СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТОЙ ДВУХ ГАЗОТУРБИННЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ Российский патент 2013 года по МПК H02J3/46 F02C9/00 

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в автоматизированных системах управления (АСУ) электростанций собственных нужд (ЭСН) компрессорных станций магистральных трубопроводов и небольших предприятий.

Известен способ ручного управления газотурбинной установкой (ГТУ), Константинов В.Н. Системы судовых электроэнергетических систем. Л.: Судостроение, 1972 г., с.33-34.

Недостатком известного способа является его низкая эффективность.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ управления параллельной работой двух газотурбинных электростанций (ГТЭС) путем задания активной мощности обоим ГТЭС, Лукьянов Т.П., Егоров Е.П. «Техническая эксплуатация электроустановок промышленных предприятий». - М.: «Энергоатомиздат», 1985 г., с.111-113.

Известный способ реализуется в АСУ ЭСН компрессорных станций магистральных трубопроводов и небольших предприятий. На таких ЭСН, как правило, имеются по две секции шин, работающие изолированно, чтобы ответственные потребители имели двухстороннее питание. На каждой секции имеется по две параллельно работающих ГТЭС и ввод от сети неограниченной мощности, который подключается в случае необходимости. Таким образом, здесь возможны режимы и параллельной работы двух ГТЭС на автономную нагрузку, и параллельной работы обоих ГТЭС с сетью неограниченной мощности. В каждой ГТЭС ее режим поддерживается регулятором частоты вращения газотурбинного двигателя, приводящего во вращение ротор генератора, в регуляторах имеется в том или ином виде отрицательная обратная связь по активной мощности генератора, без которой устойчивая параллельная работа невозможна. АСУ воздействует на уставки регуляторов частоты вращения ГТЭС командами «Увеличить частоту», «Уменьшить частоту» или передачей заданных значений мощности по цифровым каналам. Недостатком известных способов управления параллельной работой газотурбинных электростанций на общую автономную нагрузку и способов управления параллельной работой ГТЭС с сетью неограниченной мощности является их отличие, что не позволяет одними и теми же средствами обеспечивать параллельную работу ГТЭС в любой сети

Так, при параллельной работе с сетью неограниченной мощности набор нагрузки может осуществляться непосредственным заданием величины мощности для каждой ГТЭС, при этом постоянство частоты обеспечивается сетью. При параллельной работе в автономной сети распределение имеющейся нагрузки осуществляется путем изменения уставок регуляторов частоты вращения ГТЭС относительно друг друга командами «Увеличить частоту», «Уменьшить частоту», но при этом изменяется и частота в автономной сети, что требует для ее восстановления дополнительной подстройки уставок обоих регуляторов частоты вращения.

Это снижает эксплуатационную надежность работы ГТЭС.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности работы ГТЭС за счет обеспечения равномерного распределения нагрузки и постоянства частоты при параллельной работе двух ГТЭС в любой сети.

Поставленная цель достигается тем, что в способе управления параллельной работой двух газотурбинных электростанций путем задания активной мощности обоим ГТЭС дополнительно у первой ГТЭС заданная активная мощности корректируется по интегралу от рассогласования между фактическими мощностями ГТЭС, у второй ГТЭС, только в автономной сети, заданная активная мощности корректируется по интегралу от отклонения частоты сети от номинальной, откорректированные таким образом заданные мощности умножаются на коэффициент статизма и прибавляются соответственно первая - к уставке регулятора частоты вращения первой ГТЭС, а вторая - к уставке регулятора частоты вращения второй ГТЭС.

На чертеже показана схема устройства, реализующего заявляемый способ управления.

Устройство содержит 1 и 2 - регуляторы частоты вращения соответственно первой и второй ГТЭС, 3 - блок задания мощности, 4 и 6, 8 и 9 - блоки вычитания, 5 и 7 - сумматоры, 10 и 11 - блоки умножения, 12 и 13 - интеграторы, 14 - ключ, 15 - сигнализатор, 16 и 17 - блоки умножения.

Блок 3 через блок 4, корректор 16 и сумматор 5 подключен к регулятору 1, через блок 6, корректор 17 и сумматор 7 - к регулятору 2, блок 8 через блок 10 и интегратор 12 подключен ко второму входу блока 4, блок 9 - через блок 11, ключ 14, интегратор 13 - ко второму входу блока 6, на управляемый вход ключа подключен сигнализатор 15.

Устройство работает следующим образом.

Блок 3 формирует заданную активную мощность обоим ГТЭС. Дополнительно у первой ГТЭС заданная активная мощности корректируется в блоке 4 по интегралу (формируется в интеграторе 12) от рассогласования между фактическими мощностями ГТЭС (рассогласование формируется в блоке 8 и «приводится» в блоке 10). У второй ГТЭС при ее работе только в автономной сети заданная активная мощности корректируется в блоке 6 по интегралу (формируется в интеграторе 13) от отклонения частоты сети от номинальной (рассогласование формируется в блоке 9 и «приводится» в блоке 11).

Откорректированные таким образом заданные мощности умножаются на коэффициент статизма (для первой ГТЭС - в блоке 16, для второй ГТЭС - в блоке 17) и прибавляются соответственно первая - к уставке регулятора частоты вращения первой ГТЭС (в сумматоре 5), а вторая - к уставке регулятора частоты вращения второй ГТЭС (в сумматоре 7).

Интегратор 12 будет снижать или увеличивать в блоке 4 заданную мощность для первой ГТЭС до тех пор, пока их фактические мощности первой и второй ГТЭС не станут одинаковыми. Интегратор 13 будет снижать или увеличивать в блоке 6 заданную мощность второй ГТЭС до тех пор, пока частота сети не вернется к номинальной. Изменение мощности второй ГТЭС будет нарушать равное распределение нагрузки, что будет одновременно устраняться соответствующим изменением заданной мощности для первой ГТЭС интегратором 12.

При работе обоих ГТЭС в сети неограниченной мощности при включении высоковольтного выключателя ввода (на чертеже не показан) от внешней энергосистемы команда от его сигнализатора 15 разомкнет ключ 14 и интегратор 13 заблокируется. Коррекция частоты здесь не требуется, ее поддерживает сама сеть, а равномерное распределение нагрузки будет обеспечиваться по-прежнему изменением заданной мощности для первой ГТЭС.

Таким образом, обеспечивается повышение качества работы САУ за счет того, что

- у обоих ГТЭС к уставкам частоты прибавляется разность между заданной и фактической мощностью, умноженная на коэффициент статизма (коэффициент снижения заданной частоты по набранной мощности). Заданная мощность, одинаковая для обоих ГТЭС, при работе в автономной сети первоначально (по начальным условиям) устанавливается ориентировочно равной 50% от общей нагрузки (это не принципиально), а при работе с сетью неограниченной мощности - с учетом передачи избыточной мощности в указанную сеть;

- у одной из параллельно работающих ГТЭС из заданной мощности вычитается умноженная на некоторый коэффициент (коэффициент коррекции распределения мощности) разность между ее фактической мощностью и фактической мощностью другой ГТЭС. Благодаря этому равное распределение мощности будет сохраняться независимо от величины нагрузки. (В автономной сети она отдаст часть своей нагрузки другой, если у нее ее больше, или наоборот, заберет у другой, если у нее ее меньше. В сети неограниченной мощности будет генерировать столько же, как другая);

- у другой ГТЭС из заданной мощности вычитается умноженная на некоторый коэффициент (коэффициент коррекции частоты) разность между фактической частотой сети и ее номинальным значением. Благодаря этому частота в автономной сети будет сохраняться при изменении нагрузки, уменьшение ее по статизму будет компенсироваться. В сети неограниченной мощности постоянство частоты обеспечивается самой сетью.

За счет этого повышается эксплуатационная надежность работы ГТЭС.

Использование: в автоматизированных системах управления (АСУ) газотурбинных (ГТЭС) электростанций собственных нужд (ЭСН) компрессорных станций магистральных трубопроводов и небольших предприятий. Технический результат - повышение эксплуатационной надежности работы ГТЭС. Способ заключается в том, что у первой ГТЭС заданная активная мощность корректируется по интегралу от рассогласования между фактическими мощностями ГТЭС, у второй ГТЭС, только в автономной сети, заданная активная мощность корректируется по интегралу от отклонения частоты сети от номинальной, откорректированные таким образом заданные мощности умножаются на коэффициент статизма и прибавляются соответственно первая - к уставке регулятора частоты вращения первой ГТЭС, а вторая - к уставке регулятора частоты вращения второй ГТЭС. 1 ил.

Способ управления параллельной работой двух газотурбинных электростанций (ГТЭС) путем задания активной мощности обеим ГТЭС, отличающийся тем, что дополнительно у первой ГТЭС заданная активная мощность корректируется по интегралу от рассогласования между фактическими мощностями ГТЭС, у второй ГТЭС, только в автономной сети, заданная активная мощность корректируется по интегралу от отклонения частоты сети от номинальной, откорректированные таким образом заданные мощности умножаются на коэффициент статизма и прибавляются соответственно первая - к уставке регулятора частоты вращения первой ГТЭС, а вторая - к уставке регулятора частоты вращения второй ГТЭС.