СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ Российский патент 2015 года по МПК H02J3/06 

Область техники

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для определения частотной характеристики энергосистемы.

Уровень техники

Частотная характеристика энергосистемы Δf=F(ΔP) используется при различных расчетах установившихся и переходных режимов энергосистемы. Особенно существенно влияние частотной характеристики на процессы в энергосистемах ограниченной мощности, где мощность отдельного энергоблока может составлять более 10 процентов от мощности энергосистемы, а уровень случайных отклонений нагрузки - более 5 процентов от мощности нагрузки. В таких энергосистемах влияние на режим оказывают случайные колебания мощности нагрузки и связанные с ними случайные колебания частоты.

Рассматривается энергосистема ограниченной мощности, работающая длительно при наличии и отсутствии межсистемной связи с мощным энергообъединением. Это может быть изолированная энергосистема в удаленных районах или на островах, которая в последующем будет связана с энергообъединением, или работающая в составе энергообъединения энергосистема, которая по тем или иным причинам из энергообъединения выделяется.

Известен способ определения частотной характеристики энергосистемы, который заключается в том, что при внезапных отключениях нагруженного энергоблока, что эквивалентно мгновенному увеличению нагрузки энергосистемы, определяют отклонение частоты [разность между текущим и средним значением случайного параметра) и далее определяют отношение отклонения частоты к мощности отключаемого энергоблока $$\frac{\Delta f}{\Delta P}$$ . Таким образом были определены эти показатели для целого ряда энергосистем [1].

Недостаток этого способа заключается в том, что аварийные отключения энергоблоков часто сопровождаются побочными событиями, а экспериментальное отключение нагруженного энергоблока нежелательно. Кроме того, характеристика Δf=F(ΔP) определяется не во всем диапазоне.

Технический результат (цель) изобретения

Предлагаемый способ позволяет получить полную частотную характеристику энергосистемы ограниченной мощности.

Сущность изобретения

Предлагается способ определения частотной характеристики энергосистемы ограниченной мощности на основе измерения случайных колебаний частоты в энергосистеме в режиме ее изолированной работы и случайных колебаний активной мощности на межсистемной связи в режиме ее связи с крупным энергообъединением. Способ предполагает следующую последовательность операций.

1. В режиме с включенной межсистемной связью проводятся измерения случайных отклонений активной мощности на межсистемной связи рассматриваемой энергосистемы с крупным энергообъединением, условно «шиной бесконечной мощности». При таком допущении изменения активной мощности на межсистемной связи определяются изменениями мощности нагрузки в энергосистеме ограниченной мощности. Например, в [2] приводится формула для определения случайных колебаний активной мощности на межсистемной связи:

где P₁, P₂ - мощности объединяемых энергосистем, K - коэффициент, зависящий от наличия автоматического регулирования перетока активной мощности. При P₂>>P₁ при отсутствии автоматического регулирования формула принимает следующий вид:

Здесь ΔP определяет случайные отклонения мощности нагрузки энергосистемы ограниченной мощности с отключенной межсистемной связью с крупным энергообъединением.

В результате статистической обработки этих измерений определяется зависимость среднего за единицу времени числа пересечений заданного уровня случайного отклонения активной мощности на межсистемной связи от величины этого уровня

n=F₁(ΔP),

где ΔP - заданный уровень случайных отклонений активной мощности, представляется в относительных единицах по отношению к мощности нагрузки энергосистемы; n - среднее число пересечений уровня ΔP в единицу времени.

2. Вторая серия измерений относится к режиму изолированной работы энергосистемы. В этом режиме аналогичным образом определяется характеристика n=F₂(Δf), где Δf - случайные отклонения частоты от номинального значения (50 Гц) в относительных единицах.

Полученная зависимость F₂(Δf) монотонно убывает, поэтому существует обратная зависимость, что можно записать следующим образом:

Δf=φ(n).

Полагая, что значению ΔP в первом режиме однозначно соответствует значение Δf во втором, и, следовательно, средние числа их пересечений в единицу времени совпадают, можно, объединяя две полученные характеристики, определить искомую характеристику энергосистемы:

Δf=φ(F(ΔP)).

При выполнении измерений мощности и частоты при разных текущих значениях мощности нагрузки энергосистемы массивы значений ΔP и Δf следует разделить на соответствующие каждому значению мощности нагрузки энергосистемы и для каждого массива выполнить операции, описанные выше.

Осуществление изобретения

Основная сложность реализации предлагаемого способа заключается в необходимости длительных измерений частоты и мощности. Собственно измерения частоты и мощности при наличии современных средств не представляют каких-либо затруднений. Достаточно хорошо известна и методика статистической обработки результатов измерений - отделение отклонений от установившегося значения (математического ожидания) и подсчет числа пересечений заданных уровней отклонений ΔP, Δf в единицу времени. Эта операция аналогична той, которая неоднократно использовалась для статистической обработки результатов измерений случайных колебаний активной мощности на слабых межсистемных связях [2].

Предлагаемый способ в настоящее время можно использовать лишь применительно к энергосистемам ограниченной мощности, которые могут длительно работать при наличии и отсутствии межсистемной связи с крупным энергообъединением. Однако, получив опыт на примере этих энергосистем, возможно, в дальнейшем удастся упростить (существенно ускорить) экспериментальную часть и распространить с известным огрублением способ и на отдельные части энергообъединения, которые могут выделяться в аварийных ситуациях.

Источники информации

1. С.А. Совалов. Режимы единой энергосистемы. М.: «Энергоатомиздат», 1983.

2. В.Ф. Тимченко. Колебания нагрузки и обменной мощности энергосистем, М.: «Энергия», 1975.

3. Правила определения максимально допустимых и аварийно допустимых перетоков активной мощности в контролируемых сечениях диспетчерского центра ОАО «СО ЕЭС». СТО 59012820.27.010.001-2013.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат: получение полной частотной характеристики энергосистемы ограниченной мощности. Согласно способу при наличии межсистемной связи с крупным энергообъединением, на основании измерений случайных отклонений активной мощности и частоты в процессе работы энергосистемы, определяют зависимость среднего за единицу времени числа пересечений заданного уровня случайного отклонения активной мощности на межсистемной связи от величины этого уровня. При отсутствии межсистемной связи определяют аналогичную характеристику для случайных отклонений частоты в энергосистеме и, совмещая полученные характеристики по среднему числу пересечения уровней в единицу времени, определяют частотную характеристику. При необходимости определения характеристик для разных текущих значений мощности энергосистемы из общего массива измерений выделяют массивы для различных значений мощности энергосистемы и определяют частотную характеристику для каждого из этих массивов. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ определения частотной характеристики энергосистемы путем измерения случайных отклонений активной мощности и частоты, заключающийся в том, что в процессе работы энергосистемы при наличии межсистемной связи с крупным энергообъединением определяют зависимость среднего за единицу времени числа пересечений заданного уровня случайного отклонения активной мощности на межсистемной связи от величины этого уровня, а при отсутствии межсистемной связи определяют аналогичную характеристику для случайных отклонений частоты в энергосистеме и, совмещая полученные характеристики по среднему числу пересечения уровней в единицу времени, определяют частотную характеристику.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при необходимости определения частотной характеристики для разных текущих значений мощности энергосистемы из общего массива измерений выделяют массивы для различных значений мощности энергосистемы и определяют частотную характеристику для каждого из этих массивов.