Способ синхронизации энергосистемы и отделившегося в аварийном режиме энергорайона

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1)5,Н 02 .1 3/4 ЗОБ РЕТ ЬСТВ СКОМ К. А еский инститайбисович тизация знерго, с,138-143 1 системЬ =со СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИ И ГКНТ СССР(54) СПОСОБ СИНХРОНИЗАЦИИ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ И ОТДЕЛИВШЕГОСЯ В АВАРИЙНОМ РЕЖИМЕ ЭНЕРГОРАЙОНА (57) Изобретение относится к электротехнике, Цель изобретения - уменьшение времени синхронизации, Синхронизацию отделившейся части энергосистемы осуИзобретение относится к электроэнергетике, а именно к области управления синхронизации энергосистем.Цель изобретения - уменьшение времени синхронизации.Синхронизация отделившейся части с энергосистемой по предлагаемому способу производится следующим образом,В аварийном режиме определяются элементы энергосистемы и отделившегося энергорайона, на которых осуществляется синхронизация, На выбранных элементах вводят в работу устройства автоматической синхронизации. Если такие устройства отсутствуют, то подготавливается оперативный персонал для осуществления синхронизации вручную. Далее измеряют частоту Ьо и величину генерации активной мощности в отделившемся знерго 1647765 А 1 ществляют путем измерения разности частот и фаз векторов напряжений на соединяемых с помощью выключателя элементах энергосистемы, отключения части нагрузки в отделившемся энергорайоне и включением выключателя при разности частот и фаз векторов напряжений менее допустимых значений. В предлагаемом способе дополнительно измеряют частоту и величину генерации в отделившейся части энергосистемы и по данным параметрам определяют оптимальную величину мощности нагрузки для осуществления синхронизации. Это позволяет уменьшить время синхронизации и тем самым сократить время отключения потребителей в аварийных режимах с отделением части энергосистемы. 2 ил. р оне, а также разность частот Ьы и делившегося энергорайонагд с - частота системы.Значения постоянной механической инерции Т 1 и регулируемого эффекта нагрузки К для отделившегося энергорайона из вестны.осДопустимое время синхронизации оп- И ределяется исходя из условий подьема частоты с исходной 1 о до частоты системы 1 с за время, меньшее выдержки времени частотного автоматического повторного включения (ЧАПВ), Если в процессе синхронизации срабатывает ЧАПВ, то происходит включение нагрузки, отключенной автоматической частотной разгрузкой (АЧР), что опять приводит к возникновению дефицита активной мощности, частота в отделившемся районе снова начинает уменьшаться и процесс(3) где Л Рн 1 - величина отключаемай нагрузки 40 у 1-го потребителя, 1=1,2,п;К 1 - множители, принимающие значения 0 или 1.Для решения такой задачи могут быть применены методы целочисленного пра граммиравания и рЕализующие их алгоритмы и программы. Учитывая однако, чта реально нагрузок, подлежащих отключению, имеется немного, порядка 3 - 10, то рационально использовать алгоритм прямого 50 перебора, Результатом решения такой задачи является набор отключаемых нагрузок, т.е. в каких узлахнеобходимо отключить потребители для обеспечения необходимо подъема частоты и соответственно, успеш ной синхронизации.После решения такой задачи дается команда на отключение в определенных узлах потребителей. Отключение данных потре.включения на параллельную работу не может быть завершен.Аппроксимируя экспоненциальный закон изменения частоты линейным, чта является вполне доступным в рассматри ваемых режимах, для допустимого времени синхронизации получают выражение1)1, 1 с чапвгде тчапв Лчапв - минимальные уставки на сра батывание по времени и частоте устройств ЧАПВ в отделившемся энергорайоне.Следующим этапом по реализации предлагаемого способа является определение необходимой величины отключаемой 15 мощности нагрузки Ь Рн, в соответствии с которой производят оперативное уменьшение электропатребления. Уменьшение мощности электропатребления на величину Л Рн возможно путем отключения одиночно га потребителя с указанной мощностью либо уменьшения на заданную величину мощности потребителя-регулятора.При отсутствии такой возможности из числа выделенных,для указанной цепи па ,требителя, допускающих кратковременное погашение, формируется множество потребителей, суммарная мощность которых наиболее близка к требуемому значению, гарантировано превышая его, 8 этом случае 30 суммарная величина отключенных нагрузок определяется из условий;иЛно -К 1 Ь Рн 1мин1=1 бителей приводит,к уменьшению мощности нагрузки, мощность генерации в дефицитной части энергосистемы становится больше потребления, вследствие чего скорость вращения роторов генератора увеличивается, а следовательно, и повышается частота в отделившемся энергорайоне, Поскольку откл 1 очение нагрузки выполнено в необходимом обьема, та частота в отделившейся части энергосистемы повышается с требуемой скоростью до уровня, определяемого условиями успешной синхронизации. При достижении разности частот Л 1одоп и фаз векторов напряжения ЛОЬОдоп, где Ыдол, ЛОдоп - допустимые разности частот и углов па условиям синхронизации, на выбранных элементах энергосистемы производится синхронизация путем включения коммутационных а.,-1 аратов, Синхронизация в данных условиях может быть выполнена как вручную, так и с помощью автоматических устройств синхронизации.Таким образом, осуществление предлагаемого способа при возникновении аварийной ситуации с отделением части энергосистемы позволяет путем целенаправленного отключения строга дазированного объема нагрузки добиться необходимого повышения частоты и быстро осуществить синхранизацикх Быстрое восстановление параллельной работы отделившегося района с энергосистемой позволяет включить в работу потребителей, отключенных устройствами АЧР или оперативным персоналом в условиях образовавшегося дефицита мощности в отделившемся энергорайоне, и тем самым повысить надежность электроснабжения за счет сокращения времени отключения потребителей в аварийных условиях.На фиг,1 представлена блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа синхронизации отделившегося энергарайона; на фиг.2 - блок-схема алгоритма функционирования исполнительного органа отключения нагрузки,Устройства состоит из блоков 1-4 умножения, блоков 5 и 6 деления, блока 7 возведения в степень, сумматоров 8 - 10, исполнительного органа 11 отключения нагрузок. Последовательна соединенные блок 1 умножения, блок 5 деления, блок 7 возведения в степень, блок 2 умножения, сумматор 8, блок 6 деления и блок 4 умножения подключены к входу исполнительнога органа 11, К входам блока 3 умножения подключены сумматоры 9 и 10. Входы сумматора 9 соединены с выходами датчиков 12 и 13 частоты, Выход датчика 12 частоты подключен также к вторым выходам блока 2 умно 1647765жения и сумматора 8. Вход датчика 13 подключен к шинам 14 энергосистемы, а входдатчика 12 присоединен к шинам 15 отделившейся части энергосистемы. Шины 14 и15 соединены выключателем 16. Входы сумматора 10 соединены с датчиками 17 и 18активной мощности генераторов 19 и 20 вотделившейся части энергосистемы. К входам исполнительного органа 11 подключены также датчики 21 - 23 активной мощностинагрузок 24 - 26, а выходы соединены с цепями управления коммутационных аппаратов 27-29 соответствующих нагрузок 24 - 26,Устройство работает следующим образом,При отделении части энергосистемы навход блока 1 умножения подаются сигналы,пропорциональные регулирующему эффекту нагрузки по частоте Кн и допустимомувремени синхронизации 1 д, Произведениеданных сигналов в блоке 5 делится насигнал. пропорциональный постоянноймеханической инерции Т, а полученная величина подается на вход блока 7, где выполняется возведение величины в степень,пропорциональной значению сигнала с блока 5. В блоке 2 полученный сигнал умножается на величину частоты 1 отделившейсячасти энергосистемы, а в сумматоре 8 происходит вычитание сигнала с выхода блока2 от значения частоты 10, На вход сумматора9 поступают сигналы от датчиков частоты 1 ссистемы и частоты 10 отделившейся части.Поэтому на выоде сумматора 9 имеетсясигнал, равный разности частот отделившегося энергорайона и энергосистемы,В сумматоре 10 производится суммирование отдельных мощностей генераторов19 и 20, Сигнал с выхода сумматора 10,пропорциональный активной мощности Рггенераторов всего отделившегося энергорайона, в блоке 3 умножается на разностьчастот и полученная величина делится в блоке 6 на выходной сигнал блока 8, а затем вблоке 4 умножается на сигнал, пропорциональный регулирующему эффекту нагрузкипо частоте Кн.Таким образом, на выходе блока 4умножения имеется сигнал, пропорциональный требуемому объему отключенияЬРгоКннагрузкиЛРн(ЛРн =,к)дляо(1 - е т )осуществления успешной синхронизации,который подается на один из входов исполнительного органа 11 отключения нагрузки.На основании данного сигнала, а также сигналов о значении мощностей нагрузок24-26, поступающих от датциков 21-23, ис полнительный орган 11 определяет минимально необходимый набор нагрузок для отключения при выполнении условия (3) и дает сигнал на отключение соответствующих коммутационных аппаратов, В зависимости от аварийного режима значение мощностей нагрузок 24 - 26 может быть от- ключена, например, только одна нагрузка 24 или одновременно нагрузки 25 и 24 или нагрузки 25 и 26 и т.д, В общем слуцае исполнительный орган 11 представляет собой выцислительное устройство, решающее задачу по нахождению такого набора откл ючаемых нагрузок ЬР 24, ЬРж и так далее,5 10 15 который обеспечивал бы минимум функционала (2) при выполнении условия (3),Такая задача для реального числа нагрузок, подлежащих отключению, может быть решена способом полного перебора различного перебора, а следовательно, и органа 11 может быть осуществлена с использованием коммутаторов с регистрами памяти, но лучше всего с использованием микроконт 25 ролера, на входе которого получаются мощности нагрузок, предназначенных для отключения. На фиг.2 показан алгоритм решения такой задачи органом 11, выполненным на базе микроконтролера.Результатом работы исполнительного 30 органа 1,1, реализующего данный алгоритм, является появление на его выходе управляющих сигналов на отключение соответствующих нагрузок, например 24 и 26, Отключение цасти нагрузок в отделившемся энергорайоне приводит к повышению частоты в данном энергорайоне, что позволяет осуществить вручную или с помощью устройства автоматики синхронизацию. Воссо 35 40 единение отделившегося энергорайона с энергосистемой приводит к ликвидации здесь возникшего дефицита мощности и дает возможность включения потребителей, отключенных устройствами АЧР, или опера 45 тивным персоналом при возникновении аварийного режима в энергосистеме с разделением на отдельные изолировано работающие части. Поэтому быстрая синхронизация отделившегося энергорайона с системОЙ приводит к уменьшению 50 времени отключения потребителей, тем самым способствует повышению надежности их электроснабжения в аварийных условиях.Устройство, реализующее предлагаемый способ, может быть выполнено на базе серийно выпускаемых управляющих мини- ЗВМ, микроконтролеров или компараторов, блоков и датчиков. 20 ных вариантов. Реализация укаэанного пол 1647765Формула изобретенияСпособ синхронизации энергосистемы и отделившегося в аварийном режиме энергорайоне, согласно которому измеряют разность частот Ьт энергосистемы и 5 отделившегося энергорайона и разность фаз О векторов. напряжений на соединяемых элементах энергосистемы и отделившегося энергорайона, отключают часть нагрузки в отделившемся энергорайоне и 10 включают энергосистему и отделившийся район на параллельную работу, если разность частот Лт и разность фаз Оменьше допустимых значений, о т л.и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения времени син хронизации, измеряютчастоту 1 о и величину генерируемой активной мощности Рго в отделившемся энергорайоне и по измеренным параметрам и известным значениям регулирующего эффекта нагрузки по частоте Кн, постоянной механической инерции Т 1 и допустимого времени синхронизации тд отделившегося энергорайона определяют величину мощности отключаемой нагрузки по выражениюдр Д Рго Кнд кно(1 - е )Составитель К. Фоти Техред М.Моргентал Тираж 338 ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ 113035, Москва, Ж, Раущская наб 4/5 иэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина. 101