Способ частотного автоматического повторного включения нагрузки

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам предотвращения опасного снижения частоты в энергосистеме при возникновении в ней аварийного дефицита активной мощности. Предложен способ, в котором выдержка времени обратного включения потребителей, отключенных устройствами автоматической частотной разгрузки (АЧР), является не фиксированной, а зависящей от того насколько сильно понижалась частота в том или ином случае, что позволяет уменьшить время перерыва питания потребителей и уменьшить тем самым наносимый им ущерб. Техническим результатом является то, что система становится адаптивной к величине возникающего в системе аварийного небаланса активной мощности. Уставки по времени частотного автоматического повторного включения определяют исходя из минимального текущего значения частоты по заданному алгоритму. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам предотвращения опасного снижения частоты в энергосистеме при возникновении в ней аварийного дефицита активной мощности.

Известен способ частотного автоматического повторного включения нагрузки (ЧАПВ), выполняющий обратное включение потребителей, отключенных автоматической частотной разгрузкой (АЧР), заключающийся в том, что после отключения данной нагрузки устройствами АЧР контролируют текущее значение частоты и при значении частоты выше заданного уровня (уставки ЧАПВ по частоте) дольше заданного времени (уставки ЧАПВ по времени), после ее подъема, производят включение данной нагрузки (Р.С. Рабинович. "Автоматическая частотная разгрузка энергосистем", М.: Энергия, 1980, с. 181).

В АЧР для останова снижения частоты предусматривают несколько ступеней отключения нагрузки с малыми выдержками времени и различными значениями уставок по частоте - АЧР-1, при этом более ответственных потребителей подключают к ступеням с меньшими уставками по частоте. Для предотвращения возможного "зависания" частоты на низких уровнях предусматривают АЧР-2, имеющую, как и АЧР-1, несколько ступеней с одинаковой (практически) уставкой по частоте, но с различными уставками по времени. Для повышения эффективности использования объемов АЧР при аварийных дефицитах меньше максимальных расчетных часть потребителей подключают и к АЧР-1, и к АЧР-2, так называемое совмещение (там же, c. 105-142). В результате получают систему адаптивную к величине возможного аварийного дефицита, т.е. чем больше дефицит, тем больше объем отключаемой нагрузки, и наоборот.

В известном способе уставки ЧАПВ для всех нагрузок определяют заранее, исходя из предположения, что все они были отключены АЧР (что соответствует максимальному аварийному дефициту), обеспечивая повторное включение нагрузок в порядке, обратном их отключению.

Недостатком известного способа является то, что в нем уставки ЧАПВ любой нагрузки неизменны, не учитывая, что при аварийных небалансах, меньше максимальных, любая нагрузка может быть реально отключена в последнюю очередь и не используется возможность ее первоочередного обратного включения в зависимости от реального характера изменения частоты в энергосистеме. Последнее ведет к тому, что ЧАПВ всех потребителей, отключенных АЧР, оказывается неоправданно излишне затянутым, поскольку вероятность возникновения наибольшего аварийного небаланса мизерна, а увеличение перерыва питания связана с дополнительным ущербом для потребителей.

Указанный недостаток в предлагаемом способе ЧАПВ устраняется тем, что после отключения данной нагрузки устройствами АЧР дополнительно определяют минимальное текущее значение частоты в конкретном переходном режиме, чем определяют потребители каких очередей АЧР были отключены, и в зависимости от этого минимального текущего значения частоты по заданному алгоритму определяют уставки ЧАПВ по времени и/или частоте или порядок обратного включения для потребителей, реально отключенных в данном конкретном случае.

В заявленном предложении новый технический эффект заключается в том, что выдержка времени обратного включения потребителей является не фиксированной, а зависящей от того, насколько сильно понижалась частота в том или ином случае, что позволяет уменьшить время перерыва питания потребителей и уменьшить тем самым наносимый им ущерб. В итоге вся система АЧР/ЧАПВ становится адаптивной к величине возникающего в системе аварийного небаланса активной мощности.

При возникновении в энергосистеме дефицита активной мощности частота в ней уменьшается, а ее производная по времени - отрицательна. При достижении частотой уставки срабатывания данной ступени АЧР по частоте (частота меньше уставки) и при превышении заданного времени (уставки данной ступени АЧР по времени) отключают нагрузку данной ступени АЧР. После срабатывания необходимого числа ступеней АЧР-1 снижение частоты в энергосистеме останавливается, а далее в результате действия АЧР-2 и ввода резервов мощности частота начинает увеличиваться, а ее производная по времени меняет знак с минуса на плюс, проходя через нуль в тот момент времени, когда частота достигает своего минимума. При подъеме частоты в энергосистеме выше заданного уровня начинают производить ЧАПВ также ступенями с нарастающими выдержками времени. В известном способе ЧАПВ после отключения данной нагрузки устройствами АЧР контролируют текущее значение частоты и при значении частоты выше уставки ЧАПВ по частоте дольше уставки ЧАПВ по времени производят включение данной нагрузки.

Предложенный способ поясняется чертежом.

Если в известном способе ЧАПВ зависимость выдержек времени ЧАПВ отключенных потребителей от уставок АЧР можно представить в виде графика 1, где видно, что нагрузка, отключаемая первой ступенью АЧР с уставкой f₁, имеет наибольшую уставку по времени f_ЧАПВ1, а уставка ЧАПВ нагрузки, отключаемой i-й ступенью АЧР, не зависит от того, насколько глубоко понижалась частота в переходном процессе, и всегда равна t_maxi, то в предлагаемом способе ЧАПВ после отключения нагрузки i-й ступенью АЧР определяют минимальное значение частоты f_min и определяют уставку ЧАПВ по времени T_i в зависимости от f_min по графику 2. Обратное включение данной нагрузки производят после того, как частота поднимется выше уставки ЧАПВ по частоте и пройдет время, равное вычисленной у ставке ЧАПВ по времени T_i.

Минимальное значение частоты можно определять, например, по факту изменения знака производной частоты по времени, а уставку по времени для данной отключенной нагрузки - исходя из линейной аппроксимации зависимости уставки по времени ЧАПВ для нагрузки, отключаемой i-й ступенью АЧР, от частот остальных ступеней АЧР, сработавших в данном переходном процессе позже i-й (график 2). По-другому минимальное значение частоты при ее циклическом измерении после срабатывания i-й ступени АЧР можно определить по факту первого превышения очередным измеренным значением частоты предшествующего значения.

Если минимальная частота в данном переходном процессе достигла бы нижней уставки АЧР (f_n), то уставка ЧАПВ по времени i-й ступени была бы t_maxi, если же f_min = f₁, то уставку ЧАПВ можно принять равной t_min. Для промежуточного случая, когда минимальная частота равна f_min, уставку ЧАПВ по времени (согласно предлагаемой линейной зависимости) можно принять равной T_i (см. график 2).

Аналитическое выражение для графика 2 на чертеже легко получить, проведя несложные математические преобразования, с учетом следующих обозначений: f_i - уставка i-й ступени АЧР, к которой подключена данная нагрузка, f_n - уставка последней ступени АЧР, t_min - наименьшая выдержка времени ЧАПВ нагрузки в данной энергосистеме, t_maxi - максимальная выдержка времени ЧАПВ нагрузки, отключаемой i-й ступенью АЧР:

Формула изобретения

1. Способ частотного автоматического повторного включения (ЧАПВ) нагрузки, в соответствии с которым после отключения данной нагрузки устройствами АЧР (автоматической частотной разгрузки) контролируют текущее значение частоты и при значении частоты выше заданного уровня и дольше заданного времени после ее подъема производят включение данной нагрузки, отличающийся тем, что дополнительно определяют минимальное текущее значение частоты, в зависимости от которого определяют уставку ЧАПВ по времени для каждой i-й ступени по формуле T_i = (t_maxif_i - t_minf_n)/(f_i - f_n) - f_min(t_maxi - t_min)/(f_i - f_n), где i = 1, 2, ...; n - номер ступени АЧР; f_i, f_n - соответственно уставка по частоте i-й ступени АЧР и n-я (нижняя) уставка АЧР по частоте в данной энергосистеме; t_maxi, t_min - соответственно максимальная уставка по времени ЧАПВ нагрузки, подключенной к i-й ступени АЧР, исходя из наихудшего случая, и минимальная уставка по времени ЧАПВ, применяемая в данной энергосистеме; f_min - минимальное текущее значение частоты в данном переходном режиме.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что контролируют производную частоты по времени и минимальное текущее значение частоты определяют по факту изменения знака производной частоты по времени с минуса на плюс.

РИСУНКИ

Рисунок 1