Устройство для автоматического регулирования перетока мощности между двумя частями энергосистемы

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКО-ГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПЕРЕТОКА МОЩНОСТИ МЕЖДУ ДВУМЯ ЧАСТЯМИ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ, содержащее последовательно включенные задатчик установки перетока мощности , блок коррекции установки перетока мощности, элемент сравнения,свя занный-также с датчиком перетока мощности , пропорционально-интегральнодифференциальный регулятор и распределитель задания нагрузки электрических станций, каждыйвыход которого, связанный с системой регулирования мощности тепловой электростанции, через последовательно включенные формирователь экспоненциальной составляющей закона изменения текущего динамического диапазона регулирования тепловой электростанции, сумматор, связанный также с задатчиком величины разрешенного динамического диапат зона регулирования тепловой электростанции , и умножитель подключен к входу блока коррекции уставки перетока мощности, отличающееся тем, что, с целью повьшения пропускной способности линии электропередачи и повыщения надежности использования линии электропередачи в энергосистеме , содержащей регулирующие гидроэлектростанции,в устройство введены датчики мощности гидроагрегатов гидроэлектростанции, датчики подклю чения гидроагрегатов к регулированию и датчи си положения высоковольтных выключателей, входы которых служат для подключения к системам регулирования мощности гидроэлектростанции, а выходы подключены соответственно к первому, второму и третьему входам дополнительно введенного блока формирования текущего динаьмческого диапазона регулирования электростанции, выход которого через дополнительный умножитель подключен, к входу блока коррекции уставки перетока мощности, блок формирования текущего динамического диапазона регулирования гидроэлектростанции выполнен с числом упомянутых входов по числу гидроагрегатов ГЭС и содержит по числу гидроагрегатов ГЭС элементы вычитания, . связанные с соответствующими задатчиIsS ками номинальной мощности гидроагреО 4 4; О гатов, умножители диапазона на загрузку , умножители диапазона на разгрузку , а также сумматор диапазона на загрузку, сумматор диапазона на разгрузку, коммутатор с задатчиком ,... режима комумтации, каждый первый, второй и третьий входы блока формирования текущего динамического диапазона регулирования гидроэлектростанции связаны через соответствующий элемент вычитания с первьм входом соответствующего умножителя диапазона на загрузку и первым входом соответствующего уютожителя диапазона на разгрузку, вторымвходом соответст

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(59 Н 02 J 3/06 ЖИК6 . .. : ЩЩЦОТ&4:, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3606188/24-07 (22) 17.06.83 (46) 23.10.84. Бюл.й - 39 (72) 1О.М.Терезов и И.Я.Вонсович (71) Объединенное диспетчерское управление энергосистемами Северо-Запада (53) 621.3.16.,722 (088.8) (56) i. Авторское свидетельство СССР

Ф 864426 кл. H 02 J 3/06, 1979. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКО-ГО РЕГУ31ИРОВАНИЯ ПЕРЕТОКА МОЦНОСТИ МЕЖДУ ДВУМЯ ЧАСТЯМИ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ, содержащее последовательно включенные задатчик установки перетока мощности, блок коррекции установки перетока мощности, элемент сравнения,связанный также с датчиком перетока мощности, пропорционально"интегральнодифференциальный регулятор и распределитель задания нагрузки электрических станций, каждый выход которого, связанный с системой регулирования мощности тепловой электростанции, через последовательно включенные формирователь экспоненциальной составляющей закона изменения текущего динамического диапазона регулирования тепловой электростанции, сумматор, связанный также с задатчиком величины разрешенного динамического диапа-, зона регулирования тепловой электростанции, и умножитель подключен к входу блока коррекции уставки перетока мощности, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения пропускной способности линии электропередачи и повышения надежности использования линии электропередачи в энер„„SU„„1120449 А госистеме, содержащей регулирующие гидроэлектростанции,в устройство введены датчики мощности гидроагрегатов гидроэлектростайции, датчики подклю" чення гидроагрегатов к регулированию и датчики положения высоковольтных выключателей, входы которых служат для подключения к системам регулирования мощности гидроэлектростанции. а выходы подключены соответственно к первому, второму и третьему входам дополнительно введенного блока формирования текущего динамического диапазона регулирования электростанции, выход которого через дополнительный

О умножитель подключен: к входу блока Е коррекции уставки перетока мощности, блок формирования текущего динами- %gJ ческого диапазона регулирования гид- С роэлектростанции выполнен с числом ю ь упомянутых входов по числу гидроагрегатов ГЭС и содержит по числу гидро" агрегатов ГЭС элементы вычитания, IaaaL связанные с соответствующими задатчиками номинальной мощности гидроагре- © гатов, умножители диапазона на заг.рузку, умножители диапазона на разгрузку, а также сумматор диапазона 4 на загрузку, сумматор диапазона на C© разгрузку, коммутатор с задатчиком режима комумтации, каждый первый, второй и третьий входы блока формиро" вания текущего динамического диапазона регулирования гидроэлектростан- «Ъ» ции связаны через соответствующий элемент вычитания с первым входом соответствующего умножителя диапазона на загрузку и первым входом соответствующего умножителя диапазона на разгрузку, вторым входом соответст 11 вующего умножителя диапазона на загрузку, третьим входом соответствующего умножителя диапазона на загрузку и вторым входом соответствующего умножителя диапазона на разрузку, вторым входом соответствующего умножителя на загрузку, выходы умножителей диапазона на загрузку подключены к входам сумматора дипазона на

20449 загрузку выходы умножителей диапазона на разгрузку соединены с входами сумматора диапазона на разгрузку, выходы сумматоров диапазонов через коммутатор диапазонов, связанный с задатчиком режима коммутации, подключены к выходу блока формирования текущего динамического диапазона pery" пирования гидроэлектростанции.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для автоматического регулирования (ограничения) перетока мощности по линии электропередачи между двумя частями энергосистемы.

Известно устройство для автоматического регулирования перетока мощности между двумя частями энергосис-, темы, содержащее последовательно вклю- f0 ченные эадатчик уставки перетока мощ" ности, блок, коррекции уставки перетока мощности, элемент сравнения, связанный также с датчиком перетока мощности, пропорционально-,интегрально- дифференциальный регулятор и распределитель задания нагрузки электрических станций, каждый выход которого, связанный с системой регулирования мощности тепловой электростанции,че20 рез последовательно включенные формирователь экспоненциальной составляющей закона изменения текущего динамического диапазона регулирования тепловой электростанции, сумматор,связанный также с задатчиком величины разрешенного динамического диапазона регулирования тепловой электростанции, и умножитель подключен к входу блока коррекции уставки перетока (1) . З0

Недостаток этого устройства заключается в следующем.

В устройстве осуществляется коррекция уставки регулирования (ограничения) перетока мощности по линии элект M ропередачи только в функции текущих динамических диапазонов регулирования тепловых электростанций (ТЗС).

На практике наиболее широкое участие в регулировании (ограничений) 40 перетоков обменной мощности принимают гидроэлектростанции (ГЭС).

Имеющийся опыт участия ГЭС в регулировании системных параметров показывает, что для ГЭС также является характерным изменение динамических хаарктеристик в сторону увеличения мощности электростанции. Указанное изменение динамических характеристик

ГЭС определяется предшествующим режимом работы гидроагрегатов, на которых производят набор нагрузки по заданию регулятора перетока, Это явление вызвано тем, что время набора мощности на остановленных гидроагрегатах и на гидроагрегатах, включенных в сеть, существенно отличается за счет дополнительных потерь времени на разворот и синхронизацию остановленного гидроагрегата. Так, например, время набора мощности от нагрузки холостого .хода до номинальной на гидроагрегате, предварительно синхронизированном с частотой сети или работающем в режиме синхронного компенсатора (CK), примерно в 6-9 раэ меньше времени Ha6oða мощности íà остановленном гидроагрегате. При этом необходимо учитывать возможную неуспешную .синхронизацию гидроагрегата с частотой сети. В этом случае даже при успешном автоматическом,эамеща нии очереди (т.е, пуска следующего остановленного гидроагрегата) время набора мощности существенно возрастает.

Применяемые в настоящее время устройства для автоматического управления мощности ГЭС (автооператоры, групповые регуляторы мощности), как

1! 20439 правило, при поступлении задания от регулятора (ограничителя) перетока на увеличение мощности ГЭС в первую очередь увеличение мощности ГЭС осуществляют на гидроагрегатах, работаю- 5 щих в режиме синхронного генератора (СГ) с нагрузкой,меньшей номинальной, или на агрегатах, работающих в режиме

СК, путем их предварительного перевода в режим СГ. В последнюю очередь изменение мощности ГЭС осуществляет,ся на остановленных гидроагрегатах путем их предварительного перевода в режим СГ.

Таким образом, при наличии на ГЭС

15 гидроагрегатов, работающих в режиме

СГ с нагрузкой, меньшей номинальной, и гидроагрегатов, работающих в режиме СК изменение мощности ГЗС в стоЭ

20 рону: увеличения будет происходить с наперед заданными и известными наилучшими динамическими характеристиками. Причем эти динамические характеристики будут выдержаны только

25 в диапазоне, который имеется на гидроагрегатах, работающих в режимах

СГ и СК.

В диапазоне регулирования, в котором требуется предварительная операция пуска остановленного гидроаг30 регата и его. последующая синхронизация с частотой сети, изменение мощности ГЭС в сторону увеличения нагрузки будет происходить при наличии временного запаздывания, дли- 35 тельность которого определяется временем, необходимым на операции пуска и синхронизацию гидроагрегата. Время запаздывания изменяется в достаточно широких пределах от десятков си- 40 кунд до нескольких минут.

Рассмотренное изменение динамических характеристик регулирующих ГЗС позволяет ввести понятие текущего динамического диапазона регулирования и для ГЭС.

Текущий динамический диапазон регулирования (ТДД) ГЗС есть фактический текущий диапазон регулирования раздельно на загрузку и на разгрузку только на гидроагрегатах, вращающихся синхронно с частотой сети (подклю" ченных к шинам ГЭС) и подключенных к системе автоматического регулирования мощности гидроэлектростанции (автооператору, ГРАИу).

Величина ТДД определяется по формуле где ЩР (tj ДД3 (Ц

ы (t) 1j — ТДД на разгрузку соответственно; — текущая фактическая мощность

i -ro гидроагрегата j-ой ГЭС; — коэффициент (телесигнал), отражающий подклю-:. ченное или отклю. ченное состояние

i-го гидроагреТС; (t) гата к системе автоматического регулирования мощности j-ой Ñ> номинальная мощность i-го гидроагрегата j -ой Có (t) — коэффициент (телесигнал), отражающий режим работы i-го гид роагрегата j.-ой

ГЭС;

Х- гидроагрегат подключен к ши-. нам ГЗС и работает в режиме

СГ или СК,О -гид" роагрегат остановлен п1 — общее количество агрегатов

-ой ГЗС.

11ОН

N ..,. (t)ТС;.2

Неучет ГЭС в известном, устройстве приводит к снижению уставкй регулирования (ограничения) перетока обменной мощности и, как следствие, к неоправданному недоиспользованию пропускной способности линии электроле" редачи, в тех случаях, когда1на регулирующих ГЭС существует ТДД в необходимом направлении. Кроме того,при участии в регулировании (ограничении) перетока мощности одних только ГЭС, иэветсное устройство не обеспечивает дополнительного расширения использования пропускной способности линии .электропередачи.

1120449

Целью изобретения является повышение пропускной способности линии электропередач и повышение надежности использования линии электропере- дачи в энергосистеме, содержащей 5 регулирующие. гидроэлектростанции.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматического регулирования перетока мощности между двумя частями энергосистемы, содер жащее последовательно включеннные задатчик уставки перетока мощности, блок коррекции уставки перетока мощ" ности, элемент сравнения, связанный так же с датчиком перетока мощности, пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор и распределитель „ .задания нагрузки электрических станций калщый выход которого, связан20 ный с системой регулирования мощности тепловой электростанции, через последовательно включенные формирователь экспоненциальной закона изменения текущего динамического диапазона регулирования тепловой электростанции, :сумматор, связанный так же с задатчийем величины разрешенного динамические диапазона регулирова.ния тепловой электростанции и умножитель подключен к входу блока кор30

1 рекции уставки перетока мощности, введены дополнительно датчики мощности гидроагуегатов гидроэлектростанции, датчикмоподключения гидроагрегатов к регулипованию и датчики поло-З5 жения высоковольтных выключателей входы которых служат, для подключения к системам регулирования мощности гидроэлектростанциш,-у выходы подключены соответственно к .первому, второму и третьему входаю дополнительно введенного блока фори11рования текуще" го динамического дианаздна регулирования гидроэлектростанции. выход ко45 торого через дополнитедьйьф умножитель подключен к входу батюка коррекции уставки перетока мощности, блок формирования текущего динамического диапазона регулирования гидроэлектростанции выполнен с числом упомянутых входов по числу гидроагрегатов ГЭС и содержит по числу гидроагрегатов

ГЭС элементы вычитания, связанные с соответствующими задатчикамн номинальной мощности гидроагрегатов,умно- жителя диапазона на загрузку, умножителя диапазона на разгрузку, а также сумматор диапазона на загрузку, суиматор диапазона на разгрузку, коммутатор с задатчиком режима коммутации, каждый первый, второй и третий входы блока формирования текущего динамического диапазона регулирования гидроэлектростанции связаны через соответствующий элемент вычитания с первым входом соответствующего умножителя диапазона на загрузку и первым входом соответствующего умножителя диапазона на разгрузку, вторым входом соответствующего умножителя диапазона на загрузку, третьим входом соответствующего умножителя диапазона на загрузку и вторым входом соответствующего умножителя диапазона на разгрузку, вторым входом соответствующего умножителя на загрузку, выходы умножителей диапазона на загрузку подключены к входам сумматора диапазона на загрузку, выходы умножителей диапазона на Разгрузку соединены с входами сумматора диапазона на разгрузку, выходы сумматоров диапазонов через коммутатор диапазонов, связанный с задатчиком режима коммутации,подключены к выходу блока формирования текущего динамического диапазона регулирования гидроэлектростанции.

На чертеже представлена схема предлагаемого устроства.

Устройство содержит эадатчик I уставки перетока мощности, блок 2 коррекции уставки перетока мощности, элемент 3 сравнения, датчик 4 перетока мощности, пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор 5, распределитель 6 задания нагрузки электрических станций, систему 7 регулирования мощностей тепловой электростанции, формирователь 8 экспоненциальной составляющей закона изменения

ТДД регулирования тепловой электростанции, сумматор 9, задатчик 1О величины разрешенного динамического диапазона регулирования тепловой электростанции, умножитель 11, датчики 12 мощности гидроагрегата гидроэлектростанции, датчики 13 подклю-. чения гидроагрегата к регулированию, датчики 14 положения высоковольтного выключателя гидроагрегата, систему

15 регулирования мощности гидроэлектростанции, блок 1б формирования ТДЦ гидроэлектростанции, элементы 17 вычитания, задатчики 18 номинальной мощности гидроагрегата,умножители 19 диапазона на загрузку, 7

1 сумматор 20 диапазона на загрузку, коммутатор 21 диапазонов, задатчик

22 режима коммутации, умножители 23 диапазона на разгрузку и сумматор

24 диапазона на разгрузку.

Устройство работает следующим образом.

На выходе элемента 17 существует сигнал Е„ в соответствии с выраже«

4»» нием

Е1,. - Ц"1 () — N (С)

Умножитель 19 осуществляет перем ножение сигнала Е4,, на двупозиционные сигналы, поступающие с выходов датчиков 13, и 14

120449

Е = М (t) ТС. (t) Р

2Э

Сумматор 24 осуществляет суммирование сигналов, которые поступают

5 Hà его входы с выходов умножителей 23

24 2Э» 2Э? > т 1Э» t" 1 2Этт

=Е +е .+Е

=X. N ® тс,ц

Таким образом, на выходе сумматора

24 существует сигнал, соответствующий ТДД гидроэлектростанции на разгрузку в любой произвольный момент времени е, =(и "(t)-и; (»))тс ;(»1 Tc;(t) В зависимости от состояния объек-?0 та сигналы на выходе датчиков 13 и

14 могут принимать значения 0 или 1.

Таким образом, если i-й гидроагрегат не подключен к регулированию или отключен с помощью высоковольтно- 25 го выкпючателя от шин электростанции, то на выходе умножителя 19 существует нулевой сигнал, в противном случае сигнап Е равен разности между заданной йоминальнои мощностью

i-го гидроагрегата и его фактической нагрузкой в момент времени t,Ñóììàтор.20 осуществляет суммирование сигналов, которые поступают на его входы с выходов умножителей 19 " 35

20 19» (9? " 19 " 19й

= ((т". "(»1-Р(»().тс, (ц тс,(»т, 14 где n - общее количество гидроагре- 40 гатов ГЭС.

Таким образом, на выходе сумматора 20 существует сигнал, соответст- . вующий ТДД гидроэлектростанции на загрузку в любой произвольный момент 45 времени

Egî = PP3 (t)

Умножитель 23 осуществляет перемножение сигналов, поступающих с выходов датчиков 12 и 13

Е,, = ДДГ (t)

С помощью задатчика 22 задается один из двух возможных режимов работы коммутатора 21 ° Первый режимкоммутатор 21 обеспечивает цепь прохождения сигнала Е2 на вход умножителя 11 и размыкает цепь прохождения сигнала Е g4 . Второй режим-коммутатор

21 обеспечивает цепь прохождения сигнала Е на вход умножителя 11 и размыкает цепь прохождения сигнала Еу0 .

С учетом электрического расположения гидроэлектростанции относительно регулируемого перетока мощности с помощью коммутатора 21 обеспечивается коррекция уставки перетока на величину ТДД регулирования на загруз-. ку или разгрузку, которые в умножителе 11 изменяются пропорционально коэффициенту надежности (К(1), коэффициенту влияния изменения мощности (К8) и коэффициенту долевого участия (Кду ).

Таким образом, устройство с новой совокупностью признаков. обеспечивает непрерывную коррекцию уставки перетока мощности дополнительно в функ-. ции ТДД регулирования ГЭС. Это позволяет по сравнению с известным расширить диапазон регулирования перетока и приводит одновременно к повышению надежности и улучшению качества регулирования последнего..1120449

Составитель К.Фотина

Техред 3. Палий Корректор М. Иаксимишинец

Редактор Л.Лосева филиал ППП "Патент", r.Óærîðîä, ул.Проектная, 4

Закаэ 2755/42 Тираж 613 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж"35, Раушская наб., д.4/5