Устройство автоматического регулирования частоты и перетоков активной мощности в энергосистеме

 

1. УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕдКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ И ПЕРЕТОКОВ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ЭНЕРГОСИСТЕМЕ , содержащее блок телеизмерения регулируемых параметров, состоящий из датчика частоты, датчиков перетоков мощности и датчиков генерируемых мощностей, блок задатчиков уставок и коэффициентов влияния, состоящий из задатчиков соответственно уставок генерируемых мощностей, перетоков мощности , tracTOTH и коэффициентов влияния , и управляющий блок, связанный своим выходом через канал управления мощностью с регулирующими обьектами энергосистемы, отличающеес я тем, что с целью повышения надежности и экономичности при регули-ровании в энергосистемах сложной конфигурации и большой размерности, управляющий блок выполнен из блока корректирующих фильтров, блока вычитающих устройств, блока умножителей, блока сумматоров, блока расчета фактических уставок и весовых коэффициентов , блока расчета коэффициентов долевого участия, при этом выходы задатчиков частоты и перетоков мощности блока телеизмерений присоединены к одним входам блока вычитающих устройств и блока расчета фактических уставок и весовых коэффициентов, к другому входу которого присоединены также выходы датчиков генерируемых мощностей блока телеизмерений , .выходы задатчиков коэффициентов влияния блока задатчиков уставок и коэффициентов влияния присоединены к входу блока расчета коэффициентов долевого участия, а выходы задатчиков усЙ тавок генерируемых мощностей, перето® ков мощности и частоты этого блока задатчиков присоединены к входу блока расчета фактических уставок и ве1™ совых коэффициентов, первый выход которого подключен к входу блока расчета коэффридиентов долевого участия , а второй выход - к входу блока -jESa Уятг вычитающих устройств, связанного своим выходом с первым входом блока умножителей , второй вход которого под10 ключен к выходу блока коэффициентов долевого участия, а выход присоединен к входу блока сумматоров, причем выход последнего присоединен к входам блока расчета фактических ,уставок и весовых коэф(|)ициентов и блока корректирующих фильтров, выход которого является выходом блокл в целом. 2, Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что блок расчета фактических уставок и лесопых коэффициентов содержит две г(т1пы блоков схем , входь которых являются входами блока рлсчстл fjinKTH

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИН

g g Н 02 J 3/06

1 а

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГПФ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

"а р р

h ! ч (21) 3507058/24-07 (22) 03.11.82 (46) 30.04.84. Бюл. К 16 (72) N.В; Лисицын и С.И. Хмельник (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, Авторское свидетельство СССР

М 545038, кл. Н 02 J 3/06, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

11р 556535, кл. Н 02 3 3/06, 1974. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ И ПЕРЕТОКОВ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ЭНЕРГОСИСТЕМЕ, содержащее блок телеизмерения регулируемых параметров, состоящий из датчика частоты, датчиков перетоков мощности и датчиков генерируемых мощностей, блок задатчиков уставок и коэффициентов влияния, состоящий из задатчиков соответственно уставок генерируемых мощностей, перетоков мощности, частоты и коэффициентов влияния, и управляющий блок, связанный своим выходом через канал управления мощностью с регулирующими объектами энергосистемы, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что с целью повышения надежности и экономичности при регули-ровании в энергосистемах сложной конфигурации и большой размерности, управляющий блок выполнен из блока корректирующих фильтров, блока вычитающих устройств, блока умножителей, блока сумматоров, блока расчета фактических уставок и Весовых коэффи„.ЯУ„,1О89698 А циентов, блока расчета коэффициентов долевого участия, при этом выходы задатчиков частоты и перетоков мощности блока телеизмерений присоединены к одним входам блока вычитающих устройств и блока расчета фактических уставок и весовых коэффициентов, к другому входу которого присоединены также выходы датчиков генерируемых мощностей блока телеизмерений, выходы задатчиков коэффициентов влияния блока задатчиков уставок и коэффициентов влияния присоединены к входу блока расчета коэффициентов долевого участия, а выходы задатчиков уставок генерируемых мощностей перетоЯ ков мощности и частоты этого блока задатчиков присоединены к гходу блока расчета фактических уставок и Весовых коэффициентов, первый выход которого подключен к входу блока расчета коэффициентов долев1ого учасТИЯ а ВTOPOlt В1о1ХОД К ВХОДУ к ЛОКа вычитающих устройств, связанного с поимм выходом о первым плодом блока Гм- Ю ножителей, второй вход которого под ключен к выходу блока расчета коэф- « Ъ фициентов долевого участия,,1 выход Я„ присоединен к входу блока сумматоров, С@ причем выход последнего присоединен к входам блока расчета фактических о уставок и весовых коэффициентов и блока корректирующих фильтров, выход которого является выходом блока в

Ъ целом.

2. Устройство пс и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок расчета фактических уставок и Весовых коэффициентов содержит две гнуlllll,l блоков схем сравнения, вхо;1ь1 к<.торых

ЯВЛЯютсЯ входами блока р;1с 1c Т,1 (,i;1KTH ческих уставок и весовых козффициеH тов в целом, причем входы первой группы блоков схем сравнения подключены к выходам датчиков генерируемых мощностей блока телеизмерений регулируемых параметров, к выходам задатчиков уставок генерируемых мощностей блока задатчика уставок и коэффициентов влияния и к выходу блока сумматоров, входы второй группы блоков схем сравнения подключены к выходам датчиков частоты и перетоков мощности блока телеизмерений регулируемых параметров и к выходам задатчиков частоты и перетоков мощности блока задатчиков уставок и коэффициентов влияния, выходы первой группы блоков схем сравнения присоединены к входам первого дешифратора, выходы второй группы — к входам второгс дешифратора, а выходы первого дешифратора присоединены к управляющим входам первого блока регистров, выходы второго дешифратора — к управляющим входам второго и третьего блоков регистров, при этом информационные входы третьего блока регистров подключены к выходу блока задатчиков уставок и коэффициентов влияния, а выходы этих регистров являются выходами блока в целом.

3. Устройство по п. 1, о т л ич à Ео щ е е с я тем, что блок расчета коэффициентов долевого участия содержит три блока умножения матриц, блок сложения матриц и инвертор матриц, причем первые входы первого и второго блоков умножения матриц подключены к выходам задатчиков коэффициентов влияния блока задатчиков уставок и коэффициентов влияния, второй вход первого блока умножения матриц подключен к выходу второго блока регистров блока расчета фактических уставок и весовых коэффициентов, выход первого блока умножения матриц присоединен к вторым входам второго и третьего блоков умножения матриц, выход второго блока умножения матриц присоединен к первому входу блока сложения матриц, второй вход которого подключен к выходу первого блока регистров блока расчета фактических уставок и весовых коэффициентов, а выход — к входу инвертора матриц, при этом выход последнего подключен к первому входу третьего блока умноже- ния матриц, выход которого является выходом блока расчета коэффициентов долевого участия в целом.

Изобретение относится к электроэнергетике.

Известно устройство для автоматического регулирования частоты и активной мощности энергосистемы1 состоящее из блоков формирования приращений управляющих воздействий по каждому регулируемому параметру, блоков распределения этих приращений по регулирующим объектам пропорционально заданным коэффициентам долевого участия каждого регулирующего объекта в регулировании того или иного парамет-ра и блоков формирования результирующих управляющих воздействий для каждого регулирующего объекта, где суммируются приращения управляющих воздействий, поступившие от блоков распреде;т» пгя приращений управляющих воздействий ffc) г,.см регулируемым параметра.

В процессе регулирования предполагаемое участие энергообъектов в регулировании может быть нарушено (например, вследствие отсутствия у некоторых из них регулировочных диапазонов), а приращения управляющих воздействий на какой-либо объект, полученные в канале регулирования какогото одного параметра, могут противо10 речить приращениям управляющих воздействий на тот же регулирующий объект, но полученным в канале регулирования другого параметра. Согласование сигналов управления осуществляет15 ся на основании предварительного анализа всех возможных ситуаций и становится тем сложнее, чем сложнее конфигурация систем, чем боcfE,Effå в ней регулируемых параметров и регулирующих

20 объектов.

В системах сложной кг)нфнгурации, которые состоят из многих регупиру1089698 ющнх энергообъектов и в которых осуществляется регулирование (или ограничение) перетоков мощности по многим связям, анализ возможных режимных ситуаций и вызванных ими регули- 5 рующих воздействий становится трудно выполнимым. Некоторые ситуации могут быть упущены, в результате чего надежность и качество энергоснабжения будут снижены. Кроме того, устрой- 10 ство регулирования при таком подходе оказывается сложным, специфическим для различных энергосистем, а потому и дорогостоящим при его реализации. 15

Наиболее близким к предлагаемому является устройство автоматического регулирования частоты и перетоков активной мощности в энергосистеме, содержащее блок телеизмерения регули- щ руемых параметров, состоящий из датчика частоты, датчиков перетоков мощности и датчиков генерируемых мощностей, блок задатчиков уставок и коэффициентов влияния, состоящий из 25 задатчиков уставок, генерируемых мощностей, перетоков мощности, частоты и коэффициентов влияния, и управляющий блок, связанный своим выходом через канал выправления мощ- 30 ностью с регулирующими объектами энергосистемы 2 ).

Недостатком известного устройства является невозможность надежного и экономического регулирования в энер35 госистемах сложной конфигурации и большой размерности.

Цель изобретения — повышение надежности и экономичности при регулировании в энергосистемах сложной конфигурации и большой размерности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве автоматического регулирования частоты и перетоков активной мощности В энергосисте 45 ме, содержащем блок телеизмерения регулируемых параметров, блок задатчиков уставок и коэффициентов влияния и управляющий блок, связанный своим выходом через канал управления

50 мощностью с регулирующими объектами энергосистемы, управляющий блок выполнен из блока корректирующих фильтров, блока вычитаюших устройств, блока умножителей, блока сумматоров, блока расчета фактических уставок и

55 весовых коэффициентов, блока расчета коэффициентов долевого участия, при этом выходы задаT÷èêîв частоты и перетоков мощности блока телеизмерений присоединены к одним входам блока вычитающих устройств и блока расчета фактических уставок и весовых коэффициентов, к другому входу которого присоединены также выходы датчиков генерируемых мощностей блока телеизмерений, выходы задатчиков коэффициентов влияния блока задатчиков уставок и коэффициентов влияния присоединены к входу блока расчета коэффициентов долевого участия, а выходы задатчиков уставок генерируемых мощнос" тей, перетоков мощности и частоты этого блока задатчиков присоединены к входу блока расчета фактических уставок н весовых коэффициентов, первый выход которого подключен к входу блока расчета коэффициентов долевого участия, а второй выход — к входу блока вычитающих устройств, связанного своим выходом с первым входом блока умножителей, второй вход которого подключен к выходу блока расчета коэффициентов долевого участия, а выход присоединен к входу блока сумматоров, причем выход последнего присоединен к входам блока расчета фактических уставок и весовых коэффициентов и блока корректирующих фильтров, выход которого является выходом блока в целом.

При этом блок расчета фактических уставок и весовых коэффициентов соцержит две группы блоков схем сравнения, входы которых являются входами блока расчета фактических уставок и весовых коэффициентов в целом, причем входы первой группы блоков схем сравнения подключены к выходам датчиков генерируемых мощностей блока телеизмерений регулируемых параметров, к выходам эадатчиков уставок генерируемых мощностей блока задатчика уставок и коэффициентов влияния и к выходу блока сумматоров, входы второй группы блоков схем сравнения подключены к выходам датчиков частоты и перетоков мощности блока телеизмерений регулируемых параметров и к выходам задатчиков частоты и перетоков мощности блока задатчиков уставок и коэффициентов влияния, выходы первой группы блоков схем сравнения присоединены к входам первого дешифратора, выходы второй группы — к входам второго дешифратора, а выходы первого дешнфратора присоединены к управляющим вхолам первого блока регистров, выходы второго де1 1089) шифратора — к управляющим входам второго и третьего блоков регистров, при этом информационные входы третьего блока регистров подключены к выходу блока задатчиков уставок и коэффициентов влияния, а выходы этих регистров являются выходами блока в целом.

Кроме того, блок расчета коэффициентов долевого участия содержит три блока умножения матриц„ блок сложения матриц и инвертор матриц, причем первые входы первого и второго блоков умножения матриц подключены к выходам задатчиков коэффициентов влияния блока задатчика уставак и коэффициентов влияния, второй вход первого блока умножения матриц подключен к выходу второго блока регистров блока расчета фактических уставак и весовых коэффициентов, выход первого блока умножения матриц присоединен к вторым входам второго и третьего блоков умножения матриц, выход второго блока умножения матриц присоединен к первому входу блока сложения матриц, второй вход которого падключен к выходу первого блока регистров блока расчета фактических уставак и весовых коэффициентов., а выход — к входу инвертара матриц,, при этом выход последнега подключен к первому входу третьего. блока м=ножения матриц, выход катарага является выходом блока расчета коэф-фициентов долевого участия в целом.

На фиг. 1 изображена "xer a пре;;,-лагаемога устройства," на фиг, 2 блок расчета фактических уставак и весовых коэффициентов; на фиг. 3 40 блок расчета коэффициентов даленага участия, "на фиг. 4-8 — примеры ре-. ализации первого дешифратора„ второго дешифратара, сумматора матриц, блока умножения матриц и инвертора

45 матриц соответственна; на фиг, О схема энергосистемы.

Устройства (фиг, 1) содержит соединенный с энергосистемой 1 блок 2 телеизмерений регулируемых параметров, блок 3 задатчикав уставак и коэффициентов влияния. С энергосистемой 1 каналом 4 управления мощностью регулирующих Объектов связан упаавляющий блок 5, Входы управляющего блока 5 присоединены к выходам бло-- -" ка 2 телеизмерений регулируемых параметров и блока 3 задат иков уставак н ко эффи j не аз ав ялия нил, Блок 2 телеизмерений состоит из отдельных датчиков 2,1 .1,,2. 1.2, 2.1.3... частоты, регулируемых перетоков 2.2.1, 2.2.2, ... генерируемых мощностей. Блок 3 задатчиков уставак и коэффициентов влияния состоит из отдельных задатчикав 3.1.1, 3.1.2 уставок по частоте, 3.1.3, 3.1,4, уставок по перетокам мощности, 3.2.1, 3.2.2, ... уставак па генерируемым мощностям, 3.3,1, 3.3.2, ... коэффициентов влияния, Иножества выходов датчиков 2,1.1, .1„2, ... будем называть первым выходом блока 2 телеизмерений, а множества выходов датчиков 2.2.1, 2.2.2, вторым выходом этого блока.

Аналогично, множества выходов задатчикав 3 1.1, 3 1 2, ..., 3 2 1, 3 2 2, будем называть первым выходам блока 3 задатчиков уставак и коэффициентов влияния, а множество выходов задатчикав 3.3.1, 3.3.2, ... — вторым выходам этого блока.

Управляющий блок 5 содержит блок 6 корректирующих фильтров 6.1, 6.2, выход которого является выходом управляющего блока 5 в целом, и блок 7 расчета фактических уставок и весовых коэффициентов, входы которого присоединены к двум выходам блока 2 телеизмерений регулируемых параметров и к первому выходу блок" 3 задатчиков уставак и коэффициентов влияния. Один выход блока 7 расчета фактических уставак и весовых коэффициентов присоединен к первому входу блока 8 расчета коэффициентов долевого участия, второй вход которого подключен к второму выходу блока " задатчиков уставок и коэффициентов влияния, Другой выход блока 7 расчета фактических уставак и весовых коэффициентов присоединен к первому входу блока 9 вычитателей второй вхап каторага подключен к первому выходу блока 2 телеизмерений регулируемых параметров, Выходы блока 8 расч=TB каэффици ентав долевого участил и блока 9 вычитателей пацключены к входам блока

1О умножителей, выход которого грисаединен к входу блока 11 сумматоров, связанного своим выходом с входами блока 6 корректирующих фильтров и блока 7 расчета фактических уставак и весовых коэффициентов.

Блок 7 расчета фактических уставак н весовых коэффициентов (фиг. 2) содержит цве гругпы блоков 17.1-12.6

1089698 8

1О

25

40

5S схем сравнения, входы которых являются входами блока расчета фактических уставок и весовых коэффициентов в целом и подключены к выходам блока 2 телеиэмерений регулируемых параметров, блока 3 задатчиков уставок и коэффициентов долевого участия, блока 11 сумматоров. При этом выходы первой группы блоков 12.1-12.3 схем сравнения присоединены к входам первого дешифратора 13, выходы второй группы блоков 12.4-12.6 — к входам второго дешифратора 14, Выходы первого дешифратора 13 присоединены к управляющим входам первого блока 15 регистров, выходы второго дешифратора 14 — к управляющим входам второго

16 и третьего 17 блоков регистров.

Информационные входы третьего блока

17 регистров подключены к выходу блока 3 задатчиков уставок и коэффициентов долевого участия. Выходы всех этих блоков 15-17 регистров являются выходами блока 7 расчета фактических уставок и весовых коэффициентов в целом.

Блок 8 расчета коэффициентов долевого участия (фиг. 3) содержит соединенные последовательно первый блок 18 умножения матриц, второй блок 19 умножения матриц, блок 20 сложения матриц, инвертор 21 матриц и третий блок 22 умножения матриц, выход которого является выходом блока 8 расчета коэффициентов долевого участия в целом. Первые входы первого 18 и второго 19 блоков умножения матриц подключены к выходу задатчика 3 уставок и коэффициентов влияния. Выход первого блока 18 умножения матриц присоединен к вторым входам второго 19 и третьего 22 блоков умножения матриц. Второй вход блока 20 сложения матриц подключен к выходу блока 7 расчета фактических уставок и весовых коэффициентов.

Второй вход первого блока 18 умножения матриц и второй вход блока 20 сложения матриц подключены к выходу блока 7 расчета фактических уставок и весовых коэффициентов.

Первый дешифратор 13 (фиг. 4) состоит из нескольких однотипных блоков

13.1, 13.2, ..., число которых равно числу генерирующих электростанций.

Схема каждого из таких блоков (фиг.4) содержит три элемента HE 23,1-23.3, входы которых объединены с входами трехвходового элемента И 24 и являются входами блока в целом. Выходы элементов НЕ 23 подключены к входам элемента И 25, а выхода элементов И 24 и 25 присоединены к входам элемента

ИЛИ 26. Выход последнего присоединен к входу элемента НЕ 27. Выходы элементов ИЛИ 26 и НЕ 27 являются выходами блока в целом.

Второй дешифратор 14 (фиг. 5) состоит из нескольких однотипных блоков 14.1, 14.2, ..., число которых равно числу регулируемых параметров.

Схемы каждого из таких блоков (фиг.5) содержит три элемента НЕ 28 ° 1-28.3, входы которых являются входами блока в целом. При этом входы элементов

НЕ 28.2 и 28 ° 3 объединены с входами элемента И 29, а их выходы подключены к входам элемента И 30. Выходы элементов И 29 и 30 присоединены к входам элемента ИЛИ 31. Вход элемента НЕ 28.1 объединен с входами элементов И 32 и 33. Второй элемент

И 32 присоединен к выходу элемента

ИЛИ 31, а второй вход элемента И 33 присоединен к выходу элемента И 29, выход же элемента И 33 связан с входом элемента НЕ 34. Выходы элементов

НЕ 28, И 32 и 33, НЕ 34 являются выходами блока в целом.

Сумматор 20 матриц (фиг. 6) состоит из нескольких обычных сумматоров

35 чисел. Ка.кдый из блоков умножения матриц 18, 19 и 22 (фиг. 7) состоит из нескольких узлов 36, каждый из которых. в свою очередь, содержит несколько умножителей 37, подключенных своими входами к входам многовходового сумматора 38.

Инвертор 21 матриц (фиг. 8) состоит из последовательно соединенных регистра 39, мультиплексора 40, накапливающего умножителя 14, инвертора 42, накапливающего сумматора 43. делителя 44, мультиплекстора 45 и регистра 46. Кроме того, выход накапливающего сумматора 43 подключен к входу регистра 17, выход которого соединен с вторым входом делителя 44, Помимо этого, инвертор 21 матриц содержит генератор 48 тактовых импульсов„ подключенный своим выходом к счетчику 49 адреса, связанному своим выходом с входом постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 50, выход которого присоединен к управляющим входам всех перечисленных узлов ,(кроме генератора 48 тактовых импульсов и счетчика 49 адреса).

Г1 Л1 1 г л2 3

ДР +д Р +LlP = SAf j г1 Г2 t3 где 5 =5 +5 +5

Введем в рассмотрение взвешенную квадратичную ошибку регулируемых параметров " М "4 "2 т и взвешенную квадратичную ошибку управляющих воздействий

2 2 2

0 =h йР„+h ЬР + 4 дР

Г1 2 Г2 3 Г3 где q1 Ч2 У qf 9 h19 112: h, — весовые коэффициенты. Составим далее обобщенн ло ошибку регулирования = K -l-E и рассмотрим приращения генерируемых мощностей и Р, ë hР, д Р г1 — г2 Г3 обеспечивающие минимум обобщенной ошибки 3,,В этом случае, если коэффициенты b достаточно мали в сравнении с коэффициентами а, та минимуму обобщенной ошибки 3 соответствует минимум ошибки регулируемых параметров f<, нулевому значению взвешенной квадратичной ошибки регулируемых параметров Е> соответствуют нулевые значения ошибок пс каждому регулируемому параметру; нулевому значению взвешенной квадратичной ошибки регулируемых параметров соответствует нулевое значение

9 ) 0896

Принцип действия устройства иллюстрируется на примере системы регилирования перетоков активной мощности и частоты в энергосистеме, состоящей из трех энергообъектов, соединенных ли-, нияии электропередач и работающих параллельно. На фиг. 9 51-53 — энергообъекты; 54 — устройство регулирования частоты и перетоков активной мощности Р„ . Р,2 . РГЭ вЂ” енериру- О емые мОщности; Рл1, Рл2 -,леретаки МОщности по межсистемным связям; частота; 51, 5, 5 — статизмы энерУ гообъектов.

Регулируемыми параметрами являются15 частота и перетоки активной мощности

Р11 H P12 между энергООбъектами. Для установйвшегося режима работы этой .энергосистемы приращения Д перетоков, генерируемых мощностей и частоты свя-20 заны уравнениями

98 10 взвешенной квадратичной ошибки управляющих воздействий Я1, .

Таким образом, значения а Рг, полученные из условия минимума обобщенной ошибки регулирования 3, могут быть использованы в каналах управления мощностью регулирующих объектов в качестве сигналов ошибок управляющих воздействий совершенно аналогично тому, как,это делается в обычных одноконтурных системах регулирования по сигналу ошибки, т.е. через корректирующие фильтры поданы на исполнительные органы — регуляторы мощности энергообъектов. Структура и параметры корректирующих фильтров известным

Б автоматике образом выбираются в соответствии с динамическими характеристиками систем (например, в системах регулирования аналогичнсгс назначения ширакс применяются так называемые фильтры пропорциональна-интегрального регулирования).

Относительные значения коэффициентов позволяют задавать степень участия того или иного регулирования параметра в общем режиме регулирования; если,, например, величину каэфсоициента g,. взять много меньше, чем

1 величина коэффициентов а и г,, та перетак Р„, регулироваться не будет, 1

Лналагичным образом относительна значения коэффициентов и определяют степень участия того или иного регулирующего объекта в процессе регулирования: если, например, величину коэффициента и, взять много больше, ем величина коэффициентов и н

2 3

-.n ",:.åðâûé энергообъект л е будет принимать участия в рабсте регулятора °

Управляя значениями коэффициентов а, и b lи, з ;аlв иHсnи lмости ст текущего состояния режима, можно решать целый ряд задач, в частности осушествлять режим ограничения перетоков мощности по каким-либо связям и учитывать наличие регулировочных диапазонов на регулирующих объектах. Так, если режим ограничения пеp YQKoB мощности заключается в там„ -.тобы обеспечить текущее значение перетока в пределах некатарсгс диапазона, заданного значениями верхнегс и нижнего лредепав на допустимую величину перетока, тс коэффициент g при этом перетоке в выражении для обобщенной ошибки 3 должен бить равным нулю да тех пар, пока величина перетока находится 3 цспуcYHìblõ tIpáäeëÿx Лри Бblõсде либо регулирующего объекта коэффици- 0 ент (при аРг данного объекта в выражении для 3 принимает значение, много большее, чем остальные весовые коэффициенты, если исчерпан регулировочный диапазон на увеличение мощнос- 5 ти и при этом текущее приращение мощности направлено на дальнейшее увеличение или если исчерпан регулировоч,о л2. д(( кч

x-о

; Ч=

Ро

hC о р!

AP (ный диапазон на уменьшение мощности и текущее приращение мощности направ-20 лено на ее дальнейшее уменьшение.

В остальных случаях величина коэффициента 1 при данном объекте сохраняет свое исходное значение, определяющее долю участия данного объекта 25 в общем процессе регулирования.

Регулируемыми параметрами могут быть не только отдельные перетоки и частота, но и их различные комбинации, например суммарное значение пе- 30 ретоков по нескольким связям или параметр регулирования обменной мощности со статизмом по частоте.

В общем случае рассмотрим энергосистему, содержащую Ь узлов и Е линий. Два установившихся режима, обозначенные соответственно одним и двумя штрихами, отличающиеся один от другого мощностью генерации в узлах, связаны между собой выражениями где Хо — вектор уставок, и запишем последние выражения в матричной форме

Х =Х+6Ч где

6е.

Отклонению режима Х от Х соответствует обобщенная ошибка регулирования е и = (:,- .",),(> -<") -, ", которая в матричной форме имеет вид э*(к,-х") а(к,-х"I+÷ í÷, (2) 40 где п л(л1 >„ (%. г1с ((f =5 +р Е ьР

45 к=1 Г1 где и Й;1х — известные коэффициенты, определенные для данной конфигурации и режима работы энергосистемы.

Для удобства дальнейшего изложения упорядоченные множества чисел будем называть векторами и матрицами. Так, например, множество чисел а,, где 1< = 1,2, ..., n, будем назы" вать и-мерным вектором А, а множество чисел Ь;1, где 1с = 1, 2, ..., ш и = 1,2, ..., n, будем называть п ш-мерной матрицей В, Терминами

Диагональные матрицы Н и Q будем называть матрицами весовых коэффициентов, матрицу С вЂ” матрицей коэффициентов узловых мощностей на перетоки. Точнее говоря, элемент 5. явj(к

11 1089698 . 12

;перетока за допустимые пределы наэ- "вектор А передается ...", "вектор ванный коэффициент с принимает эна- A поступает ..." и т.п. кратко saчение, соизмеримое со значениями ос- писывается тот факт, что и сигналов, тальных коэффициентов к, или боль- имеющих числовую величину а1., "переше их, а уставка регулирования данно- даются ..." или "поступают го перетока принимает значение, рав- Слово "вектор" в смысле физическое тому пределу, за который вьппел кой переменной, характеризуемой фазой ограничиваемый переток. При исчерпа- и величиной, не применяется. нии регулировочного диапазона какого8 14 ния) должно находиться в некоторых пределах . < )(-<Х. (М либо (режим регулирования) должно иметь значение, достаточно близкое ( к некоторому заданному значению Х;.

В режиме регулирования коэффициент

q.:= q, уставка Х; = Х;

В режиме ограничения при соблюдении условия (4) коэффициент q; О, а уставка Х; не имеет значения, но для определенности будем полагать, Ò Х0- Х{ .

В режиме ограничения при нарушении условия (4) коэффициент уставка Х равна той из величйн Х .

2О { или Х ., относительно которой на1 рушено условие (4), При этом

С(, > 2 С, (5) э=((к -x )-{м) я((х -x)-cu)+v ((u

a=(x;x ){(1(x -x)-vxcx{x(x В)+(x ({ „ ({ЯОЧ +V C{ ßG×+× H {I

Определяя далее дЭ /6V и полагая, что выражение равно нулю, определяем оптимальный вектор V:

2О

dd, du =2 (G 2G+H)V-2Q (2 (x — x j

Ч=а(Х,-Х), (.2, ) где Х = Х (т 1-1 т, ) (Зс{) Все варианты сведены в табл. 1.

Текущее значение гечерируемой мощности РГ должно находиться в неГk которых пределах

P 1 (, P 1 . . (6) Коэффициент h1 принимает одно из двух значений: h или h, причем

h ))h (7)

При этом h1,=h. если условие (б) нарушено и управляющее воздействие

Ч1, на данный объект соответствует изменению мощности Р в сторону нарушения регулировочного диапазона (6). В других случаях h 1 = h .

Все варианты сведены в табл. 2.

Заметив еще, что

Матрица В состоит из элементов

Ь „„где 1< k n, 1 16 +1, похзтому формула (3) может быть прецcTЙБ, "{" н{а в др jJ7r o "{ виде .{..(АР {,= ь . (5.-x.),,за{.

Таким образом, оптимальные управ- З ляющие воздействия д Р{ „зависят or разности между уставками Х; и регу0 .2ируемыми параметрами Х; и от коэф=фициентов Ь;1„ которые, следователь.но„ являются коэффициентами долевого участия.

Матрица В коэффициен- î-â .долевого участия, в свою очередь,, зависит от матриц весовых коэффициентов Н и

Я и от матрицы С коэффициентов влияния (формула 3 с(), Рассмотрим теперь способ вы.-.исления матриц Ц и Н и вектора Х, Текущее значение регулируемого параметра Х . либо (режим ограннче- 5О

{ (>> 9;

Таким образом, (8) (9) С)2 " 1

22 l (Выбор коэффициентов h 1, и q . в соответствии с табл„ 1 и 2 и соотношением (9) позволяет воздействовать на процесс регулирования таким образом, что прежпе всего выполняются ограничения (4) и (6).

Т а б л и ц а 1

Соотношение

Регулирование

Х;

Х. = Х„.

q (Х . 1{

Ограничение

13 1{08969 ляется коэффициентом влияния мощности k"-го узла на i-й переток, а элемент — величиной, обратной коэффициенту статизма энергосистемы.

Иэ (1) и (2) можно найти оптималь- > ный вектор V при котором обобщенная ошибка регулирования 3 является минимальной.

Подставив (1) в (2), получим

16. 1089698

Продолжение табл. 1

Х;

Х (X °

) Ограничение

Ч2

Хи

Ограничение

Таблица 2

) v ) ь„

Соотношение гk (tf гМ гМ любое гМ

V„< 0

Ч > 0

Ч1,< 0

Ч > 0 (12 I

РгК г1

Рг

РгК

h1

И

Г . г

1 при R7 5;

О при к. (5.

Z =X *Х. Z° . =X *Х Z ° Х. *Х.

И

5 (Т б и

1 1 Л 1

) х„

Х.

Х, Х;.0

Х

Таблица 4

Пусть R u S — векторы, компонентами которых являются числа R u S.

1 соответственно, а Š— булевский вектор с компонентами Z>,равными 0 или 1.

Определим для этих векторов операцию сравнения следующим образом:

Z=R +, (10) ЗО если размерности векторов Z, К и S равны и.Ниже различные булевские векторы будем различать по верхним индексам.

Обозначим г A гМ " Ргп 2"=p «р» Z2p «р" уЗ +О г г r г

Z X +Х Х+Х . 6 >< )(п где Р„, Р„", Х, Х " — векторы предельных значений Ргк ° Ргк Х, X " .соответственно. Над булевскими векторами, очевидно, выполнимы операции булевской алгебры.

Векторы предельных значений вырабатываются оператором-диспетчером.

Для единообразия потребуем, чтобы режимы ограничения и регулирования различались нв специальными сигналами режима, а величинами Х и Х,, конкретнее — в режиме ограничения

Х; ) Х;, в режиме регулирования

Ц I

Х". = Х! .

1 1

Учитывая это перепишем табл. и 2 в табл. 3 и 4.

Таблица 3

1089698

Продолжение табл. 4

Н = 1{, 2 + Н Z7

Х = g 8+ yôZ8

О !

6 = 624+ 6229

{17)

{;16 j

8=31eg Я

*6. Г

Обозначим

Н - вектор коэффициентов h>.

11 — вектор коэффициентов q.„

Я $ Ц„, Q - - векторы,,все компонентй которых равны соответственно величинам Ь,, 12, Ч„ Ч

Тогда из табл, 3 и 4 найдем где

Z7 Z Z 2 v2 Z2g3 у8» у4 Z уь В 4(> z!,v>

Очевидно

H = 3!о!ф Н

Итак, алгоритм вычисления. V реализуемый устройством, состоит в следующем: вычисление булевских векторов но (12); формирование вектора Х. по (14) (17 формирование матрицы Н по (13), (1б) и (19); формирование матрицы Я по (15), (18) и (20); вычисление матрицы В по (За); вычисление вектора Ч по (3).

Устройство работает следующим образом.

Блок 3 задатчиков уставок и коэффициентов влияния содержит задатчики

3. 1. 1, 3.1.2 уставок по частоте (Х, и ), задатчики 3.1.3, 3.1,4, уставок по перетокам мощности (P

Р,„.), задатчики 3.2. 1, 3,2.2, и д! 9 уставок по генерируемым мощностям г !! (P.1,, Рг1,) . Выходы этих задатчиков образуют в совокупности первый выход блока 3. Таким образом, на первом выходе блока 3 образуются векторы Х, X,,Р, P . Кроме того, блок 3 со-! и

Г держит задатчики 3.3.1, 3.3.2, коэффициентов влияния. Выходы этих задатчиков образуют в совокупности второй выход блока 3, на котором образуется матрица G.

Блок телеизмерений 2 состоит из датчика 2.1.1 частоты (г.), датчиков 2.1.2, 2.1.3, ... регулируемых перетоков (Р; ), датчиков 2.2.1, 2.2.2.. ... генерируемых мощностей (Р„<). Выходы датчиков частоты и регулируемых перетоков образуют в совокупности первый выход блока 2, а выходы датчиков генерируемых мощностей — второй выход блока 2.

Из задатчика уставок 3 и блока 2 телеизмерений в блок 7 расчета фактических уставок поступают векторы

Х, Х, Р„, Р и Х„, Pr соответственно..Кроме того, в блок 7 расчета фактических уставок из блока 11 сумматоров направляется вектор управляющих воздействий Ч, т.е, управляющие воздействия йР < . На первом выходе блока 7 расчета фактических уставок вырабатывается вектор фактических уставок Х, т.е. фактические уставки ХО перетоков Х = P . и частоты о о

0 Л!

Х „ = f, Этот вектор поступает на первый выход блока 9 вычитателей, на второй вход которого поступает вектор Х, т.е. перетоки X = Р, и частота Х!!+< = f. Блок 9 вычитателей состоит из 2+1 вычитателей и находит разности Х. — Х, т.е. вектор !

Хв, — Х.

На втором выходе блока 7 расчета фактических уставок вырабатываются матрицы весовых коэффициентов (Н, g), которые поступают на первый вход блока 8 расчета коэффициентов долевого участия. На второй вход этого блока поступает матрица С с второго выхода блока 3. На в!!холе блока 8 образуется матрица В K(эффнциентов

1 при R. )5. е е

P IiPP ЯЕ (i

2, 1 сравнения

Таблица 5 г;

Номер блока е

12.1

12. 2

ЕЪ

Z„„

zk

К!

12.3

Х;

Х;

12.4

Х.

1 (>

Х;

12.6

Х1

19 108969 долевого участия, поступающая на первый вход блока 10 умножителей. На первый вход этого блока поступает вектор ÕiI- Х из блока 9 вычитателей.

Блок 10 умножителей состоит из

5 п ° (1+1) умножителей, каждый из которых вычисляет произведение Ь1,.(Х . — Х;), о» (Эти произведения направляются затем на вход блока 11 сумматоров. Этот блок содержит и многовходовых сумма- lO торов, каждый из которых имеет 1+1 входов и вычисляет. одну из величин

hPI-1, (формула 3 Ь ) ° Блок 11 сумматоров в целом вырабатывает вектор управляющих воздействий Ч, который 15 поступает на вход блока 6 корректирующих фильтров и одновременно на вход блока 7 расчета фактических уставок и весовых коэффициентов. Таким образом, организуется обратная связь, 2О благодаря чему следующее значение вектора U зависит от предыдущего значения этого вектора.

Блок 6 корректирующих фильтров состоит из корректирующих фильтров 25

6.1, 6.2, ..., на входы которых поступают сигналы управления d P l,, являющиеся компонентами вектора U.

Корректирующие фильтры выбираются известным в технике автоматического Зо регулирования образом из соображений обеспечения необходимого динамического качества процесса регулирования (устойчивости, быстродействия, величины перерегулирования).

Сигналы управления с выхода блока

6 корректирующих фильтров поступают через канал 4 управления мощностью на измерение мощности регулирующих объектов энергосистемы. В результате 4О этого меняются текущие значения регулируемых параметров энергосистемы— перетоки активной мощности и частота.

При подаче, как описано вышее, на входы управляющего блока 5 они образуют 45 замкнутый контур системы регулирования.

Рассмотрим теперь функционирование блока 7 расчета фактических уставок и весовых коэффициентов и блока 8 расчета коэффициентов долевого участия.

Блок 7 расчета фактических уставок и весовых коэффициентов функционирует следующим образом. Схемы

55 сравнения, из которых состоят блоки 12. 1-12.6, выполняют сравнение двух величин, поступающих на вход этих схем, и вырабатывают сигнал, 8 20 равный 0 или 1 в зависимости от соотношения этих величин. Обозначим величины, поступающие на первый и второй входы схем сравнения, через

R и S ñîîòâåòñòâåííî, а сигнал на

1 1 е выходе этих схем — через Z;, где 1 номер блока схем сравнения; i — номер схемы сравнения в этом блоке. Результат сравнения определяется по формуле

В табл. 5 приведены обозначения этих величин для всех блоков 12 схем

Таким образом, на входы блока 12.! схем сравнения поступают величины Р„1, ( из датчиков 2.2,1< и величины РГ1 из эадатчиков уставок 3.2.К, на входы блока 12.2 — величины из блока 11 сумматоров, на входы блока 12.4 величины Х и Х из задатчиков 3.3.> (I уставок, на входы блока 2. 5 — Х, из датчиков 2.2.>и Х из задатчиков

3.1.! уставок, на входы блока 12.6—

Х из датчиков 2.2. и Х" .из задат1 чиков 3.3,i уставок.

2 3 игналы Z<, Z1,I Z> подаются с выхода блоков 12.1 — 12.3 на вход первого дешифратора !3, на выходе которого образуются сигналы 7 и

7, 7

Эти сигналы вырабатываются в соответствии с формулой (16). Пример реализации этой формулы приведен на фиг.4.

Сигналы Z и Z в свою очередь

7э поступают на управляющие входы регистров, из которых состоит первый блок 15 регистров. Регистры блока 15 имеют два информационных входа — первый и второй. На первом вхо.п. всех регистров блока !5 постояв(I<> присут21 108969 ствует код числа Ь,(, а на втором— код числа h2.

В k-й регистр блока 15 запись1-% вается величина h, если Z1 = 1, или величина h> если Z1, 1. Таким

7 образом, в блоке 15 регйстров формируется диагональная матрица Н весовых коэффициентов — формулы (13) и (19).

Сигналы Z;, Z(, Z; подаются с вы- 1О

6 хода блоков 12.ч-12.6 на вход второго дешифратора 14, на выходе которого образуются сигналы Z Z,, Z Z

Эти сигналы вырабатываются в соответствии с формулами (17) и (18).

Пример реализации этих формул приведен иа фиг. 5.

Ф 9

Сигналы Z u Z. поступают на уп1 равляющие входы регистров, из которых состоит второй блок 16 регистров. Ге- 2п гистры блока 16 имеют два информационных входа — первый и второй, На первом входе всех регистров блока 16 постоянно присутствует код числа q (9 а на втором — код числа с 2.

В i-й регистр блока 16 записывается величина q если Z =: 1, или вели((1 ° .ф чина q если Е. = 1. Если же Z =Z =

29, 1

О, то i-й регистр устанавливается в нуль. 30

Таким образом, в блоке 16 регистров формируется диагональная матрица Я весовых коэффициентов — форму-лы (15) и (20), 0 .6

Сигналы Z u Z поступают на уп1 35 равляюя1ие входы регистров, из которых состоит третий блок 17 регистров, На информационные входы этих регистров поступают из задатчиков уставок

3.1„1 величины Х„ и Х . В i-й регистр блока 17 записывается величия на К, если Я, . = 1 или величина

- ; ч 1 ! если Е." = 1. (.аким образом9 в блоке

17 регистров формируется вектор Х фактических уставок — формула (1 ).

Блок 8 расчета коэффициентов,цолевого .участия функционирует следующим образом. На входы блока 18 умножения матриц поступают матрица коэффициента влияния С из задатчика

5О

3 уставок и матрица весовых коэффициентов 0 из блока 7 расч.ета фактических уставок, На выходе блока 18 образуется произведение матриц G Q которое подается на первый вход второго блока 19 умножения матриц. На второй вход этого блока также поступает матрица С из задатчика 3 уставок. В результате на выхсде блока 19

77 образуется произведс 11 fe матриц G Я С,,т которое подается на один из входов сумматора матриц 20. На другой вход этого сумматора поступаеr матрица Н весовых коэффициентов. Сумма (G Q G + H) с выхода сумматора матт риц 20 направляется на вход инвертора матриц 21, где вычисляется обратная матрица (С Q G + Н) . Третий блок 22 умножения матриц находит произведение матриц, вычисленных первым блоком 18 умножения матриц и инвертором 21 матриц. Таким образом, на выходе третьего блока 22 умножения матриц, который является выходом блока 8 в целом, образуется матрица В коэффициентов долевого участия — формула (34).

Рассмотрим пример реализации блоков сложения, умножения и инвертирования матриц. Пусть А, В и С вЂ” матрицы одинаковой размерности, состоящие из чисел а,1, Ь11, с; соответственно, причем i = 1, 2 ... N; j

2, ... М.

Если С=Я +8 та с . = а-+ Ь".

11 1% 9j

В связи с этим сумматор матриц может быть реализован, например, в виде нескольких обычных сумматоров чисел, Точнее, количество сумматоров равно

ИИ (фиг. 6). Если С = Я Ь „ то ф

С..= о(. Ь 1 Ь

В связи с этим блок умножения матриц может быть реализован, например, в

=ыде (фиг 7) -. åñêîëüêèõ узлов 36, каждый из которых содержит М умножителей 37 (вычисляющих произведение а;1, b(, ), подключенных своими выходами к входам многовхадаво=-а сумматора 38 (вычисляющего сумму по последней формуле). Количество входов зто"-о сумматора также равно М. На выходе каждого такого узла в целом образуется число с;., а число таких

1 узлов равно NM.

Инвертар матрицы вычисляет матрицу, обратную данной. "-=сли данная матрица имеет вид A =- (а1 ), то обратная ей матрицы имеет вид

А-1 = (Ь„,.) где h ° = А" /д.

1) 3 1 9

А " — алгебраическое дополнение

11 элемента матрицы A определитель матрицы А.

98

23 10896

Числа и и А ; определяются по формулам = - -(-Ч с а ..с(... с1 — p

Я.,= (-1,1 р ".„,-" (>-

10 где P = О или 1 в определенной зависимости от четности индексов сомножителей;

M — - множество всех перестановок (о .с ...cL ...с ) чисел

1- я j и от 1 до п;

М, — множество всех перестановок 1 — 1 j+a - - "+II ) (ck о чисел от 1 до п, исключая число j. 20

Инвертор матрицы функционирует следующим образом (фиг. 8).

Генератор 48 тактовых импульсов вырабатывает тактовые импульсы, поступающие на счетный вход счетчика 25

49 адреса. При установке очередного адреса он с выхода счетчика 49 адреса подается на адресный вход постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 50, на информационном выходе 30 которого появляется управляющее слово.

Определенные разряды этого слова поступают на управляющие входы других узлов инвертора матрицы. Таким образом реализуется определенная последо- gg вательность срабатывания указанных узлов. Эта последовательность совершенно не зависит от вида исходной матрицы, что и позволяет использовать

ПЗУ со счетчикбм адреса. 40

Рассмотрим теперь последовательность срабатывания остальных узлов.

Вначале накапливающий уиножитель 41 устанавливается в единицу, а накапливающий сумматор 43 — в нуль. Затем 4 в накапливающий сумматор 43 последовательно подаются из регистра 39 исходной матрицы через первый мультиплексор 40 соиножители а1, а2„ ...

1 первого произведения, входящего в сумму (*). В накапливающем уиножителе 4 1 вычисляется это произведение и подается на вход инвертора 42. Инвертор 42 передает его на свой выход либо из изменения, либо со сиеной знака в зависимости от сигнала управления, поступившего из ПЗУ 50. После этого накапливающий умножитель 41 вновь устанавливается в единицу и начинает накапливать следующее произведение суммы (*), которое также поступает на выход инвертора 42. С выхода инвертора 42 эти произведения поступают на вход накапливающего сумматора 5, где таким образом вычисляется сумма (*). После окончания вычисления числа а по формуле (*) оно записывается в регистр определителя 47, Затем накапливающий умножитель

41 сбрасывается в единицу, а накапливающий сумматор 43 — в нуль. Аналогично числу Д вычисляются па формуле (* ) числа А - . Отличие заключается только в том, что с выхода накапливающего сумматора 43 эти числа поступают на первый вход делителя 44 (а не в регистр 47 определителя), На второй вход делителя 44 подается число и с выхода регистра 47 определителя. Результат деления

Ь;.= А;/А. через второй мультиплексор 45 записывается в регистр 46 обратйой мат- рицы. После записи всех чисел Ь; ) Р т,е. формирования обратной матрицы

А ", процесс прекращается.

Итак, устройство в целом корректирует фактические уставки и коэффициенты долевого участия, а затеи по этим величинам и телеизмерениям вычисляет управляющие воздействия.

Объем необходимых вычислений, выполняемых данным устройством, позволяет выполнять эти вычисления в реальном масштабе. времени в темпе, обеспечивающем возможность его практического использования в замкнутом контуре автоматического регулирования.

Технико-экономический эффект от использования устройства обусловлен возможностью дополнительной передачи электроэнергии избыточных энергообьединений, повышением экономичности режимов регулирования в результате более точного учета экономических факторов режимов объединенных энергосистем, а также возможностью осущест влять перенастройку режима регулирования применительно к изменениям ре.— жима, ((iH9698

1089698 т

Рг +i

1089698.У

1089698

Составитель В. Фотина

Редактор В. Петраш Техред g.Мигунова Корректор, Гирняк

Заказ 3567 Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

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