Rozwój metod badania stabilności systemu elektroenergetycznego, a w tym stabilności napięciowej, jest realizowany w różnych ośrodkach naukowych na całym świecie. Pomimo że badania na ten temat są realizowane od wielu lat, to wzrost złożoności systemu elektroenergetycznego oraz pojawienie się nowych możliwości badawczych wynikających między innymi z technologii PMU/WAMS sprawiają, że badania w tym zakresie są wciąż aktualne i potrzebne. Zagrożenie utraty stabilności napięciowej dotyczy szczególnie sieci przesyłowych, stąd rozważania zawarte w monografii, choć koncentrują się na tej podsieci, mogą być interesujące dla badaczy zajmujących się układami sieci rozdzielczych czy dystrybucyjnych. W Polsce omawiane problemy dotyczące stabilności napięciowej szczególnie uwypukliły się w pierwszej dekadzie XXI wieku, kiedy to doszło do kilku awarii napięciowych, mających wpływ na funkcjonowanie Krajowego Systemu Elektroenergetycznego. Celem pracy jest poszerzenie wiedzy o zachowaniu się sieci przesyłowej w warunkach deficytu mocy biernej, w aspekcie zagrożenia utratą stabilności napięciowej, oraz próba usystematyzowania na podstawie statycznego modelu SEE ważniejszych metod badania statycznej stabilności napięciowej sieci przesyłowej, a także wyjaśnienie przyczyn jej utraty z opisem awarii systemowych.
SPIS TREŚCI:
Wykaz ważniejszych oznaczeń 5
1. Wstęp 9
1.1. Cel i zakres opracowania 13
1.2. Charakterystyka zjawisk prowadzących do awarii systemowych 14
1.2.1. Wybrane krajowe awarie systemowe 16
1.2.2. Wybrane zagraniczne awarie systemowe 21
2. Bezpieczeństwo pracy Krajowego Systemu Elektroenergetycznego 27
2.1. Wprowadzenie 27
2.2. Zagrożenia związane z utratą ciągłości pracy 29
2.2.1. Poziom rezerw mocy 30
2.2.2. Stan sieci przesyłowej 31
2.2.3. Koncentracja mocy 33
2.2.4. Wymiana transgraniczna 33
2.3. Równoważenie bilansu mocy w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym 35
2.3.1. Inwestycje w sieci przesyłowe 37
2.3.2. Nowe moce wytwórcze 38
2.3.3. Udział farm wiatrowych w bilansie mocy 39
3. Środki poprawy stabilności napięciowej stosowane w sieci przesyłowej 41
3.1. Wprowadzenie 41
3.2. Środki sieciowe 43
3.2.1. Generator synchroniczny - moc bierna dyspozycyjna 43
3.2.2. Transformatory 47
3.2.3. Linie elektroenergetyczne 48
3.3. Układy regulacji grupowej w węzłach wytwórczych 49
3.3.1. Regulacja napięcia z zastosowaniem układów automatyki RGWW 51
3.3.2. Zasady regulacji napięcia i mocy biernej elektrowni 52
3.4. Układy regulacji grupowej w węzłach przesyłowych 56
3.4.1. Zasady działania układów RGWP 56
3.4.2. Regulacja napięcia na szynach stacji 57
3.4.3. Regulacja mocy biernej przesyłanej przez transformator 57
3.4.4. Sterowanie numerem zaczepu 58
3.4.5. Blokowanie regulatorów transformatorów 59
3.4.6. Praca równoległa transformatorów 59
3.5. Statyczne środki sieciowe 60
3.5.1. Rodzaje układów FACTS 61
3.5.2. Charakterystyka wybranych układów FACTS 63
4. Stabilność napięciowa układu przesyłowego typu źródło-odbiór 65
4.1. Kryterium energetyczne statycznej stabilności napięciowej 65
4.2. Model matematyczny elementów systemu do badania stabilności napięciowej 74
4.2.1. Modelowanie mocy odbiorów węzłowych - model stałomocowy 75
4.2.2. Model stałoprądowy 76
4.2.3. Model stałoadmitancyjny 76
4.2.4. Modelowanie mocy generatorów węzłowych 76
4.2.5. Modelowanie mocy biernych wytwarzanych przez pojemności linii i baterie kondensatorów 77
4.2.6. Modelowanie transformatorów z regulacją przekładni pod obciążeniem 78
4.2.7. Modelowanie automatyki podnapięciowego odciążania 80
4.3. Modelowanie sieci przesyłowej w analizie stabilności napięciowej 80
4.4. Równania węzłowe w prostokątnym układzie napięć węzłowych 83
4.4.1. Zmienne niezależne i zależne 85
4.4.2. Rozwinięcie równań węzłowych w szereg Taylora 85
4.5. Iteracyjna metoda Newtona 88
5. Wybrane metody badania stabilności napięciowej sieci przesyłowej 91
5.1. Wprowadzenie 91
5.2. Zjawiska fizyczne towarzyszące lawinie napięć 93
5.3. Kryteria badania stabilności napięciowej sieci przesyłowej 96
5.4. Metoda współczynników czułości 99
5.5. Metoda krzywych nosowych 100
5.6. Analiza modalna macierzy Jacobiego 114
5.7. Analiza singularna macierzy Jacobiego 120
5.8. Wyszukiwanie słabych węzłów w sieci 123
5.9. Wyszukiwanie najsłabszych gałęzi 136
6. Rozległe systemy pomiarowe WAMS 141
6.1. Wprowadzenie 141
6.2. Pomiary fazorów w sieci elektroenergetycznej 144
6.3. Synchronizacja czasu 147
6.4. Urządzenia pomiarowe PMU 149
6.5. Podstawowe struktury systemów PMU/PDC 155
6.6. Inne zastosowania WAMS 160
7. Indukcyjny algorytm wykorzystujący WAMS do identyfikacji węzłów zagrożonych utratą stabilności napięciowej 163
7.1. Wprowadzenie 163
7.2. Analiza stabilności napięciowej sieci przesyłowej - krzywe P-U i Q-U 165
7.3. Analiza modalna - obliczenia komputerowe 174
7.4. Wykorzystanie drzew decyzyjnych i pomiarów WAMS 182
8. Podsumowanie 189
Bibliografia 195
Streszczenie w języku angielskim 207
