Устройство для автоматического регулирования частоты энергообъединения

ОЮЗ СОВЕТСНИК ОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 38 а 93(5) Н 1 ф"ф; .А ," м;лЕТЕНИЯ ельство СССР.3/06, 1980 ДЛЯ АВТОМАТИЧАСТОТЫ ЭНЕР- ащее блок измести,5. Авторское 9. 879702, кл, Н(54) (57) УдТРОИд ЧЕДКОГО РЕГУЛИРО ГООВЬЕДИНЕНИЯ, с рения.частоты и . первый выход кот виде2 АНИЯ дери ерет рого ков мощно соединен ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИИ ИСАНИЕ ИЗОБ ОРСИОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(71) Ордена Октябрьской Революции Всесоюзный государственный проектно- изыскательский и научно-исследователь ский институт энергетических систем и электрических сетей "Энергосеть- проект"(56) 1. Дроздов А.Д. и др. Автоматизация энергетических систем. М., "Энергия"1977, с.112, 142-158.2Авторское свидетельство СССР 9 509938, кл, Н. 02 У 3/06, 1972.3. Авторское свидетельство СССР . 9 545038, кл. Н 02 Ю 3/06, 1974.4Центральная циФровая система автоматического регулирования час тоты и мощности ЕЭД СССР. 2. Комплек алгоритмов, инв. 9 533-18,-т.1,М ,ий-т Энергосетьпроект, 1977. блоком формирования управляющего воздействия, а второй выход под- ключен к цепи из последовательно соединенных блока выделения случайной составляющей перетоков мощности и частоты, блока определения коэффициентов статизма и блока расчета небалансов мощности, второй вход которого соединен с вторым выходом блока измерения частоты и перетоков мощности, о т л и ч а ю щ ее с я тем,.что, с целью повыщения экономичности режима регулирования частоты, в него дополнительно введены две цепи из последовательно соединенных блоков, подключенные к выходам блока расчета небалансов мощности, э первая из которых содержит коммутатор делитель, блок расчета нормирующих .множителей, первый перемножитель и ключ, а вторая - сумматор, второй пе- С ремножитель и пороговое устройство; выход которого соединен с. управляю- Я щим входом ключа, причем выход коммутатора подключен к второму входу второго перемножителя и выход сумматора соединен с вторым .входом делителя, выход которого подсоединен к второму входу первого перемножителя, а выход блока Формирования управляющих воздействий подключен к третьему входу первого перемножителя.1046838Изобретение относится к электРо- поскольку при Регулировании частоты энергетике, а именно, к технике регу- не учитывается изменение величины и лирования частоты в объединенных ли- знака небаланса мощности. Следствием ниях электропередач (ЛЭП) энерго- этого является возникновение дополнительных перетоков мощности по межсисПод влиянием внешних возмущений 5 темным ЛЭП даже втех случаях, когда, нагрузки и изменения генерируемой одельные энергосистемы сами способ- мощности, частота в объединенных энер- ны спРавиться с возникшим в них негосистемах отклоняется от заданного балансом мощности. значения уставки. В этом случаеЦель Устройства - повышение эконо- возникает задача поддержания частотыд Рж и аст ы 10 мичности Режима регулирования частона заданном уровне либо в заданных Поставленная цель достигается пределах. тем, что в устройство для автоматиИзвестны устройства для регулиро- ческого регулирования частоты энергования частоты в энергосистемах 1 . объединения, содержащее .блок измереНаиболее часто эту задачу решают од ния частоты и перетоков мощности, новременно с регулированием перето. - первый выход которого соединен с блоков мощности на межсистемным ЛЭП 2,ком формирования управляющего воздейи 3 , Поскольку значения небалан- . ствия, а второй выход подключен к цесов мощности в отдельных энергосис- пи из последовательно соединенных темах обычно предполагают нЕизвест блока выделения случайной составляю- ными, то регулирование частоты осу- щей перетоков мощностии частоты, ществляют на основе статических ха- блока определения коэффициентов старактеристик объекта управления ( энер- тизма и блока расчета небалансов госистемы )и величины отклонения час- мощности, второй вход которого соедитоты от уставки. нен с вторым выходом блока измеренияРегуляторы частоты объединенных частоты и перетоков мощвости, дополэнергосистем называют вторичными нительно введены две цепи из последов отличие от регуляторов частоты вательно соединенных блоков, подклюотдельных энергоблоков, называемых ченные,к выходам блока расчета неба- первичными. Отклонение значения лансов мощности, первая из которых частоты от уставки вызвано внеплано содержит коммутатор, делитель, блок выми изменениями небаланса мощности. Расчета нормирующих множителей, В соответствии с этим управляющие воз- первый перемножитель и ключ, а втодействия регулятора частоты называют рая - сумматор, второй перемножитель. внеплановыми. и пороговое устройство, выход котоуправляющие воздействия, выра рого соединен с управляющим входом батываемые вторичными регуляторами ключа, причем выход коммутатора частоты, распределяются между регу- подключен к второму входу второго лирующими станциями с помощью коэф- перемножителя и выход сумматора фициентов долевого участия (КДУ), соединен с вторым входом делителя, которые в линейном режиме работы ре- выход которого подсоединен к второ 40гулирующей станции выбраны на основе му входу первого перемножителя, а выстатических характеристик объекта ход блока формирования управляющих управления 13 и 4 . воздействий подключен к третьему вхоРаспределение внепланового воздей- ду первого перемножителя. ствия на регулирующие станции пропор- На чертеже приведена блок-схема . ционально заданным коэффициентам пре- предлагаемого устройства для регулидусматривается в цифровой системерования частоты в энергообъединении, регулирования частоты 4 3. . Устройство содержит последовательно соединенные блоки 1 измерения часНаиболее. близким к предлагаемомУ тоты и межсистемных перетоков мощявляется устройство для автомати ности, первый выход которого соедического регулирования частоты и ак-нен с блоком 2 формирования управляю.тивной мощности, содержащее блок измещего воздействия, а второй выходрения частоты и перетоков мощности подключен к цепи из последовательно .первый выход которого соедиНен с бло- соедийенных блока 3 выделения случайком формирования Управляющего воздей ной составляющей, блока 4 определествия, а второй выход, подключен к Ния коэффициентов статиэма и бло- цепи из последовательно соединенных ка 5 расчета небалансов мощности.блока выделения случайной составляю- На второй вход блока 5 расчета небащей перетоков мощности и частоты, бло- лансон мощности подсоединен второй . ка определений коэффициентов статизма О выход блока измерения частоты и пере"и блока расчета небалансов мощности, токов мощности. Е выходам блока,5второй вход которого соединен с вто- расчета иебалансов мощности подклюрым выходом блока измерения частоты чен коммутатор б, последовательнои перетоков мощности 53. соединенный с делителем 7, блокомНедостатком известного устройст-. Расчета нормирующйх множителей 8,ва является его неэкономичность " 65 первым перемножителем. 9 и ключом 10,К выходам блока 5 расчета небалансов мощности также подключенапоследовательно соединенная цепь изсумматора 11,второго перемножителя 12, порогового устройства 13,выход которого соединен с управляющим входом ключа 10. Выход коммутатора б подключен также к второмувходу второго перемножителя 12, авыход сумматора 11 соединен с вторымвходом делителя 7. Выход блока 2 1 Оформирования управляющего воздействия подключен к третьему входу первого перемножителя 9, а к второмувходу перемножителя 9 подключен выход.делителя 7. 15Устройство относится к устройствам, использующим метод селективного (избирательного ) регулированиячастоты. При работе устройства .блокируются регуляторы тех энергосистем, для которых различны знаки отклонения частоты и небаланса мощПредлагаемое устройство работаетследующим образом.Блок 1 измерения производит замер текущих значений частоты и межсистемных перетоков мощности, Этизначения используются в блоке 2для формирования управляющего воздействия. Текущие значения частоты и перетоков мощности поступают 30также в блок 3 выделения случайнойсоставляющей, в котором от сообщенийо частоте и перетоках мощностиотделяется медленная нестационарнаясоставляющая и высокочастотная составдляющая, на которую оказывает воздействие динамика энергосистем. Значения случайной составляющей частотыи йеретоков мощности используютсяв блоке 4 для определения коэффициентов статизма (коэффициентов крутизны статической частотной характеристики ), связанных межсистемнымиЛЭП энергосистем; В блоке 5 производится расчет небалансов мощностиотдельных энергосистем. Для этой 45цели используются значения коэффициентов статизма, полученные вблоке 4, а также информация о пере-.токах мощности и частоте с выхода.Предлагаемое устройство предназиачено. для более экономичного, чемв прототипе, распределения управляющего воздействия на отдельныеэнергосистемыпри автоматическомрегулировании частоты. При этом Ярассматривается такой режим работырегулятора частоты, при котором межсистемные неретоки мощности находятся в допустимых пределах.Результирующее управляющее.воздей-)6ствие . О вырабатывается в блоке 2и распределяется на систему согласно,следующему закону:0 рею 0 (1) р- (ъ)Ы;65.г ,): Е:Осли ; С. . ) 0 0 - в противном случае, где 0; - управляющее воздействие на1-ю энергосистемуу=Р .-Р . - небаланс мощности з -йэнергосистемы, РР,.- генерирующая мощность. и мощность нагрузки соответственно. Таким .образом, управляющее воздействие на регулирующие станции отдельной энергосистемы пропорциональны небалансам мощности, возникшим в этой энергосистеме, при условии, что знак небаланса мощности совпадает ао знаком суммарного небаланса мощности энергообъединения (т.е. с отклонением частоты от установки ),Множительв условии (1 ) является нормирующим и равен единице только. в том случае, когда все небалансы мощности отдельных энергосистем одного знака. Нормировочный множительйеобходим для полного распределения управляющего воздействия на регулирующие станции, которые удовлетворяют условию ( 3 ).Множитель о показывает долю управляющего воздействия, которая приходится на 1 в ,ю, энергосистему. В предлагаемом устройстве блокируют- . ся регуляторы тех энергосистем, для которых различны знаки отклонения частоты н небаланса мощности.Блоки 1-13 предназначены для распределения управляющего воздействия. В сумматоре 11 находится суммарное значение небаланса мощностик1 Это значение подается на перВый вход второго перемножителя 12, а на. второй его вход последовательно поступает выбранное коммутатором б значение не- баланса мощности-й энергосистемы, Если знаки суммарного небаланса и небаланса 1-й энергосистемы совпадают, то выход перемножителя 12 положителен, в противном случае - отрицателен. Выходной сигнал перемножителя 12,поступает на пороговое устройство 13, которое настроено на нулевой уровень срабатывания. Таким образом, при совпадении знаков Е к и пороговое устк ройство 13 срабатывает и его выходной сигнал открывает ключ 10 для прохождения управляющего сигнала на 1 -ю энергосистему.Величина управляющего сигнала 0 формируется в первом перемножителе 9, на первый вход которого поступает полное управляющее воздействие 0 от блока 2 формирования управляющего воздействия. На два оставшихся входа первого перемножителя 9 подаются значения нормирующего коэффициента 5 из блока 8 расчета нормирую1046838 20 Составитель К.ФотинаРедактор Н.Кешеля .Техред ,И.Метелева Корректор А,Повх Заказ 7745/52 Тираж 617 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4Ф щих множителей и коэффициент долевого участия о; с выхода делителя 7.В делителе 7 коэффициент с, формирует ся с помощью суммарного небалансамощностиЕ и небаланса мощности1-й энергосйстемы согласно первого 5из равенств ( 3 . Значения этих неба"лансов мощности поступают на входы делителя 7 с выхода сумматора 11и коммутатора б.Устройство для регулированиячастоты в объединенной энергосистеме предназначено для примененияв тех случаях, когда хотя бы однаиз регулирующих станций-йэнергосистемыне исчерпала свой регулировочный диапазон, Если все регулирующие станции 1-й энергосистемы исчерпали регулировочный диапазон,то следует положить о,= О, независимо от соотношения знаков небалансов мОщиости в (3 ),В тех случаях, когда регулировочный диапазон имеется лишь на техобЪектах, возмущение на которыхйе совпадает по знаку с полным возмущением (небалансом мощности ), т.е. 25все с;= О, то регулирование следуетпроводить по схеме прототипа. Такая ситуация на практике встречается редко,Основой предлагаемого устройства 30является способность к адаптации приизменении статических характеристикэнергосистем и к изменениям небалансов мощности отдельных энергосистемво времени. При этом устройство 35учитывает, что .в реальных условиях.функцконирования энергосистем небалансмощности меняется случайнымобразом, причем в части энергосистем естественное отклонение небаланса мощности способствует восстановлению требуемого значения частоты ипоэтому можно управлять только темиэнергосистемами, в которых небалансмощности вызвал нежелательное отклонение частоты. 45Коммутатор 6 не является обяза тельным элементом предлагаемого устройства и позволяет резко сократитьколичество требуемого оборудования,Его использование дает возможность 50обрабатывать исходную информациюдля каждой из п энергосистем наодних и тех же,элементах всего устройства.Рассмотрим работу предлагаемого 55устройства на простом примере двух отдельных энергосистем равной мощности, соединенных межсистемнойЛЭП. Предположим, что характеристики удельного прироста в этих энерго-.системах одинаковы,Пусть например, небалансы мощности в этих энергосистемах +2 и +10 МВтсоответственно. Общий небаланс мощности +12 МБт.Предлагаемое устройство с:одитнебалансы мощности каждойиз энергосистем к нулч. При этом дополнительногоперетока мощности не возникает. Пер"зая из энергосистем сбросит 2 МВт,а вторая 10 МВт, т.е. такое же суммарноеколичество как в прототипе.Положительный эффект достигается,когда небалансы мощности в отдельных энергосистемах различны по знаку. Пусть в какой-то момент времениэти небалансы составлят -2 и +10 МВтсоответственно. Общий небаланс мощности составит +8 МВт. В результатерегулирования частоты по схеме прототипа, установившиеся небалансы мощ"ностив отдельных энергосистемах составят 8 и б МВт, Предлагаемое устройство в этом же случае дает установившиеся небалансы мощности в -2и +2 ИВт соответственно. При этомрегулирующее воздействие направленона,электростанции только второйэнергосистемы в отличие от прототипа,который направляют регулирующее воздействие на обе энергосистемы.Таким образом, основным преиму-ществом предлагаемого устройства является повышение экономичности режима, а именно уменьшение количества управляющих воздействий. Управляющие воздействия возникают толькона те энергосистемы, в которыхнебаланс мощности совпадает по знакус суммарным небалансом мощности.Предлагаемое устройство для автОматическото регулирования частотыэнергообъединения целесообразнореализовать в энергосистемах, объединяемых мощными ЛЭП. Это, вызваноосутствием в предлагаемом устройствеограничителей перетока мощности, применяемых в системах со слабыми связями. Предлагаемое устройство для автоматического регулирования частоты энергообъединения может найти применение как в аналоговых, так и в цифровых системах регулирования частоты.