Регулирование энергосистемы 2-е издание OWPW

Regulacja systemu elektroenergetycznego

Książka może posiadać małe zagięcia rogów, delikatne ryski okładki, mogą wystąpić niewielkie wgniecenia brzegów okładki, zadrapania.

Książka jest egzemplarzem powystawowym!

Nie była używana! Polecam!!

• ISBN: 978-83-78146728

Autor:

• J. Machowski

Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszwaskiej

Oprawa: Miękka

Format: 17.0x24.0cm

Liczba stron: 284

Wydanie: 2

Rok wydania: 2017

• Opis

Zagadnienia dotyczące regulacji i stabilności systemów elektroenergetycznych są ze sobą mocno powiązane. Trudno mówić o stabilności z pominięciem regulacji lub mówić o regulacji w oderwaniu od stabilności. W skrypcie omówiono nowoczesne urządzenia służące do regulacji napięć i częstotliwości oraz przepływów mocy w systemie elektroenergetycznym. Główny nacisk położono na omówienie zjawisk fizycznych istotnych dla zrozumienia stanów przejściowych zachodzących w systemie elektroenergetycznym pod wpływem działania zakłóceń i wywoływanych przez nie procesów regulacyjnych.

SPIS TRES´CI

1. WIADOMOS´CI OGÓLNE ........................................... 9

1.1. Regulacja i sterowanie .......................................... 9

1.2. Struktura systemu elektroenergetycznego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.3. Równania sieci elektroenergetycznej . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.4. Klasyfikacja stanów nieustalonych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

1.5. Regulacja napie˛cia w SEE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

1.6. Regulacja mocy czynnej i cze˛stotliwos´ci w SEE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

1.7. Pytania kontrolne i zadania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

2. GENERATORY SYNCHRONICZNE I ICH REGULACJA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

2.1. Wiadomos´ci ogólne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

2.2. Stan ustalony . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

2.2.1. Schematy zaste˛pcze i wykresy fazorowe dla stanu ustalonego . . . . . . . . . . 38

2.2.2. Moc czynna i bierna bloku generator−transformator . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

2.2.3. Dopuszczalny obszar pracy zespołu wytwórczego . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

2.2.4. Charakterystyka i jej kształtowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

2.3. Z´ródła wzbudzenia generatorów synchronicznych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

2.3.1. Rodzaje wzbudnic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

2.3.2. Odwzbudzanie generatora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

2.4. Regulatory generatorów synchronicznych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

2.4.1. Schemat funkcjonalny regulacji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

2.4.2. Jakos´c´ regulacji i aktualne wymagania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

2.4.3. Cyfrowe regulatory generatorów synchronicznych . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

2.5. Modele matematyczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

2.6. Pytania kontrolne i zadania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

3. REGULACJA TRANSFORMATORÓW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

3.1. Rodzaje transformatorów regulacyjnych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

3.1.1. Uzwojenia regulacyjne transformatorów i autotransformatorów . . . . . . . . . 106

3.1.2. Transformatory dodawcze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

3.2. Przeła˛czniki zaczepów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

3.3. Zadania regulatorów transformatorów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

3.3.1. Regulacja w stacjach WN/SN zasilaja˛cych sieci rozdzielcze . . . . . . . . . . . 119

3.3.2. Regulacja transformatorów w stacjach WN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

5

3.4. Przykład regulatora cyfrowego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

3.5. Modele matematyczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

3.6. Pytania kontrolne i zadania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

4. KOMPENSACJA MOCY BIERNEJ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

4.1. Kondensatory i baterie kondensatorów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

4.2. Kompensacja mocy biernej a regulacja napie˛cia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148

4.3. Regulatory baterii kondensatorów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

4.4. Bocznikowe urza˛dzenia FACTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

4.4.1. Kompensatory SVC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154

4.4.2. Kompensator STATCOM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

4.4.3. Urza˛dzenia SMES i BESS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158

4.5. Kompensacja bocznikowa w sieciach WN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160

4.5.1. Linie przesyłowe jako z´ródła i odbiory mocy biernej . . . . . . . . . . . . . . . . 160

4.5.2. Urza˛dzenia do kompensacji w sieciach WN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167

4.5.3. Algorytmy regulacji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169

4.6. Modele matematyczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170

4.7. Pytania kontrolne i zadania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171

5. REGULACJA PRZEPŁYWÓW W SIECIACH PRZESYŁOWYCH I KOMPENSACJA

SZEREGOWA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172

5.1. Ogólnie o regulacji przepływów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172

5.1.1. Regulacja ka˛ta obcia˛z˙enia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172

5.1.2. Kompensacja reaktancji linii przesyłowej bateria˛ kondensatorów . . . . . . . . 175

5.1.3. Kompensacja reaktancji linii z´ródłem napie˛cia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177

5.2. Szeregowe urza˛dzenie FACTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178

5.2.1. Urza˛dzenie TCPAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178

5.2.2. Urza˛dzenia FACTS do kompensacji szeregowej . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180

5.2.3. Urza˛dzenie UPFC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181

5.3. Modele matematyczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184

5.4. Pytania kontrolne i zadania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186

6. GRUPOWA REGULACJA NAPIE˛CIA I MOCY BIERNEJ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187

6.1. Automatyczna regulacja stacji elektrownianych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189

6.2. Automatyczna regulacja stacji transformatorowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

6.3. Pytania kontrolne i zadania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

7. REGULACJA CZE˛STOTLIWOS´CI I MOCY WYMIANY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198

7.1. Regulacja pierwotna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198

7.1.1. Charakterystyki odbiorów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198

7.1.2. Charakterystyka zespołu wytwórczego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200

7.1.3. Charakterystyka systemu elektroenergetycznego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208

7.1.4. Punkt pracy systemu elektroenergetycznego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211

7.1.5. Zmiana punktu pracy w wyniku zmiany obcia˛z˙enia . . . . . . . . . . . . . . . . . 214

7.2. Regulacja wtórna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216

7.2.1. Regulacja cze˛stotliwos´ci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216

7.2.2. Regulacja mocy wymiany zasada nieinterwencji . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219

6

7.3. Regulacja trójna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223

7.4. Organizacja regulacji i stawiane jej wymagania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224

7.5. Modele matematyczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234

7.5.1. Turbina parowa z przegrzewem mie˛dzystopniowym . . . . . . . . . . . . . . . . . 234

7.5.2. Turbina wodna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237

7.5.3. Turbiny gazowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242

7.6. Pytania kontrolne i zadania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244

8. ELEKTROWNIE I FARMY WIATROWE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245

8.1. Energia wiatru . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245

8.2. Elektrownie wiatrowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253

8.2.1. Pra˛dnice asynchroniczne dwustronnie zasilane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254

8.2.2. Pra˛dnice synchroniczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261

8.3. Obszar dopuszczalnych stanów pracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265

8.4. Farmy wiatrowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266

8.4.1. Sposoby przyła˛czania FW do sieci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266

8.4.2. Wymagania operatorów sieci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269

8.4.3. Sterowanie centralne farm wiatrowych i sterowanie nadrzedne . . . . . . . . . . 275

8.5. Modele matematyczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279

8.6. Pytania kontrolne i zadania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280

Literatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281

7