Централизованное устройство для управления напряжением и реактивной мощностью энергосистемы Советский патент 1984 года по МПК H02J3/46 

Изобретение относится к устройст вам для управления напряжением и ре активной мощностью энергосистемы. Известно централизованное устрой ство для управления режимом напряже ния и реактивной мощностью с исполь зованием имитационной модели, в котором генерирующие источники принимают участие в регулировании заране заданного напряжения в опорном узле электрической сети с определенным заранее заданным долевым участиемСО Однако для достижения большего экономического эффекта система цент рализованного управления режимом и реак,тивной мощностью требует усовер шенствования. Известны структуры управления, построенные на основе имитационной мбдели, с помощью которой определяется очередность управления генерирующими источниками. Недостаток этих структур заключается в необходимости на каждом шагу управления предварительно определять реакцию объекта (чувствительность целевой функции). Долевое участие генерирующих источников в этом случае определить нельзя, а управление производится каждый раз лишь одной электростанцией. В связи с плохой работой модели расчета потокораспределения в условиях ограниченной мощности генераторов (плохое схождение расчета) испытан реакции объекта на управляющее воздействие приходится определять в на туре, что недопустимо при управлении сложной системой. Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является Французская система управления, содержащая блок сравнения фактического напряжения опорного узла с задан ным, пороговые элементы и выходной блок, блок распределения, датчики реактивной мощности генерирующих источников 2. Однако напряжение опорного узла задается в виде временного программного задания, а долевое участие генерирующих источников заранее задано, т.е. задача решается без опти мизации в течение реального времени, что не позволяет использовать в экономические преимущества централи зованного управления. Кроме того, блок распределения выдает-электрост циям задание по мощности, а на элек тростанциях в качестве вторичного регулятора используются регуляторы реактивной мощности. В случаях выхода из строя наименее надежной центргшизованной части системы управления, телеканала или разделения энергосистемы, регулятор реактивной мощности должен быть в аварийном порядке выведен из работы, а регулирование напряжения продолжается лишь с помощью АРВ, точность работы которых в части поддержания напряжения недостаточна. Целью изобретения является повышение экономичности режима электрической сети и надежности управления. Поставленная цель достигается тем, что централизованное устройство , для управления напряжением и реактивной мощностью энергосистемы, содержащее блок сравнения фактического напряжения опорного узла с заданным,, пороговые элементы и выходной блок, блок распределения, датчики реактивной мощности генерирующих источников, снабжено блоком расчета оптимального напряжения в опорном узле, блоком вычисления реактивной мощности, датчиком потребления реактивной мощности, блоками сигнализации о вводе ограничений, двумя элементами НЕ, двумя расширителями импульсов, четырьмя элементами И, двумя пороговыми элементами, двумя дополнительными блоками сравнения, двумя элементами ИЛИ и дополнительньм блоком распре- . деления, причем к выходу блока расчета оптимального напряжения в опорном узле последовательно с блоком сравнения подключены пороговые элементы и выходной блок, второй вход блока сравнения соединен с датчиком напряжения, к входам блока вычисления реактивной мощности подключены датчик потребления реактивной мощности, датчики реактивной мощности генерируемых источников, блоки сигнализации о вводе ограничений, а к его выходам - два элемента И, рторЫе входы которых соединены через элемент НЕ и расширитель импульсов с выходнь1м блоком, выходы элементов И подключены к входам блока распределения, вькоды блока распределения через последовательно соединенные блоки сравнения, пороговые элементы, третий и четвертый элемент И, элементы ИЛИ подключены к вьпсодным зажимам устройства и к дополнительному блоку распределения, выход которого через второй расширитель импульсов и второй элемент НЕ соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, третьи входы которых соединены с выходом первого элемента г1Е, к вторым входам второго и третьего блоков сравнения подключены выходы датчико реактивной мощности генерирующего источника и блоков сигнализации о вводе ограничения. На чертеже приведена блок-схема централизованного устройства для управления напряжением и реактивной мощностью. Схема содержит полную математическую модель 1 электрической систе мы, с помощью которой определяются константы используемые затем в , свернутой модели, блок памяти 2, в котором зафиксированы константы, используемые для расчета напряжения блок 3 расчета оптимального напряже ния в опорном узле, блок 4 информации о режиме электрической сети, не обходимом для определения оптимального напряжения в опорном узле, дат чик напряжения 5, блок сравнения, 6, пороговые элементы 7, выходной блок расширитель импульсов 9, логический элемент НЕ 10, блок памяти 11систе распределения, датчик потребления реактивной мощности 12, датчик реактивной мощности 13, блоки сигна лизации о вводе ограничений 14, бло вычисления реактивной мощности 15, логические элементы И. 16, блок распределения 17, логические элементы ИЛИ 18 и дополнительный блок распределения 19. Блоки сравнения 6 и пороговые элементы 7 на выходе блока распределения могут и не применяться. Устройство работает следующим образом. Заранее на полной модели 1 вычис ляются константы для заданной конфигурации электрической сети, которые вводятся в блок памяти 2. Инфор мация о режиме электрической сети, необходимая для определения оптимального напряжения опорного узла, поступает с датчика напряжения 4. В блоке расчета оптимального напряжения в опорном узле 3 вычисляется оптимальное напряжение опорного узла, значение которого поступает в блок сравнения 6, в котором оно сра 00 . 4 нивается с фактическим напряжением, поступающим с датчика 5. Разность этих величин поступает на пороговый элемент 7, порог чувствительности которого согласован с нечувствительностью локальных вторичных регуляторов. Если разность величин на выходе 7 больше порога, то на выходе порогового блока 7 появляется управляющий сигнал, поступающий одновременно на блок расУгределения 17 и расширитель импульсов 9. Блок распределения, действуя в направлении больше или меньше, увеличивает задание электростанциям по реактивной мощности, пропорционально исходному заданию, т.е. с долевым участием предьвдущего цикла управления . Эти задания поступают на блоки сравнения 6, в которых сравниваются с фактической мощностью электростанций, и если разность, превышает порог, задаваемый блоком 7, в каналы управления поступает управляющее воздействие. На время, пока восстановится напряжение, проводимость логических элементов 16 нарушена, так как от логического элемента НЕ сигнал не поступает. В течение этого времени долевое участие электростанций в регулировании напряжения не изменяется. Сигналы управляемого воздействия, поступающие в телеканалы, одновременно вводятся в логический элемент ИЛИ 19, а затем с помощью расширителя импульсов 9 и элемента НЕ 10 отключают управление На время окончания переходного процесса, вызванного первым калиброванным управляющим воздействием (квантом управления) . Управление может повторяться несколько раз до ввода режима в необходимую область. Взаимодействие блока, распределения 17 с локальным регулятором напряжения осложнено тем, что орган изменения его уставки, как и установочное устройство АРБ, представляет собой интегрирующие звенья (два последовательно включенных интегрирующих звена), а локальный регулятор обладает зоной нечувствительности. Насколько нужно изменить уставку локального регулятора для того, чтобы реактивная мощность электростанции была равна заданной, заранее не .известно. Задача решается путем изменения уставок каявдый раз на определенную величину с последующей остановкой интегратора на время, достаточное для окончания процесса изменения режима. Только после этого, если напряжение опорного узла не введено в требуемую область, блок распределенйя 17 возобновляет действие для реализации.шага управления. Бло распределения наращивает уставки электростанций по реактивной мощности. .Долевое участие электростанции в регулировании устанавливается в предьщущем цикле управления. Посл каждого цикла управления долевое, участие корректируется, но оно исIпользуется лишь в следующем цикле управления. .. Напряжение базисного узла зависи от ограниченного числа параметров р жима питающей сети. Так, например, оно может быть выражено уравнением типа: и ( где и - напряжение опорного узла соседней подсистемы; переток активной мощности по линиям, связывающим подсистему с соседней: реактивная мощность генера тора, работающего в режиме синхронных компенсаторов; 0,/3,сЛ- постоянные коэффициенты; (JL. - коэффициент, зависящей от погоды.. в результате оптимальное напряжение осуществляется в темпе реального времени при условии, что константы предварительно определены, а параметры изменяются. Это напряжение вычисляется в блоке расчета оптимального напряжения 3, который может быть выполнен в виде процессора. . Оптимальное распределение реактивной мощности можно найти из решения системы уравнения: KiQ-. относительно реактивной мощности ис- . точников, где Q -Q - реактивные мощности источников и нагрузок, которые определяются для сети различных напряжений по граничным измерениям в предложении, что нагрузки узлов изменяются пропорционально, изменению суммы нагрузки; В - константы, которые определены заранее. Эти уравнения решаются в блоке вычисления реактивной.мощности 15, которой также выполняется на базе процессора. Так как в качестве вторичного регулятора на электростанции используется центральный регулятор напряжения, устраняющий неполноценность АРВ как средства поддержания напряжения в нормальном режиме, это позволяет с помощью скоординированных уставок вторичных регуляторов в течение длительного времени поддерживать требуемый уровень напряжения питающей сети, что упрощает устрой т- во и повышает экономичность режима электрической сети. .

ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЕМ И РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТЬЮ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ, содержащее блок сравнения фактического . напряжения опорного узла с заданным, пороговые элементы и выходной блок, блок распределения,датчики реактивной мощности генерирующих источников, отличающееся .тем, что, с целью упрощения и повьппения экономичности режима электрической сети, . оно снабжено блоком расчета оптимального напряжения в опорном узле, блоком вычисления реактивной мощности, датчиком потребления реактивной мощности, блоками сигнализации о вводе ограничений, двумя элементами НЕ, двумя расширителями импульсов, четырьмя элементами И, двумя nopoFOBbiми элементами, двумя дополнительными блоками сравнения, двумя элементами ИЛИ и дополнительным блоком распределения, причем к выходу блока расчета оптимального напряжения в опорном узле последовательно с блоком сравнения подключены пороговые элементы и выходной блок, второй вход блока сравнения соединен с датчиком напряжения, к входам лока вычисления реактивной мощности гсодключены датчик потребления реактивной мощности, датчики реактивной мощности генерирующих источников, блоки сигнализации о вводе ограничений, а к его выходам - два элемента И, вторые входы которых соединены через $9 элемент НЕ и расширитель импульсов СЛ с выходным блоком, выходы элементов И подключены к входам блока распределения, выходы блока распределения через последовательно соединенные блоки сравнения, пороговые элементы, третий и четвертый элементы И, элементы ИЛИ подключены к ВЕЛХОДНЫМ заОжимам устройства и к дополнительно- 00 му блоку распределения, выход котороО5 го через второй расширитель импульСЛ сов и второй элемент НЕ соединен с . вторыми входами третьего и четвертого элементов И, третьи входы которых соединены с выходом первого элемента НЕ, к вторым входам второго и третьего блоков сравнения подключены выходы датчиков реактивной мощности .генерирующего источника и блоков сигнализации о вводе ограничения.