 году консорциум ASEA-PROMON получил подряд на строительство линии электропередачи постоянного тока высокого напряжения Итайпу в Бразилии мощностью 6300 МВт, которая до сегод няшнего дня остается крупнейшей в мире высоко вольтной линией постоянного тока. Строительство и сдача в эксплуатацию осуществлялась поэтапно в период с 1984 по 1987 г. Эта линия играет ключевую роль в бразильской энергетической системе, пос- Преобразовательная подстанция Фоз-до-Игуацу. На заднем плане – электростанция Итайпу мощностью тавляя большую часть электроэнергии в город Сан- 12 600 МВт.

Паоло.

АББ Ревю 4/ промышленных приводов и стало ясно, что они мо гут применяться и в системах электропередачи. Од нако, внедрение технологии преобразования источ ника напряжения в области систем HVDC – это неп ростая задача. Нужно изменить всю технологию, а не только вентили.

По мере разработки преобразователей VSC в компа нии АББ поняли, что биполярный транзистор с изо лированным затвором, или IGBT, является наиболее перспективным по сравнению с другими полупро водниковыми приборами. Прежде всего, для управле ния IGBT требуется очень малая мощность, что дает возможность последовательного подключения IGBT.

Однако для работы с высоким напряжением требует ся последовательное подключение большого коли чества IGBT, что не было необходимо для промыш ленных приводов.

Преобразовательная подстанция HVDC проекта «Балтийский кабель»

В 1994 году компания АББ сконцентрировала свои силы на разработке преобразователей VSG для про екта, целью которого было введение в эксплуатацию го тока высокого напряжения: «HVDC 2000» [2]. Сис- В «HVDC 2000» также вошли другие инновации ком- двух конверторов на основе IGBT для небольшой ли тема «HVDC 2000» была разработана для обеспе- пании АББ, такие как плавно регулируемые фильтры нии HVDC. Для проекта была выделена расположен чения более жестких требований к стабильности переменного тока (ConTune), активные фильтры пос- ная в центральной Швеции линия электропередачи электрических параметров, улучшения динамичес- тоянного тока, высоковольтные вентили наружного переменного тока длиной 10 км.

кой устойчивости в режиме КЗ, для преодоления исполнения с воздушной изоляцией, а также полнос пространственных ограничений, а также для сокра- тью цифровая система управления MACH2™. В конце 1996 года после проведения всесторонних щения сроков доставки. испытаний на синтетической модели, оборудование Первым проектом, в котором была задействована сис- было смонтировано для эксплуатационных испыта Ключевой особенностью «HVDC 2000» являлось внед- тема HVDC 2000 с CCC и вентилями наружного испол- ний. В 1997 году первая в мире система электропере рение преобразователей с емкостной коммутацией нения, стала компенсационная станция Караби мощ- дачи постоянного тока высокого напряжения с пре (CCC). Это было, фактически, первым коренным из- ностью 2200 МВт в межсистемной линии электропе- образованием источника напряжения, HVDC Light™, менением, внесенным в основную технологию HVDC редачи постоянного тока Бразилия – Аргентина. начала передавать энергию между шведскими города после 1954 года! ми Хеллсьон и Грангесберг.

HVDC Light™ За прошедшие 50 лет была отработана технология В тоже время были размещены заказы на семь по HVDC, которая стала надежным способом передачи добных систем, и шесть из них уже находятся в про электроэнергии на большие расстояния с очень мышленной эксплуатации в Швеции, Дании, США низкими потерями. В связи с этим возникает воп- и Австралии. Современные системы HVDC Light рос: в каком направлении будут вестись разработки имеют мощность до 350 МВт при напряжении до в будущем? ±150 кВ. Компания АББ на сегодняшний день явля ется единственной фирмой, которой удалось разра Стало очевидным, что развитие систем постоянного ботать и построить системы электропередачи пос тока высокого нап- тоянного тока вы Большинство строящихся в насто ряжения вновь мо- сокого напряжения ящее время высоковольтных пре жет воспользовать- с преобразовате ся достижениями в лем источника образовательных подстанций области промыш- напряжения [4].

постоянного тока основаны на тех ленных приводов.

же принципах, которые принесли Здесь тиристоры Одним из преиму успех первой готландской линии уже давно замене- ществ системы ны преобразовате- HVDC Light являет лями источника напряжения (VSC) с такими полуп- ся то, что она позволяет достичь высокой устойчи Г лубоководный кабель для линии электропере- роводниковыми приборами, отключением которых вости и улучшить компенсацию реактивной мощ дачи HVDC проекта «Балтийский кабель» мощ можно управлять точно также, как и включением. Это ности на каждом конце сети. Кроме того, она обла ностью 600 МВт между Германией и Швецией принесло массу преимуществ при создании систем дает очень низким значением мощности КЗ и даже 12 АББ Ревю 4/ Станция в Шорехаме [Shoreham], система HVDC Light™ американской компании «Кросс Саунд»

Наземный кабель HVDC Light мощностью 330 МВт допускает возможность «черного» пуска. Изоляция Весьма вероятно, что линии электропередачи боль- системы HVDC Light является ее потенциал при пос кабеля системы HVDC Light изготавливается из по- шой пропускной способности будут опираться на ти- троении линий с промежуточными присоединения лимерного материала и поэтому обладает повышен- ристорную технологию в течение многих лет в силу ми. В долгосрочном плане она может стать реальной ной прочностью и надежностью. Это позволяет ее надежности и дешевизны, а также малых потерь. альтернативой передаче переменного тока, которая применять кабели там, где неблагоприятные усло- Повышение напряжения – это один из путей, кото- в настоящее время полностью господствует в этом вия прокладки мог- рый позволяет секторе.

ли бы вызвать пов- значительно уве Внедрение преобразователей реждения обычного личить мощность кабеля. Кроме того, и протяженность с емкостной коммутацией стало экструдированные линий.

первым коренным изменением, кабели сделали внесенным в основную технологию сверхдальние на- Система HVDC системы HVDC после 1954 года!

земные линии элек- Light также обла тропередачи посто- дает потенциа янного тока эконо- лом для дальней мически жизнеспособными. Примером может слу- шего развития. Одним из его направлений может Гуннар Асплунд, жить 180-километровая межсистемная линия HVDC стать увеличение напряжения и мощности, но для не Леннарт Карлссон, Light™ «Мюррейлинк» в Автралии. больших нагрузок и генераторов также возможно ис- ABB Power Technologies пользование небольшой мощности при относитель- Людвика/Швеция gunnar.asplund@se.abb.com Еще 50 лет? но высоком напряжении.

lennart.k.carlsson@se.abb.com Системы электропередачи постоянного тока высоко го напряжения прошли долгий путь с момента появ- Разработка кабельной системы HVDC Light позволила Уве Толлерц ления первой линии на острове Готланд. Но каково их связать сети, разделенные огромными водными глу- ABB Power Technologies будущее? бинами, о чем раньше нельзя было и мечтать. Однако Карлскрона/ Швеция ove.tollerz@se.abb.com одной из самых интересных перспектив развития Литература [1] Б. Шенг [B. Sheng], Х. О. Бьярме [H-O. Bjarme]: Подтверждение рабочих характеристик – Синтетическая испытательная схема для проверки расчетных характе ристик высоковольтных тиристорных вентилей. АББ Ревю 3/2003, 25- [2] B. Aernlv: HVDC 2000 – a new generation of high-voltage DC converter stations. ABB Review 3/1996, 10–17.

[3] G. Asplund, et al: HVDC Light – DC transmission based on voltage sourced converters. ABB Review 1/1998, 4–9.

[4] Т. Нестли [T. Nestli] и др.: Снабжение электроэнергией газодобывающей платформы Troll по новой технологии. АББ Ревю 2/2003, 15-19.

Более подробную информацию о системах HVDC можно найти на сайте www.abb.com/hvdc АББ Ревю 4/ Магистрали HVDC в Китае Лейф Энглунд, Матс Лагерквист, Ребати Дасс После завершения строительства в 2009 году гидроэлектростанция «Три Ущелья» в среднем течении реки Янцзы станет крупнейшей в мире станцией подобного типа. 26 турбогенераторов, номинальная мощность каждого из которых составляет 700 МВт, составят впечатляющую генерирующую базу в 18,2 ГВт.

Не менее сложной задачей оказалась разработка технически и экономически оправданной системы передачи этой энергии в прибрежные районы Китая, где имеется острый энергетический дефицит.

После выполнения технико-экономического обоснования, Единая государственная энергетическая система Китая приняла решение построить гибридную систему передачи постоянно-переменного тока высокого напряжения протяженностью более 10 000 км, трансформаторной мощностью около 2475 МВА.

Линии постоянного тока, уходящие со станции, включают двухполюсные магистрали электропередачи общей мощностью более 10 000 МВт.

14 АББ Ревю 4/ В настоящее время в Китае монтируются две крупнейшие в мире по мощности и протяжен Местоположение электростанции «Три ущелья» на реке Янцзы ности линии передачи постоянного тока высокого напряжения (HVDC), номинальная пропускная спо собность каждой из которых составляет 3000 МВт.

Они строятся компанией АББ совместно с единой государственной энергетической системой Китая (SPG). Эти линии будут передавать экологически чистую энергию, вырабатываемую гидроэлектрос- Дамба «Три ущелья»

танцией «Три ущелья», которая расположена в сред нем течении реки Янцзы, в крупнейшие центры пот ребления электроэнергии в прибрежных районах Пекин Шанхая и Шеньчженя.

С самого начала разработки проектов передачи Линия передачи HVDC энергии ключевыми задачами являлось повышение ко «Три ущелья» – Чанджоу эффициента готовности и снижение частоты аварий- Желтая река Шанхай ного простоя. Именно по этой причине на ключевых Чонкинг участках используются современные технологии, под Ухань держанные солидным опытом реальной эксплуатации Линия передачи HVDC «Три в сочетании с органической эксплуатационной гиб- ущелья» – Шанхай (в проекте) Янцзы костью и малым объемом технического обслуживания. Линия передачи HVDC «Три ущелья» – Гуандун Тесное сотрудничество между компанией АББ, заказ- Гонконг чиком и представителями заказчика по проектирова нию и надзору, а также местными производителями, укреплялось в рамках проектных контрактов в форме обучения и передачи технологии (см. вставку), с целью обеспечения успеха проектов на всех стадиях.

Электростанция «Три ущелья» Система передачи мощности Дамба гидроэлектростанции «Три Ущелья» (рис. 1) яв- Энергия, вырабатываемая электростанцией «Три ляется крупнейшим в мире сооружением такого типа. ущелья», будет передаваться в энергосистемы цен Передача технологии Ее длина составляет около 1,5 км, высота - 185 м (590 тральных и восточных районов Китая, в провинции и местное производство футов). Водохранилище с нормальным подпорным Сычуань и Гуандун с помощью системы электропере Контракты на оба проекта (3GC и 3GG) включают уровнем в 175 м (560 футов) будет простираться на дачи «Три ущелья». Эта система включает более в себя обширные программы совместного про 560 км (350 миль) вверх по течению. 10 000 км линий передачи переменного и постоянно ектирования, обучения и передачи технологий.

го тока высокого напряжения. Она станет основой Общая мощность гидроэлектростанции с 26 турбоге- новой общегосударственной сети передачи электроэ По программе совместного проектирования нераторами, мощностью 700 МВт каждый, составит нергии по мере того, как существующие в настоящее разработка рабочей документации осуществля ется совместно инженерами и специалистами 18,2 ГВт (мощность следующей по величине электрос- время семь региональных сетей электроснабжения и SPG и АББ. танции в Итайпу, Бразилия, составляет 12 ГВт). В буду- пять независимых провинциальных сетей будут объе щем планируется смонтировать шесть дополнитель- диняться для создания двух новых региональных се Обучение представителей SPG охватывает эк ных блоков в тей. Создание сплуатацию и техническое обслуживание. Его подземном общенацио целью является обеспечение правильной эк здании ГЭС, нальной элек сплуатации и технического обслуживания объ Тесное сотрудничество между компани доведя таким троэнергети ектов местным персоналом.

ей АББ, заказчиком, представителями образом об- ческой системы Программы передачи технологий включают в се заказчика, и местными производителя щую мощ- запланировано бя передачу различным китайским организаци ность до 22,4 на 2015 год.

ми укреплялось в рамках проектных ям, относящимся и не относящимся к АББ, ноу ГВт. Эта циф хау в области проектирования систем постоян контрактов в форме обучения ра означает, Большая часть ного тока высокого напряжения, расчёта систем и передачи технологии что имеюща- энергии будет автоматического регулирования и производства аппаратуры. Эти программы будут способство- яся в Китае ус- передаваться в вать достижению Китаем своих целей по укреп- тановленная промышленно лению самодостаточности в области проектиро мощность в 350 ГВт будет увеличена более чем на развитые прибрежные области Китая в районе Шан вания и производства оборудования HVDC.

шесть процентов. Среднегодовая выработка электрос- хая и Шеньчжене с помощью четырех высоковоль.

танции «Три ущелья» составит 84,7 тераватт-час [1, 2]. тных линий постоянного тока (рис. 2):

АББ Ревю 4/ Двухполюсная высоковольтная линия постоянного s Четыре линии постоянного тока высокого напряжения будут передавать энергию гид тока Гежоуба - Шанхай, 1200 МВт, в эксплуатации роэлектростанции «Три ущелья» в прибрежные районы Китая и промышленный район с 1991 года. провинции Гуандун.

Двухполюсная линия «Три ущелья» – Чанджоу, s 3000 МВт (3GC), сдана в эксплуатацию в марте 2003 года. Левая группа ± 500 кВ, 3000 МВт Двухполюсная линия «Три ущелья» - Гуандун, s «Три ущелья» – Чанджоу 14 x 700 МВт 3000 МВт (3GG), сдается в эксплуатацию в настоя щее время.

«Три ущелья» - Шанхай, 3000 МВт (3GC), начало ±500 кВ, 1200 МВт s Центральный Восточный «Три ущелья»

Китай Китай Гежоуба – Шанхай эксплуатации намечено на 2007 год.

Вариант передачи постоянного тока высокого напря 11 x 700 МВт ± 500 кВ, 3000 МВт жения, вырабатываемого электростанцией «Три «Три ущелья» – Шанхай Правая группа ущелья», был избран по нескольким причинам. Так как сети переменного тока в восточном Китае/Гуандуне не синхронизированы, то передача переменного тока ± 500 кВ, 3000 МВт Гуандун потребовала бы согласования и было бы чрезвычайно «Три ущелья» – Гуандун трудно обеспечить достаточный запас устойчивости.

Постоянный ток позволяет осуществлять управляе мую передачу между сетями, которые сохраняют свою независимость. Постоянный ток также экономически Строительство магистральных линий Передача технологий охватывает проектирование более выгоден в плане стоимости строительства и по- в соответствии с заданным графиком системы HVDC, а также проекты систем управления и терь. Для передачи того же объема энергии потребу- В апреле 1999 года компания АББ получила первый защиты. Выполнение проекта идет по графику и ется пять линий переменного тока с последователь- подряд на поставку оборудования для двух преобразо- с опережением.

ной компенсацией напряжением 500 кВ, и каждой ли- вательных подстанций для двухполюсной высоковоль нии потребуется большая полоса отчуждения по срав- тной линии постоянного тока мощностью 3000 МВт нению с одной линией HVDC мощностью 3000 МВт. между «Тремя ущельями» и восточными районами Ки тая. По контракту на АББ была возложена общая ответ Внутренняя площадка преобразо Беспрецедентный опыт работы в облас- ственность за проект, включая надзор за работами на вательной подстанции постоянного ти высоковольтных линий передачи пос- площадке, которые выполняются заказчиком. Контракт тока Женьпин (3GC) тоянного тока большой мощности также предусматривал передачу технологии, включая Компания АББ обладает непревзойденным опытом в проект системы HVDC, расчет системы автоматическо области двухполюсных систем HVDC. Перед получе- го регулирования и производство оборудования. При нием подряда на строительство в «Трех ущельях» ком- мерно 85 % от общей стоимости контракта составляло пания АББ успешно построила целый ряд крупных оборудование и услуги, предоставляемые Группой AББ.

двухполюсных систем во всем мире, например: Установка была запущена по графику в мае 2003 года.

s Итайпу (Бразилия): две двухполюсные системы, каждая номинальной мощностью 3150 МВт В октябре 2001 года АББ получила второй заказ, на s Энергетический этот раз на строи проект «Интермо- тельство линии пере Постоянный ток высокого напря унтэн» (США): од- дачи постоянного то жения позволяет осуществлять на двухполюсная ка высокого напря управляемую передачу энергии система, 1920 МВт. жения мощностью s Проект Риханд между сетями переменного тока 3000 МВт между Дадри (Индия): од- «Тремя ущельями» и центральных и восточных райо на двухполюсная провинцией Гуандун.

нов Китая/провинцией Гуандун, система, 1500 МВт. Время подготовки которые сохраняют свою s Проект Чандра- этого объекта ско пур-Падхе (Ин независимость. ростного строитель дия): одна двухпо- ства было сокращено люсная система, на 30 %, что позволи 1500 МВт. ло ввести в строй первый полюс уже через 28 месяцев s Мультитерминал Квебек - Новая Англия (Кана- после подписания контракта. При аналогичных про да/США): три двухполюсные станции номиналь- екту 3GC объемах работ, он предусматривает большее ной мощностью 2250/2250/2000 МВт содержание местного компонента.

16 АББ Ревю 4/ Взаимодействие проектов 3GG и 3GC Проект 3GC поставил мировой рекорд по передаче Площадка с элегазовыми выключателями на 500 кВ на преобразовательной подстанции 4 в Жинжоу (3GG ) 1650 МВт на одном полюсе. Так как преобразователь ная подстанция в Женьпине подвержена очень силь ному промышленному загрязнению, изоляторы пос тоянного тока должны быть длиннее, чем те, которые могли предоставить производители. Это, а также труд ности согласования внешней и внутренней изоляции сверхдлинных изоляционных втулок, привело к реше нию о строительстве специального помещения для подстанции постоянного тока (3). Всё высоковоль тное оборудование постоянного тока смонтировано в помещении, а все нейтральное оборудование посто янного тока установлено на улице. Для каждого полю са имеется четыре отдельных зала: один для коммута торов, два для конденсаторных батарей фильтров постоянного тока и один для конденсаторной бата реи PLC постоянного тока.

Проект 3GG уникален, так как ввод в эксплуатацию од нополюсной системы занял всего 28 месяцев, а работа по двухполюсной схеме началась через 32 месяца. И в этом плане та база знаний и опыта, которая была на коплена за время осуществления проекта 3GC, имела огромное значение. Этот опыт особенно пригодился на этапах конструирования, рабочего проектирования и доставки оборудования, сроки выполнения всех этих этапов значительно сократились. Экономический эффект для заказчика также оказался значительным.

Для максимального уменьшения размеров преобразо- Система передачи электроэнергии Две преобразовательные подстанции проекта 3GC рас вательной подстанции переменного тока проекта положены примерно в 890 км друг от друга в Лонкуане Проекты 3GC и 3GG представляют из себя системы 3GG в Жинжоу во всех десяти секциях по 500 кВ ис- (провинция Хебей) и Женьпине (в Чанджоу, провин двухполюсной передачи энергии [3], в которых ис пользуется элегазовое коммутационное оборудование ция Янгсу). Преобразовательная подстанция в Лонкуа пользуется идентичное основное первичное и вто наружного исполнения. не расположена приблизительно в 50 км от плотины ричное оборудование и принципы работы.

«Три ущелья». Приёмная подстанция в Женьпине рас положена примерно в 200 км от Шанхая. Электроэ нергия будет передаваться на восток во время перио дов пиковой генерации и в сторону центральной энер Схема энергетической сети, которая использовалась в проектах 3GC и 3GG 5 гетической системы тогда, когда требуется сохранить воду в водохранилище.

Преобразовательная подстанция на передающем кон 3000 МВт це проекта 3GG расположена в 16 км от города Жин жоу, и примерно в 135 км от электростанции «Три +500 кВ ущелья». Приёмная подстанция расположена в Хуижоу, линия пост. yy yy в провинции Гуандун. Электроэнергия передается на тока расстояние более 940 км.

линия y y обратного Преобразовательная Преобразовательная тока Номинальная мощность подстанция подстанция Лонкуан (3GC) Женьпин (3GC) Линии рассчитаны на номинальную мощность 2 х Жинжоу (3GG) Хуижоу (3GG) y y 1500 МВт при (относительно консервативных) задан 0 ных условиях эксплуатации.

линия yy yy пост. тока Они рассчитаны на продолжительную перегрузочную –500 кВ способность 3480 МВт, и перегрузочную способность 4500 МВт в течение 5 секунд.

АББ Ревю 4/ В целях минимизации отключений двухполюсная система HVDC может эксплуатироваться с уравни Конструкции тиристорных вентилей тельными биполярными токами, с использованием сеток заземления преобразовательной подстанции в качестве временного заземления в случае неис правности электродов заземления или их линий.

Номинальная обратная пропускная способность сос тавляет 90 % от проектной мощности. Линии переда чи постоянного тока высокого напряжения рассчита ны на непрерывную работу при напряжении до 70 % от проектного напряжения постоянного тока. Основ ные технические данные приведены в таблице.

Схема энергетической сети Схема главных цепей обоих линий идентична за ис ключением оборудования компенсации реактивной мощности.

Стабильность статических и динамических характе ристик систем переменного-постоянного тока обес печивается оптимизированной компенсацией реак тивной мощности генераторов электростанции «Три ущелья» и сетей переменного тока на каждом конце линии. На стороне переменного тока обеих станций используется полуторная схема выключения.

Кроме схемы двухполюсной передачи, линии могут Тиристорные вентили Основные параметры 3GC (3GG) также работать по однополюсной схеме с возвратом Была избрана схема с двойным вентилем (6) с учетом Номинальная мощность, МВт тока через землю или металлический проводник. Под- того, что преобразовательные трансформаторы явля Номинальное напряжение постоянного ключение главной цепи со стороны постоянного тока - ются однофазными и двухобмоточными. Каждый вен тока, кВ ±500 типовое для двухполюсной воздушной линии электро- тиль преобразовательных подстанций в Лонкуане и Расстояние передачи, км 890 (940) передачи HVDC. Установлены выключатели в цепи об- Жинжоу состоит из 90 тиристоров (3 кА, 7,2 кВ), в то Перегрузки по мощности при максимальной ратного тока по металлическому проводнику и перек- время как на приёмных подстанциях в Женьпине и Ху лючатели в цепи обратного тока через землю для соб- ичжоу вентили включают в себя 84 тиристора (с теми температуре окружающего воздуха же характеристиками).


и работающем резервном охлаждении, МВт:

Продолжительные Используются демпфирующие конденсаторы сухого Линии рассчитаны на мощ 2 часа типа и плёночные резисторы постоянного тока. Про ность 2х1500 МВт, продол 10 секунд ект зала вентилей предусматривает полную систему 5 секунд жительную перегрузочную пожарообнаружения и пожаротушения.

Преобразовательные трансформаторы:

способность 3480 МВт Тип 1-фазный, Фильтрация переменного тока и перегрузочную способ- Используются четыре типа фильтров: 11й и 13й гар двухобмоточный ность 4500 МВт в течение моник с двойной настройкой, 24й и 36й гармоник с Номинальная мощность, МВА 297,5/283, 5 секунд. двойной настройкой, 12й и 24й гармоник с двойной Сглаживающие реакторы:

настройкой, и фильтр С-типа 3й гармоники. Батареи Тип С масляной изоляцией шунтирующих конденсаторов с демпфирующими ре Индуктивность, мГн 290/270 (290) людения требований при работе в однополюсном ре- акторами и без них, уравновешивают реактивную Тип тиристора YST-90 жиме с возвратом через металлический проводник и мощность на преобразовательных подстанциях Жин Тип фильтра постоянного тока Пассивный обеспечения возможности бесперебойного перехода. жоу, Женьпинг и Хуижоу.

Тип фильтра переменного тока Пассивный Также на нулевых шинах обеих подстанций установ- Фильтрация постоянного тока Линейное напряжение лены заземляющие переключатели для соблюдения Устойчивая пассивная фильтрация постоянного то переменного тока, кВ 525/ требований по временному заземлению. ка обеспечивает уровень 500 mAp (двухполюс Линейная частота переменного тока, Гц 18 АББ Ревю 4/ ная)/1000 mAp (однополярная) для обоих проектов.

Каждая оконечная опора электропередачи снабжена двумя фильтрующими участками, которые спроек тированы в виде фильтров с двойной настройкой, один из которых настроен на 12-ю и 24-ю гармони ку, а другой – на 12-ю и 36-ю гармонику.

Управление и защита Проектные принципы управления и защиты реализо ваны с помощью современной системы MACH2 ком пании АББ. MACH2 характеризуется высокой эффек тивностью, небольшим объемом техобслуживания, очень мощной средой программирования и хороши ми возможностями интеграции в системы диспетчер ского управления и сбора данных (SCADA). Системы SCADA позволяют диспетчерским центрам осу ществлять удаленный доступ к информации о рабо чем состоянии каждой преобразовательной подстан ны на 297,5 МВА, 525/v3:210,4/v3 (210,4 для Y-) кВ, ции. Эти центры обладают возможностью осу- В систему включены также такие функции управления реактивное сопротивление 16 %, с диапазоном коррек ществлять дистанционное управление со всеми функ- как изменение мощности, стабилизация частоты, ции выходного напряжения путем переключения выво циями и могут регу- демпфирующая дов обмотки трансформатора +25/-5 (1,25 % – на шаг).

лировать передачу модуляция. Инже Электроэнергия будет переда- Трансформаторы в Женьпине рассчитаны на 283,7 МВА, электроэнергии по нер подстанции ваться на восток во время перио- 500/v3:200,4/v3 (200,4 для Y-) кВ, реактивное сопро этой линии. Связь может настроить дов пиковой генерации и в сторо- тивление 16 %. В данном случае диапазон коррекции между терминалами интерфейс и пара ну центральной энергетической выходного напряжения путем переключения выводов осуществляется по метры согласно обмотки трансформатора составляет +26/-2. Тран наземной оптоволо- требованиям сис системы тогда, когда требуется сформаторы на подстанции Хуижоу рассчитаны на конной линии. темы.

сохранить воду в водохранилище. 283,7 МВА, 525/v3:200,6/v3 (200,6 для Y-) кВ, реактив ное сопротивление 16 %, также с диапазоном коррек Ресурсы линии, ко- Преобразова ции выходного напряжения путем переключения выво торые не требуются для связи, используются для дис- тельные трансформаторы и сглаживающие дов обмотки трансформатора +28/-4 (1,193 % – петчерских функций и передачи данных по сети, реакторы на шаг). Для ввода в вентильный зал используются а также могут использоваться в коммерческих целях. Однофазные преобразовательные трансформаторы вводные изоляторы сухого типа.

(рис. 7) на подстанциях Лонкуан и Жинжоу рассчита Преобразовательные трансформаторы в Лонкуане, Жинжоу и Хуижоу также оборудованы электронными системами управления, которые позволяют осущест Конструкция преобразовательного трансформатора на каждом полюсе.

7 влять анализ и учет, а также обеспечивают интеллек туальное управление вентиляторами для снижения потерь.

Сглаживающие реакторы подключены к вентилям че рез вводные изоляторы, встроенные в стену вентиль ного зала. Система электронного управления реакто рами на подстанциях в Лонкуане, Жинжоу и Хуижоу обладает теми же возможностями, которые реализо ваны для трансформаторов.

Разъединители и выключатели на сторо не постоянного тока Элегазовые (SF6) разъединители используются во всех случаях, когда необходимы быстродействующие ком мутаторы постоянного тока. Это автоматические вык лючатели в цепи обратного тока по металлическому проводнику, заземляющие выключатели нулевых шин, переключатели шин и переключатели в цепи обрат АББ Ревю 4/ Обеспечена возможность работы в аварийном режи Отбор мощности «Замечательное достижение в истории тех ме, а также эксплуатации в отсутствие связи.

нологии HVDC компании АББ»

Электростанции в Китае расположены, как пра Точность измерений и управления обеспечивает нуле вило, на северо-востоке (работающие на угле) Торжественное открытие линии передачи вой ток небаланса на землю в случае работы в двухпо и на западе и юго-западе (гидроэлектростан постоянного тока высокого напряжения «Три ции), в то время как основные районы-потреби- люсном сбалансированном режиме с заземлением на Ущелья» – Чанджоу в августе 2003 года в тели расположены на восточном побережье и местной подстанции.

присутствии представителей китайского пра в южном промышленном районе Г уандун.

вительства, департамента Госсовета по про Предполагается, что система Общая генерирующая мощность в Китае, ко- екту «Три ущелья», государственной энерге торая на конец 2002 года составляла более тической корпорации и компании АББ, озна постоянного тока высокого 350 000 МВт, к концу десятилетия должна вы- меновало успешное завершение испытаний напряжения, обладающая расти не менее чем до 500 000 МВт, чтобы и пуск объекта в промышленную эксплуата справится с растущим спросом.

своими преимуществами при цию. Линия HVDC с напряжением 500 кВ и протяженностью 890 км может эксплуати Уже сегодня в силу быстрого развития экономики передаче электроэнергии на роваться с рекордной пропускной способ многие районы, включая Шанхай, провинции большое расстояние, сыграет ностью до 3 480 МВт, и после ввода в строй Гуандун и Чжэцзянь, испытывают значительную недостачу поставок электроэнергии. в этом году генераторов электростанции «Три важную роль в создании госу- ущелья» она будет передавать электроэ дарственной электроэнерге Например, в провинции Гуандун дефицит сос- нергию миллионам потребителей на востоке тавляет более 30 000 МВт, который частично тической системы Китая. Китая. Крупнейшая в Китае двухполюсная ли покрывается за счет импорта из соседнего ния передачи постоянного тока была завер Гонконга.

шена в срок за четыре года.

Режимы работы:

В настоящее время Китай планирует ежегодно s Двухполюсный «Учитывая техническую сложность проекта, это наращивать мощности на 25 000 – 30 000 МВт вплоть до 2005 года, чтобы достичь темпов стало замечательным достижением в истории Однополюсный с возвратом тока через землю и s роста 7-8 % в год. Планируется расширение технологии HVDC компании АББ», – говорит через металлический проводник объемов передачи как переменного, так и пос- Питер Смитс, руководитель подразделения Режим пониженного напряжения постоянного то s тоянного тока. энергетических технологий в компании АББ.

ка (с 500 кВ до 350 кВ).

«Осуществив этот сложный проект практически Режим обратной мощности s На ближайшие десять лет рынок систем HVDC – день в день, мы продемонстрировали свою передача электроэнергии на большие расстоя- Двухполюсное и однополюсное регулирование s приверженность точности и соблюдению сро ния и компенсационные подстанции для соеди- мощности ков, а также стремление улучшить качество жиз нения региональных сетей – оценивается Синхронное однополюсное и аварийное (раздель s ни для миллионов граждан Китая».

в 40 000 МВт ное) регулирование мощности Резервное синхронное однополюсное регулирова s ние (для модуляции постоянного тока в отсутствие межстанционной связи) Регулировка тока полюса ного тока через землю. Переключатели в цепи обрат- s ного тока через землю являются единственными из Удовлетворение спроса на электроэ них, которые были спроектированы по традицион нергию в Китае ной пассивной схеме. Все остальные снабжены актив Китай планирует к 2010 году существенно увеличить ной вспомогательной передаточной цепью, которая генерирующие мощности с целью обеспечения прог состоит из конденсатора и зарядного устройства. За Лейф Энглунд нозируемого роста спроса (см. вставку). В тоже время рядное устройство дает выключателям постоянного Матс Лагерквист будут созданы две региональные сети в качестве осно тока дополнительные возможности токовой коммута Ребати Дасс вы для общенациональной системы передачи электро ции, позволяя им справляться даже с наибольшими ABB Power Technologies энергии. Предполагается, что система постоянного то токами перегрузки. SE-771 80 Людвика, Швеция ка высокого напряжения, обладающая своими преиму- leif.englund@se.abb.com mats.lagerkvist@se.abb.com Схемы эксплуатации ществами при передаче электроэнергии на большое rebati.dass@se.abb.com расстояние, сыграет важную роль в этом процессе.


Линии могут работать в различных конфигурациях и режимах.

Литература:

[1] Introduction to China’s Yangtze River Three Gorges Project. The PRC State Council Three Gorges Construction Committee, Ministry of Land and Resources, State Environmental Pollution Administration, State Bureau of Cultural Relics, September, 2002.

[2] Z. Xiaoqian, D. Gongyang, G. Ricai: The Three Gorges power grid and its development. Cigr 1998, 37–203, Paris.

[3] Z. Xiaoqian, et al: Design Features of the Three Gorges – Changzhou ±500 kV HVDC Project. Cigr 2000, 14–206, Paris.

20 АББ Ревю 4/ Передовое FACTS управление Горан Андерсон, Тим Грин, Бикаш Пал, Христиан Рехтанц Устройства FACTS – силовые электронные прибо ры, предназначенные для управления компенсаци ей реактивной мощности и потоком мощности в сетях энергоснабжения – требуют специальных алгоритмов управления для того, чтобы реализо вать свои преимущества в широком спектре областей применения.

Компания АББ, а также Швейцарский федераль ный технологический институт и лондонский Им перский колледж начали разработку совместного проекта с целью обеспечить преимущества, кото рые могут быть получены при использовании нес кольких устройств FACTS в определенном районе сети. Задачей проекта является поиск промыш ленно применимых ответов на вопросы, возникаю щие при глобальном сетевом регулировании пото ка мощности и демпфировании колебаний.

АББ Ревю 4/ С ети электроснабжения Конструкция должна отли s Пятишинная система диагностирования. Регулируемые последователь продолжают расши- чаться устойчивостью, то есть ные компенсаторы (обозначенные сопротивлениями Z1, Z2) расположе 1 ны на линиях 3 и 4.

ряться и изменяться по мере отвечать меняющимся требова Sd – мощность в нагрузке на шинах 2- роста спроса на электроэ- ниям эксплуатации современ нергию, появления новых ных силовых систем.

технологий и изменения ры- s Модульное исполнение не G ночной конъюнктуры. Одна- обходимо для решения всех за Sd3 Sd ко внедрение возможностей дач управления, чтобы устрой регулирования в целях пол- ства FACTS могли использовать ного использования ресурсов ся во всех областях примене z существующих средств элек- ния.

z2 тропередачи или новых регу- s Должна быть обеспечена 1 лируемых линий может при- возможность масштабируемос нести новые проблемы. Часто ти конструкции по различным управляемость системы в це- диапазонам управления.

лом требует модернизации. s Следует предотвратить неже G Sd2 Sd5 лательные последствия или на Сегодня имеются управляе- рушения нормальной работы мые силовые электронные в нештатных ситуациях (сбои, устройства, которые не толь- отключение линии, и т.д.).

ко обеспечивают инженер- Определены цели проекта Согласованное управление FACTS ные коммуникации целым набором новых возмож- Основной проблемой является то что конструкция, ностей, но также приводят к созданию нового класса Сегодня, с разработкой устройств FACTS, может быть контроллера нового регулируемого устройства влияет систем: гибких систем электропередачи переменно- существенно расширена управляемость потока на всю энергетическую систему. Причиной этого яв го тока, или FACTS. Устройства FACTS интегрируются энергии в инженерных коммуникациях.

ляется то, что каждое устройство работает в окруже в систему по многим причинам, например, для регу- нии нескольких других контроллеров, которые могут лирования потока мощности, компенсации реактив- Это особенно важно в контексте растущего спроса взаимодействовать друг с другом. Кроме того, все дру ной мощности или для осуществления вспомогатель- на электроэнергию и появления вторичного энерге гие контроллеры в энергетической системе создают ных функций, например, для демпфирования коле- тического рынка.

проблемы при проектировании. Следовательно, ос баний. новным требованием к любому новому контроллеру Другая проблема заключается в том, что по экологи является то, чтобы он не оказывал негативного воз Потребность в управляемых линиях электропередачи ческим причи действия на Устройства FACTS интегрируются растет в силу необходимости улучшения техники пе- нам часто нак систему в це редачи и повышения конкурентоспособности работы ладываются ог в систему по многим причинам, напри лом и не требо энергетических систем. Однако количество линий, раничения на вал перекомпо мер, для регулировки потока мощнос которые могут регулироваться, ограничено неспо- оборудование новки уже внед ти, компенсации реактивной мощности собностью сегодняшних систем управления справ- жизненно необ ренных кон или для осуществления вспомогатель ляться с внутренней тенденцией к неблагоприятным ходимых линий троллеров, нап взаимодействиям. Более того, плохое демпфирование электропере ных функций, например, для демпфи ример, ус режимов колебаний может ограничить возможности дачи. Таким об тройств управ рования колебаний.

передачи и препятствует эффективному использова- разом, в буду ления генерато нию удаленно выработанной энергии, например, щем критическое значение будет иметь поддержание ром или стабилизаторов энергетической системы.

энергии гидроэлектростанций. Рыночная деятель- надежности энергоснабжения по определенным ко ность также может быть подвергнута ограничениям. ридорам без воздействия на другие магистрали или Основной целью начатого проекта стала, таким обра С учетом всех этих сложностей согласование кон- на потребителей в системе.

зом, разработка требований и ограничений для таких троллеров демпфирования может оказаться непрос- контроллеров и предложение соответствующей кон той задачей. Устройства управления потоком последовательного струкции. Эта конструкция должна быть легко мас типа вводят новые управляющие переменные в рас штабируемой для различных диапазонов регулирова Для решения связанных с этим проблем отдел ис- четы потока мощности. Одним из важнейших ком ния и совместимой со вспомогательными функциями.

следований и отдел силовых систем компании АББ понентов является регулируемый последовательный Эти требования привели к определению следующих инициировал совместный проект со Швейцарским компенсатор (CSC), который позволяет осуществлять технических условий:

федеральным технологическим институтом и лон- быстрые плавные изменения полного сопротивле s Конструкция контроллера не должна требовать пе донским Имперским колледжем. Обе эти организа- ния ЛЭП и обеспечивает эффективный способ уп рекомпоновки уже внедренных сетевых контрол ции обладают обширным опытом в области управ- равления мощностью. С помощью CSC можно под леров.

ления силовыми сетями, и их работа оказала значи- держивать определенное значение потока активной s Различные сетевые контроллеры должны работать тельное влияние на внедрение систем FACTS в от- мощности по компенсированной линии электропе совместно и использовать одинаковые принципы расли. редачи в различных режимах эксплуатации.

управления.

22 АББ Ревю 4/ Управление потоком мощности Для анализа управления потоком мощности с по мощью регулируемых устройств безусловно полез- Управление потоком мощности направлено на регу- Границы осуществимости потоко 2 распределения ным будет применение более точного метода расче- лирование потока активной и иногда реактивной та чувствительности – такого, который учитывает мощности по определенным линиям на заданном фактическое состояние энергетической системы. уровне. В этом случае регулирование основано на Линеаризация формул потокораспределения нагруз- реализации значений чувствительности потока мощ- 0. ки вокруг номинального эксплуатационного режима ности. Регулируемыми устройствами являются CSC. z1 = z1max z1 = 0.45 z2 = z2max дает такие значения чувствительности, определяя, z2 = z2max первая итерация таким образом, матрицу чувствительности. Поток мощности, проходящий по линии электропе 0. необходи w3 [pu] редачи, изменяется приблизительно как квадратичес мое зна z1 = Параметры чувствительности могут использоваться кая функция степени последовательной ёмкостной чение 0.25 z2 = для расчета общих потерь в системе электропере- компенсации между 0 и 100 %. z1 = z1max 0.15 z2 = дачи или для устранения влияния некоторых пара- начало отсчета метров на про- Лучше всего 0. пускную спо- это можно Количество линий, которые могут 0.05 0.15 0.25 0.35 0.45 0. собность, то объяснить, об w2 [pu] есть тех, кото- управляться, ограничено неспособ- ратившись рые описы- к простой ностью систем регулирования справ вают другие пятишинной ляться с внутренней тенденцией w2, w3 Переменные для потока активной мощ передачи, эк- диагностичес- ности по линиям 2 и 3 на рис. к неблагоприятным взаимодействиям.

сплуатацион- кой системе ные режимы (рис. 1).

или принятые данные. Квадратические модели могут использоваться для ми данными по управлению потоком мощности.

представления границ осуществимости потокорас- С помощью матрицы чувствительности могут быть Важным вопросом являются области линейного по- пределения для различных уровней компенсации. рассчитаны управляющие переменные для достиже тока, которые доступны для набора регулируемых ния заданной мощности.

компонентов с данным диапазоном регулирования. Границы не являются абсолютно прямыми линиями, На этот вопрос отвечает концепция границ осущест- но они могут с очень высокой точностью приближен- Принимая начальную точку на рис. 2 в качестве базово вимости потокораспределения, представленная в [1]. но выражаться прямыми линиями (рис. 2). Таким обра- го варианта, затем с помощью уравнений чувствитель Эта же концепция может быть использована для рас- зом, достаточно вычислить линейные потоки в углах. ности и подстановки числовых значений получается ре чета увеличений нагрузки и генерации, которые воз- шение после трех итераций. Первая итерация дает ре можны без нарушения данных ограничений линей- Теперь предположим, что потоки мощности в линиях шение, очень близкое к необходимому значению. Вто ного потока. 3 и 4 (рис. 1) регулируются в соответствии с заданны- рая и третья итерации дают лишь небольшие улучшения.

Границы осуществимости потоко- w3, w4 Переменные для потока активной мощ- Границы осуществимости потоко 3 распределения по сценарию I ности по линиям 3 и 4 на рис. 1 распределения по сценарию II Сценарий I 0.45 0. z1 = 0 z1 = z1max PL3 Базовый вариант + 15 % z1 = 0 z2 = z2max z2 = z2max 0.40 0. z1 = z1max z2 = z2max PL4 Базовый вариант + 20 % 0.35 0. z2 = z2max w3+w4=w0+0. G2 Базовый вариант + 35 % 0.30 0. w3+w4 Базовый вариант + 29 % w4 [pu] w4 [pu] 0.25 0. w3+w4=w0+0. 0.20 0. z1 = z1 = z1max 0.15 0.15 z2 = z1 = z1max z1 = 0 Сценарий II z2 = 0.10 0. z2 = z2 = PL3 Базовый вариант + 44 % 0.05 0. PL4 Базовый вариант + 38 % G2 Базовый вариант + 82 % 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0. w3+w4 Базовый вариант + 69 % w3 [pu] w3 [pu] АББ Ревю 4/ Теперь предполагается, что по сравнению с базовым вариантом, нагрузки на шины 3 и 4 возрастают и что Системная модель для исследования TCPAR 5 (тиристорного регулятора угла сдвига фаз) этот рост обеспечивается генератором G2. Далее предполагается, что дополнительная мощность течет по линиям 3 и 4, где расположены CSC. Теперь следу ет задать вопрос: насколько долго и какой объем Зона мощности может быть добавлен до того, как будет G потеряна возможность регулирования потока на ли ниях 3 и 4. На рис. 3 и 4 показаны два разных сцена- Зона TCPAR рия с различными областями линейного потока, в ко- G торых сохраняется управление. Но постольку, пос Зона кольку в случае на рис. 3 регулируемость сохраняет гибкость, на рис. 4 поток активной мощности через 3 и 4 не может быть увеличен до указанного значе ния. Еще одна возможность заключается в том, чтобы Зона G сохранять поток мощности по линиям 3 и 4 на од ном уровне (z1max, z2max), при этом оставшаяся мощ ность течет по другим линиям. Управление демпфированием Низкочастотные колебания (0,2-1,0 Гц), охватываю- щие большие подсистемы взаимосвязанной системы, G являются неотъемлемой характеристикой работы G энергетической системы [3].

Каналы удаленной сигнализации Зона Эти колебания включают множество электромехани ческих режимов, количество которых часто больше количества регулируемых устройств, установленных в системе. В последние годы исследователи сосредо точили свое внимание на разработке новых управля ющих структур, которые должны улучшить демпфи- мацию об общей сетевой динамике, в отличие от Это устройство FACTS должно гасить несколько ре рование этих режимов множественных колебаний. местных управляющих сигналов, которые не облада- жимов колебаний и предназначено для совместной Основной идеей проектирования управляющих сис- ют достаточными возможностями для наблюдения работы с устройствами управления возбуждением ге тем является использование комбинации удаленных за соответствующей системной динамикой [4]. Воз- нератора (которые включены в модель) и при этом стабилизирующих сигналов и разнообразного мо- можно, более экономически эффективным решени- не требовать перекомпоновки этой системы управ дального содержания. Удаленные стабилизирующие ем будет внедрение централизованных контролле- ления.

сигналы часто называют «глобальными сигналами», ров с использованием глобальных сигналов, а не ус для того чтобы показать, что они содержат инфор- тановка новых средств контроля [5]. Таким образом, Расчет управления демпфированием: задача задачей группы разработчиков проекта было, проде- многоцелевой оптимизации монстриро- Колебания в энер вать и ис- гетической системе Исследование показывает, что при пытать ме- вызываются такими Формулирование смешанной 6 тодологию событиями, как не использовании схемы LMI (линейного чувствительности проектиро- ожиданное измене матричного неравенства) можно вания регу- ние графика наг спроектировать контроллер, который лирования рузки или срабаты W1(s) }z не подвержен влиянию изменения по несколь- вание стабилизато W2(s) Заданное ким пара- ра напряжения параметров на электростанции значение d метрам для в ответ на сбои.

и допускает нелинейности.

r=0 + + надежного Основной функци K(s) G(s) y u yp y + демпфиро- ей демпфирующих + вания меж- контроллеров явля системных колебаний с использованием удаленных ется минимизация влияния этих возмущений на ра K(s) Проектируемый контроллер стабилизирующих сигналов для TCPAR (Тиристорно- боту системы.

G(s) Линеаризованная модель энерге го регулятора угла сдвига фаз), который установлен тической системы w1(s), w2(s) Смешанные веса чувствительности в модели исследовательской системы, показанной на Основной задачей конструкции является минимиза d Возмущение рис. 5. ция взвешенной смешанной целевой функции. Это 24 АББ Ревю 4/ отображается как задача подавления помех с ограни чением регулирующего действия (рис. 6).

Подтверждение надежности в различных режимах эксплуатации Контроллер получается в результате числовой опти мизации, после того как проблема была сформулиро вана в рамках линейного матричного неравенства Коэффициент демпфирования Коэффициент демпфирования 0.25 0. (LMI). Для показанной на рис. 5 системы (в качестве 0.2 0. примера) для TCPAR был спроектирован контроллер 0.15 0. 0.1 0. Исследования показа- 0.05 0, ли, что один регулятор 0 1 2 3 4 1–2 4–5 3– TCPAR соответствую Номер режима Аварийное отключение линии щей конструкции Без регулирования C регулированием Режим 1 Режим 2 Режим может обеспечить эффективное демп фирование различных Коэффициент демпфирования 0. Коэффициент демпфирования 0. режимов отклонений. 0.2 0. 0.15 0. с тремя входами и 1 выходом с использованием ста- 0.1 0. билизирующих сигналов от трех различных удален- 0,05 0. ных точек. Выход от решателя LMI дал контроллер 0 высокого порядка, который будет трудно внедрить. CI CC+CI CP+CI Dynamic 100 500 700 Тип нагрузки Поток мощности из Зоны 1 в Зону 2 (МВт) Затем было произведено упрощение контроллера пу Режим 1 Режим 2 Режим 3 Режим 1 Режим 2 Режим тем понижения порядка модели до контроллера 6-го порядка. Для обеспечения сохранения им всех задан ных свойств и достаточной надежности для обработ- CI Модель нагрузки с постоянным полным сопротивлением CC Модель нагрузки с постоянным значением тока ки отклонений параметров на электростанции, кон CP Модель нагрузки в режиме постоянной мощности троллер пониженного порядка тестируется на моде ли исходной системы в различных режимах работы.

Испытания обеспечивают анализ собственных значе ний системы. в районе шины 4 на одной из связующих линий, сое- и G4 от машины G5, показывая, что межсистемные диняющих шины 4 и 5, после чего размыкается пов- колебания демпфированы в течение 10-5 секунд, то На рис. 7 показано, что контроллер значительно режденная линия. Графики на рис. 8 показывают от- есть существенно быстрее, чем без нового контрол улучшает коэффициенты демпфирования как мини- носительное угловое разнесение машин G1, G2, G3 лера с дистанционной сигнализацией. Наблюдение мум в 4 режимах. Кроме то- динамической характерис го, хорошее демпфирование тики различных цепей уп сохраняется и при различ- равления не выявило небла ных типах нагрузки, значе- гоприятного взаимодей ниях нагрузки межсистем- ствия при демпфирующем ных линий и аварийных от- срабатывании регулятора ключениях линии. TCPAR.

Для оценки работоспособ- Исследования показали, что ности основанного на LMI один регулятор TCPAR соот контроллера во время воз- ветствующей конструкции действия на систему нели- может обеспечить эффек нейности, например насыще- тивное демпфирование раз ния, выполняется пошаговое личных режимов отклоне моделирование. ний. Для этого требуется ис пользовать дистанционные На 80 мс (примерно 4 пери- или глобальные сигналы ода) инициируется устойчи- (с помощью которых идет вое трехфазное замыкание отслеживание режимов), АББ Ревю 4/ Динамическая характеристика исследуемой системы -16 - угловой градус (G1-G3) угловой градус (G2-G5) -18 - -20 - -22 - -24 - -26 - 0 5 10 15 20 0 5 10 15 Время, сек Время, сек 40 угловой градус (G3-G5) угловой градус (G4-G5) 0 5 10 15 20 0 5 10 15 Время, сек Время, сек Проф. д-р Горан Андерсон Power Systems Laboratory Швейцарский федеральный технологический Пунктирная линия: без регулирования Сплошная линия: с регулированием институт CH-8092 Цюрих/Швейцария andersson@eeh.ee.ethz.ch Д-р Тим Грин однако это является реалистичным вариантом, учи- то, что устройства FACTS вероятнее всего располага- Д-р Бикаш Пал тывая быстрое развитие в области векторных изме- ются в небольшом количестве линий электропере- Отдел электротехники и электронной техники Лондонский имперский колледж рений и глобального мониторинга с применением дачи по причинам регулирования мощности в стаци Великобритания системы GPS, что может обеспечить синхронные онарном режиме. Исследование показало, что при t.green@imperial.ac.uk векторные и управляющие сигналы в реальном вре- использовании схемы LMI можно спроектировать b.pal@imperial.ac.uk мени [6]. контроллер, который достаточно надежен, чтобы вы держивать влияние изменения параметров на элек- Др. Христиан Рехтанц ABB Power Technologies Без такого измерения каждое устройство FACTS мо- тростанции, допускает нелинейности и может рабо CH-8050 Цюрих/Швейцария жет демпфировать только режимы, отслеживаемые тать без негативных последствий для существующих christian.rehtanz@ch.abb.com локально, что дает большие ограничения, учитывая контроллеров генератора.

Литература [1] M. Noroozian, G. Andersson: Power flow control by use of controllable series components. IEEE Trans on Power Delivery, vol 8, no 3, 1420–1429, 1993.

[2] Y. V. Makarov, D. J. Hill, I. A. Hiskens: Properties of quadratic equations and their application to power system analyses. Electrical Power & Energy Systems, vol 22, no 5, 313–323, June 2000.

[3] J. Paserba: Analysis and control of power system oscillation. CIGRE Special Publication 38.01.07, Technical Brochure 111, 1996.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.