СПОСОБ ЛИКВИДАЦИИ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА ПО СЛАБЫМ МЕЖСИСТЕМНЫМ СВЯЗЯМ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ Российский патент 1994 года по МПК H02J3/24 H02P9/04 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для выявления асинхронного режима работы по слабым межсистемным связям (пропускная способность менее 10% от меньшей по мощности энергосистемы) и управления мощностью турбогенератора и составом нагрузки при его возникновении с целью ликвидации. Способ можно применять независимо от других систем противоаварийного управления режимом энергосистемы или дополнять эти системы.

Известно, что предупреждение возникновения асинхронного режима по слабой межсистемной связи возможно осуществить путем контроля перетока по этой линии и управления при превышении допустимой величины. Для этого станция, на которую возлагается регулирование перетока, должна примыкать к этой связи. (В.М.Горнштейн "Некоторые возможности повышения устойчивости систем со слабыми связями". Электричество 5, 1955). При этом, такое управление не обеспечивает восстановление синхронного режима, если произошло его нарушение. Ликвидация такого режима обычно проводится путем деления энергосистемы по слабой связи с последующей синхронизацией этих энергосистем между собой после балансирования мощности в обеих частях и обеспечения равенства частот в этих частях. Именно этот способ может рассматриваться как прототип данного предложения.

Применение решения по прототипу требует: установления заранее возможных слабых сечений энергосистемы по которым вероятно возникновения асинхронного режима; оснащение соответствующих линий средствами фиксации асинхронного режима с передачей информации с противоположного конца линии; дублирование решения в случае если направление перетока мощности может изменяться; выделения станций для управления. Очевидно, что такая система может обладать требуемой работоспособностью только в заранее предусмотренных условиях и режимах.

Целью изобретения является, во-первых, повышение надежности, упрощение и снижение стоимости системы управления и, во-вторых, исключение перерегулирования при использовании способа, т.е. решения задач оптимизации управления.

Цель достигается тем, что для управления используется только информация получаемая непосредственно на станции для чего измеряют мощность генератора, разность частот вращения вала и напряжения на шинах станции, при превышении разности максимального и минимального значений мощности для отдельного генератора, возникающего во время асинхронного режима, заданной величины, которая обеспечивает отстройку от колебаний мощности генератора в нормальном режиме и определяет состав станций, участвующих в управлении, производят компенсацию текущего значения мощности средним значением, определяемым по максимальному и минимальному значению, для скомпенсированного значения мощности на фазовой плоскости, где мощность по оси абсцисс, разность частот по оси ординат, определяют чередование квадрантов и при следовании их по часовой стрелке (1,2,3,4) производят разгрузку турбины, а при противоположном следовании (1,4,3,2) производят отключение нагрузки.

Цель достигается тем, что разгрузку турбины производят с постоянной времени, большей постоянной времени энергосистемы, а отключение нагрузки производят малыми порциями.

Причинно-следственная связь между отличительными признаками и целью изобретения заключается в том, что мощность Pi любого агрегата в энергосистеме произвольной сложности может быть представлена общим уравнением
P_i = Rc δ˙sin α i_i + R_Σ·sin δ i_Σ , (1) где R_Σ , δ i_Σ - модуль и аргумент переменных для агрегата параметров связи, где агрегат i - условный центр энергосистемы, приобретающие конкретные значения только для определенного момента τ . (Детальное изложение обобщения приведено в статье: Мурганов Б. П. "Стабилизация режима работы турбогенераторов и энергосистемы по станционной информации". Электрические станции 8.1991г., стр.54).

В случае возникновения асинхронного режима работы по слабой связи (для слабой связи собственный модуль, составляющий R_Σ , меньше суммарного R_Σ для энергосистемы) возникают циклические изменения аргумента для агрегата i по этой связи от 0 до 2 π . Если произвести компенсацию текущего значения мощности его средним значением (P_max + P_min)/2, то представляетcя возможным зафиксировать возникновение асинхронного режима либо с положительным скольжением (чередование квадрантов фазовой плоскости 1,2,3,4) либо с отрицательным скольжением (чередование квадрантов 1,4,3,2). В первом случае ресинхронизация достигается воздействием на мощность турбины, во втором на нагрузку. При этом ресинхронизация частей энергосистемы осуществляется за счет естественных демпфирующих способностей генераторов.

В связи с использованием демпфирующих способностей генераторов изменение мощности турбины должно проводиться достаточно медленно с постоянной времени более постоянной времени энергосистемы. Это же обстоятельство определяет целесообразность отключения нагрузки малыми ступенями.

На прилагаемом рисунке изображена блочная функциональная схема системы управления. В блоке 1 фиксируются поданные на его вход значения максимальной и минимальной мощности P_max, P_min, возникающие при колебаниях P_i. При превышении разностью P_max-P_min уставки Y, определяющей избирательность системы (величина Δ P>0) срабатывает реле 7, защищенное от отрицательных значений Δ Р диодом 6. Реле подключает к входу определителей чередования квадранта 8,9 информацию о значении квадранта в котором находится переходный процесс. Определители 8,9 подключены к турбине и фидерам нагрузки. Для получения этой информации о чередовании квадрантов текущее значение мощности Р компенсируется средним значением (P_max + P_min)/2 в блоке 3 с использованием разности частоты вращения вала и напряжения на шинах станции (n-U), получаемых в блоке 4. В блоке 5 получают значение квадранта фазовой плоскости следование которых и расшифровывается в блоках 8 и 9.

Использование: в энергетике, для выявления асинхронного режима по слабым межсистемным связям и управления мощностью турбогенератора и составом нагрузки для его ликвидации. Сущность: измеряют мощность генератора на электростанции, разность частот вращения вала и напряжения на шинах станции. Определяют колебания мощности на генераторе в асинхронном режиме и при отклонении его от заданного компенсируют текущее значение мощности его средним значением. Определяют для колебаний мощности чередование квадрантов на фазовой плоскости, где мощность - по оси абсцисс, разность частот - по оси ординат, при их следовании по часовой стрелке разгружают турбины, при следовании против часовой стрелки отключают нагрузку. Разгрузку проводят с постоянной времени, больше постоянной времени энергосистемы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. СПОСОБ ЛИКВИДАЦИИ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА ПО СЛАБЫМ МЕЖСИСТЕМНЫМ СВЯЗЯМ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ, согласно которому при возникновении колебаний мощности в этом режиме разгружают турбину и отключают нагрузку, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, упрощения и снижения стоимости систем управления, измеряют мощность генератора, разность частот вращения вала и напряжения на шинах станции, при превышении разностью максимального и минимального значений мощности для отдельного генератора, возникающей во время асинхронного режима, заданной величины, которая обеспечивает отстройку от колебаний мощности генератора в нормальном режиме и определяют состав станций, участвующих в управлении, производят компенсацию текущего значения мощности средним значением, определенным по минимальному и максимальному значениям, для скомпенсированного значения мощности на фазовой плоскости, где мощность - по оси абсцисс, разность частоты - по оси ординат, определяют чередование квадрантов и при следовании их по часовой стрелке (1, 2, 3, 4) производят разгрузку турбины, а при противоположном следовании (4, 3, 2, 1) производят отключение нагрузки. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью исключения перерегулирования, разгрузку турбины производят с постоянной времени, большей постоянной времени энергосистемы, а отключение нагрузки производят малыми порциями.