Устройство автоматического регулирования перетоков активной мощности в энергосистеме

 

Изобретение относится к области электротехники. Целью изобретения является упрощение устройства и повьшгёние экономичности и надежности энергоснабжения путем улучшения использования пропускной способности линий передач и режима работы электростанций . Эта цель достигается за счет того, что устройство содержит соединенный с энергосистемой 1 блок 2 телеизмерений регулируемых параметров и блок 3 эадатчиков уставок. С 1C сл 4 litaik

СОЮЗ С0ВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТРНЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (д) 4 Н 02 J 3/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 " ц. (21) 3839668/24-07 (22} 02.01,85 (46) 15.09.86. Бюл. И- 34 (7i) Ордена Октябрьской Революции всесоюзный государственный проектноизыскательский и научно-исследовательский институт энергетических систем и электрических сетей "Энергосетьпроект" (72} С.И.Хмельник (53) 621.316.728 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1070641-А, кл. Н 02 J 3/06, 1982.

Авторское свидетельство СССР

В 1089698-А, кл, Н 02 J 3/06, 1982.

„. SU„„3 257744 А 1 (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПЕРЕТОКОВ АКТИВНОЙ ИОЦ»

НОСТИ В ЭНЕРГОСИСТЕМЕ (57) Изобретение относится к области электротехники, Целью изобретения является упрощение устройства и повьш ение экономичности и надежности энергоснабжения путем улучшения использования пропускной способности линий передач и режима работы электростанций. Эта цель достигается за счет того, что устройство содержит соединенный с энергосистемой 1 блок 2 телеизмерений регулируемьпс параметров и блок 3 задатчиков уставок. С

257744

1 энергосистемой 1 каналом 4 управления мощностью регулирующих объектов связан управляющий блок 5. Блок телеизмерений состоит из отдельных датчиков 2-1, 2-2,... генерируемых мощностей. Блок 3 задатчиков уставок состоит из отдельных задатчиков

3-1-1, S-1-2,... уставок по перетокам мощности, 3-2-1, 3-2-2,... Уста-вок по генерируемым мощностям. Управляющий блок 5 содержит. блок 6 корректирующих фильтров и блок 7 формирования управляющих воздействий. При этом блок формирования уг.равляющих воздействий выполнен из имитаторов узлов энергосистемы и имитаторов линий электропередач, количество которых определяется количестном узлов и линий электропередач энергосистемы. Каждый имитатор узла энергосистемы содержит включенные последовательно между его функциональными входами ограничитель тока и управляемый источник тока, параллельно которому включены последовательно соединенные усилитель и резистор. Каждый имитатор пинии электропередач выполнен в виде включенного между его функциональными входами ограничителя тока с двумя управляющими ьходамн. В рассматрива,емой электрической цепи устройства минимизируются тепловые потери и фа- шается задача квадратичного программирования. 4 ил, Ф

Изобретение относится к электроэнергетике.

Цель изобретения - V o eHHe устройства и повыиение экономичности и надежности энергоснабжения путем улучвения использования цропускной способности линий передач и режима работы электростанций.

На фиг. 1 изображена, схема пред" лагаемого устройства; на фиг.2— схема блока формирования управляющих воздействий; на фиг.3 и 4 — схем» имитатора узла энергосистемы и аграничителя така.

Предлагаемое устройство .содержит соединенный с энергосистемой 1 блок 2 телеизмерений регулируемых параметров и блок 3 задатчиков уставок. С энергосистемой 1 каналом 4 управления мощностью регулирующих объектов связан управляющий блок 5.

Входи управляющего блока 5 присоединены к выходам блока 2 телеизмерений регулируемых параметров и блока 3 задатчиков уставок.

Блок 2 телеизмерений состоит нз отдельных датчиков 2-1, 2-2, генерируемых мощностей. Блок 3 за" датчиков уставок состоит из отдельных задатчиков 3-1-1, 3-1-2, уставок по перетокам мощности, 3-2-1, 3-2-2,... уставок по генери--руемым мощностям, 1ь 2 2и ° разуют выход блока 2 телеизмерений, аналогично выходы эадатчиков 3-1-, 3-1-2,... и 3-2-1, 3-2-2, . ° . - Выход блока 3 задатчиков уставок.

Управляющий блок 5 содержит блок 6 корректирующих фчльтров и блок 7 форИ мирования управляющих воздействий, выход которого соединен с входом блока 6 корректируке1их фильтров, выХод которого явпяетсч выходом уп равляющего блока в целом, Бервый н

15 второй входы блока 7 формирования управляющих воздействия являются одновременно cîîòeåòñòäóþùèìè входами управляющего блока 5 в целом.

Блок формирования .управляющих

2б возяе:":ствий выполнен из имитаторов

,8-1„ 8-2,...,8- К узлов знергосистемы н имитаторов 9-1,9-2.. .,9- 1 линий электропередач, количество которых определяется количеством

25 узлов и линий электропередач энергосистемы. Каждый имитатор 9 линий электропередач имеет два функциональных и два управляющих входа, а каждлй имитатор 8 узла-энергосис39 темы — два функциональных входа, три управляющих входа и управляющий выход, причем зти выходь1 образуют вы.3

12577 ход блока 7 формирования управляющих воздействий. Первые управляющие входы всех.имитаторов 8 узлов энергосистемы в совокупности образуют первый вход блока 7 формирования управляющих воздействий, связанный с выходом блока 2 телензмерений. Первые функциональные входы всех имитаторов 8 узлов энергосистемы объединены. ВторЫе функциональные входы 10 . имитаторов 8 и первый и второй функциональные входы всех имитаторов 9 линий электропередач обьединены аналогично соединению концов имитируемых линий электропередач с имитиру- 15 емкими узлами энергосистемы: каздая линия электропередач имитируется одним из имитаторов 9- I а калдый узел энергосистемы имитируется одним из имитаторов 8-k. 20

Калдый имитатор 8 узла энергосистемы содерзжт включенные последовательно мешду его функциональными входами ограничитель 10 тока с двумя управляющими входами и управляемый25 источник 11 тока, параллельно которому включены последовательно соединенные усилитель 12 и резистор 13.

Каидый имитатор 9 линии электропередач выполнен в виде включенного 50 мешду его функциональными входами ограничителя тока с двумя управляющими входами. е ргк — ski ) h> 7

)st и е p„„.o; (4) к=!

Рл рл Рд ) (Ь) % ф гк г„P«> где Ч„-. управления, вырабатываемые устройством;

, — измеренные узловые мощности; „, — узловые мощности, которые установятся пасле отработ. ки управлений; — перетоки мощности, которые установятся после отработ(Ф ки управлений;

Р,„, Pð„ - предельные значения (наименьшее и наибольшее соответственно} узловых мощностей г„, задаваевые в блоке задатчиков уставок; то хе, для перетоков мощностей Р ;

P« . (0,1-1) в зависимости от соединений k "ãî узла с i -й линией электропередач и от направления перетока, принятого за полошительное.

Таким образом, предлагаемое устройство решает задачу минимизации показа еля качества при условиях (1)-(7), где неизвестны Ч „,, Р,.„

P„,, а данными являются 5,„, Р,„, P,ã „„ ..,, а... л, и коэффициенты И„и P |„ .

Эта задача решается электрической цепью, являющейся моделью энергосистемы н физической моделью этой задачи. Эта электрическая цепь образуется в блоке 7 формирования управляющих воздействий и имеет следующие компоненты и параметры: ㄠ— сопротивление резистора 13, входящего в сосУправляющие входы ограничителей 10 тока во всех имитаторах s совокупнос- .

«35 ти образуют второй управляющий вход . блока 7 формирования управляющих воздействий, соединенный с выходом блока 3 задатчиков уставок.

Ограничитель тока содершит два соединенных последовательно управляемых источника 14 и 15 тоха, параллельно каздому из которых присоеди.нены диоды. 16 и 17, включенные в нротивополо:кных направлениях относительно друг друга, причем управляющие входы управляемык источников 14 и 15 тока являются управляющими входами ограничителя тока. Источники 11, 14 и 15 тока, используемые в устрой«50 стве, вырабатывают ток постоянной величины, не зависящей от напряшения на захимах источника тока и опреде» ляемой сигналом на его управляющем

55 .входе.

Математическая формулировка задачи регулирования, решаемая предлагаемым

44

4 ,устройством, состоит в обеспечении минимизации при условиях

12577

I Ю

i Ihi i 1 „, . (17) и (= в г (18) -о;

К=1 с, гк (9) t -l,+d,;

1гк е

1к t

1кю

e. I

,Ь 1

3 г IAt

М

I ni i

Tri г

/ 2 гк I ê

P,", р4о

Р„, л

Ч„ гп (12) (19) SO

°

1,ФI Йга а токи I„„ и 1, =0 к= г" (20) и

Х.I.., .= 0 к -"! (21) н,41» а IM

Ф тав имититора 8- k узла энергосистемы; I,„ток управляемого напряжением источника 11 тока, входящего в состав имитатора 8-k узла энергосистемы;

I,„ - ток, протекающий через резистор и„ и усилитель !2, входящий в состав имитатора 8- k узла энергосистемы; 1к — ток, протекающий через ограничитель !О тока, входящий в состав имитатора 8-k узла энерго- 1О системы, I>, — ток, протекающий через ограничитель 10 тока, входящий в состав имитатора 9- линии электропередач.

В этой цепи соблкдается первый И закон Кирхгофа, т.е.

1 (10)

Фй)

Соотношение (10) следует из {3), а также из того, что конфигурация электрической цепи повторяет конфи гурацию энергосистемы. уравнение {8) следует из того, что первые функциональные входы всех имитаторов 8-k объединены. Уравнение (9) следует из схемы имитатора 8-1 (фиг.З).

Ограничитель тока приведен на фиг.4, причем 1 — ток, протекающий через ограничитель тока в целом;

1,, 1 — токи управляемых напряжением источников 14 и 15 тока," д, — токи, протекающие через диоды 18 и 19.

Очевидно, 3, О

dzy 0

Из (11)-(14) следует, что

Для ограничителей 10 тока обознаI \ 1 чают токи 1, г,, соответственю М но через 1к, 1к, 1„и 1„;, 1п,, I,, Тогда из (15) получают

В рассматриваемой электрической цепи тепловые потери

Электрическая цепь, содержащая сопротивления, диоды и источники тока постоянной величины, удовлетворяет принципу минимума тепловых потерь, т.е. токи в такой цепи распределяются так, что удовлетворяют первому закону Кирхгофа, ограничениям вида (13) и (14), накладываемыми диодами, и минимизируют количество тепла, выделяемого в резисторах.

В соответствии с этим принципом в рассматриваемой электрической цепи минимизируются тепловые потери Q при условиях (8)-(10), (16)-(18).

Хаким образом, электрическая цепь предлагаемого устройства решает задачу квадратичного программирования с показателем качества (18), линейными ограничениями (8)-(10) и ограничениями в виде двусторонних неравенств (16) и (17). В этой задаче известны токи источников тока, ynt равляемых напряжением 1„, 1, I»

Iz, Iг„ . В результате решения этой задачи (т.е. при окончании переходного процесса) становятся известными токи I„, 1„;, 1 „ . Последние могут быть измерены в результате наличия усилителей 12. Входное сопротивление этих усилителей мало и поэтому не влияет на распределение токов, а напряжение И„ на их выходе пропорционально току I „ г„° удовлетворяют условию;

Из (8), (9) и (20) следует, что

12577

При этом задача минимизации 9 при условиях (9), (1О), (16)-(18), (20) и (21), полностью эквивалентна задаче минимизации показателя качестsa I регулирования перетоков активной мощно"ти в энергосистеме при условиях (1)-(7).

Устройство работает следующим образом.

Из блока 2 телеизмерений на уп- !О равляющие входы источников 1! тока поступают величины „„, устанавливают величину тока I этих источников в соответствии с (19). Таким образом токи 11 источников становят- !5 (ся равными величинами Iz„, пропорциональным генерируемым мощностям Р гк

Эти мощности удовлетворяют условию (4). Отсюда и из (19) следует, что токи I„ удовлетворяют условию (20).

Из блока 3 задатчиков уставок на управляющие входы источников 14 и 15 тока, входящих в состав ограничителей тока, поступают величины устав г э, е hi э yctaHasJIHBaH

25 в соответствии с (19) величины токов источников 14 и 15 тока 14 в ограничителях 10 тока.

Следовательно, реализуются ограничения (16) и (17) . 30

Поскольку соблюдаются условия (19) и (20), задача, решаемая электрической цепью устройства, эквивалентна, как указывалось, задаре регулирования. При этом по окончании переходного процесса в моделирующей цепи токи в резисторах 13 устанавливаются равными величинам I,, пропорциональным управлениям „ . Эти токи протекают также через усилители 12 (с 40 малым входным сопротивлением). Таким образом, сигналы на выходах усилителей 12, оказываются пропорциональными управлениям „ . Эти сигналы подаются на входы блока корректирую- 45 щих фильтров 6.

Сигналы с выхода блока корректирующих фильтров 6 поступают через канал 4 в энергосистему 1 для изменения мощности регулирующих объектов.

В результате этого меняются текущие значения регулируемых параметров энергосистемы. После следующего цикла измерения соответствующие телесигналы вновь подаются на входы источников 11 тока, в результате чего образуется замкнутый контур системы регулирования.

44 8

Формула изобретения

Устройство автоматического регулирования перетоков активной мощности в,энергосистеме,, содержащее блок телеизмерения регулируемых параметров, состоящий из датчиков генерируемых мощностей энергосистемы, а выход объединяет выходы датчиков генерируемых мощностей, блок задатчикоа уставок, состоящий из задатчиков уставок по перетокам мощности и задатчиков уставок по генерирующим мощностям, управляющий блок, связанный своим выходом через канал управления мощностью с регулирующими объектами энергосистемы, причем управляющий

\ блок содержит блок формирования управляющих воздействий, выход которого соединен с входом блока корректирующих фильтров, выход которого является выходом управляющего блока в целом, блок формирования управляющих воздействий выполнен из имитаторов узлов энергосистемы и имитаторов линий электропередач, количество которых определяется количеством ysлов и линий электропередач энергосистемы, каждый имитатор линии электропередач имеет два функциональных входа, а каждый имитатор узла энергосистемы имеет два функциональных входа, первый управляющий вход и управляющий выход, причем эти выходы образуют в совокупности выход блока формирования управляющих воздействий в целом, первые управляющие входы всех имитаторов. Узлов энергосистемы образуют в совокупности первый вход блока формирования управляющих воздействий, связанный с выходом блока телеизме- . рений, первые функциональные входы всех имитаторов узлов энергосистемы объединены, вторые функциональные входы этих имитаторов и первый и второй функциональные входы всех имитаторов линий электропередач соединены между собой аналогично соединению концов имитируемых линий электропередач с имитируемыми узлами энергосистемы, каждый имитатор узла энергосисте. ы содержит усилитель и управляемый источник тока, о т л ив ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения экономичности и надежности энергоснабжения путем улучшения использования пропускной способности линий электропередач и режима работы

744

1О

9 1257 электростанций, каждый имитатор линии электропередач выполнен в виде включенного между его функциональными входами ограничителя тока с двумя управляющю4и входами, каждый имитатор узла энергосистемы дополнительно содержит резистор и ограничитель тока с двумя управляющими входами, причем этот ограничитель включен последовательно с управляеиим источником то- !6 ка между функциональными входами этого имитатора, а параллельно управ- . ляемому источнику тока включены последовательно соединенные усилитель и резистор, управляющие входы ограничителей тока во всех имитаторах образуют в совокупности второй управляющий вход .блока формирования управляющих воздействий в целом, сое)диненный с выходом блока задатчиков уставок, причем управляющие входы ограничнтелей тока имитатора линий электропередач подключены к выходам задатчиков уставок по неретокам мощности, а управляющие входы ограничителей тока имитатора узла энергосистемы подключены к выходам задатчиков уставок по генерируемым мощностям.

1257744 дуt

Составитель К.ФотиЪ а

Редактор Л.Пчелинская Техред Л.Cepggoaosa - Корректор М.Самборская

Заказ 5034/53 Тирам 612 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Уягород, ул. Проектная, 4