Способ регулирования частоты на электростанции

Саюэ Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 13. 07. 78 (21) 2643262/24-07 с присоединением заявки йо Н 02 Х 3/24 Н 02 Р 9/04 Государственный комитет СССР по деяам изобретений н открытийДата опубликования описания 03,0880( 54СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ НА ЭЛЕКТРОСТАНЦИИИзобретение относится к областирегулирования частоты в энергосистеме и может быть использовано на гидроэлектростанциях.5Известен способ регулирования частоты на электростанциях путем изменения активной мощности станции в Функции текущего значения частоты, измеренной на шинах станции 1,Недостаток указанного способа заключается в том, что при примененииего на гидростанциях с длинными трубопроводами приходится выбирать такиенастройки стабилизирующих устройств,которые существенно замедляют процесс 15регулирования частоты в системе.Известен способ регулирования частоты на гидроэлектростанции, в которомизмеряют сигнал текущего отклонениячастоты станции от заданной уставки, 2 Ои преобразуют его в сигнал управленияактивной мощностью станции с помощьюустройства, реализующего заданный закон регулирования 2 .25Этот способ также обладает недостатком при применении его на гидростанциях с длинными трубопроводами,на которых сильно выражено явлениегидроудара, а также на станциях, накоторых групповое регулирование час- ЗО тоты осуществляется с помощью цифровых управляющих машин, Явление гидроудара также как и дискретность регулирования, вызванная применением цифровых управляющих машин, вносит запаздывание в контур регулирования частоты станции, Это затрудняет обеспечение устойчивости системы регулирования и вынуждает применять такие настройки стабилизирующих устройств регулятора частоты, которые сильно замедляют процесс регулирования частоты, Замедление процесса регулирования частоты приводи. к замедленному вводу генерирующей мощности при набросах нагрузки, что при небольших резервах генерирующей мощности в системе может способствовать возникновению аварий типа "лавины частоты".Целью изобретения является повышение надежности энергосистемы путем увеличения скорости регулирования частоты.Поставленная цель достигается тем, что при измерении отклонения частоты станции 1 от заданной устагки и формировании сигнала управления активной мощностью, в каждом цикле регулирования дополнительно измеряют механический,момент станции, затем формируют сигналы оценок отклонения частоты и отклонения активной мощности. Оценку от.клонения частоты формируют путем сумМирования.запомненных из предыдущегодикла оценок отклонения частоты, отклонения активной мощности и измеренных в текущем циКле механическогомомента и отклонения частоты, а оцен=ку отклонения активной мощности формнруют путем суммирования запомненных из предыдущего цикла оценок отклоонения частоты, отклонения активноймощности и измеренного в текущем цикле отклонения частоты. Все слагаемыеберут с коэффициентами определенными параметрами энергосистемы, затем 15прогнозируют значение отклонения частоты путем суммирования полученныхоценок и механического момента станции, взятых с коэффициентами, зависящими от постоянной времени трубопро- уОвода и периода обновления управляюще-,го воздействия. В зависимости от полученного сигнала управляют активноймощностью станции.Использование прогноза частоты позволяет компенсировать запазцываниев контуре регулирования частоты настанции и за счет этого увеличить об=ласть устойчивости системы регулирования в плоскости настроечных коэффициентов регулятора частоты. В результате появляется возможность выбрать такие настроечные коэффициенты, которыезначительно уменьшают время. регулирования частоты. Прогноз частоты системы осуществляется с помощью автомати- З 5чески подстраиваемой модели энергосистемы.Переменные состояния модели энергосистемы, в которой работает регулируемая станция, описываются следующейсистемой уравненийТ . = Р + Рнб - О 5 + а, (-5)а (т),где 5 - оценка частоты энергосистемы,.Р- оценка небаланса активной мощн 6ности энергосистемы;частота, замеренная на станции;Т. - эквивалентная постоянная инер 3ции роторов генераторов энер Огосистемы;О - коэффициент самовыравниванияэнергосистемы;а ,а - постоянные коэффициенты.В уравнения модели энергосистемы 55дополнительно включены члены, пропорциональные рассогласованию между измеренной частотой на станции и оценкой частоты в энергосистеме, осуществляющие подстройку модели. Это позволяет Уменьшить ошибки, возникающиепри оценке состояния энергосистемы,Прогноз частоты энергосистемы осуществляется на основании текущих оценокчастоты и небаланса активной мощности энергосистемы. В предла.гаемом спосабе приведенные уравнения реализованы в конечноразностной форме.На чертеже показана Функциональная хема, реализующая предложенныспособ регулирования частоты на станцииФункциональная схема содержит дат чик 1 частоты, устройство 2 задания уставки по частоте, устройство 3 для измерения механического момента, цифровое вычислительное устройство (ЦВУ( 4 и цифроаналоговый преобразователь (ЦЛП) 5.Выходы датчика 1 частоты, устройства 2 задания уставки и устройства 3 для измерения механического момента подключены к соответствующим входам ЦВУ 4. Выход ЦВУ 4 через ЦАП 5 соединен с устройством управления активной мощностью станции.Процесс вычисления и выдачи нового значения сигнала управления активной мощностью осуществляется периодически, На каждом цикле работы устройства сначала опрашиваются датчик 1 частоты, устройство 2 задания уставки и устройство 3 для измерения механического момента, Измеренные сигналы поступают на соответствующие входы ЦВУ 4, В ЦВУ первоначально вычисляются текущие значения оценок отклонения частоты д 5 небаланса активной мощности Рб энергосистемы, С этой целью последовательно вычисляются следующие выражения: й( = 6 -о 1д 5 =д 5.;Ф,Р. + Рн 5 -Од 5 бдГ -д 5 )Р 5= Р 6 ск (дК - д 5" т- Ь гдео сигнал от датчика частоты;сигнал от устройства задания уставки;Р - сигнал от устройства измерения механического момента;ь - индекс, соответствующий значениям переменных в текущиймомент времени;1-1 - индекс, соответствующий значениям переменных на предыдущем цикле работы вычислительного устройства; Ф,сс О - постоянные, коэффициенты.Вычисленные значения д 5 и РО запоминаются в памяти цифрового вычислительного устройства с тем, чтобы их можно было использовать на следующем цикле работы вычислительного устройства. При первоначальном запуске устройства М и Р,б полагают равными нулю. Если и результате действия неучтенных факторов или неточного задания начальных значений д 5 и Рн возникнет рассогласование между текущей оценкой отклонения частоты, полученной в ЦВУ, и отклонением частоты в энергосистеме то указанное рассогласование используется для корректировки получаемых оценок. Вследствие этого ошибки оценивания сводятся и:.;кю" муму.752617После вычисления оценок д 5 и Р 8 осуществляется прогноз отклонения частоты энергосистемы в момент вреМени, опережающий текущий момент времеи на заданную величину 51с 5 т нбфгде ьБ - прогнозируемое значение отклонения частоты,постоянные коэффициенты.Далее определяется управляющее воздействием путем последовательного вычисления следующих выражений:гдеи,. - управляющее воздействие йаизменение активной мощности;настроечные коэффициенты закона регулирования частоты; 20Ь - коэффициент статизма;у - вспомогательная переменнаяНачальное значение вспомогательной переменной при запуске устройства полагают равным нулю, 23Вычисленное в ЦВУ 4 управляющее воздействие в ЦАП 5 преобразуется в аналоговую форму и подается на устройство управления активной мощностью станции. ЗОПредложенный способ регулирования частоты на станции повышает скорость регулирования частоты в энергосистеме, Это уменьшает вероятность возникновеФ35 нйя ситемных аварий типа "лавина частоты", а также амплитуду колебаний ак-, тивной мощности по межсистемным линиям электропередач. Таким образом, повышается надежность работы энергосис-темы и снижается ущерб от перерывов в электроснабжении потребителей, вызванных системными авариями. Формула изобретения Способ регулирования частоты наэлектростанции, осуществляемый путемизмерения отклонения частоты станцииот заданной уставки и формированиясигнала управления активной мощностью,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения надежности энергосистемы, в каждом цикле регулированиядополнительно измеряют механическиймомент станции, затем формируют сигналы оценок отклонения частоты и отклонения активной мощности, причемоценку отклонения частоты формируютпутем суммирования запомненных изпредыдущего цикла оценок отклонениячастоты, отклонения активной мощности и измеренных в текущем цикле механического момента и отклонения частоты, а оценку отклонения активноймощности формируют путем суммированиязапомненых из предыдущего цикла оценок отклонения частоты, отклоненияактивной мок;ности и измеренного втекущем цикле отклонения частоты, всеслагаемые берут с коэффициентами,определенными параметрами энергосистемы, затем прогнозируют значение отклонения частоты путем суммированияполученных оценок и механическогомомента станции, взятых с коэффициентами, зависящими от постоянной времени трубопровода и периода обновленияуправляющего воздействия и в зависимости от полученного сигнала управляют активной мощностью станции.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США 9 3107305кл, 307-57, 19 б 3.2, Пивоваров В, А. Проектированиеи расчет систем регулирования гидротурбин "Машиностроение", 1973,тр, 211-217.Составитель К, Фотинаедактор И. Нестерова Техред Н. Ковалева Корректор Е. ПапподписноеЗаказ 4758/14 Тираж 783 П ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4