СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ И ЖИВУЧЕСТИ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ Российский патент 1997 года по МПК H02J3/24 

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в электроэнергетических системах (ЭЭС) для повышения их устойчивости и живучести при авариях, связанных с понижением частоты и напряжения.

При понижении частоты в энергосистеме снижается частота вращения электродвигателей и связанная с этим производительность производимых ими механизмов собственных нужд электростанции. Это приводит к уменьшению располагаемой мощности таких электростанций, дальнейшему снижению частоты в энергосистеме и нарушению устойчивости ее работы. Процесс снижения частоты в энергосистеме сопровождается снижением напряжения, что приводит к увеличению потребления реактивной мощности и дальнейшему развитию аварии с отключением энергоблоков и их собственных нужд. Остановка энергоблоков с потерей их собственных нужд и связанный с этим длительный период перерыва электроснабжения потребителей характеризует потерю энергосистемой свойства живучести. В таких условиях необходимо восстановить работу электростанций с подачей напряжения на собственные нужды от постороннего источника, что существенно затягивает процесс восстановления работоспособности энергосистемы.

Повышение устойчивости работы может быть обеспечено применением устройств противоаварийной автоматики, в частности устройствами автоматической частотной разгрузки [1] Действием таких устройств предотвращается снижение частоты в энергосистеме.

Особенностью такого способа повышения устойчивости энергосистемы является то, что при пониженном значении частоты в энергосистеме механизмы собственных нужд электростанции снижают свою производительность, что снижает в свою очередь выдаваемую мощность на электростанциях и может увеличить дефицит активной мощности, не обеспечивая живучести энергосистемы.

Наиболее близким к заявляемому способу повышения устойчивости и живучести энергосистемы является способ, заключающийся в том, что при снижении частоты и напряжения в энергосистеме осуществляется автоматическое отделение собственных нужд и части нагрузки электростанции с выбранными энергоблоками, обеспечивающими реальное значение частоты и напряжения на шинах собственных нужд электростанции. При этом остальные энергоблоки продолжают выдавать мощность в энергосистему на пониженной частоте и напряжении [2]
В известном способе отсутствует слежение и не обеспечивается набор необходимой по требованиям технологического минимума и допустимой перегрузки нагрузки собственных нужд энергоблоков и линий электропередачи на выбранных для отделения от энергосистемы энергоблоков, что в условиях изменения режима работы энергосистемы и электростанции неизбежно приводит к отключению этих энергоблоков при величине выполненной нагрузки за пределами допустимых значений. Это приводит к развитию аварии с дальнейшим понижением частоты, отключением и остановкой всех энергоблоков. При этом после отключения энергоблоков, работающих параллельно с энергосистемой, не представляется возможным перевести эти энергоблоки в режим холостого хода с питанием их собственных нужд от выбранных энергоблоков. Это снижает живучесть энергосистемы.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа повышения устойчивости и живучести энергосистемы.

Поставленная задача решается тем, что в способе повышения устойчивости и живучести энергосистемы, заключающемся в том, что при авариях, связанных с напряжением частоты и напряжения в энергосистеме, осуществляется перевод собственных нужд части энергоблоков на питание от резервных трансформаторов собственных нужд с последующим отделением от энергосистемы других энергоблоков, питающих собственные нужды электростанции и выделенную нагрузку линий электропередачи, не связанных с энергосистемой, согласно изобретению после перевода собственных нужд энергоблоков на резервное питание посредством логического сумматора мощности осуществляется непрерывное слежение и набор нагрузки собственных нужд энергоблоков и линий электропередачи на выбранных для отделения от энергосистемы энергоблоках и при мощности выделенной нагрузки на выбранных энергоблоках в пределах допустимых максимальных и минимальных значений подается с контролем по частоте и напряжению разрешающий импульс логического сумматора мощности на отделение выбранных энергоблоков от энергосистемы; кроме того, при развитии аварии и дальнейшем снижении частоты и напряжения работающие параллельно с энергосистемой энергоблоки отключаются от нее и переводятся в режим холостого хода при сохранении собственных нужд электростанции на выделенной нагрузке выбранных энергоблоков.

Осуществление с помощью логического сумматора мощности непрерывного слежения и набора необходимой по условиям работы выбранных энергоблоков нагрузки собственных нужд электростанции и линий электропередачи повышает эффективность способа и обеспечивает его работоспособность в условиях изменения режима работы энергосистемы и электростанции.

Отключение от энергосистемы энергоблоков, работающих с ней параллельно при развитии аварии, и перевод этих энергоблоков в режим холостого хода позволяет повысить живучесть энергосистемы за счет быстрого подключения к ней энергоблоков в процессе восстановления частоты.

На чертеже представлена схема электростанции, связанной с энергосистемой, на которой может быть реализован предлагаемый способ.

Схема, представленная на чертеже, содержит распределительное устройство (РУ) среднего напряжения 1, РУ высокого напряжения 2, связанные между собой автотрансформатором связи 3 через выключатели 4 и 5, посредством выключателей 6 и 7 РУ 1 и 2 связаны соответственно с энергосистемами или частями одной энергосистемы 8 и 9. К РУ1 подключены линии 10 выделяемой нагрузки и резервный трансформатор 11 через выключатель 12, посредством выключателя 13 обмотка низкого напряжения резервного трансформатора подключена к шинам резервного питания собственных нужд 14, генератора 15.17 через блочные трансформаторы 18.20 и выключатели 21.23 подключены к соответствующим РУ, рабочие трансформаторы собственных нужд 24.26 через соответствующие выключатели рабочих вводов 27.29 подключены к рабочим секциям собственных нужд 30.32, которые посредством выключателей ввода резервного питания 33.35 связаны с шинами резервного питания 14. Логический сумматор мощности 36 имеет оперативные связи 37 и 38 с выключателями 5 и 6, отключение которых обеспечивает отделение выбранного энергоблока от энергосистемы.

Предлагаемый способ применительно к схеме, представленной на чертеже, осуществляется следующим образом.

Допустим, что электростанция работает параллельно с энергосистемой, питание собственных нужд энергоблоков осуществляется через рабочие трансформаторы собственных нужд, все энергоблоки несут нагрузку. При этом все выключатели, кроме выключателей вводов резервного питания 33.35, включены.

Примем, что для питания выделенной нагрузки выбирается энергоблок с генератором 15 и блочным трансформатором 13.

При возникновении аварии в энергосистеме со снижением частоты и напряжения при достижении установки по частоте, соответствующей, например 48,5 Гц, через время, например 1,0 с, с контролем синхронизма включаются выключатели 33.35, с контролем по току резервного ввода выключаются выключатели 27.29. Посредством логического сумматора мощности 36 и средств передачи информации осуществляется непрерывное слежение и набор нагрузки собственных нужд и линий электропередачи, выделяемых для питания от выбранного энергоблока и при мощности выделенной нагрузки в пределах допустимых минимальных и максимальных значений подается с контролем по частоте и напряжению разрешающий импульс на отключение выбранного энергоблока от энергосистемы путем отключения выключателей 5 и 6. При этом энергоблок с генератором 15 и блочным трансформатором 18 осуществляет питание своих собственных нужд через трансформатор 24, а также собственных нужд энергоблоков, связанных с энергосистемой, через резервный трансформатор собственных нужд 11 и питает нагрузку выделяемых линий электропередачи 10. Изменение выделяемой нагрузки контролируется логическим сумматором мощности, который регулирует величину нагрузки на выбранном энергоблоке, воздействуя на включение или отключение соответствующей нагрузки.

При развитии аварии и дальнейшем снижении частоты и напряжения, например до уставки 47 Гц с выдержкой 30 с, либо частоты 47 Гц и напряжения 89% номинального на шинах связи с системой работающих энергоблоков с выдержкой времени 1 с, либо частоты 46 Гц с выдержкой времени 1 с, подается импульс на отключение выключателей 22 и 23, отделяющих энергоблоки с генераторами 16 и 17 от энергосистемы 9. При этом эти энергоблоки переводятся в режим холостого хода с питанием их собственных нужд от выбранного энергоблока с генератором 15 через резервный трансформатор собственных нужд 11 на сбалансированной нагрузке.

После ликвидации аварии в процессе роста частоты эти энергоблоки быстро включаются в энергосистему.

Реализация предложенного способа позволит увеличить устойчивость и живучесть энергосистемы в целом, так как электростанция продолжает выдавать мощность при пониженной частоте в системе, при этом собственные нужды работают в режиме номинальной частоты и сохраняют свою производительность, и тем самым номинальную мощность каждого энергоблока при практически любых возможных вариантах количества работающих энергоблоков, их нагрузки и режима работы. При развитии аварии и дальнейшем снижении частоты после отключения энергоблоков, работающих параллельно с системой, они переводятся в режим холостого хода с питанием собственных нужд на сбалансированной нагрузке, что позволит после ликвидации аварии быстро включать энергоблоки в систему и набрать нагрузку, обеспечивая при этом повышение живучести энергосистемы.

Использование: в электроэнергетике, в энергосистемах при авариях, связанных с понижением частоты и напряжения. Сущность: при авариях, сопровождающихся понижением частоты и напряжения в энергосистеме, переводят собственные нужды части энергоблоков на питание от резервных трансформаторов собственных нужд. С помощью логического сумматора мощности непрерывно следят за набором нагрузки собственных нужд энергоблоков и линий электропередачи, отходящих от выбранных для отделения энергоблоков, и при мощности выделенной нагрузки в пределах допустимых минимальных и максимальных значений подают разрешающий сигнал на отделение выбранных энергоблоков от энергосистемы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ повышения устойчивости и живучести энергосистемы, заключающийся в том, что при авариях, связанных с понижением частоты и напряжения в энергосистеме, осуществляют перевод собственных нужд части энергоблоков на питание от резервных трансформаторов собственных нужд с последующим отделением от энергосистемы других энергоблоков, питающих собственные нужды электростанции и выделенную нагрузку линий электропередачи, не связанных с энергосистемой, отличающийся тем, что после перевода собственных нужд энергоблоков на резервное питание посредством логического сумматора мощности осуществляют непрерывное слежение и набор нагрузки собственных нужд энергоблоков и линий электропередачи на выбранных для отделения от энергосистемы энергоблоках и при мощности выделенной нагрузки на выбранных энергоблоках в пределах допустимых минимальных и максимальных значений подают с контролем по частоте и напряжению разрешающий импульс логического сумматора мощности на отделение выбранных энергоблоков от энергосистемы. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при развитии аварии и дальнейшем снижении частоты и напряжения работающие параллельно с энергосистемой энергоблоки отключают от нее и переводят в режим холостого хода при сохранении собственных нужд электростанции на выделенной нагрузке выбранных энергоблоков.