Централизованное устройство для управления напряжением и реактивной мощностью энергосистемы

 

ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЕМ И РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТЬЮ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ, содержащее блок сравнения фактического . напряжения опорного узла с заданным, пороговые элементы и выходной блок, блок распределения,датчики реактивной мощности генерирующих источников, отличающееся .тем, что, с целью упрощения и повьппения экономичности режима электрической сети, . оно снабжено блоком расчета оптимального напряжения в опорном узле, блоком вычисления реактивной мощности, датчиком потребления реактивной мощности , блоками сигнализации о вводе ограничений, двумя элементами НЕ, двумя расширителями импульсов, четырьмя элементами И, двумя nopoFOBbiми элементами, двумя дополнительными блоками сравнения, двумя элементами ИЛИ и дополнительным блоком распределения , причем к выходу блока расчета оптимального напряжения в опорном узле последовательно с блоком сравнения подключены пороговые элементы и выходной блок, второй вход блока сравнения соединен с датчиком напряжения, к входам лока вычисления реактивной мощности гсодключены датчик потребления реактивной мощности , датчики реактивной мощности генерирующих источников, блоки сигнализации о вводе ограничений, а к его выходам - два элемента И, вторые входы которых соединены через $9 элемент НЕ и расширитель импульсов СЛ с выходным блоком, выходы элементов И подключены к входам блока распределения , выходы блока распределения через последовательно соединенные блоки сравнения, пороговые элементы, третий и четвертый элементы И, элементы ИЛИ подключены к ВЕЛХОДНЫМ заОжимам устройства и к дополнительно- 00 му блоку распределения, выход котороО5 го через второй расширитель импульСЛ сов и второй элемент НЕ соединен с . вторыми входами третьего и четвертого элементов И, третьи входы которых соединены с выходом первого элемента НЕ, к вторым входам второго и третьего блоков сравнения подключены выходы датчиков реактивной мощности .генерирующего источника и блоков сигнализации о вводе ограничения.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3407456/24-07 (22) 18.03.82 (46) 15.04.84. Бюл. У 14 (72) Я.Д. Баркан (53) 621. 316. 722: 621. 313. 322 (088. 8) (56) 1. Хендрик К. Управление энерго- . системой в темпе реального времени с использованием имитационной модели.

ВИНИТИ 21.-Ж., "Энергетические системы и их автоматизация", 1980, 9 4, Реферат 4 ж 191.

2. Ноэ, Ришери, Блавшон, Мори

Автоматическое регулирование напряжения системы электропередачи Государ- ственного энергетического управления

Франции.-P.Ñ.Е., т. 81, - 5, май 1972, (54)(57) ЦЕНТРАЛИЗОВАНЙОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЕМ И РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТЬЮ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ, содержащее блок сравнения фактического . напряжения опорного узла с заданным, пороговые элементы и выходной блок, блок распределения, датчики реактивной мощности генерирующих источников, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и повьппения экономичности режима электрической сети, . оно снабжено блоком расчета оптималь.ного напряжения в опорном узле, блоком вычисления реактивной мощности, датчиком потребления реактивной мощности, волоками сигнализации о вводе ограничений, двумя элементами НЕ, двумя расширителями импульсов, че-. тырьмя элементами И, двумя пороговыми элементами, двумя дополнительными блоками сравнения, двумя элементами

ИЛИ и дополнительным блоком распределения, причем к выходу блока расчета оптимального напряжения в опорном узле последовательно с блоком сравнения подключены пороговые элементы и выходной блок, второй вход блока сравнения соединен с датчиком напряжения, к входам Ялока вычисления реактивной мощности подключены датчик потребления реактивной мощ ности, датчики реактивной мощности генерирующих источников, блоки сигнализации о вводе ограничений, а к его выходам — два элемента И, вторые входы которых соединены через элемент НЕ и расширитель импульсов с выходным блоком, выходы элементов

И подключены к входам блока распределения, выходы блока распределения через последовательно соединенные блоки сравнения, пороговые элементы, третий и четвертый элементы И, элементы ИЛИ подключены к выходным зажимам устройства и к дополнительно- . му блоку распределения, выход которого через второй расширитель импульсов и второй элемент НЕ соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, третьи входы которых соединены с выходом первого элемента НЕ, к вторым входам второго и третьего блоков сравнения подключены выходы датчиков реактивной мощности генерирующего источника и блоков сигнализации о вводе ограничения. тростанциях в качестве вторичного регулятора используются регуляторы реактивной мощности. В случаях выхода из строя наименее надежной централизованной части системы управления, телеканала или разделения энергосистемы, регулятор реактивной мощности должен быть в аварийном порядке выведен из работы, а регулирование напряжения продолжается лишь с помощью АРВ, точность работы которых в части поддержания напряжения недостаточна.

Целью изобретения является повышение экономичности режима электрической сети и надежности управления.

Поставленная цель достигается тем, что централизованное устройство, для управления напряжением и реактивной мощностью энергосистемы, содержащее блок сравнения фактического напряжения опорного узла с заданным,. пороговые элементы и выходной блок, блок распределения, датчики реактивной мощности генерирующих источников, снабжено блоком расчета оптимального напряжения в опорном узле, блоком вычисления реактивной мощности. датчиком потребления реактивной мощности, блоками сигнализации о вводе ограничений, двумя элементами НЕ, двумя расширителями импульсов, четырьмя элементами И, двумя дороговыми элементами, двумя дополнительными блоками сравнения, двумя элементами .ИЛИ и дополнительным блоком распределения, причем к выходу блока рас" чета оптимального напряжения в опорном узле последовательно с блоком сравнения подключены пороговые элементы и выходной блок, второй вход блока сравнения соединен с датчиком напряжения, к входам блока вычисления реактивной мощности подключены датчик потребления реактивной мощности, датчики реактивной мощности генерируемых источников, блоки сигнализации о вводе ограничений, а к

его выходам — два элемента И, вторые входы которых соединены через элемент НЕ и расширитель импульсов с выходным блоком, выходы элементов И подключены к входам блока распределения, выходы блока распределения через последовательно соединенные блоки сравнения, пороговые элементы, третий и четвертый элемент И, элементы ИЛИ подключены к. выходным зажимам устройства и к доФ

1 ОВЬ5ОО

Изобретение относится к устройствам для управления напряжением и реактивной. мощностью энергосистемы.

Известно централизованное устройство для управления режимом напряжения и реактивной мощностью с использованием имитационной модели, в котором генерирующие источники принимают участие в регулировании заранее заданного напряжения в опорном узле 1О электрической сети с определенным заранее заданным долевым участием(И.

Однако для достижения большего экономического эффекта система централизованного управления режимом и реактивной мощностью требует усовершенствования.

Известны структуры управления, построенные на основе имитационной модели, с помощью которой определя- щ ется очередность управления генерирующими источниками.

Недостаток этих структур заключается в необходимости на каждом шагу управления предварительно оп- д5 ределять реакцию объекта (чувствительность целевой функции). Долевое участие генерирующих источников в этом случае определить нельзя, а управление производится каждый раз лишь одной электростанцией. В связи с плохой работой модели расчета потокораспределения в условиях ограниченной мощности генераторов (плохое схождение расчета) "испытание

35 реакции объекта на управляющее воздействие приходится определять в натуре, что недопустимо при управлении сложной системой.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является

Французская система управления, содержащая блок сравнения фактического напряжения опорного узла с заданным пороговые элементы и выходной

45 блок, блок распределения, датчики реактивной мощности генерирующих источников (Z>.

Однако напряжение опорного узла задается в виде временного программного задания, а долевое участие

/ генерирующих источников заранее задано, т.е. задача решается без оптимизации в течение реального времени что не позволяет использовать все

Э

55 экономические преимущества централизованного управления. Кроме того, блок распределения выдает электростанциям задание по мощности, а на элек086500 4

45

55 з,1 полнительному блоку распределения, выход которого через второй расширитель импульсов и второй элемент НЕ соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, третьи входы которых соецинены с выходом первого элемента АЕ, к вторым входам второго и третьего блоков сравнения подключены выходы датчиков реактивной мощности генерирующего источника и блоков сигнализаци:> о вводе ограничения.

На чертеже приведена блок-схема централизованного устройства для управления напряжением и реактивной мощностью.

Схема содержит полную математическую модель 1 электрической системы, с помощью которой определяются константы, используемые затем в свернутой модели, блок памяти 2, в котором зафиксированы константы, используемые для расчета напряжения, блок 3 расчета оптимального напряжения в опорном узле, блок 4 информа" ции о режиме электрической сети, необходимом для определения оптимального напряжения в опорном узле, датчик напряжения 5, блок сравнения 6, пороговые элементы 7, выходной блок 8 расширитель импульсов 9, логический элемент НЕ 10, блок памяти 11 системь распределения, датчик потребления реактивной мощности 12, датчик реактивной мощности 13, блоки сигна- лизации о вводе ограничений 14, блок вычисления реактивной мощности 15, логические элементы И,16, блок распределения 17, логические элементы

ИЛИ 18 и дополнительный блок распределения 19.

Блоки сравнения 6 и пороговые элементы 7 на выходе блока распре деления могут и не применяться.

Устройство работает следующим образом.

Заранее на полной модели 1 вычисляются константы для заданной конфигурации электрической сети, которые вводятся в блок памяти 2. Информация о режиме электрической сети, необходимая для определения оптимального напряжения опорного узла, поступает с датчика напряжения 4.

В блоке расчета оптимального напряжения в опорном узле 3 вычисляется оптимальное напряжение опорного узла, значение которого поступает в блок сравнения 6, в котором оно срав-.

1 нивается с фактическим напряжением, поступающим с датчика 5. Разность этих величин поступает на пороговый элемент 7, порог чувствительности которого согласован с нечувствительностью локальных вторичных регуляторов. Если разность. величин на выходе 7 больше порога, то на выходе порогового блока 7 появляется управляющий сигнал, поступающий одновременно на блок распределения 17 и расширитель импульсов 9. Блок распределения, действуя в направлении

"больше или меньше, увеличивает задание электростанциям по реактивной мощности, пропорционально исходному заданию, т.е. с долевым участием предыдущего цикла управления. Эти задания поступают на блоки сравнения 6, в которых сравниваются с фактической мощностью электростанций, и если разность. превышает порог, задаваемый блоком 7, в каналы управления поступает управляющее воздействие.

На время, пока восстановится напряжение, проводимость логических элементов 16 нарушена, так как от логического элемента НЕ сигнал не поступает. В течение этого времени . долевое участие электростанций в регулировании напряжения не изменяется.

Сигналы управляемого воздействия, поступающие в телеканалы, одновре35 менно вводятся в логический элемент

ИЛИ 19, а затем с помощью расширителя импульсов 9 и элемента НЕ 10 отключают управление на время окончания переходного процесса, вызван40 ного первым калиброванным управляющим воздействием (квантом управления).

Управление может повторяться несколько раз до ввода режима в необходимую область.

Взаимодействие блока распределения 17.с локальным регулятором напряжения осложнено тем, что орган изменения его у тавки, как и установочное устройство АРВ, представляет собой интегрирующие звенья (два последовательно включенных интегрирующих звена), а локальный регулятор обладает зоной нечувствительности.

Насколько нужно изменить уставку локального регулятора для того, чтобы реактивная мощность электростан00 (2) 5 10865 ции была равна заданной, заранее не известно.

ЗадаЧа решается путем изменения уставок каждый раз на определенную величину с последующей остановкой интегратора на время, достаточное для окончания процесса изменения режима. Только после этого, если напряжение опорного узла не введено в требуемую область, блок рас- 10 пределения 17 возобновляет действие для реализации. шага управления. Блок распределения наращивает уставки электростанций по реактивной мощности..Долевое участие электростан- 15 ции в регулировании устанавливается в предыдущем цикле управления. После каждого цикла управления долевое участие корректируется, но оно ис пользуется лишь в следующем цикле 20 управления.

Напряжение базисного узла зависит от ограниченного числа параметров ре° В жима питающей сети. Так, например, оно может быть выражено уравнением т ипа: где U . — напряжение опорного узла

1 соседней подсистемы;

P — переток активной мощности по линиям, связывающим подсистему с соседней: — реактивная мощность генера1 тора, работающего в режиме синхронных компенсаторов;

Ы,ф,с " — постоянные коэффициенты; (— коэффициент, зависящей от погоды. .В результате оптимальное напряжение осуществляется в темпе реального времени при условии, что константы предварительно определены, а . параметры изменяются. Это напряжение вычисляется в блоке расчета оптимального напряжения 3, который может быть выполнен в виде процессора.

Оптимальное распределение реактивной мощности можно найти из pemeния системы уравнения:

811Q +В ц +... 1nQn 0

В >Q„+B<+... В (-0 относительно реактивной мощности ис-, точников, где Q -Q — реактивные мощности ис1 11 точников и нагрузок, которые опреде- ляются для сети различных напряжений по граничным измерениям в предложении, что нагрузки узлов изменяются пропорционально. изменению суммы нагрузки;

 — константы, которые определены заранее.

Эти уравнения решаются в блоке вычисления реактивной. мощности 15, которой также выполняется на базе процессора.

Так как в качестве вторичного регулятора на электростанции используется центральный регулятор напряжения, устраняющий неполноценность

APB как средства поддержания напряжения в нормальном режиме, это позво" ляет с помощью скоординированных уставок вторичных регуляторов в течение длительного времени поддерживать требуемый уровень напряжения питающей сети, что упрощает устройство и повышает экономичность режима электрической сети.

Составитель О. Наказная

Редактор М. Товтин Техред Т.фанта Корректор В. Синицкая

Заказ 2262/49 Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4