Помощь студентам в учебе
Моделирование релейной защиты в сетях с возобновляемыми источниками
|
Реферат 11
Сокращения, обозначения, нормативные ссылки 12
Введение 15
ГЛАВА 1 ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ТИПЫ ВЭУ 17
1.1 Классификация ВЭУ 17
1.2 Классификация ВТ 19
1.3 Классификация генераторов ВЭУ 21
1.4 Выводы по первой главе 26
ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЭУ 4 ТИПА 27
2.1 Концепция математической модели ВЭУ 4 типа 28
2.2 Блок «Модель ветра» 28
2.3 Блок «Механическая часть» 30
2.4 Блок «Модель электрической машины» 32
2.5 Блок «Модель преобразователя» 34
2.6 Блок «Система управления ВЭУ» 35
2.7 Выводы по второй главе 39
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПЕРЕХОДНЫХ
ПРОЦЕССОВ В ЭЭС С ВЭУ 4 ТИПА 40
3.1 Короткое замыкание на шинах подключения ВЭС (близкое КЗ) 41
3.2 Короткое замыкание на шинах подключения ВЭС (контроль значений
токов в ВЛ 500кВ) 47
3.3 Короткое замыкание на СШ ПС 1 500 кВ (удаленное КЗ, контроль
значений в линии подключения ВЭС 46
3.4 Короткое замыкание на СШ ПС 1 500 кВ (контроль значений токов ВЛ
500кВ) 48
3.5 Вывод по третьей главе 51
ГЛАВА 4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ И
РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ 52
4.1 Анализ конкурентоспособности 53
4.2 SWOT - анализ 55
4.3 Планирование научно-технического исследования 56
4.4 Определение трудоемкости выполнения работ 58
4.5 Разработка графика проведения научного исследования 59
4.6 Определение бюджета проекта 63
4.6.1 Расчет материальных затрат на разработку проекта 63
4.6.2 Амортизационные отчисления 64
4.6.3 Полная заработная плата исполнителей темы 65
4.6.4 Дополнительная заработная плата исполнителей проекта 68
4.6.5 Отчисления во внебюджетные фонды 68
4.6.6 Накладные расходы 69
4.6.7 Формирование бюджета затрат проекта 70
4.7 Ресурсоэффективность 70
4.8 Выводы по главе 4 71
ГЛАВА 5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 73
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 74
5.2 Производственная безопасность 75
5.3 Экологическая безопасность 81
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 82
5.5 Выводы по главе 5 83
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 85
Список используемых источников 87
Приложение А. Короткое замыкание на шинах подключения ВЭС 90
Приложение Б. Короткое замыкание на СШ ПС 1 500 кВ
Сокращения, обозначения, нормативные ссылки 12
Введение 15
ГЛАВА 1 ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ТИПЫ ВЭУ 17
1.1 Классификация ВЭУ 17
1.2 Классификация ВТ 19
1.3 Классификация генераторов ВЭУ 21
1.4 Выводы по первой главе 26
ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЭУ 4 ТИПА 27
2.1 Концепция математической модели ВЭУ 4 типа 28
2.2 Блок «Модель ветра» 28
2.3 Блок «Механическая часть» 30
2.4 Блок «Модель электрической машины» 32
2.5 Блок «Модель преобразователя» 34
2.6 Блок «Система управления ВЭУ» 35
2.7 Выводы по второй главе 39
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПЕРЕХОДНЫХ
ПРОЦЕССОВ В ЭЭС С ВЭУ 4 ТИПА 40
3.1 Короткое замыкание на шинах подключения ВЭС (близкое КЗ) 41
3.2 Короткое замыкание на шинах подключения ВЭС (контроль значений
токов в ВЛ 500кВ) 47
3.3 Короткое замыкание на СШ ПС 1 500 кВ (удаленное КЗ, контроль
значений в линии подключения ВЭС 46
3.4 Короткое замыкание на СШ ПС 1 500 кВ (контроль значений токов ВЛ
500кВ) 48
3.5 Вывод по третьей главе 51
ГЛАВА 4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ И
РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ 52
4.1 Анализ конкурентоспособности 53
4.2 SWOT - анализ 55
4.3 Планирование научно-технического исследования 56
4.4 Определение трудоемкости выполнения работ 58
4.5 Разработка графика проведения научного исследования 59
4.6 Определение бюджета проекта 63
4.6.1 Расчет материальных затрат на разработку проекта 63
4.6.2 Амортизационные отчисления 64
4.6.3 Полная заработная плата исполнителей темы 65
4.6.4 Дополнительная заработная плата исполнителей проекта 68
4.6.5 Отчисления во внебюджетные фонды 68
4.6.6 Накладные расходы 69
4.6.7 Формирование бюджета затрат проекта 70
4.7 Ресурсоэффективность 70
4.8 Выводы по главе 4 71
ГЛАВА 5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 73
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 74
5.2 Производственная безопасность 75
5.3 Экологическая безопасность 81
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 82
5.5 Выводы по главе 5 83
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 85
Список используемых источников 87
Приложение А. Короткое замыкание на шинах подключения ВЭС 90
Приложение Б. Короткое замыкание на СШ ПС 1 500 кВ
Актуальность данного исследования
В настоящее время проблема экологии стала одной из тех проблем, что остро стоят перед миром. Учитывая повышение значимости данного вопроса, технологии, дающие возможность использовать возобновляемые источники энергии, становятся все более важными, чем когда-либо.
Возобновляемые источники включают в себя биомассу, солнечную, геотермальную, гидроэлектрическую и ветровую энергию. Ветер является бесконечным источником энергии и абсолютно бесплатным. ВЭУ не выделяют вредных паров и газов (нет выбросов в атмосферу). Это снижает угрозу негативного влияния на окружающую среду и делает ветровую энергетику сектором, имеющим наибольший потенциал для развития.
В мире лидирующими по развитию ветровой энергетики странами являются Китай, Индия, США. Так в Китае суммарная мощность ВЭС составляет 281,5 ГВт, которые могут работать как в режиме аккумулирования энергии, так и в составе электроэнергетической сети (ЭЭС). В России же направление возобновляемой электроэнергетики только начинает развиваться и укреплять свои позиции. Одной из крупнейших действующих ВЭС на данный момент является Кочубеевская ВЭС, расположенная в Ставропольском крае. Ее установленная мощность - 210 МВт.
Стоит упомянуть, что на сегодняшний день наиболее распространенным и подходящими по всем параметрам является ВЭУ 4 типа. Данный тип конструктивно представляет собой ветротурбину (ВТ), которая имеет синхронный генератор, возбуждаемый постоянными магнитами (СГПМ) и которая присоединена к электрической сети ЭЭС через специальный силовой преобразователь. Именно внедрение ВЭУ 4 типа в ЭЭС и его влияние на параметры срабатывания релейной защиты будет исследован в данной работе.
Цель данного исследования
Бакалаврская работа направлена на изучение влияния ветроустановок четвертого типа на параметры срабатывания релейной защиты, а именно действующих значений токов в линии ЭЭС при различных видах короткого замыкания (КЗ)
Для достижения представленной выше цели поставлены следующие задачи:
1. Анализ применяемых ветроэнергетических установок;
2. Подготовка математической модели ВЭУ 4 типа;
3. Моделирование ВЭУ 4 типа в ПАК «RTDS»;
4. Проведение исследования аварийных режимов в ПАК «RTDS»;
5. Анализ полученных данных и оценка влияния ВЭУ 4 типа на параметры срабатывания релейной защиты в электроэнергетической системе.
Объект исследования представляет собой ВЭУ 4 типа, имеющий синхронный генератор, возбуждаемый постоянными магнитами. ВЭУ 4 типа образует ВЭС, подключаемую к узлу генераторного напряжения тестовой учебной ЭЭС через преобразователь напряжения. В данном исследовании будут проведены опыты как при совместной работе ВУЭ и традиционных генераторов, так и опыты, в которых традиционная генерация полностью замещена ВУЭ.
Предмет исследования представляет собой изучение ВЭУ 4 типа на параметры срабатывания релейной защиты в ЭЭС.
Практическая значимость результатов исследования
Анализ полученных результатов, а именно выявление влияний ВЭУ 4 типа на параметры срабатывания релейной защиты при замещении ими 50% и 100% традиционной генерации могут быть полезны организациям, которые занимаются развитием возобновляемой энергетики в России, в частности инженерам при проектировании и настройке устройств релейной защиты в сетях с ВЭУ 4 типа.
В настоящее время проблема экологии стала одной из тех проблем, что остро стоят перед миром. Учитывая повышение значимости данного вопроса, технологии, дающие возможность использовать возобновляемые источники энергии, становятся все более важными, чем когда-либо.
Возобновляемые источники включают в себя биомассу, солнечную, геотермальную, гидроэлектрическую и ветровую энергию. Ветер является бесконечным источником энергии и абсолютно бесплатным. ВЭУ не выделяют вредных паров и газов (нет выбросов в атмосферу). Это снижает угрозу негативного влияния на окружающую среду и делает ветровую энергетику сектором, имеющим наибольший потенциал для развития.
В мире лидирующими по развитию ветровой энергетики странами являются Китай, Индия, США. Так в Китае суммарная мощность ВЭС составляет 281,5 ГВт, которые могут работать как в режиме аккумулирования энергии, так и в составе электроэнергетической сети (ЭЭС). В России же направление возобновляемой электроэнергетики только начинает развиваться и укреплять свои позиции. Одной из крупнейших действующих ВЭС на данный момент является Кочубеевская ВЭС, расположенная в Ставропольском крае. Ее установленная мощность - 210 МВт.
Стоит упомянуть, что на сегодняшний день наиболее распространенным и подходящими по всем параметрам является ВЭУ 4 типа. Данный тип конструктивно представляет собой ветротурбину (ВТ), которая имеет синхронный генератор, возбуждаемый постоянными магнитами (СГПМ) и которая присоединена к электрической сети ЭЭС через специальный силовой преобразователь. Именно внедрение ВЭУ 4 типа в ЭЭС и его влияние на параметры срабатывания релейной защиты будет исследован в данной работе.
Цель данного исследования
Бакалаврская работа направлена на изучение влияния ветроустановок четвертого типа на параметры срабатывания релейной защиты, а именно действующих значений токов в линии ЭЭС при различных видах короткого замыкания (КЗ)
Для достижения представленной выше цели поставлены следующие задачи:
1. Анализ применяемых ветроэнергетических установок;
2. Подготовка математической модели ВЭУ 4 типа;
3. Моделирование ВЭУ 4 типа в ПАК «RTDS»;
4. Проведение исследования аварийных режимов в ПАК «RTDS»;
5. Анализ полученных данных и оценка влияния ВЭУ 4 типа на параметры срабатывания релейной защиты в электроэнергетической системе.
Объект исследования представляет собой ВЭУ 4 типа, имеющий синхронный генератор, возбуждаемый постоянными магнитами. ВЭУ 4 типа образует ВЭС, подключаемую к узлу генераторного напряжения тестовой учебной ЭЭС через преобразователь напряжения. В данном исследовании будут проведены опыты как при совместной работе ВУЭ и традиционных генераторов, так и опыты, в которых традиционная генерация полностью замещена ВУЭ.
Предмет исследования представляет собой изучение ВЭУ 4 типа на параметры срабатывания релейной защиты в ЭЭС.
Практическая значимость результатов исследования
Анализ полученных результатов, а именно выявление влияний ВЭУ 4 типа на параметры срабатывания релейной защиты при замещении ими 50% и 100% традиционной генерации могут быть полезны организациям, которые занимаются развитием возобновляемой энергетики в России, в частности инженерам при проектировании и настройке устройств релейной защиты в сетях с ВЭУ 4 типа.
В результате выполнения бакалаврской работы получены экспериментальные результаты исследования влияния ВЭУ, подключенного к ЭЭС через преобразователь напряжения, на параметры релейной защиты, а именно на ток уставки. Выявленные в данной работе различия величин токов КЗ в линии при разных типах генерации энергии свидетельствует о том, что при интеграции ВИЭ в ЭЭС требуются изменения уставок релейной защиты, применяемых для защиты ВЛ. Полученные результаты могут использоваться при исследовании, проектировании и эксплуатации ВЭУ 4 типа в ЭЭС.
Следующие этапы работы поспособствовали комплексному подходу к проводимому исследованию:
1) изучение классификация и конструкция ВЭУ, рассмотрение четырех типов ВЭУ, отличающихся друг от друга используемым в них генератором. Выявление на основе анализа наиболее оптимального для исследования ВЭУ 4 типа с высоким КПД, отсутствием редуктора, системы возбуждения и наличием силового преобразователя;
2) разработка на основе изученных данных математической модели ВЭУ 4 типа для моделирования режимов короткого замыкания в режиме реального времени в ПАК «RTDS»;
3) анализ полученных значений токов в линии при аварийных режимах однофазного, междуфазного и трехфазного КЗ, возникающие при использовании традиционной генерации, а также её замещении на 50% и 100% ВИЭ.
4) анализ исследования со стороны финансового менеджмента: SWOT-анализ, планирование исследовательской работы, расчет бюджета исследования и показатели ресурсоэффективности, которые свидетельствуют об экономической эффективности реализации данного исследования ;
5) анализ проведения данного исследования со стороны социальной ответственности: выявление опасных и вредных факторов, выделение возможных и наиболее типичных ЧС при проведении исследования. В целях избежания негативных последствий на студента, проводимого исследования и оборудование, используемое в работе, разработаны меры по уменьшению или устранению негативных факторов влияния.
Следующие этапы работы поспособствовали комплексному подходу к проводимому исследованию:
1) изучение классификация и конструкция ВЭУ, рассмотрение четырех типов ВЭУ, отличающихся друг от друга используемым в них генератором. Выявление на основе анализа наиболее оптимального для исследования ВЭУ 4 типа с высоким КПД, отсутствием редуктора, системы возбуждения и наличием силового преобразователя;
2) разработка на основе изученных данных математической модели ВЭУ 4 типа для моделирования режимов короткого замыкания в режиме реального времени в ПАК «RTDS»;
3) анализ полученных значений токов в линии при аварийных режимах однофазного, междуфазного и трехфазного КЗ, возникающие при использовании традиционной генерации, а также её замещении на 50% и 100% ВИЭ.
4) анализ исследования со стороны финансового менеджмента: SWOT-анализ, планирование исследовательской работы, расчет бюджета исследования и показатели ресурсоэффективности, которые свидетельствуют об экономической эффективности реализации данного исследования ;
5) анализ проведения данного исследования со стороны социальной ответственности: выявление опасных и вредных факторов, выделение возможных и наиболее типичных ЧС при проведении исследования. В целях избежания негативных последствий на студента, проводимого исследования и оборудование, используемое в работе, разработаны меры по уменьшению или устранению негативных факторов влияния.