Непрогнозовані часові зміни навантаження електроенергосистем

Показники зміни навантаження	Періодичність зміни навантаження
	годинні	хвилинні	секундні
Період зміни навантаження, секунд
Число змін навантаження за годину
Амплітуда* змін навантаження, % середня максимальна	4,5	3,5 9,0	0,5 2,0
Швидкість* зміни навантаження, %/хв середня максимальна	0,4 2,0	0,6 3,0

*Амплітуда і швидкість зміни навантаження даються у відсотках його максимуму.

Нерегулярні коливання перетоків є основною причиною порушень стійкості роботи міжсистемних зв'язків. Стійкість порушується кожен раз, коли сумарна потужність регулярного перетоку й амплітуда нерегулярних коливань досягають границі статичної стійкості зв'язку , яка визначається амплітудою кутової характеристики потужності сукупності ліній міжсистемного зв'язку.

Нерегулярні коливання міжсистемних перетоків особливо гостро впливають на режими слабких міжсистемних зв'язків. Слабким називають зв'язок, пропускна здатність якого не перевищує 10% потужності меншої зі з'єднуваних систем. Якщо в потужнішій системі виникає випадковий небаланс потужності хоча б у декілька відсотків, то у слабкому міжсистемному зв'язку це може спричинити зростання перетоку в 2 і більше разів порівняно з регулярним. З цієї причини слабкі міжсистемні зв'язки часто перевантажуються та порушують стійкість паралельної роботи частин ЕЕС.

Показники режимної надійності окремого міжсистемного зв'язку, що з'єднує дві системи, встановлюють переважно аналітичним способом, виходячи з таких припущень:

- процес зміни в часі потужності стаціонарний гаусівський зі середнім значенням (рис. 5.17);

- коливання потужності підпорядковуються нормальному законові розподілу з дисперсією .

Рис. 5.17. Одна з реалізацій випадкового процесу зміни міжсистемного перетоку

Прийняті припущення не суперечать експериментальним даним і дозволяють встановити середнє за одиницю часу число виходів h потужності зв'язку за допустимий рівень

(5.47)

де n₀ - середнє за одиницю часу число переходів реалізаціями рівня .

Значення встановлюють за даними вимірювань шляхом обробки стрічок реєструвальних ватметрів. Значення обчислюють за виразом

(5.48)

де - середньоквадратичні відхилення навантажень об'єднуваних систем; - середні значення навантажень об'єднуваних систем; - коефіцієнт кореляції навантажень об'єднуваних систем.

Коефіцієнт кореляції встановлюють за даними вимірювань. Його значення лежить в межах 0,5. Величини розраховують за формулою

(5.49)

Гіпотеза стаціонарного пуасонівського процесу зміни дозволяє встановити аналітичні вирази двох важливих показників надійності роботи міжсистемних зв'язків: імовірності p відсутності протягом заданого періоду викидів потужності за рівень ; середній інтервал Т між такими викидами

(5.50) (5.51)

де - функція Лапласа від аргумента (Додаток А).

Показники надійності р, Т залежать від прийнятих значень . Для наближених розрахунків величині можна надавати значення середньорічного максимуму міжсистемного перетоку, а величинам - значення середньорічних максимумів навантажень об'єднуваних систем. Уточнені обчислення вимагають розбиття річного графіка місячних максимумів міжсистемного зв'язку та графіків навантажень електроенергосистем на розрахункові періоди, як на рис. 3.14, і виконання окремих розрахунків для кожного періоду року. Результуючі показники надійності обчислюють за формулами

(5.52)

де - показники надійності, отримані для r-го періоду року; - тривалість r-го розрахункового періоду року, місяців.

Міжсистемні зв'язки об'єднують кілька електроенергосистем в об'єднаній електроенергосистемі (ОЕС) або кілька ОЕС в Єдиній електроенергосистемі (ЄЕС). За допомогою міжсистемних зв'язків структура електроенергооб'єднання може формуватися як розгалужена (рис. 5.18,а) або замкнута (рис. 5.18,б).

Рис. 5.18. Структурні схеми електроенергооб’єднань

Частковими випадками розгалуженої структури є магістральна та радіальна, а замкнутої - кільцева. Один (А-А) або кілька (В-В, С-С) міжсистемних зв'язків утворюють переріз. Переріз ділить електроенергооб'єднання на дві за потужністю різні (А-А, В-В) або приблизно однакові (С-С) частини. Переріз, зв'язками якого може втрачатися стійкість паралельної роботи частин ЕЕС, називається небезпечним. Переріз D-D ділить енергооб'єднання на три частини. Такі перерізи не розглядаються.

Отримані для окремого зв'язку між двома системами вирази (5.50) і (5.51) справедливі також для будь-якого небезпечного перерізу електроенергооб'єднання. Ця умова дозволяє розрахувати показники режимної надійності електроенергооб'єднання в цілому

(5.53)

де - визначені за формулами (5.50) і (5.51) показники надійності і-го перерізу; n - загальна кількість небезпечних перерізів електроенергооб'єдна­ння.

Формулу для р можна трактувати так. Величина являє собою ймовірність відсутності викидів потужності за гранично допустиме значення протягом періоду часу в і-му перерізі. Викиди відсутні в електроенергооб'єднанні в цілому, якщо вони відсутні в кожному з його небезпечних перерізів. Це значить, що величина р виражається через величини різгідно з теоремою множення ймовірностей. Формула для Т отримана, виходячи з умови, що частота порушень стійкості електроенергооб'єднання (1/Т) дорівнює сумі частот порушень стійкості його небезпечних перерізів.

Рис. 5.19. Кутові характеристики потужності міжсистемних зв’язків

Для обчислення показників режимної надійності електроенерго­об'єднання для кожного його перерізу необхідно попередньо визначати границю статичної стійкості . У простих випадках, коли розглядають роботу станції на систему безмежної потужності (рис. 5.19,а) або двох станцій на спільне навантаження (рис. 5.19,б), величина визначається як амплітуда кутової характеристики потужності зв'язків за відомими формулами

(5.54) (5.55)

де - ЕРС відповідно, першої та другої станцій; - напруга системи безмежної потужності; - власний опір вітки першої станції та кут, що доповнює його аргумент до 90; - взаємний опір між вітками першої та другої станцій.

Записані формули можуть використовуватися для наближеного визначення граничних потужностей перерізів електроенергооб'єднання. Якщо переріз ділить ЕЕС на дві приблизно однакові за потужністю частини, то їх можна еквівалентувати двома ЕС і використати формулу (5.55). Якщо ж потужності частин ЕЕС різко відрізняються, то меншу за потужністю частину еквівалентують станцією, а більшу - системою безмежної потужності та використовують формулу (5.54). У загальному випадку визначення не становить проблеми. Цю величину обчислюють застосуванням відомих методів аналізу усталених режимів.