48
сети через силовые преобразователи. Основу их моделей в
названных
средствах
моделирования
составляет
фиктивный, не имеющий физических аналогов,
управляемый инжектор (источник тока), который
имитирует функционирование силового преобразователя
со стороны сети в данных установках и обеспечивает
необходимую инъекцию тока в сеть в соответствии с
работой моделируемой САУ. Подобные модели ВИЭ за
рубежом классифицируются как обобщенные или типовые
(
generic model
), блок-схема которых приведена на Рис. 1.
Рис. 1 – Блок-схема типовой модели ветроэнергетической установки 4-го
типа
При этом, как отмечается во многих работах [6], спектр
решаемых задач с помощью данных моделей весьма
ограничен. Особое внимание стоит обратить на
воспроизведение спектра колебательных процессов,
который в средствах моделирования электромеханических
переходных процессов составляет от 0,1 до 3 Гц, в то же
время сам диапазон работы СП и его систем управления у
реальных объектов ВИЭ составляет десятки кГц. Кроме
того, немаловажным является воспроизведение САУ ВИЭ,
которые в целом определяют динамику функционирования
данных генерирующих установок как в нормальных, так и
в переходных режимах. В типовых моделях ВИЭ наиболее
основные элементы САУ, такие как замкнутый контур
регулирования фазы и внутренний контур управления
током, определяющие устойчивость работы установки и,
соответственно, устойчивость энергосистемы, в которую
они внедряются, по сути не воспроизводятся, из-за чего
становится невозможным, например, достоверно оценить,
как изменение коэффициентов САУ ВИЭ повлияет на
устойчивость, а также провести согласованную настройку
систем регулирования традиционной части энергосистемы
(например, АРВ СГ) и САУ ВИЭ. В общей сложности
использование программных комплексов моделирования
электромеханических
переходных
процессов
и
обозначенных типовых моделей ВИЭ приводит к росту
погрешности расчетов или вовсе появлению радикальных
различий, что, в частности, становится причиной
взаимораскачивания ВИЭ и традиционных источников
генерации даже при малых возмущениях [7].
Решением обозначенной проблемы при настройке АРВ
СГ в энергосистемах с ВИЭ является моделирование
электромагнитных переходных процессов, которое
позволяет воспроизводить детальные модели элементов
без их упрощения. Для этого в статье предлагается
использовать гибридный подход к моделированию
энергосистем на базе Всережимного моделирующего
комплекса реального времени электроэнергетических
систем (ВМК РВ ЭЭС) [8]. Основным преимуществом
гибридного
подхода
является
возможность
воспроизведения
единого
непрерывного
спектра
квазиустановившихся и переходных процессов в реальном
времени и на неограниченном временном интервале на
детальной и совокупной модели энергосистемы большой
размерности с учетом всех элементов и их систем
управления [9]. Данный факт позволяет в целом
осуществить настройку АРВ СГ, адекватную реальным
условиям
функционирования
в
современных
энергосистемах с ВИЭ, с целью обеспечения устойчивости
таких энергосистем в различных схемно-режимных
условиях. При этом сам подход к настройке АРВ СГ
остается прежним широко используемым на практике,
который заключается в выборе предварительных
параметров настройки АРВ, например, с применением
метода
D
-разбиения или на основе рекомендаций
изготовителя, а затем в их проверке и при необходимости
корректировке на математической модели энергосистемы с
применением
средств
моделирования
электромеханических или электромагнитных переходных
процессов при расчете спектра базовых и характерных
схемно-режимных условий работы СГ в рассматриваемой
энергосистеме.
III.
Р
ЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
Для подтверждения обозначенного выше тезиса о
влиянии воспроизведения ВИЭ в виде типовых моделей в
средствах
моделирования
электромеханических
переходных процессов на результаты моделирования,
которые затем могут быть использованы при проведении
настройки АРВ СГ, был проведен ряд экспериментальных
исследований, часть которых представлена далее.
Методология экспериментов заключалась в проведении
тестовых возмущений и последующем сравнении
результатов
моделирования,
полученных
на
математической
модели
энергосистемы
большой
размерности, которая воспроизводилась как в средстве
моделирования
электромеханических
переходных
процессов, так и в ВМК РВ ЭЭС. На Рис. 2 представлена
эквивалентная схема рассматриваемой энергосистемы,
реализованная на основе реальной части энергосистемы
Восточной Сибири, в силу ограниченности объема статьи.
Обозначенный красной штрихпунктирной линией район с
узлом 18 представляет из себя удаленный дефицитный
энергорайон с крупными узлами нагрузки, в который
внедрялись объекты ВИЭ.
Рис. 2 – Эквивалентная схема рассматриваемой энергосистемы
На Рис. 3 представлены результаты увеличения
установленной мощности объекта ВИЭ. Как видно, при
детальном представлении ВИЭ происходит нарушение
статической
устойчивости
рассматриваемой
энергосистемы, вызываемое работой его САУ, которое
впоследствии
приводит
к
взаимораскачиванию
внедряемого объекта ВИЭ и традиционных источников
генерации в узле 14, что не наблюдается при
использовании типовой модели ВИЭ в средстве
моделирования
электромеханических
переходных
