Устройство для автоматического регулирования частоты энергообъединения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ЭНЁРГООВЬЕдаНЕНИЯ , содержащее блок изме рения частоты и .перетоков мощности первый выход которого соединен q UQ3 блоком формирования управляющего воздействия/ а второй выход подключен к цепи из последовательно соединенных блока выделения случайной составляющей перетоков мощности и частоты, блока определения коэффициентов статизма и блока расчета небалансов мощности, второй вход которого соединен с вторым выходом блока измерения частоты и перетоков мощности, о-т ли ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения экономичности режима регулирования частоты, в него дополнительно введены две цепи из .последовательно соединенных блоков, подключенные к выходам блока расчета небалансов мощности, I первая из коггорых содержит коммутатор делитель, блок раЪчета нормирующих множителей, первый перемножитель и ключ, а вторая - сумматор, второй пе ремножитель и пороговое устройство, выход которого соединен с управляющим входом к.шоча, причем выход коммутатора подключен к второму входу второго перемножителя и выход сумматсфа соединен с вторым входом делителя , выход которого подсоединён к второму входу первого перемножителя , а выход блока формирования управлякнцих воздействий подключен к третьему входу первого перемножителя . . . -

Q(M3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(51) Н 02 Т 3 06.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21} 2912638/24-07 (22) 22. 04. 80 (46) 07. 10. 83..Бюл. Р 37 (72) ?!.A.Pàáèíîâè÷, M.A.Êàãàëoâñêèé, М.И.Лондер и В.Г.Орнов (71) Ордена Октябрьской Революции

Всесоюзный государственный проектноизыскательский и научно-исследовательский институт энергетических систем и электрических сетей "Энергосетьпроект" (53) 621 . 316.728(088.8) (56) 1. Дроздов A.Ä. и др. Автоматизация энергетических систем. М., "Энергия",,1977, с. 112, 142-158.

2 ° Авторское -свидетельство СССР

9 509938, кл. Н. 02 Х 3/06, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР.

9 545038, кл. Н 02 Л 3/06, 1974.

4. Центральная цифровая система автоматического регулирования частоты и мощности ЕЭС СССР. 2. Комплекс .алгоритмов, инв. 9 533-18,-т.1,М,,,ий-т Энергосетьпроект, 1977.

5. Авторское свидетельство СССР

В.879702, кл. Н 02 J 3/06, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ABTONATHЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ЭНЕРГООВЬЕДИНЕНИЯ, содержащее блок изме- рения.частоты и .перетоков мощности, первый выход которого соединен с

„„SU„„046838 блоком формирования управляющего воздействия, а второй выход под- ключен к цепи из последовательно соединенных блока выделения случайной составляющей перетоков мощ ности и частоты, блока определения коэффициентов статизма и блока расчета небалансов мощности, второй вход которого соединен с вторым выходом блока измерения частоты и перетоков мощности, о-т л и ч а ю щ ее с я тем,.что, с целью повыщения экономичности режима регулирования частоты, в него дополнительно введены две цепи из последовательно соединенных блоков, подключенные к выходам блока расчета небалансов мощности, ю

Ф первая из которых содержит коммутатор делитель, блок расчета нормирующих . множителей, первый перемножитель и ключ, а вторая — сумматор, второй пе- С., ремножитель и пороговое устройство; выход которого соединен с. управляю- Я щим входом ключа, причем выход коммутатора подключен к второму входу второго перемножителя и выход сумматора соединен с вторым .входом делителя, выход которого подсоединен к второму входу первого перемножителя, а выход блока формирования

:управляющих воздействий подключен

|к третьему входу первого перемножиI теля. гО468З8

Изобретение Относится к электро- поскольку при рЕгулировании частоты энергетике. а именно к технике pery- не учитывается изменение величины и лирования частоты в объединенных ли- знака небаланса мощности. Следствием ниях электропередач ЛЭП) энерго- этого является возникновение дополнительных перетоков мощности по межсисПод влиянием внешних возмущений 5 темным ЛЭП даже в тех слУчаях, когда, нагрузки и изменения генерируемой . ОТДельные энеРгосистемы- сами способмощности, частота в объединенных энер- CIIPBBHTbCH C ВОЗНИКШИМ В HÈÕ НЕгосистемах отклоняется от заданного балансом мощности. значения (уставки . В этом случае цель устройства — повышение эконовозникает задача поддержания частоты ча 10мичности Режима РегУлиРованиЯ частона заданном уровне либо в заданных Поставленная цель достигается

TH . пределах . тем, что в устройство для автоматиИзвестны устройства для регулиро- ческого регулирования частоты энергования частоты в энергосистемахf1 ). объединения, содержащее .блок измереНаиболее часто эту задачу решают од- 15 ния частоты и перетоков мощности, новременно с регулированием перето. — первый выход которого соединен с блоков мощности на межсистемным ЛЭП f2). ком формирования управляющего воздейи (3 ). Поскольку значения небалан- . ствия, а второй выход подключен к цесов мощности в отдельных энергосис- пи из последовательно соединенных темах обычно предполагают нЕизвест- 0 блока выделения случайной составляюными, то регулирование частоты ocJJ щей перетоков мощности и частоты, ществляют на основе статических ха- блока определения коэффициентов старактеристик объекта управления (энер- тизма и блока расчета небалансов госистемы )и величины отклонения час- мощности, второй вход которого соедитоты от уставки. нен с вторым выходом блока измерения

Регуляторы частоты Объединенных частоты и перетоков мощиости, дополэнергосистем называют вторичными нительно введены две цепи из последов отличие от регуляторов частоты ватель Но соединенных блоков, подклюотдельных энергоблоков, называемых ченные .к выходам блока расчета небапервичными. Отклонение значения лансов мощности, первая из которых частоты от уставки вызвано внеплано- 30 содержит коммутатор, делитель, блок выми изменениями небаланса мощности. расчета нормирующих множителей, В соответствии с этим управляющие воз- первый перемножитель и ключ, а втодействия регулятора частоты называют рая — сумматор, второй перемножитель. внеплановыми. и пороговое устройство, выход котоуправляющие воздействия, выра- 35 рого соединен с управляющим входом батываемые вторичными регуляторами ключа, причем выход коммутатора частоты, распределяются между pery- подключен к второму входу второго лирующими станциями с помощью коэф- перемножителя и выход сумматора фициентов долевого участия (КДУ), соединен с вторым входом делителя, которые в линейном режиме работы ре- выход которого подсоединен к второ40 гулирующей станции выбраны на основе му входу первого перемножителя, а выстатических характеристик объекта ход блока формирования управляющих управления 1 и (4 $. воздействий подключен к третьему вхоРаспределение внепланового воздей- ду первого перемножителя. ствия на регулирующие станции пропор- На чертеже приведена блок-схема . ционально заданным коэффициентам пре- предлагаемого устройства для регулидусматривается в цифровой системе рования частоты в энергообъединении. регулирования частоты 4 . . : Устройство содержит последовательно соединенные блоки 1 измерения часНаиболее. близким к предлагаемому тоты и межсистемных перетоков мощявляется устройство для автомати- 50 ности, первый выход которого соедического регулирования частоты и ак- нен с блоком 2 формирования Управляю тивной мощности, содержащее блок изме» щего воздействия, а второй выход рения частоты и перетоков мощности подключен к цепи из последовательнопервый выход которого соеДИНен с бло- соединенных блока 3 выделения случайком формирования управляющего воздей- 55 ной составляющей, блока 4 определествия, а второй выход, подключен к иия коэффициентов статиэма и бло цепи из последовательно соединенных ка 5 расчета небалансов мощности. блока выделения случайной составляю- На второй вход блока 5 расчета небащей перетоков мощности и частоты бло- лансон мощности подсоединен второй . ка определений коэффициентов статизма 0 выход блока измерения частоты и переи блока расчета небалансов мощности, токов мощности. е выходам Элок@,5 второй вход которого соединен с вто- расчета иебалансов мощности подклюрым выходом блока измерения частоты чен коммутатор б, последовательно и перетоков мощности(5). . соединенный с делителем 7, блоком

Недостатком известного устройст- расчета нормирующйх множителей 8, ва является его неэкономичность — 65 первым перемножителем. 9 и ключом 10.

1046838

К выходам блока 5 расчета небалансов мощности также подключена последовательно соединенная цепь из сумматора 11, второго перемножителя 12, порогового устройства 13, выход которого соединен с управляю- 5. щим входом ключа 10. Выход коммутатора б подключен также к второму входу второго перемножителя 12, а выход сумматора 11 соединен с вторым входом делителя 7. Выход блока 2 )p формирования управляющего воздействия подключен к третьему входу первого перемножителя 9, а к второму входу перемножителя 9 подключен выход.делителя 7. 35

Устройство относится к устройствам, использующим метод селективного (избирательного ) регулирования частоты. При работе устройства .блокируются регуляторы тех энергосистем, для которых различны знаки отклонения частоты и небаланса мощПредлагаемое устройство работает следующим образом.

Блок.1 измерения производит замер текущих значений частоты и межсистемных перетоков мощности. Эти значения используются в блоке 2 для формирования управляющего воздействия. Текущие значения частоты и перетоков мощности поступают 30 также в блок 3 выделения случайной составляющей, в котором от сообщений о частоте и перетоках мощности отделяется медленная нестационарная составляющая и высокочастотная состав35 ляющая, на которую оказывает воздействие динамика энергосистем. Значения случайной составляющей частоты и йеретоков мощности используются в блоке 4 для определения коэффициентов статизма (коэффициентов крутизны статической частотной характеристики ), связанных межсистемными

ЛЭП энергосистем; В блоке 5 производится расчет небалансов мощности отдельных энергосистем. Для этой цели используются значения коэффициентов статизма, полученные в блоке 4, а также информация о пере-. токах мощности и частоте с выхода.

Предлагаемое устройство предназ- 56: иачено. для более экономичного, чем

B прототипе, распределения управляющего воздействия на отдельные энергосистемы при автоматическом регулировании частоты. При этом Я рассматривается такой режим работы регулятора частоты, при котором межсистемные неретоки мощности находятся в допустимых пределах.

Результирующее управляющее.воздей- ствие . U вырабатывается в блоке 2

:и распределяется на систему согласно, следующему закону:

Ц Р Ы" И (11 р, 4 (21

1 лс(;

65. г, .= Е: „

Если (. C. (. yp

0- в противном случае, где U. — управляющее воздействие на -ю энергосистемуу =Р .-Р . — небаланс мощности i --й энергосистемы, Р„,,Р,- генерирующая мощность. и мощность нагрузки соответственно.

Таким .образом, управляющее воздействие на регулирующие станции отдельной энергосистемы пропорциональны небалансам мощности, возникшим в этой энергосистеме, при условии, что знак небаланса мощности совпадает ао знаком суммарного небаланса мощности энергообъединения (т.е. с отклонением частоты от установки ).

Множитель р в условии (1 ) является нормирующим и равен единице тольКо. в том случае, когда все небалансы мощности отдельных энергосистем одного знака. Нормировочный множитель йеобходим для полного распределения управляющего воздействия на регулирующие станции, которые удовлетворяют условию (3 ).

Множитель о(показывает долю управляющего воздействия, которая приходится на g â€,ю, энергосистему.

В предлаГаемом устройстве блокируют- . ся регуляторы тех энергосистем, для которых различны знаки отклонения частоты н небаланса мощности.

Блоки 1-13 предназначены для распределения управляющего воздействия.

В сумматоре 11 находится суммарное значение небаланса мощности к

Это значение подается на первый вход второго перемножителя 12, а на. второй его вход последовательно поступает выбранное коммутатором б значение небаланса мощности i --й энергосистемы. Если знаки суммарного небаланса и небаланса -й энергосистемы совпадают, то выход перемножителя 12 положителен, в противном случае — отрицателен. Выходной сигнал перемножителя 12,поступает на пороговое устройство 13, которое настроено на нулевой уровень срабатывания. Таким образом, при совпадении знаков E (к и . пороговое устк т ройство 13 срабатывает и его выходной сигнал открывает ключ 10 для прохождения управляющего сигнала на

1 -ю энергосистему.

Величина управляющего сигнала U формируется в первом перемножителе 9, 1 на первый вход которого поступает полное управляющее воздействие () от блока 2 формирования управляющего воздействия. На два оставшихся входа первого перемножителя 9 подаются значения нормирующего коэффициента f5 из блока 8 расчета нормирую1046В38

Составитель К.Фотина

Редактор Н.Кешеля .Техред,И.Метелева, Корректор A.Повх.

Заказ 7745/52 Тираж 617 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 щих множителей и коэффициент долевого участия M с выхода делителя 7.

В делителе 7 коэффициент d формирует ся с помощью суммарного небаланса мощностиЕ „и небаланса мощности

i -й энергосйстемы согласно первого 5 из равенств (3 ). Значения этих небалансов мощности поступают на входы делителя 7 с выхода сумматора 11 и коммутатора б.

Устройство для регулирования частоты в объединенной энергосистеме предназначено для применения в тех случаях, когда хотя бы одна из регулирующих станций -й энергосистемы не исчерпала свой регулировочный диапазон. Если все регулирующие станции I-й энергосистемы исчерпали регулировочный диапазон, то следует положить о ;= О, независимо от соотношения знаков небалансов мОщиости в (3 ).

В тех случаях, когда регулировочный диапазон имеется лишь на тех объектах, возмущение на которых йе совпадает по знаку с полным возмущением (небалансом мощности ), т.е. все с(;= О, то регулирование следует проводить по схеме прототипа. Такая ситуация на практике встречается редко, Основой предлагаемого устройства 30 является способность к адаптации при изменении статических характеристик энергосистем и к изменениям небалан сов мощности отдельных энергосистем во времени. При этом устройство 35 учитывает, что .в реальных условиях. функционирования энергосистем небаланс мощности меняется случайным образом, причем в части энергосистем естественное отклонение небаланса мощности способствует восстановлению требуемого значения частоты и поэтому можно управлять только теми энергосистемами, в которых небаланс мощности вызвал нежелательное отклонение частоты. 45

Коммутатор 6 не является обяза тельным элементом предлагаемого устройства и позволяет резко сократить количество требуемого оборудования.

Его использование дает возможность 5р обрабатывать исходную информацию для каждой из п энергосистем на одних и тех же,элементах всего уст ройства.

Рассмотрим работу предлагаемого 55 устройства на простом примере двух отдельных энергосистем равной мощности, соединенных межсистемной

ЛЭП. Предположим, что характеристики удельного прироста в этих энерго-системах одинаковы.

Пусть,. например, небалансы мощности в этих энергосистемах +2 и +10 МВт соответственно. Общий небаланс мощности +12 МБт.

Предлагаемое устройство с.:одит небалансы мощности каждой из энергосистем к нулч. При этом дополнительного перетока мощности не возникает. Первая из энергосистем сбросит 2 МВт, а вторая 10 МВт, т.е. такое же суммарное количество как в прототипе.

Положительный эффект достигается, когда небалансы мощности в отдельных энергосистемах различны по знаку. Пусть в какой-то момент времени зти небалансы составлят -2 и +10 МВт соответственно. Общий небаланс мощности составит +8 МБт. В результате регулирования частоты по схеме прототипа, установившиеся небалансы мощности в отдельных энергосистемах составят 8 и б IBz. Предлагаемое устройство в этом же случае дает установившиеся небалансы мощности в -2 и +2 ИВт соответственно. При этом регулирующее воздействие направлено

IIa .электростанции только второй энергосистемы в отличие от прототипа, который направляют регулирующее воздействие на обе энергосистемы.

Таким образом, основным преиму- ществом предлагаемого устройства является повышение экономичности режима, а именно уменьшение количества управляющих воздействий. Управляющие воздействия возникают только на те энергосистемы, в которых..небаланс мощности совпадает по знаку с суммарным небалансом мощности.

Предлагаемое устройство для авт0- . матическото регулирования частоты энергообъединения целесообразно реализовать в энергосистемах, объединяемых мощными ЛЭП. Это. вызвано осутствием в предлагаемом устройстве ограничителей перетока мощности, применяемых в системах со слабыми связями.

Предлагаемое устройство для автоматического регулирования частоты энергообъединения может найти применение как в аналоговых, так и в цифровых системах регулирования частоты.