Способ повышения устойчивости энергосистем

 

анйт@нт но--.; .. >;,.

МО - r!g

О И И--И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 090276 (21) 2322097/24-07 (51) М. Кл.

Н 02 Э .3/24 с присоеиинениееа заявки рвг

Гоотдвротванный квинтет

Совета Мнннвтров ССОР но далев наойратоннй н открытнй (23) Приоритет (5З) УДК 621,311.016. . 35 (088.8)

J (43) Опубликовано 050278с Беоллетень И 5 (45) Дата опубликования описания,260178 (72) Автор изобретения

Т.В. Колонский

Киевское отделение комплексного проектирования Украинского отделения Ордена Октябрьской Революции всесоюзного государственного проектно-изыскательского и научноисследовательского института энергетических систем и электрических сетей Энергосетьпроект

P1) Заявитель (54) СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ЭНЕРГОСИСТЕМ

Предлагаемое изобретение относится к области противоаварийной автоматики энергосистем.

Известен способ раннего деления энергосистем, обеспечивающего сохранение устойчивости в каждой иэ двух (разделенных) частей энергосистем в послеаварийном режиме, и выполняемого еще до .нарушения устойчивости практически сразу же после возникновения аварийного возмущения в виде аварийной перегрузки или ослабления линий связи Щ

Этот способ является наиболее близким по технической сущности к изобретению.

Использование укаэанного способа в качестве основного мероприятия сразу же после возникновения аварийного возмущения на современных линиях межсистемной связи, в том числе и слабой связи, сложной конфигурации с промежуточными электростанциями между двумя энергосистемами (объединениями) характеризуется следующими существенными недостатками: необходимостью отключения еще до нарушения устойчивости значительного количества высоковольтных выключателей на рассматриваемых линиях межсистемной связи сложной конфигурации; не использованием до деления управляющих воздействий в, виде отключений части генераторов (ОГ) и нагрузки (ОН), направленных на со5 хранение устойчивости между энергосистемами.

Целью изобретения является создание способа повышения устойчивости энергосистем, соединенных линиями меж10 системной связи с промежуточными электростанциями, путем выполнения деления энергосистем в совокупности с другими управляющими воздействиями, например, в виде 01 и ОН, направленны)8 ми на сохранение устойчивости между отправкой и приемной частями системы, в частности путем резервирования делением управляющих воздействий в виде ОГ, 0Н при перегрузке или ослабле@ ниФ линии связи.

Указанная цель достигнута в способе повышения устойчивости энергосистем, соединенных межсистемной связью с промежуточными электростанциями на ней, с сечением деления между промежуточными электростанциями и отправной энергосистемой при расположении электрического центра качаний между промежуточными электростанциями и приемной энергосистемой, при пере59(983 грузке или ослаблении указанной свя. зи путем выполнения управляющих воздействий, например отключения части генераторов и нагрузки, направленных на сохранение при этом устойчивости между указанными энергосистемами,тем

5 что фиксируют интенсивность переходного процесса, например, по скорости изменения взаимного угла между векторами эквивалентных ЭДС отправной и приемной энергосистем, при которой допустимо для сохранения устойчивости промежуточных .электростанций деление при угле 6<, превышающем критический угол 8, фиксируют превышеМP ние указанным взаимным углом 6 )5 своего критического значения 6 и

Кф выполняют деление энергосистем.

На фиг. 1 изображена упрощенная конфигурация эквивалентированной схемы сети с линиями межсистемной связи 2О между двумя энергосистемами (объединениями); на фиг. 2 — характеристики мощности с площадками ускорения ч торможения до деления и после.

Использование способа особенно це- Я5 лесообразно на рассматриваемых линиях связи с требуемым сечением 1 деления между промежуточными электростанциями 2 и отправной энергосистемой 3 при расположении электрического цен- 80 тра качаний (ЭЦК) 4 в сечении между промежуточными электростанциями 2 и приемной энергосистемой 5. Укаэанная целесообразность объясняется тем, что при рассмотренных сечениях (1 и 4) использование широко применяемого способа деления при асинхронном ходе в .сечении (4), резервирующего ОГ и ОН, приводит к отделению промежуточных электростанций от дефицитной приемной энергосистемы, а использование настоящего способа, резервирующего

ОГ и ОН, путем деления в сечение 1 способствует сохранению мощности промежуточных электростанций в составе приемной дефицитной энергосистемы.

Схему сети в виде трехмашинной системы на фиг.1 можно путем эквивалентирования представить в виде двухмашинной схемы для условий расположения ЭЦК между приемной энергосисте- 9) мой 5 и промежуточной станцией 2 при нарушении устойчивости между энергосистемами в результате динамической перегрузке линий. связи или ослабления связи в сечении ЭЦК. 56

В укаэанной двухмашинной схеме одной из машин (приемной) является приемная система 5, а вторая машина (отправная система) получается в результате эквивалентирования отправной 6О системы и промежуточной станции .2.

В такой двухмашинной схеме динамическая перегрузка линии связи может создаваться как аварийным дефицитом . (отключением части генераторов в прифиг 2 даны следующие обознаНа чения и1характеристика мощности РН$). в исходном режиме (И.„,„„= 1);

) то же, в результате избытка в отправной системе; то же, после отключения части генераторов в отправной системе эквивалентной схемы, т.е. после деления по сечению 1 и отключения системы 3; передаваемая активная мощность по линии связи в исходном режиме; активная мощность (механическая) при динамической перегрузке в результате возникновения избытка мощности в отправной системе (или дефицита в приемной системе)," активная мощность (соответствующая механической мощности турбины) по линии связи, передавае.лая от отправной системы оставшимися в работе генераторами после отключения части генераторов в этой системе, т.е. после деления по сечению 1 и работе промежуточных электростанций на систему 5; угол в исходно нагрузочном режиме (Е„ЬИ т ), 180 — 0 — угол на падающей ветн ви характеристики мощности, соответствующий углу 6 „на восходящей ветви (в интервале углов

90 < 6 „ <.6 происходит нарушение устойчйвости в результате динамической перегрузки после прохождения углом 8 своего критического значения); — критический угол оставшихся в работе генераторов отправной системы (после отключения части генератора) по условию сохранения их устойчивости (этот угол соответствует критическому углу промежуточных электростанций по условию сохранения их устойчивости относительно приемной системы 5 после деления по сечению 1); емной системе), так и аварийным из" бытком (отключением части нагрузки в отправной системе) . Указанную двухмашинную схему, как известно, можно привести к эквивалентной схеме с одной машиной (отправ ной системой), работающей по линии связи на шины бесконечной мощности.

Эффективность и особенности предлагаемого деления энергосистем можно показать„ используя соотношения в эквивалентной схеме при:отключении части генераторов в отправной системе.

Указанное поясняется фиг. 2 для динамической аварийной перегрузки и действительно при ослаблении связи, а также при статической перегрузке.

591983

6 — предельный угол отключения части а.. генераторов отправной системы,,при котором сохраняется устойчивость оставшихся в работе генераторов (этот угол соответствует предельному углу между.ЭДС энергосистемами 3 и 5, деление в сечении 1, при котором обеспечивается сохранение устойчивос:ти промежуточных станций относительно приемной системы 5. 10

При угле Юа взаимный угол 4 меж. ду векторами ЭЗС промежуточных электростанций 2 и приемной энергосистемой 5 должен быть .меньше своего критического значения 6; „ о после де- (5 ления, что обеспечивает сохранение устойчивости промежуточных электростанций относительно приемной энергосистемы после деления.

Рассмотрение основных стадий элек- З) тромеханического переходного процесса в эквив.алентной схеме проводится со следующими индексами: исходный режим; а — возникновение аварийного из- 5 бытка (дефицита), сопровождаемого динамической перегрузкой линии связи

Щ - отключение части генераторов (деление систем по сечению 1) .

Деление по предлагаемому способу выполняют при угле ба, удовлетворяющем основному условию

a„y.(86 < Ва.ее

Предельный угол 6 „ отключения части генераторов (деления систем по сечению 1 определяется из условия равенства площадок ускорения а Ь c d и торможения а, Ь, с, (фиг. 2) с учетом изменения постоянной инерции в эквивалентной схеме.

Указанное можно записать в следующем виде: а.л

Ф вЂ” (gi-Niging)d8 1-у (Т -H Мод)06 0

1 . Р а у

1а .ав

/ где Т < Таа у и в результате интегрирования получить 50

-у(Т 6 +аа ссьбj -Т 6 -К сов 6 ) аа " " 8)

+ -Е(Т Вм и .+ eos6>> T"Å м cost><) 0 а i II 6 аа

Иэ (3) следует, что за счет уменьшения постоянной инерции ТЕ в 3 отправной системе .эквивалентной схемы по сравнению с Т за счет отаэ ключения части генераторов (деление бо системы по сечению) имеет место увеличение эффективности площадки торможения а,6, с,. При этом даже при равенстве площадки ускорения аЬс4,пропорциональной в (3) первому слагаемо- 65 му с Т ", и площадки торможения а,Ь,с, пропорциональной второму слагаемому с Т, благодаря умень э шению постоянной интерции отправной ,системы после отключения части генераторов (деление системы по сечению 1) от значения Т, до Т . эффективность торможения возрастаеу в число раз, равное отношению

ТД .

7Щ

Н

Укаэанное особенно эффективно на линиях слабой межсистемной связи, когда Т Т <<Т рон.

Таким образом, для обеспечения устойчивости оставшихся в работе генераторов отправной системы или генераторов промежуточных электростанций при делении по сечению 1 при угле 6> площадка торможения в пределе может быть меньше площадки ускорения в чис-, ло раз, равное отношению Ти

Указанное обуславливает высокие значения угла 8 „ и широкую область сохранения основного условия (1), в котором бкр < () а д.и. о

При статйческой перегрузке 3 „ я 90

6Е, ) 90, (4) в связи с чем для промежуточных электростанций, избыточная мощность которых меньше пропускной способности линий связи по статической устойчивости в сечении 4 после деления, основное условие (1) при статической перегрузке не имеет ограничений и практически всегда выполнимо.

Использованию способа должны предшествовать расчеты динамической устойчивости, подтверждающие выполнение основного условия (1) при динамической перегрузке или при ослаблении линий связи с учетом собственного времени выполнения деления систем по сечению

1. При использовании предлагаемого способа при статической перегрузке, последовавшей в результате неблагоприятного распределения резерва в установившемся послеаварийном режиме после мероприятий ОГ и 0Н, проведение отдельных расчетов динамической устойчивости не требуется, так как по (4) основное условие (1) практически всегда вы полняется.

В общем случае наиболее широкая ,область использования предлагаемого способа повышения устойчивости имеет место на современных сложных линиях межсистемной слабой связи 330500-750 кВ с промежуточными электростанциями на таких линиях связи.

Таким образом, отличие данного способа повышения устойчивости энерго» систем на линиях межсистемной связи

591983 с промежуточными электростанциями от принятого за прототип способа раннего деления на таких линиях межсистемной связи при наиболее вероятных динамических перегрузках, наиболее вероятных отключениях отдельных линий связи или при статических перегрузках однозначно создает новый существенный положительный эффект, способствующий повышению устойчивости, надежности и живучести энергосистем и заключающийся в сохранении возможности использования до деления управляющих воздействий типа ОГ и ОН для сохранения устойчивости при полном использовании пропускной способности линий. связи для сохранения устойчивости до деления; в возможности резервирования делением управляющих воздействий при их отказе или неэффективностй) в выполнении деления 29 для предотвращения асинхронного хода между энергосистемами только в крайних случаях, когда отказали или неэффективны управляющие воздействия и нарушение устойчивости между энергосистемами неизбежно и единственной мерой предо вращения асинхронного хода между энергосистемами является деление систем; в выполнении деления по требуемому сечению 1 между отправной ЗО системой и промежуточными электростанциями.s случаях расположения ЭЦК между промежуточными электростанциями и приемной системой с предотвращением не только асинхронного хода между системами, но и с сохранением мощности пройежуточных электростанций в cocтаве приемной дефицитной энергосистемы; в снижении общего числа отключений большого числа высоковольтных выключателей в сечении деления особенно на линиях слабой связи сложной конфигурации благодаря предоставленной возможности предварительного использования управляющих воздействий для сохранения устойчивости до деления. Указанное снижает вероятность аварий, вызванных неполнофазным отключением отдельных выключателей в сечении деления на линиях межсистемной связи.

Формула изобретения

Способ повышения устойчивости энергосистем, соединенных межсистемной связью с промежуточными электростанциями на ней, с сечением деления между промежуточными электростанциями и отправной энергосистемой при расположении электрического центра качаний между промежуточными электростанциями и приемной энергосистемой, при перегрузке или ослаблении указанной связи путем выполнения управляющих воздействий, например отключения части генераторов и нагрузки, направленных на сохранение при этом. устойчивости между укаэанными энергосистемами, отличающийс я тем, что., с целью резервирования действия управляющих воздействий, фиксируют интенсивность переходного процесса, например, по скорости изменения взаимного угла между векторами эквивалентных

ЭДС отправной и приемной энергосистем, при которой допустимо для сохранения устойчивости промежуточных электростанций деление при угле., превышающем критический угол, фиксируют превышение указанным взаимным углом своего критического значения и выполняют деление энергосистем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Иофьев Б.И. Автоматическое аварийное управление мощностью энергосистем. М., Энергия, 1974, с. 351-355..

Составитель Я.Гоник

Редактор И.Тимофеева Техред Н.Андрейчук Корректор С.Ямалова

Эакаэ 607/49 Тираж 49А Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ПЛП Патент, г, Ужгород, .ул. Проектная, 4