СПОСОБ ПОСЛЕАВАРИЙНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕТОКАМИ МОЩНОСТИ В ЭНЕРГОСИСТЕМЕ Российский патент 1996 года по МПК H02J3/24 

Предлагаемое изобретение относится к противоаварийной автоматике энергосистем, а именно к способам автоматического аварийного управления перетоком мощности по линии электропередачи, связывающей две энергосистемы.

При передаче мощности по высоковольтной линии из одной энергосистемы в другую в одной из энергосистем возможно возмущение, приводящее к аварийной ситуации. Таким возмущением может быть случай аварийного отключения нескольких генераторов на одной стороне электропередачи. В результате в аварийной энергосистеме нарушается баланс мощности между нагрузкой и мощностью оставшихся в работе генераторов плюс мощность, поступающая по линии электропередачи. Следствием нарушения баланса является возрастание угла между ЭДС эквивалентных генераторов двух энергосистем, угроза потери устойчивости, возникновения асинхронного хода. Существуют способы предотвращения асинхронного хода, сохранения устойчивости передачи мощности по линии электропередачи путем ограничения перетока мощности. Для этого устройствами управления перетоком мощности отключается часть нагрузки в аварийной энергосистеме. При этом предотвращается дальнейшее развитие аварии. Так как мощность нагрузки отключается выключателями дискретно, причем в общем случае во время аварии невозможно определить, сколько надо отключить выключателей, поэтому послеаварийный режим носит случайный характер. Такой режим может не удовлетворять требованиям послеаварийного режима по запасу статической и динамической устойчивости или по величине передаваемой мощности, которая может оказаться слишком малой. Требуется установить заданный послеаварийный режим.

Известен способ управления [1] передаваемой мощности по высоковольтной линии, связывающий две энергосистемы, в аварийном режиме путем замера угла δ между эквивалентными ЭДС, сравнения его с заданной уставкой d_уст и, в случае, если замеренная величина δ больше или равна уставке d≥ δ_уст,, передается сигнал по телеканалу на отключение части нагрузки в дефицитной энергосистеме.

Недостатком данного способа является то, что по углу δ в аварийном (динамическом) режиме нельзя определить необходимую величину мощности нагрузки (дозировку), которую надо отключить, чтобы после аварии установился заданный послеаварийный режим.

Известен также способ аварийного управления мощностью линии электропередачи путем измерения угла d и скорости его изменения dδ/dt, сравнения замеренных величин с заданными уставками δ_уст и dδ_уст/dt и, если замеренные величины превышают уставки δ≥ δ_уст и dδ/dt ≥ dδ_уст/dt, то подается сигнал по телеканалам связи на отключение части нагрузки в дефицитной энергосистеме [2]
Недостатком данного способа является то, что по углу δ и скорости dδ/dt в аварийном режиме нельзя определить необходимую величину мощности нагрузки, которую надо отключить в дефицитной части энергосистемы, чтобы установить заданный послеаварийный режим.

Наиболее близким по технической сущности является способ, в котором угол электропередачи δ и скорость изменения угла dδ/dt сравниваются с двумя уставками по углу δ_1уст и δ_2уст и с двумя уставками по скорости dδ_1уст/dt dδ_2уст/dt и в случае превышения углом δ значения уставки d_1уст или превышения скоростью dδ/dt значения уставки dδ_1уст/dt передают сигнал на отключение части нагрузки в энергосистеме, причем, если после первого отключения части нагрузки величина угла или скорости достигнут значения δ_2уст или dδ_2уст/dt, отключают дополнительную дозу нагрузки [3]
Данный способ обладает теми же недостатками, что и два рассмотренных выше, в динамическом аварийном режиме по измеренным параметрам δ и dδ/dt нельзя определить фазу отключения, чтобы установился после отключения заданный послеаварийный режим по углу электропередачи.

Целью настоящего изобретения является установление после предотвращения асинхронного хода на линии электропередачи заданный послеаварийный режим по углу электропередачи.

Поставленная цель достигается тем, что при потере части генерируемой мощности в одной из энергосистем и последующем отключении части нагрузки при превышении углом электропередачи значения уставки замеряют дополнительно ускорение угла электропередачи d²δ/dt² и каждый раз, когда ускорение достигает нулевого значения, фиксируют значение угла δ, сравнивают его с заданным значением d_зад и, если δ>δ_зад,, отключают очередную дозу нагрузки.

Рассмотрим работу предлагаемого способа. На чертеже показана одна из возможных схем, поясняющая работу предлагаемого способа управления перетоком мощности линии электропередачи в послеаварийном режиме. Этому управлению предшествовал аварийный режим, который был ликвидирован автоматикой предотвращения асинхронного хода путем отключения части нагрузки. В результате этого послеаварийный режим характеризуется, как правило, динамическим колебательным процессом.

В послеаварийном режиме из энергосистемы 1 с источником Е₁ передается мощность Р по высоковольтной линии III, соединяющей Е₁ со второй энергосистемой II, содержащей источник E₂ и нагрузку P₁, P₂, P₃.

Угол δ между источниками E₁ и E₂ в начале послеаварийного режима изменяется во времени и характер этого изменения носит, как правило, колебательный характер. При этом изменяется и ускорение d²δ/dt², периодически достигая нулевого значения. В устройстве управления V непрерывно замеряется ускорение угла электропередачи и в момент, когда значение d²δ/dt²=0,, замеряют значение δ, сравнивают его с заданным значением d_зад и, если δ>δ_зад, подают сигнал по телеканалу VI на устройство отключения IV, которое сформирует сигнал на отключение определенного количества выключателей B₁, B₂, (определенную дозу нагрузки). Данное отключение замедлит процесс колебаний угла (ускорения) электропередачи.

Процесс дозированного отключения нагрузки повторяется до тех пор, пока при d²δ/dt²=0 не будет достигнута цель управления, т.е. δ=δ_зад..

Таким образом предложенный способ послеаварийного управления перетоком мощности по линии электропередач отличается от известных способов тем, что позволяет автоматически установить заданный (требуемый) послеаварийный режим в динамическом (переходном) режиме, процесс осуществляется быстро, что повышает надежность работы системы в целом.

Данный способ может быть реализован с помощью известных устройств управления мощностью энергосистем. Так для фиксации перегрузок (увеличения передаваемой мощности) и для замера угла δ и скорости его изменения dδ/dt можно применять известную аппаратуру [2] Телеканалы используются стандартные. Устройство отключения нагрузки может быть собрано из стандартных управляющих реле и реле времени. Регулирование интенсивности отключения достигается подключением соответствующей нагрузки на каждое реле времени и выбором интервала выдержек времени отключения.

Использование: в противоаварийной автоматике энергосистем для автоматического аварийного управления перетоком мощности по линии электропередачи, связывающей две энергосистемы. Сущность: измеряют угол δ электропередачи и d²δ/dt² в послеаварийном режиме при потере части генерируемой мощности, при достижении d²δ/dt² нулевого значения фиксируют угол δ, сравнивают с d_зад, если δ>δ_зад, то отключают очередную дозу нагрузки. При этом достигается исключение передозировки отключения нагрузки. 1 ил.

1. Способ послеаварийного управления перетоками мощности в энергосистеме при потере части генерируемой мощности в энергосистеме путем измерения угла электропередачи, подачи сигнала на отключение части нагрузки, примыкающей к электропередаче, при превышении углом значения уставки, отличающийся тем, что измеряют дополнительно ускорение угла электропередачи и каждый раз, когда ускорение достигает нулевого значения, фиксируют угол δ сравнивают с заданным значением d_зад и, если δ>δ_зад, отключают очередную дозу нагрузки.