Способ автоматического регулирования параметров энергосистемы

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для автоматического регулирования параметров энергосистемы, в частности перетоков активной мощности и частоты . Цель изобретения - повышение надежности и эффективности процесса автоматического регулирования пара- Метров энергосистемы, а также снижения износа регулирукщего оборудования . Для этого в каждый момент времени анализируют состояние как регулируемых , так и нерегулируемых параметров энергосистемы, т.е. тех, которые непосредственно не контролируются системными регуляторами. На основании этого анализа определяют состав регулирующих электростанций, которые могут изменением своей нагрузки подавлять все существующие в этот момент отклонения параметров энергосистемы , не ухудшая состояние ни одного из них, и формируют регулируюп им электростанциям управляющие воз-, действия в функции отклонений регулируемых параметров. В случае недостаточно эффективного воздействия выбранных регулирующих электростанций на регулируемые параметры, не обеспечивающие подавления их отклонений за заданное время, прекращают учет состояния нерегулируемых параметров и определяют состав регулирующих электростанций , изменение нагрузки которых не ухудщает состояние ни одного из регулируемых параметров энергосисте- Nbi. 5 ил. сл 05 О5 05 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) д)) 4 Н 02 ) 3/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ. СССР (21) 4153801/24-07 (22) 28.11.86 (46) 23.03.89. Бюл.№ 11 (71) Объединенное диспетчерское управление энергосистемами СевероЗапада (72) Ю.M.Òåðåçoâ, Y.Я.Вонсович, l0, С. Глузман, Э.Д. Васерман и А.В,Сундуков (53) 621,316.728(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹- 556535, кл. Н 02 J 3/06, 1977. (54) СПОСОЕ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для автоматического регулирования параметров энергосистемы, в частности перетоков активной мощности и частоты. Цель изобретения — повышение надежности.и эффективности процесса автоматического регулирования параметров энергосистемы, а также снижения износа регулирующего оборудования. Для этого в каждый момент времеИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано для автоматического регулирования параметров энергосистелы, например частоты, напряжения, перетоков обменной мощности

Цель изобретения — повышение на- дежности и эффективности процесса регулирования параметров энергосистени анализируют состояние как регулируемых, так и. нерегулируемых параметров энер госис темы, т. е. тех, которые непосредственно не контролируются системными регуляторами. На основании этого анализа определяют сос" тав регулирующих электростанций, которые могут изменением своей нагрузки подавлять все сушествукщие в этот момент отклонения параметров энергосистемы, не ухудшая состояние ни одного из них, и формируют регулируюпим электростанциям управляющие воз-. действия в функции отклонений регулируемых параметров. В случае недостаточно эффективного воздействия выбранных регулирующих электростанций на регулируемые параметры, не обеспе чивающие подавления их отклонений за заданное время, прекращают учет состояния нерегулируемых параметров и определяют состав регулирующих электростанций, изменение нагрузки которых не ухудшает состояние ни одного из регулируемых параметров энергосистемы. 5 ил. мы и снижение износа регулирующего оборудования, На фиг.1 представлена схема энергообъединения; на фиг,2 — блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг.3 — схема блока формирования признака участия регулирукщей электростанции (РЭС) в подавлении отклонений параметров; на фиг.4 — схема блока

1467664 формирования коэффициентов долевого участка (КДУ) РЭС; на фиг..5 - схема коммутатор а.

Рассмотрим реализацию предлагаемого способа при его использовании для автоматического регулирования параметров энергообъединения, упрощенная схема которого представлена кольцевой сетью, связанной с Единой энергосистемой двумя внешними связями в узлах которой сосредоточены РЭС (фиг.1). На фиг.! показаны А,В,C,D, Š— линии электропередачи, причем А и Š— внешние связи; РЭС, расположенные в узлах объединения, а также направления перетоков активной мощности °

При таком направлении перетоков все РЭС имеют положительние коэффициенты влияния изменения мощности на перетоки по линиям Л и Е, Для всех остальных линий спр аведливо следую— щее правило; P 3C имеет положительный коэффициент влияния на переток по линии, находящейся слева от нее, и отрицательный — на переток по линии, находящейся справа. Для простоты считаем, что коэффициенты влияния каждой РЭС на перетоки по всем линиям больше заданного минимального значения.

B рассматриваемой системе автоматическими ограничителями перетока (АОП) оснашены линии А и Е, т,е. 35 внешние связи объединения. Для линий

А и Е заданы уставки ограничения, выход за них перетоков по этим линиям вызывает работу АОП, своим управляюФ щим воздействием изменяющим нагрузку РЗС, Кроме того, для всех линий заданы уставки выбора состава, например, это могут быть уставки диспетчер» ской предупредительной сигнализации.

Пусть переток по линии Е возрос

45 и превысил уставку ограничения, Одновременно переток по лини С превысил уставку выбора состава, Исходя из сформулированного правила определяют необходимые направления измене- 50 ния нагрузки каждой РЭС для подавления отклонений перетоков по линиям С и Е. Очевидно, что для подавления от" клонения. по линии Е все РЗС должны менять свою нагрузку в направлении 55 снижения для подавления отклонения по линии С. Одни РЭС должны изменять свою нагрузку в направлении увеличения, а другие РЭС вЂ” в направлении снижения. Таким образом, только последние РЭС для подавления отклонения как по линии С, так и по линии Е должны изменять свою нагрузку в одном и том же направлении, Поэтому приращения управляющих воздействий будут сформированы только этими РЭС. Изменение нагрузки этих РЭС будет одновременно эффективно подавлять отклонения перетоков по линиям С и Е, При этом повышается надежность и эффективчость процесса регулирования, .посколь— ку исключается колебательный процесс изменения перетоков, а также снижается износ оборудования РЭС, так как не возникает необходимость реверсивного изменения нагрузки.

Устройство (фиг.2) содержит по числу регулируемых параметров последовательно соединенные измеритель 1 регулируемого параметра (РП), элемент

2 сравнения, второй вход которого связан с эадатчиком 3 уставки РП, пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор 4 и блок 5 формирования приращений управляющего воздействия РЭС, В соответствии с числом РЭС устройство содержит блоки 6 формирования результирующих управляющих воздействий РЭС, входы каждого иэ которь1х связаны с соответствующими выходами блоков 5, а выход соединен с регулятором 7 мощности соответствуюшей РЭС.

Кроме того, устройство содержит по.числу РП эадатчик 8 уставки выбора состава для РП, коммутатор 9, первый вход которого подключен к выходу задатчика 8, а второй вход соединен с выходом задатчика 3, элемент 10 сравнения, первый вход которого соединен с, выходом измерителя 1, а второй вход связан с выходом коммутатора 9.

Устройство содержит также по числу нерегулируемых параметров (HII) измеритель 11 НП, задатчик 12 уставки выбора состава для НП, элемент 13 сравнения, первый вход которого соединен с- выходом измерителя 11, а второй вход с выходом эадатчика

12, управляемый выключатель 14, первый вход которого связан с выходом элемента 13 сравнения.

По числу РП и НП устройство содержит размножители 15 сигналов, 5 146 причем для РП вход размножителя 15 связан с выходом элемента 10 сравнения, а для НП вход размножителя 15 соединен с выходом управляемого выключателя 14.

Кроме того, устройство содержит

I по числу РЭС коммутатор 16, блок 17 формирования признака участия РЭС в подавлении отклонений параметров, причем входы первого блока 17 через первый коммутатор 16 связаны с первыми выходаиь размножителей 15, входы второго блока 17 соответственно с вторыми выходами размножителей 15 и т.д.; по числу РП блок 18 формирования коэффициентов долевого участия (КДУ) РЭС, связанный входами с . выходами блоков 17, а выходами соединенный с входами соответствующего блока 5, Устройство также содержит по числу РП блок 19 анализа времени нахождения РП за уставкой регулирова— ния, выход которого связан с выходом элемента 2 сравнения, логическую схему ИЛИ 20, входы которой соединены с выходами блоков 19, а выход подключен одновременно к третьим входам коммутаторов 9 и вторым входам управляемых выключателей 14 °

Блок 17 (фиг.3) содержит по числу

РП и НП усилители 21, усилители 22, усилители 23, а также сумматор 24, сумматор 25, логическую схему И 26 и инвертор 27.

Входы усилителей 21 являются одновременно входами блока 17, выход каждого усилителя 21 связан одновременно с входом соответствующего усилителя

22 и входом соответствующего усилителя 23, выход каждого усилителя 22 связан с соответствующим входом сумматора 24, а выход каждого усилителя

23 подключен к соответстсвующему входу сумматора 25, первый вход схемы 26 соединен с выходом сумматора

24, ее второй вход — с выходом сумматора 25, а выход подключен к входу инвертора 27, выход инвертора 27 является одновременно выходом блока

17.

Блок 18 (фиг,4) содержит по числу

РЭС умножители 28, делители 29, а также сумматор 30 и размножитель 31 сигналов ° Входы умножителей 28 являются одновременно входами блоха 18, выход каждого умножителя 28 связан одновременно с первым входом соответствующего делителя 29 и соответ7664 6

5

1О

55 ствуюшим входом сумматора 30, выход сумматора 30 через размножитель сигналов 31 подключен к вторым входам делителей 29, выходы делителей 29 являются одновременно выходами блока

18.

Коммутатор 16 (фиг,5) содержит задатчик 32 минимального коэффициента влияния, а также по числу РП и НП блоки 33 и управляемые выключатели 34.

Выход задатчика 32 связан одновременно с входами всех блоков 33, Первые входы выключателей 34 являются одновременно входами коммутатора 6, вторые входы соединены с выходами соответствующих блоков 33, а выходы являются одновременно выходами коммутатора а 16 °

Способ осуществляется следующим образом, С помощью задатчиков 8 задают уставки выбора состава для РП, причем такие, что они дблжны быть меньше, чем уставки регулирования, задаваемые соответствующими задатчиками

3, С помошью задатчиков 12 задаются уставки выбора состава для НП. В качестве уставок выбора состава для

РП и НП можно принять, например, уставки диспетчерской предупредительной сигнализации, В исходном состоянии, когда ни один из РП не нарушил уставку регулирования, каждый из коммутаторов 9 замыкает цепь прохождения на вход соответствующего элемента 10 сравнения сигнала с выхода задатчика 8, а контакты каждого из управляемых выключателей 14 находятся в замкнутом положении.

При выходе каких-либо из PH или НП за уставки выбора состава, на выходах соответствующих элементов !О или 13 сравнения появляются ненулевые сигна-. лы f;, Каждый иэ этих сигналов размножается соответствующим размножителем 15 и поступает одновременно на соответствующий вход каждого иэ коммутаторов 16, Коммутатор 16 пропускает на свой

i-й выход сигнал ., либо обнуляет этот сигнал, если коэффициент влияния изменения мощности j-й РЭС на

i-й параметр меньше эаданнот о минимального значения.

Работа коммутатора 16 происходит следующим образом.

1467664

С помощью задатчика 32 задают минимальное значение коэффициента влияния j-й РЭС (KV ), которое поступает одновремейно во все блоки

33. В памяти i-го блока 33 содержит5 ся значение коэффициента влияния

j-й РЭС íà i-й параметр энергосистемы (К7>, ), В случае, если значение

KV ", больше минимального, на выходе 10 блока 33 появляется управлякщий сиг- . нал, по которому i-й выключатель 34 замыкает цепь прохождения на выход коммутатора 16 сигнала отклонения

i-ro параметра энергосистемы. В

15 противном случае сигнал на выходе

i-ro блока 33 отсутствует, i-й выключатель 34 размыкает соответствующую цепь и на i-м выходе коммутатора

16 появляется нулевой сигнал.

Блок 17 производит формирование признака участия i-й РЭС в подавлении отклонений параметров. Работа

j-го блока 17 осуществляется следую. щим образом, 25

Каждый из усилителей 21 имеет коэффициент усиления, обратно пропорциональный коэффициенту влияния изменения мощности j é РЭС íà 1-й параметр (1/КЪ „, ). На вход усилителя 21 30 поступает сигнал с.;, пропорциональный величине отклонения i-ro параметра за уставку выбора состава. Таким образом, амплитуда сигнала на выходе усилителя 21 пропорциональна требуе" мой величине изменения нагрузки j-й

РЭС для годавления отклонения i-го параметра, а его знак определяет направление требуемого изменения на— грузки j-й РЭС, 40

Сигнал с выхода i-ro усилителя 21 поступает одновременно на вход i-ro усилителя 22 и i-го усилителя 23.

Усилитель 22 имеет коэффициент усиления 1 для положительных сигна- 45 лов и коэффициент усиления 0 для отрицательных сигналов. Усилитель 23 имеет коэффициент усиления l для отрицательных сигналов и коэффициент усиления 0 для положительных сигна50 лов. Таким образом, усилитель 22 пропускает на свой выход только положительные сигналы, а усилитель 23 только отрицательные, Сигналы с выходов усилителей 22 55 суммируются: в сумматоре 24, а сигналы с выходов усилителей 23 — в сумматоре 25. Сигнал на выходе сумматора

24 будет пропорционален требуемому для подавления отклонений параметров за уставки выбора состава изменению мощности j é р3С в сторону загрузки, а сигнал на выходе сумматора 25 в сторону разгрузки. Наличие на выходах обоих сумматоров 24 и 25 .ненулевых сигналов говорит о том, что сочетание отклонений РП и НП за уставки выбора состава таково, что для подавления одних из них требуется увеличение нагрузки 1-й РЭС, а для подавления отклонений других — снижение ее нагрузки. В этом случае j-я РЭС не может участвовать в подавлении отклонений РП и НП. Если же на выходе хотя бы одного из сумматоров будет нулевой сигнал, то j-я РЭС может участвовать в подавлении отклонений

РП и НП, так как для их подавления требуется изменение ее нагрузки только в одном направлении.

Логическая схема И 26 формирует на своем выходе единичный сигнал только в случае, если на обоих ее входах будут ненулевые сигналы. При любом другом сочетании входных сигналов на выходе схемы 26 формируется нулевой сигнал.

Сигнал с выхода схемы 26 инвертируется инвертором 27 и, таким образом, на выходе j-го блока 17 будет единичный сигнал, если j-й РЭС может быть сформировано приращение СУВ, и нулевой сигнал, если не может.

Совокупность единичных сигналов на выходах всех блоков 17 (KP ) on1 ределяет состав РЭС, которым может быть сформировано приращение СУВ, Сигналы с выходов каждого из блоков 17 одновременно поступают на соответствующие входы каждого из блоков

18, где происходит формирование

КДУ РЭС в регулировании К-го РП.

Работа К-го блока 18 происходит следующим образом.

Перед вводом устройства в работу в качестве коэффициентов усиления усилителей 28 вводятся КДУ соответствующих РЭС в регулировании К-ro 1 П, заданные из условия участия в регулировании последнего всех РЭС (Кд „).

На вход j-ro усилителя 28 постугает сигнал с выхода j-го блока 17 (KP ), 1 который определяет, будет ли j-й

РЭС сформировано приращение СУВ.

Таким образом, на выходе j-ro усилителя 28 будет нулевой сигнал, если

j-й РЭС не будет сформировано прира1467664

1О

55 щение СУВ, и сигнал, пропорциональный КЦУ j é Р30 (КД „), если j é РЭС

-1К будет сформировано приращение СУВ.

Сигнал с выхода j-го усилителя 28 поступает одновременно на первый вход j — го делителя 29 и на j é вход сумматора 30. В сумматоре 30 сигналы с выходов усилителей 28 алгебраически суммируются, выходной сигнал сумматора размножается размножителем сигналов 31 и поступает на вторые входы делителей 29.

Делитель 29 производит деление сигнала, поступавшего на его первый вход на сигнал, поступающий на его второй вход.

Сигнал на выходе j — го делителя 29 будет пропорционален величине КДУ

j-й РЭС (КД ), скорректированного исходя из текущего состава РЭС, которые могут участвовать в регулировании, т.е. которым может быть сформировано приращение СУВ. Формирование скорректированного значения

КДУ j é РЭС производится блоком 18 в соответствии с выражением

КД к КР1

КД

1Х )кд;, кр; ! =1 где КД; < — заданное з н ачение КДУ

j-й РЭС в регулировании

К-го параметра;

YP — коэффициент, определяющий участие j é РЭС в регулировании;

KP — скорректированное эначе 1к ние КДУ j-й РЭС.

Таким образом, для РЭС, которые могут участвовать в регулировании, будут рассчитаны новые значения КДУ, а для РЭС, которые не могут участвовать в регулировании, КДУ будут равны нулю.

Рассчитанные текущие значения КДУ с выходов К-ro блока 18 поступают на входы К-го блока 5 формирования прира щений управляющего воздействия Р3С.

При выходе К-ro РП за уставку регулирования регулятор 4 формирует приращение управляющего воздействия, которое разделяется в блоке 5 в соответствии с рассчитанными КДУ, алгеб— раически суммируется в соответствующих блоках 6 с ранее запомненными значениями СУВ j é РЭС и поступает в

50 качестве задания на регулятор 7 мс щности j — и ГЭС.

Приращения СУВ будут п<>лучены только теми РЭС, которым требуется изменение мощности в одном и том же направлении для подавления отклонений РП и ИП за уставки выбора состава °

Таким образом, исключается противоречивое воздействие изменения нагрузки ГЭС на различные параметры энергосистемы, которые превысили уставки выбора состава, а следовательно, устраняются колебательные процессы изменения параметров и нагрузки РЭС и уменьшается износ оборудования.

Так как уменьшение количества РЭС, участвуюших в регулировании К-го

РП, может привести к тому, что изменение их нагрузки вследствие конечной величины динамических характеристик и ограниченности регулировочного диапазона не будет оказывать эффективного воздействия на К-й РП в направлении снижения его отклонения за уставку регулирования, необходимо в этих условиях принимать меры по расширению состава РЭС, участвуюших в регулировании.

С этой целью при выходе К-ro РП за уставку регулирования сигнал с выхода элемента 2 сравнения поступает на вход К-ro блока 19 анализа времени нахождения РП за уставкой регулирования, Если нулевой сигнал на входе блока 19 существует больше заданного времени, блок 19 вырабатывает управляющий сигнал, который поступает на соответствующий вход логической схемы ИЛИ 20.

Схема 20 при появлении хотя бы на одном из ее входов ненулевого сигнала вырабатывает на своем выходе управлякщий сигнал, который поступает одновременно на третьи входы каждого из коммутаторов 9, вызывая раэмыка— ние цепи прохождения на вход элемента

10 сравнения сигнала с выхода задатчика 8 устгвки выбора состава и замыкание цепи прохождения сигнала с выхода задатчика 3 уставки регулирования, и на вторые входы управляемых выключателей 14, вызывая их размыкание °

Благодаря этому, при определении состава РЭС, участвующих в подавлении отклонения К-го РП прекращается учет состояния НП, а для РП учитыва1467664

12 ется только наличие их отклонений за уставки регулирования. Тем самым достигается увеличение числа РЭС„ участвующих в регулировании и более эффективное подавление отклонения

РП.

После подавления всех отклонений

РП на выходах всех элементов 2 сравнения будут нулевые сигналы, при этом 10 блоки 19 также вырабатывают на своих выходах нулевые сигналы. Схема 20 при наличии на всех ее входах нулевых

/ сигналов вырабатывает нулевой сигнал на своем выходе. По этому сигналу коммутаторы 9 снова замыкают цепь прохождения сигнала от задатчика 8 на вход элемента 10 сравнения, а контакты управляемых выключателей замыкаются. Устройство переходит в 20 исходное состояние.

Таким образом, использование предлагаемого способа дает возможность решать задачу управления энергообъе- 25 динением как многомерным объектом со связанными переменными и позволяет вести одновременное автоматическое регулирование нескольких параметров энергосистемы, учитывая в процессе g0 регулирования состояние всех, как регулируемых, так и нерегулируемых, параметров и не приводя к нарушению устойчивости и возникновению аварийных ситуаций. Поскольку при использовании предлагаемого способа производится одновременное эффективное подавление всех отклонений регулируемых параметров, исключается возникновение колебательных переходных процессов изменения параметров энергосистемы и связанное с ними многократное реверсивное изменение нагрузки регулирующих электростанций, Все это способствует повышению надежности и эффективности процесса

I регулирования параметров энергосистемы и снижает износ регулирующего оборудования электростанций, 50

Формул а изобретения

Способ автоматического регулирования параметров энергосистемы путем измерения регулируемого параметра и изменения мощности регулирующих электростанций в функции текущего отклонения регулируемого параметра от уставок регулирования, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности и эффективности процесса регулирования параметров энергосистемы и снижения износа регулирующего оборудования, дополнительно измеряют нерегулируемые параметры энергосистемы, задают для регулируемых и нерегулируемых параметров энергосистемы уставки выбора состава, отстроенные от уставок регулирования регулируемых параметров и предельно допустимых величин нерегулируемых пар о-метров на величину, кр атную амплитуде нерегулярных колебаний, характерных для каждого параметра, определяют наличие отклонений каждого из параметров за эти уставки, для каждой регулирующей электростанции определяют требуемое направление изменепия ее мощности для подавления каждого из имеющихся отклонений, обнуляя отклонения тех параметров, коэффициенты влияния изменения мощности данной регулирующей электростанции которых меньше заданного минимального значения, при выходе регулируемых параметров за уставки регулирования формируют прирашения управляющих воздействий только тем регулирующим электростанциям, каждой из кото1 ых для подавления всех рассмотренных отклонений как регулируемых, так и нерегулируемых параметров за уставки выбора состава требуется изменение ее мощности в одном и том же направлении определяют время нахождения регулируемых параметров за уставками регулирования и, в случае нахождения какого-либо из регулируемых параметров за уставкой регулирования дольше заданного времени, обнуляют отклонения нерегулируемых параметров за уставки выбора состава и формируют приращения управляющих воздействий тем регулирующим электростанциям, каждой из которых требуется изменение ее мощности в одном и том же направлении для подавления рассмотренных отклонений только регулируемых параметров за уставки регулирования, !

467664

1467664

Фиа Ф

Составитель К,Фотина

Техред Л.Серд1окова Корректор M,Ïoæo

Редактор Е,Папп

Заказ 1205/50 Тираж 605 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101