Исследование влияния управляемых шунтирующих реакторов на режимы работы системы электроснабжения Эльгинского горнодобывающего комбината

Abstract

Актуальность работы заключается в необходимости разработки новых методов и средств повышения энергоэффективности промышленных предприятий. Цель работы: создание на базе Всережимного моделирующего комплекса реального времени электроэнергетических систем (ВМК РВ ЭЭС) платформы для разработки и испытаний методов и средств оптимизации режимов работы, а также повышения энергоэффективности Эльгинского горнодобывающего комбината в рамках пилотного проекта по созданию интеллектуальной электроэнергетической системы России - проекта «Эльгауголь». Методы исследования. Решение поставленных задач обусловило необходимость применения широкого спектра теоретических и экспериментальных методов и способов исследования: теории линейных и нелинейных электрических цепей с сосредоточенными и распределенными параметрами, теории автоматического регулирования и управления, теории точности и чувствительности вычислительных устройств, теории методов дискретизации для обыкновенных дифференциальных уравнений, непрерывного неявного методически точного интегрирования дифференциальных уравнений, схемотехники на интегральных микросхемах, IT-технологий, технологий FACTS и пр. Результаты. Для решения поставленной в работе проблемы на базе ВМК РВ ЭЭС создана уникальная тестовая платформа, позволяющая провести всережимное исследование системы электроснабжения Эльгинского горнодобывающего комбината. Кроме того, в ВМК РВ ЭЭС интегрирована модель системы автоматического управления (САУ) управляемыми шунтирующими реакторами (УШР). Проведено значительное количество исследований, фрагменты которых представлены в данной статье. Удалось выявить существенное влияние УШР под контролем САУ и разрабатываемой в рамках проекта «Эльгауголь» адаптивной автоматической системы оптимального управления и регулирования напряжения и реактивной мощности (ААСОУ) на режимы работы системы электроснабжения Эльгинского горнодобывающего комбината. В частности, выявлено, что при увеличении мощности нагрузки в энергосистеме и, как следствие, значительном снижении напряжения на шинах ряда подстанций в районе комбината, данная система позволяет предотвращать останов электродвигателей, приводящих в движение различного рода насосы, вентиляторы и другое оборудование Эльгинского горнодобывающего комбината. Кроме того, удалось выявить значительное влияние УШР на динамическую устойчивость энергосистемы, а также на повышение энергоэффективности за счет снижения потерь по активной и реактивной мощностям. Полученные результаты моделирования стали основой для реальных проектных решений в рамках проекта «Эльгауголь».

The relevance of the discussed issue is caused by the need to develop new methods and means of improving the energy efficiency of industrial enterprises. The main aim of the study is to create on the basis of Hybrid Real-Time Power System Simulator (HRTSim) a platform for developing and testing methods and tools for optimization of operating regimes, as well as energy efficiency of Elga coal mining complex in the framework of the pilot project on the creation of intelligent electric power system of Russia - the project «Elgaugol». The methods used in the study. Solution of the tasks determined the necessity to use a wide range of theoretical and experimental methods and techniques of research: the theory of linear and non-linear electrical circuits with lumped and distributed parameters, automatic control and control theory, the theory of precision and sensitivity of computing devices, sampling methods of the theory of ordinary differential equations, continuous implicit methodically precise integration of differential equations, the circuitry on integrated circuits, IT-technologies, FACTS technologies etc. The results. To solve the problem of the research the unique test platform based on the HRTSim was developed. The platform allows allregimes studying of power supply system of the Elga mining enterprise. In addition, the model of the automatic control system (ACS) of thyristor controlled reactors (TCR) is integrated into the HRTSim. A considerable amount of researches has been carried out. The fragments of these researches are introduced in the paper. It was possible to identify a significant impact of TCR under the control of ACS and developed within the project «Elgaugol» active-adaptive voltage and var control system (AAVVCS) in the operating regimes of power supply system of the Elga coal mining complex. In particular, it was found that at incensement of loads in power system and, as a consequence, a significant reduction of voltages on the bus-bars of a number of substations in the area of the mining enterprise, the developed system prevents the stop of motors driving the various kinds of pumps, fans and other equipment of the Elga coal mining complex. In addition, it was possible to identify a significant impact of TCRs on the dynamic stability of power system, as well as energy efficiency by reducing the losses of active and reactive power. These simulation results were the basis for the actual design solutions within the framework of the project «Elgaugol».