Автоматизована система обмеження підвищення частоти в електроенергетичній системі

Abstract

Кваліфікаційна робота присвячена розробці автоматизованої системи обмеження підвищення частоти в електроенергетичній системі. Актуальність теми зумовлена зростанням складності режимів роботи сучасних енергосистем, збільшенням частки відновлюваних джерел енергії, а також підвищеними вимогами до надійності і стійкості електропостачання. Надлишок активної потужності, що виникає при аварійних відключеннях навантаження або розриві міжсистемних зв’язків, призводить до підвищення частоти та створює загрозу пошкодження генеруючого обладнання. У роботі проаналізовано причини виникнення аварійних режимів з підвищенням частоти, досліджено закономірності зміни частоти за дії різних факторів, а також розглянуто існуючі методи протиаварійного регулювання. Запропоновано архітектуру автоматизованої системи управління обмеженням підвищення частоти, що поєднує апаратні та програмні засоби моніторингу, обробки даних та формування керуючих впливів. Розроблено адаптивний алгоритм визначення моменту та обсягу зменшення потужності, який враховує динамічні властивості енергосистеми та змінні режими генерації. Результати моделювання підтверджують підвищення швидкодії та точності реагування системи, зменшення перехідних відхилень частоти та зростання стійкості енергосистеми в аварійних режимах. Практичне значення роботи полягає у можливості використання запропонованих рішень при модернізації та впровадженні сучасних систем протиаварійної автоматики.The qualification thesis is devoted to the development of an automated system for limiting frequency increase in an electric power system. The relevance of the topic is determined by the growing complexity of modern power system operating modes, the increasing penetration of renewable energy sources, and higher requirements for reliability and stability of electricity supply. An excess of active power caused by emergency load shedding or interconnection failures leads to frequency rise and poses a risk of damage to generating equipment. The thesis analyzes the causes of emergency conditions associated with frequency increase, investigates the patterns of frequency variation under different influencing factors, and reviews existing emergency frequency control methods. An architecture of an automated control system for limiting frequency increase is proposed, combining hardware and software tools for monitoring, data processing, and control action generation. An adaptive algorithm for determining the timing and magnitude of power reduction is developed, taking into account the dynamic properties of the power system and variable generation modes. Simulation results demonstrate improved response speed and accuracy, reduced transient frequency deviations, and enhanced stability of the power system under emergency conditions. The practical value of the research lies in the possibility of applying the proposed solutions in the modernization and implementation of advanced emergency control systems.