Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к области противоаварийной автоматики энергосистем.
Известно устройство для сохранения устойчивости, в том числе и при отключении линии, в котором измеряются режимные параметры, сравниваются с расчетными, определяются величины управляющих воздействий, фиксируется отключение линии и реализуются управляющие воздействия 11
Недостатком является то, что при этом не учитывается ущербность управляющих воздействий.
Известно также устройство для фиксации и выполнения управляющих воздействий на ограничение мощности генераторов PQJ- отправной части и нагрузки Рцц в приемной части энергосистемы при примерном равенстве объемов PQP, Рр„ и необходимой величине ограничения перетока fiP .
Указанные способ и структурная с хема могут быть использованы как в Д(Вухмашинной схеме сети, так и в более сложных схемах сети ввиду отсутствия при этом небаланса активной мощности. Однако обеспечение равенства РОГ и РОИ приводит к увеличению экономического ущерба из-за необходимости отключения большого объема нагрузки Р, .
Наиболее близким к предлагаемому является устройство фиксации предела статической устойчивости, предназначенное для сохранения устойчивости по линиям межсистемной слабой связи в схеме сети цепочечной струк10туры. Устройство содержит элементы фиксации активной мощности исходного режима в сечании каждой ветви, элементы фиксации модулей напряжения в узлах каждой ветви, элементы
15 фиксации угла между напряжениями в узлах ветвей с полным составом ли-, НИИ, вычислительные блоки фиксации предельной активной мощности в сечении каждой ветви с полным соста20вом линий и в сечении ветви с отключенной линией, вычислительный блок фиксации-слабой ветви, в качестве которого используется блок сравнения и к входам которого присоеди25нены выходы элементов фиксации угла, элементов фиксации активной мощности исходного режима в сечениях вет вей с полным составом линий, элементов фиксации модулей напряжения в
30 узлах ветвей с полным составом линий и вычислительних блоков фиксации предельной активной мощности в сече ниях ветвей с полным составом линий а к входам вычислительных блоков фиксации предельной активной мощнос ти в сечениях ветвей подключены выходы соответствующих элементов фик сации модулей напряжения в узлах ветвей, причем вычислительный блок фиксации предельной активной мощнос ти состоит из элемента умножения двух модулей напряжения в узлах вет ви и элемента деления на значение реактивного сопротивления ветви с полным составом линий и ветви с отключенной линией, к входу числителя которого подключен выход элемента умножения. Это устройство в виде блоков может использоваться для выдачи инфор мации о пределе статической устойчивости в сложной схеме сети цепочечной структуры. Причем общие функ циональные задачи известного устрой ства и предлагаемого совпадают 3 Однако устройство-прототип предназначенное для фиксации предела статической устойчивости, являющегося только исходной информацией для фик сации управляющих воздействий в пре лагаемом устройстве, не позволяет автоматически выбирать интенсивност воздействий на ограничение мощности ге&ераторов и нагрузки по условию допустимого результатирующего небаланса активной мощности. Цель изобретения - обеспечение автоматической настройки устройства в исходных режимах на основании непосредственной фиксации допустимого результирую11,его небаланса активной мощности (Рр) при осуществлении уп равляющих воздействий на ограничение мощности генераторов С) и наг рузки (PQ) . Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее эле менты фиксации активной мощности исходного режима в сечении каждой ветви, элементы фиксации модулей напряжения в узлах каждой ветви, элементы фиксации угла между напряжениями в узлах ветвей с полным составом линии, вычислительные блоки фиксации предельной активной мощ ности в сечении каждой ветви с полным составом линий и в сечении ветви с отключенной линией, вычислительный- блок фиксации слабой ветви в качестве которого используется блок сравнения и к входам которого присоединены выходы элементов фиксации угла, элементов фиксации активной мощности исходного режима в сеченилх ветвей с полным составом линии, элементов фиксации модулей напряжения в узлах ветвей с полным составом линий и вычислительных блоков фиксации предельной активной мощности в сечениях ветвей с полным составом линий, а к:входам вычислительных блоков фиксации предельной активной мощности в сечениях ветвей подключены выходы соответствующих элементов фиксации модулей напряжения в узлах ветвей, причем вычислительный блок фиксации предельной активной мощности состоит из элемента умножения двух модулей напряжения в узлах ветви и элемента деления на значение реактивного сопротивления ветви с полным составом линий и ветви с отключенной линией, к входу числителя которого подключен выход элемента умножения, снабжено вычислительньдми блоками фиксации перетока активной мощности с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в сечении каждой ветви с полным составом линий и в сечении ветви с отключенной линией , вычислительным блоком фиксации ограничения перетока в сечении ветви сотключенной линией, вычислительным блоком фиксации допустимого результирующего небаланса управляющих воздействий, вычислительным блоком фиксации управляющих воздейстВИЙ на ограничение мощности генераторов и нагрузки с учетом результирующего небаланса, блоками формирования управляющих воздействий на ограничение мощности генераторов и нагрузки, элементом фиксации отключения линии и двумя элементами И, причем выход каждого вычислительного блока фиксации предельной мощности подключен к входу своего вычислительного блока фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости, а выход каждого вычислительного блока фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в ветвях с полным составом линий вместе с выходами каждого элемента фиксации активной мощности исходного режима в этих же ветвях и выходами вычислительного блока фиксации слабой ветви подключены к входам вычислительного блока фиксации допустимого результирующего небаланса управляющих воздействий, выход вычислительного блока фиксации перетока с задним коэффициентом запаса по статической устойчивости в ветви с отключенной линией вместе с выходом элемента фиксации активной мощности исходного режима в этой же ветви подключены к входам вычисительного блока фиксации ограничения перетока в сечении ветви с отключенной линией, выход которого вместе с выходом вычислительного блока фиксации допустимого результирующего небаланса подключены к вычислительному блоку фиксации управляющих BosfleftcfBuft на ограничение мощности генераторов и нагрузки с учетом результирующего небаланса, каж1дый из двух выходов которого подключен к соответствующему блоку формирования управляющих воздействий на ограничение мощности генераторов и нагрузки, выход каждого из которых соединен последовательно с помощью элементов И с выходом элемента фиксации отключения линии, каждый вычислительный блок фиксации перетока с заданным коэффициентом зпаса по статической устойчивости состоит из элемента деления предельной активной мощности на заданный постоянный коэффициент, а вычислительный блок фиксации ограничения перетока в сечении ветви с отключенной линией состоит из элемента вычитания и элемента умножения, приче к входам элемента вычитания подключены выход элемента фиксации активной мощности исходного режима в ветви с предполагаемой к отключению линией и выход вычислительного блока фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в этой же ветви с отклченной линией, выход элемента вычитния подключен к входу элемента умножения на постоянный коэффициент надежности, вычислительный блок фиксации допустимого результирующего небаланса состоит из двух элементов вычитания, двух элементов И, трех элементов умножения, одного элемента сложения и одного элемента .деления , причем к входам первого элемента вычитания подключены выход вычислительного блока фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в одной из ветвей с полны:- составом линий и выход элемента фиксации активной мощности исходного режима всечении этой ветви, выход этого элемента вычитания вме.сте с соответствующими выходом блока фиксации слабой ветви подключены к входам первого элемента И, а к входам второго элемента вычитания подключены выход вычислительного блока фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в другой ветви с полным составом линий и выход элемента фикса ции активной мощности исходного режима в сечении этой ветви, выход этого элемента вычитания вместе с соответствующим выходом блока фиксации слабой ветви подключены к входам второго элемента И, выходы первого и второго элементов И подключены к первому элементу умноже.ния, к другому входу которого подключен выход элемента сложения, к входам которого подключены выходы второго и третьего элементов умножения соответственно значения активной мощности приемной и отправной энергосистемы на значение результирующего коэффициента крутизны статической характеристики по частоте приемной и отправной энергосистем, выход первого элемента умножения
0 подключен к входу числителя элемента деления, к входу знаменателя которого подключен выход третьего элемента умножения, вычислительный блок фиксации управляющих воздействий состоит из четырех элементов
5 умножения, двух элементов сложения, двух элементов деления и одного элемента вычитания, причем к входу первого элемента умн.ожения подключен выход вычислительного блока фикса0ции допустимого результирующего небаланса на значение активной мощности приемной энергосистемы и значение результирукниего коэффициента крутизны статической характеристики
5 по частоте приемной энергосистемы, к входу второго элемента умножения подключен выход блока фиксации допустимого результирующего.небаланса на значение активной мощности отп0равной энергосистемы и значение результирующего коэффициента крутизны статической характеристики по частоте отправной энергосистемы, выхо.цы третьего и четвертого элемен5тов умножения соответственно значения активной мощности приемной энергосистемы на значение результирующего коэффициента крутизны статической характеристики по частоте приемной энергосистемы и значения
0 активной мощности отправной энергосистемы на значение результирующего коэффициента крутизны статической характеристики по частоте отправной энергосистемы подключены.к
5 входу первого элемента сложения, выходы которого подключены к входу знаменателя первого и второго элементов пеления, к входу числителя которых подключены соответственно
0 выход первого и второго элементов умножения,а выход вычислительного блока фиксации ограничения перетока и выход первого элемента деления подключены к входам элемента вычи5тания , выход которого подключен к входу блока формирования управляющих воздействий на ограничение мощности нагрузки, выход вычислительного блока фиксации ограничения пе0ретока и выход второго элемента деления подключены к входам второго элемента сложения, выход которого подключен к входу блока формирования управляющих воздействий на ограничение мощности генераторов.
5 На фиг. 1 изЪбражена схема сети цепочечной структуры и основная структурная схема устройства применительно для отключения линии в это схеме- сети; на фиг, 2 - структурная схема входящих в устройство вычисли тельных блоков фиксации предельной активной мощности, фиксации перетока активной мощности с заданным коэффициентом запаса по статической устройчивости, фиксации ограничения перетока в сечении ветви с отключен ной линией и фиксации допустимого результирующего небаланса управляющих воздействий, на фиг. 3 - структурная схема входящего в устройство вычислительного блока фиксации уп равляющих воздействий на ограничение мощности генераторов и нагрузки с учетом результирующего небаланса. На фиг. 1 изображена схема сложной четырехмашинной схемы сети цепочечной структуры с отправной (узел 1), двумя промежуточными (узлы 2 и 3) , и приемной (узел 4) энер госистемами при постоянных напряжениях на их шинах, обеспечиваемых автоматическими регуляторами, и нап равлении перетока от энергосистемы 1 к энергосистемам 2, 3 и 4 в режиме потребления Р промежуточной энергосистемой 2 и генерации Р,. пр межуточной энергосистемой 3. Применительно для этой схемы сети с предполагаемой к отключению линией между энергосистемами 3 и 4, т.е. на участке 3-4, основная струк турная схема устройства на фиг. 1 содерлсит следующие основные элементы и блоки, соединенные между собой телеканалами доаварийной информации элементы 5-7 фиксации активной мощности исходного режима в сечении каждой ветви, элементы 8-11 фиксации модулей напряжения в узлах каждой ветви, элементы 12 и 13 фиксации угла между напряжениями в узлах ветвей 1-2, 2-3 с полным составом линий, вычислительный блок 14 фикса ции слабой ветви по зависимости (2) (3) и (2а), (За), вычислительные блоки 15 и 16 фиксации предельной активной мощности в сечении каждой ветви 1-2, 2-3 с полным составом линий по зависимости (9а), вычислительный блок 17 фиксации предельной активной мощности в сечении ветви 3-4 с отключенной линией по зависимости G12a), вычислительные блоки 18 и 19 фиксации перетока активной мощности с заданным коэффициентом запаса по-7статической устойчивости в сечениикаждой ветви 1-2, 2-3 с полным составом линий по зависимости (9), вычислительный блок 20 фик садни перетока активной мощности с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в сечении ветви 3-4 с отключенной линией по зависимости (12), вычислительный блок 21 фиксации ограничения перетока в сечении ветви 3-4 с отключенной линией по (11), вычислительный блок 22 фиксации допустимого результирующего небаланса управляющих воздействий по (10) , вычислительный 23фиксации управляющих воздействий на ограничение мощности генераторов по (16) и нагрузки по (17)с учетом результирующего небаланса, блоки 24и 25 формирования управляющих воздействий на ограничение мощности генераторов и нагрузки и элемент 26 фиксации отключения линии. В качестве блока 14 фиксации слабой ветви используется блок сравнения по (2), (3) и (2а), (За), к входам которого присоединены выходы элементов 12 и 13 фиксации угла, выходы элементов 5 и 6 фиксации активной мощности исходного режима в сечениях ветвей 1-2 и 2-3 с полным составом линий, элементов 8 и 9 фиксации модулей напряжения в узлах тех же ветвей и вычислительных блоков 15 и 16 фиксации предельной активной мощности тех же ветвей. К входам блоков 15-17 фиксации предельной активной мощности подключены входы соответствующих элементов В, 9 и 9, 10 и 10, 11 фиксации модулей напряжения в узлах ветвей 1-2, 2-3, 3-4. Выход каждого блока 15-17 подключен к входу своего блока 18-20 фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости. Выход блоков 18 и 19 фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в ветвях 1-2, 2-3 с полным составом линий вместе с выходом элементов 5 и 6 фиксации активной мощности исходного режима в этих ветвях и выходами блока фиксации слабой ветви 14 подключены к . входам блока 22 фиксации допустимого результирующего небаланса. Выход блока 20 фиксации-перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в ветви 3-4 с отключенной линией вместе с выходом элемента 7 фиксации активной мощности исходного режима в этой же ветви подключены к входам блока 21 фиксации ограничения перетока в сечении ветви 3-4 с отключенной линией. Выходы блоков 21 и 22 подключены к входам блока 23 фиксации управляющих воздействий на ограничение мощности генераторов и нагрузки. Один выход блока 23 с информацией о величине ограничения мощности генераторов подключен к входу блока 24 формирования управляющих воздействий на ограничение мощности генераторов. Другой выход блока 23 с информацией 6 величине ограничения мощности нагрузки подключен к входу блока 25 формирования управляющих воздействий на ограничение мощности нагрузки. Выход блока 24 и 25 содинен последовательно с помощью элементов И 27 и 28 с выходом элемента 26 фиксации отключения линии. Выходы элементов И 27 и 28 являются выходами устройства, с которых при срабатывании элемента 26 фиксации отключения линии направляются сигналы к исполнительным органам ограничения мощности генераторов и нагрузки, находящимся на объектах управления в виде электрических станций и районов нагрузки.
Блоки 24 и 25 формирования управляющих воздействий на ограничения мощности генераторов и нагрузки (или блоки памяти) выполняются на известных принципах, по которым на основании сигнала в аналоговой или цифровой форме с выходов блока 23 о необходимой величине ограничения мощности генераторов PQ нагрузки PQI с помощью триггеров или двухпозиционных реле подготавливаются и запоминаются цепи на ограничение мощности генераторов Р и нагрузки Р .
Элемент 26 фиксации отключения линии выполняется на известных принципах, например по факту отключения выключателей линии.
Каждый из вычислительных блоков 15-17 фиксации предельной активной мощности в сечениях ветвей по (9а) и (12а) состоит (фиг. 2) из элемента 29 умножения двух модулей напряжения в узлах ветви и элемента 30 деления на значение реактивного сопротивления ветви с полным составом линий (блоки 15 и 16) или ветви с отключенной линией (блок 17).
Каждый из вычислительных блоков 18-20 фиксации перетока активной мощности с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в сечениях ветвей по (9) и (12) состоит (фиг. 2) из элемента 31 деления предельной активной мощности на заданный постоянный коэффициент К.
Вычислительный блок 21 фиксации ограничения перетока в сечении ветви 3-4 с отключенной линией по (11) состоит (фиг. 2) из элемента 32 выч тания и элемента 33 умножения. К входам элемента 32 вычитания подключены выход элемента 7 фиксации активной мощности исходного режима в ветви 3-4 с предполагаемой к отключению линий и выход блока 20 фиксация перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в этой же ветви 3-4 с отключенной линией. Выход элемента
32 вычитания подключен к входу элемента 33 умножения на постоянный коэффициент надежности К,
Вычислительный блок 22 фиксации допустимого результирующего небаланса по (10) состоит из двух элементов 34 и 35 вычитания, двух элементов И 36 и 37, трех элементов 38-40 умножения, одного элемента 41 сложения и одного элемента 42 деления.
к входу первого элемента 34 вычитания подключены выход вычислительного блока 18 фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в одной из
ветвей, в частности в сечении ветви 1-2 с полным составом линий и выход элемента 5 фиксации активной мощности исходного режима в сечении этой ветви 1-2. Выход этого элемента 34 вычитания вместе с соответст-. .вующим выходом блока 14 фиксации слабой ветви 1-2 подключены к входам первого элемента И 36. К входам второго элемента 35 вычитания подключены выход вычислительного Рлока 19 фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в другой ветви, в частности в сечении ветви 2-3 с полным
составом линий и выход элемента 6 фиксации активной мощности исходного режима в сечении этой ветви 2-3. Выход этого элемента 35 вычитания вместе с соответствующим выходом блока 14 фиксации слабой ветви 2-3
подключены к входам второго элемента И 37. Выходы первого и второго элементов И 36 и 37 подключены к первому элементу 38 умножения, к другому входу которого подключен
выход элемента 41 сложения, к входам которого подключены выходы второго и.третьего элементов 39 и 40 умножения соответственно значения активной мощности приемной
отправной Р.: энергосистем на значение результирующего коэффициента крутизны статической характеристики .по частоте приемной , и отправной K(jf, энергосистем. Выход первого элемента 38 умножения подключен к входу числителя элемента 42 деления, к входу знаменателя которого подключен выход третьего элемента умножения активной мощности отправной энергосистемы Рру на значение
результирующего коэффициента крутизны статической характеристики по частоте отправной энергосистемы Кцт.
Вычислительный блок 23 фиксации управляющих воздействий по (16), (17) состоит из .четырех элементов 43-46 умножения, двух элементов 47 и 48 сложения, двух элементов 49 и 50 деления и одного элемента 51 вычитания. К входу первого элемента 43 умножения подключен выход вы числительного блока 22 фиксации до пустимого результирующего небаланса на значение активной мощности приемной энергосистемы и значение результирующего коэффициента крутизны статической характеристики по частоте приемной энергосисте мы К р. К входу второго элемента 44 умножения подключен выход блока 22 фиксации допустимого результиру щего небаланса на значение активно мощности отправной энергосистемы РОТ и значение результирующего коэффициента крутизны статической ха рактеристики по частоте отправной энергосистемы К. Выходы третьего и четвертого элементов 45 и 46 умножения соответственно- значения активной мощности приемной энергосистемы , на значение результирующего коэффициента крутизны статической характеристики по частоте приемной энергосистемь: К„ и зна.чение активной мощности отправной энергосистемы Р на значение результирующего коэффициента крутизны статической характеристики по частоте отправной энергосистемы К подключены к входу первого элемента 47 сложения. Выходы элемента 47 подключены к входу знаменателя пер вого и„ второго элементов 49 и 50 д ления, к входу числителя которых подключены соответственно выход первото и второго элементов 43 и 4 умножения. Выход вычислительного блока 21 фиксации ограничения пере тока и выход первого элемента 49 деления подключены к входам элемен та 51 вычитания, выход которого с информацией о подключен к входу блока 25 формирования управляющих воздействий на ограничение мощ ности нагрузки. Выход вычислительного блока 21 фиксации ограничения перетока и выход второго элемента 50 деления подключены к входам вто рого элемента 48 сложения, выход .которого с информацией о Рц подключен к входу блока 24 формирования управляющих воздействий на ограничение мощности генераторов. На фиг. 1 приведена схема сети цепочечной структуры при отправной 1 и приемной 4 энергосистемах в ви де объединений мощностью Р. и Р cyinecTBeHHOi..- большей, чем мощность Pfipofw промежуточной энергосис темы 2 с результирующим потреблением нагрузки Рпром промежуточной энергосистемы 3 с резулвтирующей генерацией Рассматривается напряженньГй исходный режим перетока от энергосистемы 1 к энергосистемам 2-4, при котором отключение одной линии на участке 3-4 приводи к нарушению устойчивости в сечении 3-4, так как переток в исходном режиме на участке 3-4 превышает предел статической устойчивости оставшихся в работе линий в сечении 3-4. При отключении одной из линий в сечении 3-4 для уменьшения экономического ущерба от излишнего отключения нагрузки при выполнении управляющих воздействий для сохранения устойчивости с помощью предлагаемого устройства допускается определенный результирующий небаланс активной мощности (POJ. PQI ) - РОК . - Рр РОГ который не должен быть опасен по устойчивости для другого сечения с полнЕдм составом линий на .одном из участков 1-2 или 2-3. Указанная опасность вызвана тем, что при выполнении управляющих воздействий PQJ. в энергосистеме 3 и Р в энергосистеме 4 (по обе.стороны сечения 3-4) результирующий небаланс Рр по зависимости (1) от этик управляющих воздействий является фактически аварийным дефицитом активной мощности, и этот аварийный дефицит активной мощности, вызывая статическую перегрузку линий связи в сечениях 1-2 и 2-3, может привести к нарушению устойчивости в одном из этих сечений, в котором (например 1-2) под действием перегрузки переток, увеличиваясь, достигнет предельного по статической устойчивости значения раньше, чем в другом сечении (2-3). В рассматриваемых условиях нарушение устойчивости под действием небаланса Рр произойдет в этом сечении (1-2) , которое является слабым для сечений (1-2 и 2-3) с полным составом линий. При постоянных значениях напряжения на шинах энергосистем 1-4 благодаря регулированию напряжения с помощью АРВ (сильного действия) синхронных генераторов и синхронных компенсаторов или статических регуляторов реактивной мощности и учете в качестве реактивного, только индуктивного сопротивления линий связи (что допустимо для системообразующих линий напряжения 330, 500, 750 кВ), достижение перетоком предельного по статической устойчивос.ти значения в слабом сечении (1-2) имеет место при взаимном угле5 2 90 между векторами напряжения на шинах энергосистем 1 и 2. При предшествующем перетоке, как указывалось, от энергосистемы 1 К . 2-4 угол 90° в слабом сечении 1-2 должен быть достигнут раньше, чем в сечении 2-3. Поэтому для условий соизмеримых реактивны.х сопротивлений ветвей в исходном напряженном режиме взаимный угол между векторами напряжения на шинах энергосистем 1 и 2 будет больше, чем взаимный угол между векторами напряжения на шинах энергосистем 2 и 3. Указанному соответствует выполнение неравенства в случае, когда слабой будет ветвь 1-2 Для рассматриваемых условий при выполнении неравенства в виде 523 ( слабой будет ветвь 2-3. Для условий несоизмеримых реактивных сопротивлений ветвей в вычислительном блоке фиксации слабой ветви неравенство (2) дополнительно в соответствии с 2 проверяется путем определения значения (Ра-з-Рл-аЛ и,сравнения его с единицей, а неравенство (3) дополнительно проверяется путем определения значения Хп СРпр 2-3- JPZ-- - (-jg) U,.Ui и сравнения его с единицей. Если значение по зависимостям (2а) или по (За) меньше единицы, то в соответствии с неравенствами (2) или (3) слабой будет ветвь 1-2 или 2-3. Если значение по зависимостям (2а) или по (За) больше единицы, то слабой будет ветвь 2-3 или 1-2. Допустимая величина результирующего небаланса Рр по (1), еще не опасная для нарушения устойчивости в слабом сечении с полным составом линий (1-2 или 2-3), может быть зафиксирована на основании следующего. возникновении указанного результирующего небаланса Рр, с учетом того, что энергосистемы 1 и 4 принимаются в виде объединений существенно большей мощности, чем промежуточные энергосистемы 2 и 3, частота во всей энергосистеме снизится на величину прм прм от от благодаря чему в приемной 4 и отправ ной 1 энергосистемах нагрузка снизится на величину ь РПРМ РОТ Л -РОТ- ОТ Сб) где Кпрм , KOT - результирующие кот эффициенты крутизны статических характеристик по частоте (обратные коэффициентам статизма) приемной 4 и отправной 1 энергосистем (объеди. нений, мощностью РПОМ / от прм KOT ются В пер лич Рл неп тир 10 ляю по ;сеч гру чив 15 1-2 чен чен где 20 25 где 40 45 50 вы ре но Рр Q пе .ЕС 65 ру РПРМ РОТ предварительно задарезультате будет увеличиватьС5 ок в сеченияз 1-2 и 2-3 на веур от ог от р пр№ прлРот от редственно зависящую от резульщего небаланса Рр и представю опасность для недопустимой тойчивости перегрузки слабого ия. Для того, чтобы такая переа не вызвала нарушения устойти в слабом сечении, например увеличение перетока ® 1-2 не должно превышать знайР -а р .„ - активная мощность в слабом сечении 1-2 в исходном режиме, Р - допустимый переток в сла . бом сечении (1-2) в резуль тате рассматриваемой перегрузки 4 фиксируемый на основании выражения I р - р К1-г К np-l-i К - предварительно заданный нормированный коэффици- . ент запаса по статической, устойчивости (К 1,08) в слабом сечении 1-2 при пределе статической устойчивости Рпр.27 и , U2- напрязрения, фиксируемые на шинах энергосистем по обе стороны слабого сечения 1-2 в исходном режиме, сохраняющие свое значение и в предельном по статической устойчивости режиме благодаря автоматическому регулированию напряжения, как указывалось, на шинах энергосистем, У-и 1 реактивное сопротивление ветви ч. слабом сечении 1-2 с полным составом линий, предварительно заданное или измеренное. а основании . (8) можно жение для фиксации допустимого льтирующего небаланса Рр на оснии зависимости между дефицитом соответствующим приращением тока ДР. РПР/УУ ПРМ РОТ ОТ , .Q .i-Pi-2) фиксация допустимого результиего небаланса Рр по (10) необходима для обесГпечения устойчивости в слабом сечении (1-2) в результате выполнения управляющих воздействий РОГ РОН обеспечения устойчивости непосредственно по сечению 3-4, в котором отключилась линия, также обязательна фиксация необходимого ограничения перетока
KH (Р,. 4 РпкЗ-4) (11). гдеК„П {KH .1,05+
-- 5)-предварительно заданный коэффициент надежности, РЛ Д-. активная мощность, фиксируемая в сечении 3-4
в исходном режиме до отключения линии, , допустимый переток в сечении 3-4 после отключений в нем линии и выполнения управляющих воздействий . вэнергосистеме 3, РОИ в энергосистеме 4 и фиксируемый на основании выражений аналогичных (9) и (9а)
К п.прз-4
СП)
п.прз-4 Зафиксировав значение Рр в соот ветствии с (10) и значение в соответствии с (11) , можно зафик сировать значения управляющих воздействий РОГЭ энергосистеме 3 и РОИ 4. энергосистеме 4, которые будут удовлетворять обоим условиям по (10) и (11). В частности, после отключения линии в сечении 3-4 при выполнении управляющих воздействий РОГЭ и РоЧ4 обеспечивающих необходимое для сохранения устойчивости в сечении 3-4 ограничение перетока ограничение (уменьшение) перетока состоит из двух составляющихДРлЗ-4 РОН7 + РПРМ i - управляющее воздействие на ограничение мощности нагрузки (ОН) в энергосистеме, 4, .- снижение мощности в при емной энергосистеме 4 из-за снижения частоты в энергосистеме по (5) в результате выполнения управляющих воздействий с результирующим небала сом в Еиде дефицита активной мощности РО ,
С учетом (5) выражение (13J принимает вид
р прм Рпрм
P.a. P.|ЛЗ-4 ОН Р .1/ 4-Р -k:
прлл от от
Р (РОТРрн) он Гр ;:-
прм прм от
. пр онРот От
Рпрм прм. Рот от С14)
Подставляя в (14) из (1)
POF Рр + РОЧ и РОН РОГ - Рр,(15) можно непосредственно (без итераций) получить искомые значения
Рр РОТ Кот
Р„,ЛР,4- (16)
огз ъ- 4 Р Гр прлл прл
Р Р Рр РПРЛЛ-КПР
ОН4- лЗ-4-рТ Гр1Г О)
npM
заЗйсящие от зафиксированных значеНИИ Рр по (10) и ЛРдо,4ПО (11)Устройство работает следующим образом. В исходном режиме информация с выходов элементов 5-13 подается на входыблоков 14-17, 21 и 22. Выполнение в блоке 14 фиксации слабой ветви неравенства (2) при значении по (2а) меньшем 1 обеспечит появление на выходе этого блока дискретного сигнала. Указанный дискретный сигнал свидетельствует о том, что в слу чае отключения линии в сечении ветви 3-4 слабой ветвью среди ветвей 1-2 и 2-3 с полным составом линии будет ветвь 1-2. Этот дискретный сигнал подается на вход блока 22 фиксации результирующего небаланса, на другие входы которого подается информация в аналоговой или цифровой форме с выходов блоков 18 и 19 по (9) о величине перетока активной мощности в ветви 1-2 и 2-3 с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости, а к входам блоков 18 и 19 с выхода блоков 15 и 16 подается информация о предельной активной мощности по (9а) в сечениях ветвей 1-2 и 2-3. В блоке 22 в соответствии с (10) фиксируется результирующий небаланс Рр, который допустим при выполнении управляющих воздействий POJ- и РОН в случае отключения линии- в сечении ветви 3-4 в условиях, когда слабой ветвью с полным составом линий является ветв 1-2. При выполнении условия (3) при значении по (За) меньшем 1 на другом выходе блока 14 появляется дискретный сигнал о том, что слабой .является ветвь 2-3 и с учетом этого в блоке 22 фиксиру-ется соответствую щий результирующий небаланс по 10) С выхода блока 22 информация в аналоговой или цифровой форме подается на вход блока 23 фиксации управляющих воздействий, на второй вход которого подается информация с выхода блока 21, фиксирующего по (11) величину ограничения перетока в случае отключения линии в сечении ветви 3-4. На входы блока 21 подает ся информация с выхода элемента. 7 о величине активной мощности в исходном реидаме в сечении ветви 3-4 с предполагаемой к отключению линией и с выхода блока 20 по (12) о перетоке активной мощности с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в этой же ветви 3-4 на случай отключения линии. А к входам блока 20 с выхода блока 17 подается информация о предельной активной мощности по (12 в сечении ветви 3-4 на случай отклю чения линии.: В блоке 23 в соответствии с (16) и (17) фиксируются величины управляющих воздействий РОГ и РОН с учетом результирующего небаланса Рр на случай отключения линии в сечении ветви 3-4. Информация с выходов бло ка 23 о необходимых управляющих воз действиях РОГ и РОЦ поступает на вход соответствующих блоков 24 и 25 формирования управляющих воздейстВИЙ РОГ и РО„, с выхода которых пос тупает на вход элементов И 27 и 28 При отключении рассматриваемой линии в сечении 3-4 срабатывает эле мент 26 фиксации отключения этой . линии и на его выходе появляется сигнал. Этот сигнал поступает на другой вход элементов И 27 и 28, с выхода которых направляются сигналы (при необходимости по каналам ав рийной информации) к исполнительным органам ограничения мощности генераторов в узле 3 и нагрузки в узле 4 . По предлагаемому принципу может, быть выполнено аналогичное устройство для сохранения устойчивости пр отключении линии в сложной схеме сети цепочечной структуры с большим чем три, числом ветвей и соответственно большим, чем четыре, числом узлов. При принятии в энергосистемах необходимых специальных мер по авоматическому регулированию и поддеранию напряжения практически постояным в узлах схемы сети цепочечной труктуры в условиях исходного и редельного по статической устойчиости режимов до отключения и после тключения рассматриваемой линии с омощью предлагаемого автоматически . ерестраиваемого устройства можно беспечивать устойчивость при откючении линии с помощью управляющих оздействий по (16) и (17) практиески без проведения предварительных асчетов устойчивости. В тех случаях, когда возможно суественное различие напряжений в узах схемы сети в условиях исходного (исх.) и предельного по устойчивости режимов до отключения линии (пр.д.) и после.отключения линии (пр.п.) требуется некоторый предварительный объем расчетов устойчивости для определения усредненного значения коэффициентов снижения напряжения в узлах у ап U в соответствии с (18) и (19) вблоки 15-17, к которым подводится информация о напряжении, вводятся коэффициенты в (9а) и К.ц.в (12а) перед своими напряжениями исходного режима, фиксируемыми элементами 8-10. Таким образом, предлагаемое устройство обладает определенной адаптивностью в каждом исходном режиме благодаря автоматической перестройке при фиксации и формировании управляющих воздействий в случае отключения линий, что повышает точность и эффективность таких управляющих воздействий и соответственно снижает экономический ущерб от излишнего отключения нагрузки. Формула изобретения Устройство для сохранения устойчивости при отключении линии межсистемной слабой связи в схеме сети цепочечной структуры, содержащее элементы фиксации активной мощности исходного режима в сечении каждой ветви, элементы фиксации модулей напряжения в узлах каждой ветви, элементы фиксации угла между напряжениями в узлах ветвей с полным составом линии,вычислительные блоки фиксации предельной активной мощности в сечении каждой ветви с полным составом линий и в сечении ветви с отключенной линией, вычислительный блок фиксации слабой ветви, в качестве которого используется блок сравнения и к входам которого присоединены выходы элементов фиксации-угла, элементов фиксаций акти ной мощности исходного режима в сечениях ветвей с полным составом линий, элементов фиксации модулей напряжения в узлах ветвей с полным составом линий и вычислительных блоков фиксации предельной активной мощности в сечениях ветвей с полным составом линий, а к входам вычислительных блоков фиксации предельной активной мощности в сечениях ветвей подключены выходы соответствующих элементов фиксации модулей напряжения в узлах ветвей, причем вычислительный блок фиксации предельной активной мощности состоит йз элемента умножения двух модулей напряжения в узлах ветви и элемента деления на значение реактивного сопротивления ветви с полным составом линий и ветви с отключенной линией, к входу числителя которого подключен выход элемента умножения, о тличающееся тем, что, с целью обеспечения его автоматической настройки в исходных режимах на основании фиксации допустимого результирующего небаланса активной мощности при осуществлении управляющих воздействий на ограничение мощности генераторов и нагрузки, оно снабжено вычислительными блоками фи сации перетока активной мощности с
. заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в сечении каждой ветви с полным составом линий и в сечении ветви с отключенной линией, вычислительным блоком фиксации ограничения перетока в сечении ветви с отключенной линией, вычислительным блоком фиксации допустимого результирующего небаланса управляющих воздействий, вычислительным блоком фиксации управляющих воздействий на ограничение мощности генераторов и нагрузки с учетом ре зультирующего небаланса, блоками формирования управляющих воздействий на ограничение мощности генера, торов и нагрузки, элемента, фиксаци отключения линии и двумя элементами И, причем выход каждого вычислительного блока фиксации предельной мощности подключен к входу своего вычислительного блока фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости, а выход каждого вычислительного блока фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в ветвях с полным составом линий вместе с выходами каждого элемента фиксации активной мощности
исходного режима в этих же ветвях и выходами вычислительного блока / фиксации слабой ветви подключены к входам вычислительного блока фиксации допустимого результирующего небаланса управляющих воздействий, выход вычислительного блока фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в ветви с отключенной линией вместе с выходом элемента фиксации активной мощности исходного режима в этой же ветви подключены к входам вычислительного блока фиксации ограничения перетока в сечении ветви с отключенной линией, выход которого вместе с выходом вычислительного блока фиксации допустимого результирующего небаланса подключены к вычислительному блоку фиксации управляющих воздействий на ограничение мощности генераторов и нагрузки с учетом результирующего небаланса, каждый из двух выходов которого подключен к соответствующему блоку формирования управляющих воздействий на ограничение мощности генераторов и нагрузки, выход каждого из которы соединен последовательно с помощью элементов И с выходом элемента фиксации отключения линии, каждый вычилительный блок фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по сттической устойчивости состоит из элемента деления предельной активно мощности на заданный постоянный коэфициент, а вычислительный блок фиксации ограничения перетока в сечении ветви с отключенной линией состоит из элемента вычитания и элемента умножения, причем к входам элемента вычитания подключены выход элемента фиксации активной мощности исходного режима в ветви с предполагаемой к отключению линией и выход вычислительного блока фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в этой же ветви с отключенной линией , выход элемента вычитания подключен к входу элемента умножения на постоянный коэффициент надежности, вычислительный блок фиксации допустимого результирующего небаланса состоит-из двух элементов вычитания двух элементов И, трех элементов умножения, одного элемента сложения и одного элемента деления, причем к входам первого элемента вычитания подключены выход вычислительного блока фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в одной из ветвей с полным составом линий и выход элемента фиксации активной мощности исходного режима в сечении этой ветви, выход этого элемента вычитания
вместе с соответствующим выходом блока фиксации слабой ветви подключены к входам первого элемента И, а к входам второго элемента вычитания подключены вьЬсод вычислительного блока фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в другой ветви с полным составом линий и выход элемента фиксации активной мощности исходного режима в сечении этой ветви, выход этого элемента вычитания вместе с соответствующим выходом блока фиксации слабой ветви подключены к входам второго элемента И, выходы первого и второго элементов И подключены к первому элементу.умножения, к другому входу которого подключен выход элемента сложения, к входам .которого подключены выходы второго и третьего элементов умножения соответственно значения активной мощности приемной и отправной энергосистем на значение результирующего коэффициента крутизны статической характеристики по частоте приемной и отправной энергосистем, выход первого элемента умножения подключен к входу числителя элемента деления, к входу знаменателя которого подключен выход третьего элемента умножения , вычислительный блок фиксации управляющих воздействий состоит иэ четырех элементов умножения, двух элементов сложения, двух элементов деления и одного элемента вычитания причем к входу первого элемента умножения подключен выход вычислительного блока фиксации допустимого результирующего небаланса на значение активной мощности приемной энергосистемы и значение результирующего коэффициента крутизны статической характеристики по частоте приемной энергосистемы, к входу второго эле.мента умножения подключен выход блока фиксации допустимого результирующего небаланса на значение активной мощности отправной энергосистемы и значение результирующего коэффициента крутизны статической характеристики по частоте отправной энергосистемы, выходы третьего и четвертого элементов умножения соответственно значения активной мощности приемной энергосистемы на значение результирующего коэффициента кру0тизны статической характеристики по частоте приемной энергосистемы и значения активной мощности отправной энергосистемы на. значение результирующего коэффициента крутиз5ны статической характеристики, по частоте отправной энергосистемы подключены к входу первого элемента сложения, выходы которого подключены к входу знаменателя первого и вто0рого элементов деления, к входу числителя которых подключены соответственно выход первого и второго элементов умножения, а выход вычислительного блока фиксации ограничения
5 перетока и выход первого элемента деления подключены к входам элемента вычитания, выход которого подключен к входу блока формирования управляющих воздействий на ограничение мощности нагрузки, выход вычисли0тельного блока фиксации ограничения перетока и выход второго элемента деления подключены к входам второго элемента сложения, выход которого подключен к входу блока формирования
5 управляющих воздействий на ограничение мощности генераторов.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Иофьев Б.И. Автоматическое
0 аварийное управление мощностью энергосистем. М., Энергия, 1974, с. 72, 73,
2 . Там же, с. 372.
3. Авторское свидетельство СССР
5 819885, кл. Н 02 J 3/24, 1981. PflpOM. Н. PnffOf. г.
or,
РОН
fer
11
он
J/7
15(16,17) omSfl. om f
cjj.s.fz сл.гз
7 го
/8{пго)
P/rofi HnoM PffT Hот
/ e
18 5
S4L
±
ГЖП
Ц-Q
58
t
P . фаг. с
PfjpM
от
(риг.Э
от 5л. 22
Рог Нот Рр
РлЗ Рог
S.Zf
