Способ определения частотной характеристики изолированной энергосистемы



Способ определения частотной характеристики изолированной энергосистемы
Способ определения частотной характеристики изолированной энергосистемы
Способ определения частотной характеристики изолированной энергосистемы
Способ определения частотной характеристики изолированной энергосистемы

 


Владельцы патента RU 2548595:

Отрытое акционерное общество "Научно-технический центр Единой энергетической системы" (ОАО "НТЦ ЕЭС") (RU)

Изобретение относится к электроэнергетике для определения частотной характеристики изолированной энергосистемы. На основании измерений частоты энергосистемы определяют зависимость среднего числа пересечений уровней отклонения частоты в единицу времени от значений уровней этих отклонений, и по расчетным формулам определяют зависимость среднего числа пересечений уровней отклонений мощности нагрузки в единицу времени от величины отклонений мощности нагрузки. Приравнивая друг другу полученные зависимости, получают частотную характеристику энергосистемы. Технический результат заключается в получение полной частотной характеристики изолированной энергосистемы ограниченной мощности. 1 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для определения частотной характеристики изолированной энергосистемы ограниченной мощности.

Уровень техники

Частотная характеристика энергосистемы Δf=F(ΔP) используется при различных расчетах установившихся и переходных режимов энергосистемы. Особенно существенно влияние частотной характеристики на процессы в изолированных энергосистемах ограниченной мощности, где мощность отдельного энергоблока может составлять более 10 процентов от мощности энергосистемы, а уровень случайных отклонений нагрузки более 5 процентов от мощности нагрузки.

Известен способ определения частотной характеристики энергосистемы, который заключается в том, что при внезапных отключениях нагруженного энергоблока, что эквивалентно мгновенному увеличению нагрузки энергосистемы, определяют отклонение частоты и отношение отклонения частоты к мощности отключаемого энергоблока Δ f Δ P . Таким образом была определена эта характеристика для целого ряда энергосистем [1].

Недостаток этого способа заключается в том, что аварийные отключения энергоблоков часто сопровождаются побочными событиями, а экспериментальное отключение нагруженного энергоблока нежелательно. Кроме того, определяется не вся характеристика Δf=F(ΔP), а лишь отдельные точки этой характеристики.

Технический результат (цель) изобретения

Предлагаемый способ позволяет получить полную частотную характеристику изолированной энергосистемы ограниченной мощности.

Раскрытие изобретения

Частотная характеристика энергосистемы определяется на основе сопоставления статистических характеристик случайных колебаний нагрузки и частоты изолированной энергосистемы. Случайные (нерегулярные) колебания активной мощности нагрузки - это случайный процесс, который в установившихся режимах можно рассматривать как гауссовский стационарный случайный процесс [2].

Для пояснения физического смысла используемой терминологии на фигуре приведен условный процесс случайных колебаний мощности нагрузки энергосистемы ΔP относительно среднего значения на временном интервале T. Горизонтальные линии ΔPi соответствуют различным уровням отклонения нагрузки от среднего значения в процессе случайных колебаний. Отмечены точки пересечения этих уровней с кривой ΔP(t) при изменении процесса «снизу вверх». Каждому уровню отклонения мощности ΔPi соответствует определенное число пересечений ni за единицу времени. Так, уровню ΔP1 соответствует n1=7/T, уровню ΔPi - ni=2/T, уровню ΔPk - nk=1/T. Для длительного интервала измерений, например в течение года, может быть построена монотонная функция n=F1(ΔP), где n определяет число пересечений в единицу времени, например в час, некоторого уровня колебаний ΔP. Также определяется значение n0 - интенсивность флуктуации случайных колебаний - как среднее за единицу времени число пересечений «снизу вверх» кривой ΔP(t) уровня, равного математическому ожиданию M(ΔP). В приведенном на фигуре условном примере n0=6/T.

Случайные колебания мощности нагрузки в изолированной энергосистеме обуславливают соответствующие колебания частоты Δf, которые описываются аналогичной зависимостью n=F2(Δf). Здесь ni определяется как число пересечений в единицу времени уровня Δfi с кривой Δf(t) за время измерений T при изменении процесса «сверху вниз».

Связь между значениями ΔPi и Δfi определяется частотной характеристикой энергосистемы. Зная функции n=F1(ΔP) и n=F2(Δf) и сопоставляя значения ΔPi и Δfi для каждого значения ni, можно определить искомую частотную характеристику энергосистемы Δf=F(ΔP).

Применительно к изолированной энергосистеме с использованием непосредственных измерений можно получить только характеристику n=F2(Δf). Поэтому предлагается способ определения частотной характеристики изолированной энергосистемы, заключающийся в следующей последовательности операций.

1. Выполняются замеры частоты и статистическая обработка этих замеров по аналогии с экспериментальными исследованиями случайных колебаний мощности на слабых межсистемных связях [2]. В результате измерений получают массив значений Δf - случайных отклонений частоты от среднего значения. Задаваясь набором значений (уровней) Δfi из диапазона измеренных значений, определяют среднее за единицу времени число пересечений ni кривой Δf(t) заданного уровня Δfi. Здесь ni учитывается только при изменении значений Δf в направлении «сверху вниз». В результате измерений получают зависимость n=F2(Δf). Определяется также значение интенсивности флуктуации случайных колебаний n0 как среднее за единицу времени число пересечений «сверху вниз» кривой Δf(t) уровня, равного математическому ожиданию M(Δf).

2. Расчетным путем определяется зависимость n=F1(ΔP) для случайных отклонений мощности нагрузки в энергосистеме от среднего значения. По известной формуле [3] определяется зависимость от величины ΔP среднего за единицу времени числа пересечений n «снизу вверх» кривой ΔP(t) заданных уровней отклонения мощности нагрузки ΔP:

где σ - среднеквадратичное отклонение ΔP относительно математического ожидания M(ΔP);

n0 - интенсивность флуктуации случайных колебаний, определяется в результате измерений Δf.

Для определения постоянной σ можно воспользоваться значением ΔP, соответствующим временному интервалу T один год (365 дней), которое определяется по формуле для оценки амплитуды нерегулярных колебаний мощности на слабой межсистемной связи [4]:

где P1, P2 - мощности нагрузки энергосистем, объединенных межсистемной связью.

При отсутствии автоматического регулирования перетока мощности в сечении и при P1<<P2 выражение преобразуется:

где Pн - мощность нагрузки изолированной энергосистемы ограниченной мощности, МВт. Из формулы (1) следует:

Зная n0 (в час-1) и определив ΔP365 по формуле (2) для среднего периода 1 год (для n=1/(365*24) час-1], можно определить постоянную σ и вычислить весь массив ΔP(n) с использованием формулы (1).

3. Характеристики n=F1(ΔP) и n=F2(Δf) связаны единым процессом случайных колебаний нагрузки энергосистемы, поэтому каждому значению ni соответствуют значения Δfi и ΔPi. По соотношению Δ f i Δ P i и определяется искомая частотная характеристика энергосистемы во всем диапазоне значений ΔP, определенных случайными колебаниями мощности нагрузки.

Осуществление изобретения

Для реализации предлагаемого способа необходимо проведение длительных измерений частоты. Для статистической обработки результатов измерений используется известная методика - определение отклонений частоты от среднего значения и распределение значений отклонений, превышающих значение Δf, по степени вероятности (частости) их появления. Эта операция аналогична той, которая неоднократно использовалась для статистической обработки результатов измерений нерегулярных колебаний мощности на слабых межсистемных связях [2].

Предлагаемый способ в настоящее время можно использовать лишь применительно к изолированным энергосистемам. Однако, получив опыт на примере этих энергосистем, возможно, в дальнейшем удастся упростить (существенно ускорить) экспериментальную часть и распространить с известным огрублением способ и на отдельные части энергообъединения, которые могут выделяться в аварийных ситуациях.

Источники информации

1. С.А. Совалов. Режимы единой энергосистемы. М.: «Энергоатомиздат», 1983.

2. В.Ф. Тимченко. Колебания нагрузки и обменной мощности энергосистем, «Энергия», М., 1975.

3. Е.В. Булинская. О среднем числе пересечений некоторого уровня гауссовским процессом. «Теория вероятностей и ее применения» - 1961. - Т.6. - Вып.4. - С.474-477.

4. Правила определения максимально допустимых и аварийно допустимых перетоков активной мощности в контролируемых сечениях диспетчерского центра ОАО «СО ЕЭС». СТО 59012820.27.010.001-2013.

Способ определения частотной характеристики изолированной энергосистемы ограниченной мощности, не имеющей связи с крупным энергообъединением, заключающийся в том, что на основании измерений частоты энергосистемы определяют зависимость среднего числа пересечений уровней отклонения частоты в единицу времени от значений уровней этих отклонений, и по расчетным формулам определяют зависимость среднего числа пересечений уровней отклонений мощности нагрузки в единицу времени от величины отклонений мощности нагрузки, и, приравнивая друг другу полученные зависимости, получают частотную характеристику энергосистемы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области цифровой обработки сигналов и информационно-измерительной техники и может быть использовано для спектрально-временного анализа в системах обработки данных.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения частоты периодических сигналов. Способ измерения частоты заключается в том, что подсчитывают число периодов образцовой частоты за каждый период измеряемой частоты и получают соответствующие коды, которые последовательно запоминают без изменения порядка их появления, получая исходную последовательность кодов, которую анализируют, определяя коэффициенты цепной дроби отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты, начиная с нулевого коэффициента, после определения очередных кодов коэффициента цепной дроби ai и знаменателя цепной дроби pi вычисляют код знаменателя цепной дроби qi, значение подходящей цепной дроби отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты под номером i и относительную максимальную погрешность измерения отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты.

Изобретение относится к области систем обработки информации и измерительной технике и может быть использовано для определения параметров широкополосного синусоидального сигнала.

Заявленная группа изобретений относится к области измерительной техники и предназначена для определения параметров сигналов. Способ включает процедуры синхронизации по несущей частоте сигнала, обнаружения отрезка несущей сигнала и установления ее границ с определенной точностью.

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может использоваться для прецизионного измерения отклонений частоты от номинального значения в определенном диапазоне частот.

Изобретение относится к области цифровой обработки сигналов и может быть использовано для определения наличия гармонических составляющих и их частот в сигналах различного происхождения при решении задач неразрушающего контроля и диагностики оборудования на основе корреляционного анализа.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для одновременного измерения частоты, амплитуды, фазы и начальной фазы непрерывного или импульсного гармонического сигнала по одному и тому же минимальному набору исходных данных.

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в системах радиосвязи. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в спектрометрии. .

Изобретение относится к экспериментальным исследованиям приводов систем автоматического управления и предназначено для определения запасов устойчивости рулевого привода.

Изобретение относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники и может быть использовано в электроэнергетике для контроля усредненных значений частоты в промышленных трехфазных электрических сетях. Для определения частоты первой гармоники F1 промышленного трехфазного напряжения используют сигналы всех трех фаз Ua, Ub, Uc, суммируя напряжения всех трех, фаз подсчитывают напряжение нулевой последовательности Uo. Из напряжения нулевой последовательности Uo фильтром выделяют напряжение третьей гармоники промышленной частоты U3. Определяют частоту F3 напряжения третьей гармоники промышленной частоты U3, из которой определяют частоту первой гармоники F1=F3/3. Способ определения частоты трехфазного напряжения позволяет определить частоту трехфазного напряжения, которое непосредственно вращает роторы двигателей. При этом за счет использования всех трех фаз промышленного напряжения 50 Гц и за счет использования напряжения третьей гармоники повышается точность измерения частоты. Предлагаемый способ будет работать всегда, когда в спектре трехфазного напряжения имеется напряжение третьей гармоники. Технический результат заключается в повышении точности определения частоты трехфазного напряжения за счет использования для определения частоты сигналов всех трех фаз промышленного трехфазного напряжения, а также использования мешающей третьей гармоники непосредственно для измерения частоты. 4 ил.

Изобретение относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники и может быть использовано в электроэнергетике для контроля усредненных значений частоты в промышленных трехфазных электрических сетях. Согласно способу для определения частоты F используют цифровые сигналы всех трех фаз Ua(ti), Ub(ti), Uc(ti) промышленного трехфазного напряжения, измеренные в моменты времени ti, где i - целое значение, оцифрованные с периодом дискретизации dt=(ti-ti-1). Причем величина dt значительно меньше периода Т наибольшей частоты Fb=1/T диапазона измерения, dt<<T. При этом определяют проекцию Ux(ti) на ось абсцисс X вращающегося поля U(ti), создаваемого тремя фазами Ua(ti), Ub(ti), Uc(ti) промышленного трехфазного напряжения, по формуле U x ( t i ) = ( U c ( t i ) − U b ( t i ) ) ⋅ 3 2 , проекцию Uy(ti) на ось абсцисс Y вращающегося поля U(ti) - U y ( t i ) = ( 2 ⋅ U a ( t i ) − U b ( t i ) − U c ( t i ) ) / 2 , модуль вращающегося поля U(ti) - U ( t i ) = [ U 2 x ( t i ) + U 2 y ( t i ) ] . Определяют зависимость от времени ti приращения фазы dφi вращающегося поля U(ti) за интервал dt=(ti-ti-1) по формуле: |dφi|=|φ(ti)-φ(ti-1)|=arccos{[Ux(ti)·Ux(ti-1)+Uy(ti)·Uy(ti-1)]/[U(ti)·U(ti-1)]}, и определяют знак dφi по следующему алгоритму: если |Ux(ti)|≤| Uy(ti)|, то знак dφi равен знаку величины Uy(ti)·[Ux(ti-1)-Ux(ti)], если |Ux(ti)>|Uy(ti)|, то знак dφi равен знаку величины Ux(ti)·[Uy(ti)-Uy(ti-1)]. Среднее за интервал времени n·dt значение частоты F(ti) в момент времени ti определяют по формуле F ( t i ) = ( ∑ k = 0 n − 1 d φ ( t i − k ) ) / ( 2 π ⋅ n ⋅ d t ) , где n - целое значение. Технический результат заключается в повышении точности определения частоты трехфазного напряжения. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при различных физических исследованиях. Способ основан на формировании внутри измерительного временного интервала, равного целому числу периодов исследуемого сигнала, вспомогательных временных интервалов, которые заполняют счетными импульсами, число которых в каждом последующем вспомогательном интервале умножают на весовые коэффициенты, увеличивающиеся каждый раз на единицу до среднего из n вспомогательных интервалов с последующим уменьшением каждый раз на единицу. При этом внутри измерительного временного интервала формируют чередующиеся друг с другом нечетные и четные вспомогательные интервалы, которые при последовательном суммировании взвешенных нечетных и вычитании четных временных интервалов определяют усредненное значение длительности входного временного интервала. Технический результат заключается в расширении диапазона измерения длительностей временных интервалов с повышенной точностью и помехоустойчивостью без увеличения общего времени измерения. 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрооборудованию, установленному на электрических станциях и подстанциях в системах производства, передачи и потребления электроэнергии, и может быть использовано во всех электроустановках, использующих цифровую обработку данных. Способ определения угла сдвига фаз между двумя синусоидальными сигналами путем измерения N/2 раз в течение полупериода Т/2 и в каждый текущий момент времени tj, j=1, 2, …, N/2 мгновенного значения одного из двух синусоидальных сигналов a(tj), изменяющегося во времени t по следующей зависимости: a(t)=A m sin(ωt). При наступлении момента выполнения условия, при котором мгновенное значение a(tj)=0, осуществления измерения и фиксации мгновенного значения другого синусоидального сигнала - b(tj)|а=0 той же частоты, изменяющегося во времени t по следующей зависимости: b(t)=B m sin(ωt+φ). Определяют значение угла сдвига фаз φ: где φ - угол сдвига фаз между двумя синусоидальными сигналами a(t) и b(t); b(tj)|а=0 - значение синусоидального сигнала b(t) в течение одного полупериода Т/2 в момент времени tj, когда значение синусоидального сигнала a(t) равно нулю, единицы измерения сигнала b(t); Вm - амплитудное значение синусоидального сигнала b(t), единицы измерения сигнала b(t), взятое со знаком плюс, если выполняется условие где b(tj-1) - предыдущее мгновенное значение синусоидального сигнала b(t), измеренное в момент времени tj-1, и со знаком минус, если Технический результат заключается в повышении быстродействия и точности определения сдвига фаз. 4 н.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к радиотехнике и связи и может быть использовано в устройствах обработки информации, в системах автоматического контроля и регулирования. Технический результат - осуществление допускового контроля частоты входного сигнала. Устройство допускового контроля частоты содержит общую шину, входную шину, два резистора, два конденсатора, два буферных каскада, два компаратора, два одновибратора, два устройства выборки-хранения, делитель, сумматор, формирователь одиночного импульса и выходной формирователь, шину питания. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Предлагаемое устройство относится к области радиоэлектроники и может быть использовано для определения несущей частоты и вида модуляции сигналов, принимаемых в заданном диапазоне частот. Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем распознавания сигналов с амплитудой и частотной манипуляцией. Устройство содержит приемную антенну 1, входную цепь 2, блок 3 поиска, гетеродин 5, смеситель 6, усилитель 7 промежуточной частоты, амплитудный детектор 8, 13, 28, 29 и 33, видеоусилитель 9, устройство 10 формирования частотной развертки, ЭЛТ 11, ключи 12, 24, 37, 40, 41 и 42, фильтры 14, 27 и 32 верхних частот, фильтры 15, 19 и 26 нижних частот, квадраторы 16 и 20, делители 17 и 22 напряжений, частотный детектор 18, блоки 23, 30, 34, 39 и 49 сравнения, фазовый детектор 25, интегратор 35, пороговый блок 36, измеритель 38 частоты, блок 43 памяти, преобразователи 44, 47 и 50 аналог-код, блок 46 клиппирования, анализаторы 21, 45 и 48 спектра, фазоинверторы 51 и 52, элементы совпадения 53, 54, 55 и 56. 2 ил.

Изобретение относится к радиотехнической области промышленности и может быть использовано при приеме нескольких совмещенных по времени разночастотных сигналов. Способ определения частоты в матричном приемнике, в котором ко входу j-й ступени приемника, имеющей Lj каналов, подключают устройство измерения частоты, измеряющее частоту сигнала в диапазоне рабочих частот j-й ступени, и сопоставляют номера сработавших индикаторов каналов ступени с измеренными значениями частоты. Устройство измерения частоты содержит усилитель-ограничитель, K каналов обработки и устройство обработки. Каждый канал содержит последовательно включенные полосовой фильтр, частотно-зависимое устройство и детектор. С выходов каналов сигнал подается на устройство обработки. Технический результат заключается в повышении вероятности однозначного определения частоты, исключении регистрации ложных значений частоты и пропуска сигналов. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в информационно-измерительных устройствах для измерения частоты гармонических сигналов прецизионных кварцевых и квантовых стандартов частоты. Осуществляют аналого-цифровое преобразование измеряемого и опорного сигналов с интервалом временной дискретизации, определяемой частотой сигнала дискретизации, формируемого из опорного сигнала, запоминают полученные в результате аналого-цифровых преобразований цифровые выборки в следующих одна за другой тетрадах моментов времени, осуществляют преобразование цифровых выборок тетрад в значения фаз измеряемого и опорного сигналов и определяют искомую разность частот опорного и измеряемого сигналов. Устройство содержит последовательно соединенные генератор измеряемого сигнала, первый аналого-цифровой преобразователь, первое оперативное запоминающее устройство и процессор цифровой обработки сигналов, связанный шиной обмена данными с персональной вычислительной машиной. Вход синхронизации первого аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом синтезатора частоты сигнала квантования, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора опорного сигнала, а вход управления - с управляющим выходом процессора цифровой обработки сигналов. Устройство также содержит второе оперативное запоминающее устройство, выход которого соединен с вторым входом процессора цифровой обработки, и второй аналого-цифровой преобразователь, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора опорного сигнала, вход синхронизации соединен с выходом синтезатора частоты сигнала квантования, а выход соединен с входом второго оперативного запоминающего устройства. Технический результат заключается в повышении точности измерения частоты гармонического сигнала при расширении диапазона частот сличаемых сигналов. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для использования в среднеорбитальном сегменте космической системы поиска и спасения терпящих бедствия судов, летательных аппаратов, отдельных людей или групп. Согласно способу измерения производятся с использованием всей длительности сигнала посылки радиобуя (440 мс), а не только по участку длительностью 160 мс - участку излучения чистой несущей частоты радиобуя, и соответственно всей энергии сигнала. Для этого производится модуляция принятых наземной станцией (станцией приема и обработки информации со среднеорбитальных ИСЗ систем «Глонасс», GPS и Gallileo) сигналов аварийных радиобуев достоверной цифровой информацией, заложенной в сигналы, передаваемые тем же самым аварийным радиобуем и выделенной из принятого сигнала в процессе его демодуляции и декодирования, взятой с обратным знаком (ремодуляция сигнала). Это преобразует весь принятый сигнал посылки этого радиобуя в немодулированную синусоиду, чем и обеспечивается получение минимально возможной ошибки измерения его частоты. Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении точности измерений частоты сигналов радиобуев. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх