Способ противоаварийного управления мощностью турбин

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсникСоцмапнстнчесиикРеспублик щ 868918(5 )Ы. Кл,Н 02 ) 3/24 с присоединением заявки РЙ -Государственный комитет(23) Приоритет но делам изобретений н открытий(53 ) УД К 621.313, .32-81:621,316. . 28 (088,8) В. А. Коротков, К. К; Тохтыбакиев, В. и Г. М. Рудницкий 72 Авторыобретения оюзногЬ ., :едовательс огоЭнергосеть роект Казахское отделение ордена Октябрьской государственного проектно-изыскательско института энергетических систем и электр 71) Заявитель 4) СПОСОБ ПРОТИВОАВАРИЙНОГО УПРАВЛЕНИ МОЩНОСТЬЮ ТУРБИН расчетногоВо втоется принцисигнал нарам перехПрй этом 1 и 2й группе спосо и обратной свяходе СРТ формдиого процесса как правило, не ВУМТ испол и, т,е, управляющии ируется по параметэнергосистеме. используется инфор.Изобретение относится к электроэнергии,а именно к противоаварийному управлениюмощностью турбин (ПАУМТ) с целью повышения динамической устойчивости энергосистем.Известен ряд способов ПАУМТ, при этомони могут быть представлены двумя основными группами,К первой группе относятся способы, реализующие программный принцип управления, который сводится к подаче на вход системы регулирования турбины (СРТ) одиночного управляющего импульса, вид, амплитуда и длитель.ность которого рассчитываются заранее для коикретной аварии, схемы и режима энергосистеПрограммное управление основывается на,предварительных расчетах и не учитывает отклнений фактического переходного процесса от мация о виде и интенсивности возмуще управляющий сигнал является функцие нескольких контролируемых режимных параметров 3 и 4.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ программного противоаварийного управления мощностью турбин. Программа управления формируется в нем на основе информации о схеме, режимных параметрах энергосистемы и интенсивности возмущения 1,Недостатком этого способа является ограниченная эффективность противоаварийного управ. пения энергосистемами при наличии неучтенных возмущающих факторов. К ним относятся: различные допущения, принимаемые при выборе расчетной модели энергосистемы; отклонения реальных параметров энергосистемы в конкретном аварийном режиме от их значений, приня. тых при выборе программы управления; погрешности и особенности отработки управляющих воздействий и ряд других факторов. Указанные факторы приводят к отклонению дви. жения системы от программного, что связано868918 00 /о,стойчивости; энергосистеас динамическои где инетическая эне ергосист с опасностью появления нерасчетных набросов мощности на электропередачи и неселективного срабатывания устройств противоаварийной автоматики с опасностью каскадного развития аварий,Повышение эффективности программного управления не может быть во мыогих случаях остигнуто простым увеличением глубины раз-рузки турбин из-за особенностей, обусловленаличием местнои нагрузки, взаимным дви. 4ее потенциальной энергии относительно неустойчивого положения равновесия мы;о) - потенциальная энергжением генераторов и т.п. Кроме того, увели. ченная по сравнению с минимально необходимой глубина разгрузки турбин является дополнительным возмущением в энергосистеме и снижает надежность работы энергоблоков,Повышение эффективности программного управления путем увеличения числа ступеней до. зировки представляет сложную техническую задачу, предъявляющую повышенные требованияк точности дозировки управляющего воздействия, к точности контроля тяжести аварии и совпадения реального доаварййного режима с расчетным режимом; выбору программ управления, существенно отличающихся от типовыходиночных управляющих импульсов для слож.ных энергосистем. Однако даже такое усложнение программного управления не устраняет егоосновного недостатка, обусловленного отсутствием коррекции переходного процесса в энергосистеме.Цель изобретения - повышение эффективности управления,Указанная цель достигается тем, что кромепрограммного управляющего сигнала на входсистемы регулирования турбины подают сигнал,формируемый по характеру переходного процесса, для этого измеряют скольжение и первуюпроизводную скольжения генераторов, опреде.ляют запас динамической устойчивости энергосистемы для текущего ее состояния как суммукинетической и потенциальной энергии генераторов относительно неустойчивого положенияравновесия, соответствующего текущему состоянию схемы и режимных параметров энергосистем, сравнивают его с заданной уставкой и,если запас устойчивости меньше уставки, подают на вход систем регулирования турбин сиг.нал, равный сумме программного сигнала исигнала, пропорционального сумме отклонениязапаса устойчивости от уставки и первой производной этого скольжения генератора.Согласно предлагаемому способу дополнительный сигнал на входе систем регулирования турбин может быть представлен суммой двух сигналов. Первый сигнал представляет сумму от. клонения запаса устойчивости от уставки и пер) вой производной по времени этого отклонения.В качестве запаса устойчивости используется сумма кинетической энергии энергосистемы имы; кО ) - потенциальная энерги энергосист ы в неустоичивом положении равновесия.енные значения кинетической и по или отличается от нуля скорость его изменения. Если в течение переходного процесса запас устойчивости стал больше заданного, то на вход систем регулирования турбин дополнительно подается второй сигнал. Коэффициенты усиления второго сигнала выбираются таким образом, чтобы обеспечивалось демпфирование переходного процесса.Демпфирование переходного процесса приведет к увеличению запаса динамической устойчивости и к увеличению отклонения запаса устойчивости от уставки, т.е. к увеличению перво. го сигнала, который в свою очередь, воздействуя на исполнительные органы турбины, будет способствовать уменьшению запаса устойчивости до заданного значения. Для предотвращения автоколебаний в энергосистеме при запасах устойчивости меньше заданных второй сигнал отключается, когда величина запаса устойчивости становится меньше устав ки.Повышение эффективности противоаварийно. го управления по предлагаемому способу по сравнению с известным обусловлено его действием на поддер канне вдоль переходного процесса заданного запаса динамической устойчивости, что позволяет сохранить устойчивость энергосистемы при неблагоприятном влиянии неучтенных возмущающих факторов. 5альной энергии системы для управления могут быть определены известными методами.Второй сигнал представляет сумму скольже.ния и ускорения (первой производной скс 1 тьжения) генераторов, Физический смысл первого сигнала состоит в поддержании запаса устойчивости динамического перехода, равного величине уставки. Второй сигнал обеспечивает демпфирование переходного процесса к установившемуся режиму,25Согласно предлагаемому способу первый сигнал управляет исполнительными органами турбины, если при отработке программы управления запас устойчивости динамического перехода отличается от заранее заданного значения868918 50 55 5На фиг. 1 приведена блок-схема устройства,реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 -неуправляемый переходной процесс; на фиг. 3и 4 - процессы при различных способах противоаварийного управления мощностью турбин.Блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ, содержит пусковой орган 1противоаварийной автоматики, блок 2 телеинформации о состоянии выключателей подстанций, датчики 3 напряжений подстанций, датчики 4 активной и реактивной мощности нагруз.ки, блок 5 телеинформации о состоянии выключателей электростанций, датчики 6 активной иреактивной мощности генераторов, логико-ариф.метическое устройство 7 выбора программ управления, электрогидравлический преобразователь 8 системы регулирования турбин, устройство 9 вычисления модулей векторов ЭДС генераторов, датчики 10 углов векторов ЭДСгенераторов, устройство 11 вычисления мощностей турбин, дифференциаторы 12 и 13, логикоарифметическое устройство 14 определения ки.нетической энергии энергосистемы, логико-арифметическое устройство 15 определения потенциальной энергии энергосистемы, арифметическоеустройство 16 определения отклонения запасаустойчивости от уставки, дифференциатор 17,сумматоры 18 и 19, логическое устройство 20и логико.арифметическое устройство 21,Устройство работает следующим образом.При аварийном изменении схемы или режимных параметров энергосистемы срабатывает пуковой орган 1 противоаварийной автоматики,Сигнал с выхода органа 1 подают на вход логико-арифметического устройства 7 выбора программ управления и логико.арифметическогоустройства 21, В устройстве 7 определяют программу управления с использованием выходныхсигналов блока телеинформации 2 о состояниивыключателей подстанций системообразующейсети энергосистемы, датчиков 3 напряжений, датчиков 4 активной и реактивной мощности нагрузки указанных подстанций, блока 5 телеинформации о состоянии выключателей электро.станций, датчиков 6 активной и реактивноймощности генераторов,Программу управления с выхода устройстваподают на вход электрогидравлического преобразователя 8 системы регулирования турбин.Выходной сигнал датчиков 10 утлов векторовЭДС генераторов подают на вход дифференциатора 12, Выход дифференциатора 12 подаютна вход дифференциатора 13,На вход логико-арифметического устройства14 определения кинетической энергии энерго.системы подают выходные сигналы блока 5 идифференциатора 12,В устройстве 14 с использованием входныхсигрзлов и хранящейся в нем информации опостоянной инерции генераторов определяют 5 1 О 15 го 25 ЗО 35 40 45 кинетическую энергию генераторов энергосистемы в относительном движении.На вход логико-арифметического устройства15 определения потенциальной энергии энергосистемы подают выходные сигналы блока 2,датчиков 3, датчиков 4, блока 5., датчиков 6,устройства 9 вычисления модулей векторов ЭДСгенераторов, датчиков 10 углов векторов ЭДСгенераторов и устройства 11 вычисления мощ.ностей турбин генераторов,В устройстве 15 с использованием хранящих.ся в нем зависимостей от входных сигналовнеустойчивого положения равновесия энергосистемы и ее потенциальной энергии определяютпотенциальную энергию энергосистемы относительно неустойчивого положения равновесиядля текущего состояния схемы и режимныхпараметров энергосистемы.Выходные сигналы логико.арифметическихустройств 14 и 15 подают на вход арифметического устройства 16 определения отклонениязапаса устойчивости от уставки. В устройстве16 с использованием хранящейся в нем информации об уставке определяют отклонение отнее запаса устойчивости. энергосистемы для текущего момента времени,Выходной сигнал устройства 16 подают навход дифференциатора 17. На вход сумматора18 подают выходные сигналы арифметическогоустройства 16 и дифференциатора 17.На вход сумматора 19 подают выходныесигналы дифференциаторов 12 н 13.На вход логического устройства 20 подаютвыходной сигнал сумматора 19 и выходной сигнал арифметического устройства 16. Логичес.кое устройство 20 обеспечивает появление наего выходе сигнала, равного входному сигналупри запасе устойчивости большем уставки, т.е,при положительном знаке выходного сигналаустройства 16,На вход логико-арифметического устройства21 подают выходные сигналы пускового орга.на 1, сумматора 18 и логического устройства 20.Устройство 21 обеспечивает появление на еговыходе сигнала, равного сумме входных сигналов после срабатывания пускового органа 1.Выходной сигнал устройства 21 подают на входэлектрогидравлического преобразователя 8 си.стемы регулирования турбин.На фнг. 2 приведен переходный процесс изменения угла б эквивалентного генератора при коротком замыкании с отключением поврежденной линии электропередачи. Как следует из фиг. 2, происходит нарушение динамической устойчивости (Р, - мощность генератора; Р - мощность турбины),На фиг. 3 (кривая а ) представлен переходный процесс для той же аварии при програм. ,мном управлении с избыточной глубиной раз.868918 грузки мощностей турбин (кривая б). В этомслучае имеет место выпадение генератора изсинхронизма в сторону переторможения навтором цикле качаний.На фиг. 3 (кривая в) представлен переход.ный процесс при программном управлении снедостаточной глубиной разгрузки турбин (кривая г), При этом имеет место нарушение устойчивости на втором цикле качаний с выпадением генератора из синхронизма.в сторонуускорения, Из за чувствительности переходногопроцесса к показателям разгрузки турбин динамическая устойчивость может быть сохраненалишь при разгрузке турбин с показателями издостаточно узкой области (заштрихованная область на фиг. 3).На фиг. 4 представлен переходный процесспри противоаварийном управлении мощностьютурбин согласно предлагаемому способу при ус.тавке запаса устойчивости, равной 20%, Приэтом имеет место сохранение динамической устойчивости и демпфирование. качаний.Технический эффект от реализации предлагаемого способа связан с повышением качествапротивоаварийного управления мощностью турбин при наличии в энергосистеме неучтенныхвозмущающих факторов, а также с повышением эффективности работы энергосистем в пос.леаварийных режимах, обусловленной автоматической загрузкой ВЛ до величинперетоков,близких к предельным по условиям устойчивости,Экономический эффект при этом обусловленуменьшением ущербов от отключения нагрузкив дефицитных частях энергосистем, уменьшением износа оборудования и пережога топливарри отключениях генераторов.Техническая реализация предлагаемого способа принципиально возможна на существующемоборудовании энергосистем с применением управляющих вычислительных машин. 8Формула изобретения Способ противоаварийного управления мощностью турбин с использованием программыуправления, формируемой на основе информа.ции о схеме, режимных параметрах энергосистемы и интенсивности возмущения, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности управления, измеряют скольжение и первую производную скольжения генераторов, определяют запас динамической устойчивости энергосистемы для текущего ее состояния как сумму кинетической и потенциальнойэнергии генераторов относительно неустойчивого положения равновесия, соответствующеготекущему состоянию схемы и режимных пара.метров энергосистемы, сравнивают его с заданной уставкой и, если запас устойчивости меньше уставки, подают на вход систем регулиро 20вания турбин сигнал, равный сумме программного сигнала и сигнала, пропорциональногосумме отклонения запаса устойчивости от уставки и первой производной этого отклонения,а если запас устойчивости больше уставки, дополнительно подают на вход сигнал, пропорционально сумме скольжения и первой производ.ной скольжения генератора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Иофьев Б, И, Автоматическое аварийное30управление мощностью энергосистем. М Энер 33гия", 1974, с, 277.2. Дорошенко Г. А., Леринский Я. Н., Травкина В. И, К вопросу о возможностях и способах осуществления аварийного регулированияпаровых турбин, Труды ВНИИЭ, "Энергия",1967, вып. 29.3. Авторское свидетельство СССР Но 535661,кл. Н 02 .1 3/24, 1974.4. Авторское свидетельство СССР Нф 558351,40 кл. Н 02 1 3/24, 1975.рек 48/79 Тираж 678ВНИИПИ Государственного комитетапо,делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб ка писно иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4