Устройство коррекции режима работы энергосистемы по активной мощности Советский патент 1984 года по МПК H02J3/06 

торов, второй выход которого подключен к втopo y входу второго сумматора векторов, третий вход которого подключен к первому выходу блока телеизмерений перетока, выход блока телеизмерений напряжения подключен к входу первого умножителя векторов, выход блока телеизмерений частоты подключен к второму входу вычитателя, а второй выход блока телеизмерений перетока подключен к второму входу второго умножителя векторов, второй выход которого подключен к первому входу двенадцатого умножителя векторов, выход и второй вход которого подключены соответственно к второму входу вычитателя йекторов и к первому выходу третьего умножителя матриц, второй, третий и четвертьй выходы которого подключены соответственно к второму входу третьего умножителя векторов и к первым входам десятого умножителя , векторов и одиннадцатого умножителя векторов, второй вход которого подключен к второму выходу первого делителя векторов, третий выход и второй -вход которого подключены соответственно к второму входу десятого умнолштсшя векторов и к выходу восьмого умножителя векторов,причем второй вход первого сумматора векторов подключен к выходу девятого умножителя векторов, второй вход которого подключен к выходу вычитатепя.

УСТРОЙСТВО КОРРЕКЩШ РЕЖИМА РАБОТЫ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ ПО АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ, содержащее блоки телеизмерений частоты, перетока, напряжения и генерирующей мощности, задатчик уставок и управляющий блок, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и экономичности при высоком быстродействии, управляющий блок выполнен из последовательно соединенных первого умножителя векторов, первого делителя векторов, второго умножителя векторов, третьего умножителя векторов, вычитателя векторов, второго делителя векторов, первого умножителя матриц, первого сумматора векторов, четвертого умножителя векторов, первого сумматора, делителя, пятого умножителя векторов, второго сумматора векторов и исполнительного элемента. второй вход которого подключен к выходу третьего сумматора векторов, первый, второй и третий входы которого подключены соответственно к вьЕходу блока телеизмерений генерирующей мощности, к второму выходу первого сумматора векторов и к выходу шестого.умножителя векторов, первый и второй входы которого подключены соответственно к второму выходу делителя и к первому выходу второго умножителя матриц, соединенного последовательно с седьмым умножителем векторов, вторым сумматором и делителем, при этом третий Р со выход второго умножителя матриц подключен к втopo ry входу чствертого умножителя векторов, третий вход лкяш которого подключен к первому выхочжзап ду задатчика уставок, второй,третий, четвертый, пятьт, шестой, седьмой и восьмой выходы которого подключены соответственно к входам восьмого СО 00 умножителя векторов и третьего умножителя матриц, к первым входам о вычитателя и девятого умножителя векторов, к вторым входам первого О5 умножителя матриц и седьмого умножителя векторов и к первому входу второго умножителя матриц, второй вход которого подключен к первому выходу третьего делителя векторов, второй выход и первый и второй входы которого подключены соответственно к второму входу пятого умножителя векторов, к выходу десятого умножителя векторов и к первому выходу одиннадцатого умножителя векторов, второй выход которого подключен к второму входу второго делителя век

Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматическому регулированию частоты и оперативной коррекции по активной мощноети, которые предназначены для обеспечения надежного и эконо1у ического функционирования энергосистем в случае отклонения частоты от номинал:ьного значения или нарушения экономичного распределения генерирующих мощностей.

Известны устройства автоматического регулирования частоты, применяемые в энергосистемах 1 и 2

Однако эти устройства призваны обеспечить только фактор надежности для .энергосистем и совершенно не затрагивают фактор экономичности.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, реализующее способ коррекции режима работы энергосистемы по активной мощности. Это устройство содержит блоки телеизмерений частоты, перетока, напряжения, генерирующей мощности, задатчик устаБОК и yпpaвляюяJJ й блок з.

Данное устройство позволяет находить такое распределение активных мощностей в энергосистеме, при котором в рассчитанном режиме минимизируется функция затрат с учетом потерь активной мощности в сети. Однако при этом оно не обеспечивает

достаточную надежность и экономичность вследствие того, что частота может отклониться от номинальной и затраты на изменение активных мощностей, благодаря которым мы перейдем от старого режима к рассчитанному новому режиму, могут оказаться значительными. Другие недостатки указанного устройства характеризуются двумя обстоятельствами: его реализация требует знания нагрузки, информация о которой может отсутствовать (например, при регулировании частоты и активной мощности) , устройство должно выполнить большое количество арифметических и логических операций, что делает невозможньм его применение для управления энергосистемами в.течение короткого интервала .

Цель изобретения повышение надежности и экономичности при высоком быстродействии.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве коррекции режима работы энергосистемы по активной мощности, содержащем блоки телеизмерений частоты, перетока напряжения и генерирующей мощности, задатчик уставок и управляющий блок управляющий блок вьгаолнен из последовательно, соединенных первого умножителя векторов, первого делителя векторов, второго умножителя векторов, третьего умножителя векторо вычитателя векторов, второго делителя векторов, первого-умножителя матриц, первого сумматора векторов четвертого умножителя векторов, первого сумматора, делителя,пятого умножителя векторов, второго сумма тора векторов и исполнительного элемента, второй вход которого под ключен к выходу третьего сумматора векторов, первьй, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу блока телеизмерений генерирующей мощности, к вто-рому выходу первого сумматора вект ров и к выходу шестого умножителя векторов, первый и второй входы ко торого подключены соответственно к второму выходу делителя и к первом выходу второго умножителя матриц, соединенного последовательно с сед мым умножителем векторов, вторым сумматором и делителем, при этом третий выход второго умножителя ма риц подключен к второму входу четвертого умножителя векторов, трети вход которого подключен к первому выходу задатчика уставок, второй, третий, четвертьш, пятый, шестой, седьмой и восьмой выходы которого подключены соответственно к входам восьмого умножителя векторов и третьего умножителя матриц, к первым входам вычитателя и девятого умножителя векторов, к вторым входам первого умножителя матриц и седьмого умножителя векторов и к первому входу второго умножителя матриц, второй вход которого подключен к первому выходу третьего делителя векторов, второй выход и первьй и второй входы которого под ключены соответственно к второму входу пятого умножителя векторов, к выходу десятого умножителя векторов и к первому выходу одиннадцатого умножителя векторов,второй выход которого подключен к второму входу второго делителя векторов, второй выход которого подключен к второму входу второго сумматора ве торов, третий вход которого подключен к первому выходу блока теле измерений перетока, выход блока те измерений напряжения подключен к входу первого умножителя векторов, выход блока телеизмерений частоты 64 4 подключен к второму входу вычитателя, а второй выход блока телеизмерений перетока подключен к второму входу второго умножителя векторов, второй вькод которого подключен к первому входу двенадцатого умножителя векторов, выход и второй вход которого подключены соответственно к второму входу вычитателя векторов и к первому выходу третьего умножителя матриц, второй,третий и четвертьм выходы которого подключены соответственно к второму входу третьего умножителя векторов и к первым входам десятого умножителя векторов и одиннадцатого умнохштеля векторов, второй вход которого подключен к второму выходу первого делителя векторов, третий выход и второй вход которого подключены соответственно к второму входу десятого умножителя векторов и к выходу восьмого умножителя векторов, причем второй вход первого сумматора векторов подключен к- выходу девятого умножителя векторов, второй вход которого подключен к выходу вычитателя . Данное устройство коррекции режима работы энергосистемы по активной мощности находит такое распределение активных мощностей в узлах и линиях, при котором частота принимает номинальное значение, минимизируется функция затрат с учетом потерь активной мощности в сети, и при этом среди всех распределений активных мощностей с этими свойствами найденное распределение миниш1зирует среднеквадратичное отклонение затрат на изменение активной мощности по отношению к старому распределению активных мощностей в узлах и линиях. Для работы устройства не требуется информация о нагрузках в узлах, что особенно важно для автоматического регулирования частоты и активной мощности. На чертеже представлена блок-схеа предлагаемого устройства. На схеме обозначена энергосистема 1, а устройство содержит блок телеизмерений частоты 2-1, блок телеизмерений перетока 2-2, блок телеизмерений напряжения 2-3, блок телеизмерений генерирующей мощности 2-А, задатчик уставок 3, первый умножитель векторов 4, восьмой умножитель векторов 5, первый делитель векторов 6, второй умножитель векторов 7, третий умнолситель векторов В двенадцатый умножитель векторов 9, вычитатель векторов 10, второй делител векторов 115 десятый умножитель векторов 12, третий делитель векторов 13, перв.ьй умножитель матриц 14,вычитатель 15, девятый умножитель векторов 16, первый сумматор векторов 17, второй умножитель матриц 18, четвертый умножитель векторов 19, седьмой умнолситель векторов 20, пер вый сумматор 21, делитель 22, второй сумматор 23, шестой умножитель векторов 24, третий сумматор векторов 25, пятый умножитель векторов 26 второй сумматор векторов 27, исполнительный элемент 28, третий умножитель матриц 29, одиннадцатый умнолштель векторов 30, управляющий блок 31. При этом первый умножитель векто ров 4, первый делитель векторов 6, второй умножитель векторов 7, трети векторов 10, второй делитель векторов 11, первый умнолдатель матриц 14, первый сумматор векторов 17 четвертый умножитель векторов 19, первый сумматор 21, делитель 22, пятый умножитель векторов 26,второй сумматор векторов 27 и исполнительный элемент 28 соединены последовательно . Второй вход исполнительного элемента 28 подключен к выходу третьего сумматора векторов 25, первый, второй и третий входы которого подх лючены соответственно к вы ходу блока телеизмерений генерирующей мощности 2-4, к второму выходу первого сумматора векторов 17 и к выходу шестого умножителя векторов 24, первый и второй входы которого подключены соответственно к второму выходу делителя 22 и к первому выходу второго умножителя матриц 18, соединенного последовательно с седьмым умножителем векторов 20, вторым сумматором 23 и делителем 22 Кроме того, третий, выход второго умножителя матриц 18 под1шючен к второму входу штвертого умножителя векторов 19, третий вход которого подключеч к первому выходу задатчика уставок 3, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмойи восьмой выходы которого подключены соответственно к входам восьмого умножителя векторов 5 и третьего умножителя матриц -29, к первым входам вычитателя 15 и девятого умножителя векторов 16, к вторым входам первого умножителя матриц 14 и седьмого умножителя векторов 20 и к первому входу второго умножителя матриц 18, второй вход которого подключен к первому выходу третьего делителя векторов 13, второй выход и первый и второй входы которого подключены соответственно к второму входу пятого умножителя векторов 26, к выходу десятого умножителя векторов 12 и к первому выходу одиннадцатого умножителя векторов 30, второй выход которого подключен к второму входу второго делителя векторов 11, второй выход которого подключен к второму входу второго сумматора векторов 27, третий вход которого подключен к первому выходу блока телеизмерений перетока 2-2р вход которого подключен к первому выходу энергосистемы 1, второй, третий и четвертый выходы которой подключены соответственно к входам блока телеизмерений напряжения 2-3, выход которого подключен к входу первого умнолдателя векторов 4, блока телеизмерений частоты 2-1, выход которого подключен к второму входу вычитателя 15, блока телеизмерений генерирующей мощности 2-4, а второй выход блока телеизмерений перетока 2-2 подключен к второму входу второго умножителя векторов 7, второй выход которого подключен к первому входу двенадцатого умнолсителя векторов 9, выход и второй вход которого подключены соответственно к второму входу вычитателя векторов 10 и к первому выходу третьего умножителя матриц 29, второй, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к второму входу третьего умножителя векторов 8 и к первым входам десятого умножителя векторов 12 и одиннадцатого умножителя векторов 30, второй вход которого подключен к второму выходу первого делителя векторов 6, третий выход и второй вход которого подключены соответ)ственно к второму входу десятого умножителя векторов 12 и к выходу восьмого умножителя векторов 5. Второй вход первого сумматора векторов 17 подключен к выходу девято умножителя векторов 16, второй вхо которого подключен к выходу вычита теля 15. Рассмотрим работу устройства дл изолированной энергосистемы,состоя щей из п узлов и m линий, соединяю щих некоторые из этих узлов. Индек i нумерует узлы, а индекс j - линии. От энергосистемы 1 в блок телеизмерений частоты 2-1 поступает те кущее значение частот f (t) в блок телеизмерений перетока 2-2 поступает вектор текущих значений перетоков активной мощности в линиях L it) (, ), в блок телеизмерений напряжения 2-3 посту пает вектор текущих значений модулей напряжений в линиях и (и,-,- , ...,Um) , а в блок телеизмерений , генерирующей мощности 2-4 пост пает вектор текущих значений актив ных генерирующих мощностей в узлах ) , где Lf ,(t) , . . . ,u: , ij - соответственно текущий переток активной мощности в j-й ли НИИ, текущий модуль напряжения в j-й линии и текущая активная генер рующая мощность в i-M узле. В задатчике уставок 3 хранится следующая информация: f( - значение номинальной часто Е ,.,. - вектор удельных приростов затрат, где , - удельньй прирост затрат в i-м узле, г (г ) fn вектор актив ных сопротивлений линий, где г активное сопротивление j-й линии, k (k-,.. . ,k() - вектор статизмов узлов,где k,-- статизм i-ro узла (Ь PJ- - матрица коэффициентов инциденции, где 1, если j-й переток выходит из i-ro узла, -1, если j-и переток входит в i-й узел. О, если j-й переток не проходит через i-й узел. Из блока телеизмерений частоты 2-1 величина f поступает в вычитатель 15, из блока телеизмерений перетока 2-2 вектор L поступает во второй умножитель векторов 7 и во второй сумматор векторов 27, из блока телеизмерений напряжения 2-3 вектор (J поступает в первый 648 умножитель векторов 4, из блока телеизмерений генерирующей мощности 2-4 вектор Р поступает в третий сумматор векторов 25, а из задатчика уставок 3 вектор г поступает в восьмой умножитель векторов 5, величина f поступает в вычитатель 15, вектор к поступает в девятый умножитель векторов 16, матрица поступает в первый умножитель матриц 14, во второй умножитель матриц 18 и в третий умножитель матриц 29, а вектор Б поступает в четвертьй умножитель векторов 19, в седьмой умножитель векторов 20 и в третий умножитель матриц 29. В первом умножителе векторов 4 производится умножение вектора U и на вектор и В результате получается вектор d (ci ... координатами j и , (j 1 ,, . . ,m) , который затем поступает в первый делитель векторов 6. В восьмом умножителе векторов 5 производится умножение вектора г (г ,. . . ,Г|) на т-мерный вектор, все координаты которого принимают значение 2. В результате получается вектор г (г,...,г ) с координатами f; 2г ; (j 1,...,m),который затем поступает в первый делитель векторов 6. В первом делителе векторов 6 производится деление вектора г (F, ...,г,) на вектор d (d,,.. . ,d) . В результате получается вектор - (d, ...,d с d координатами j-y, (j 1 ,. . . ,m) . Вектор d затем поступает во второй умножитель векторов 7 и в одиннадцать умножитель векторов 30, а первая координата d вектора d поступает в десятый умножитель векторов 12. Во втором умножителе векторов 7 производится умножение вектора LW (L (,...,L ) на вектор d (d ,.. . ,djj) . В результате получается вектор Гг( (с о (tl ) с координатами с - Lt dj ) ( 1 ,.. .,m) . Вектор с затем поступает в двенадцатый умножитель векторов 9, а первая координата с вектора поступает в третий множитель векторов 8. В третьем умножителе матриц 29 роизводится умножение вектора (ЕТ...) на матрицу p-fi-, В результате получается вектор с (с,.,.,с), координаты которого имеют вид -с i ...,m). . 3 i::-f Вектор D затем поступает в трет умножитель векторов 8 и в десятый умножитель векторов 12, а первая координата с вектора с поступает в двенадцатьй умножитель векторов и в одинадцатый умножитель векторов 30. В третьем умножителе векторов 8 производится умножение вектора с (с ,..,jC ) на m - мерный вектор, все координаты которого принимают значение с,, В результате по лучается вектор с (с ,, ,, зс|,) с координатами с. ( m) , которьш затем поступает в вычитатель векторов 10. В двенадцатом умножителе вектор 9 происходится умножение вектора ( ,.,.., ) на m мернь вектор, все координаты которого при нимаютзначение с.В результате пол чается вектор Сп (си ,...,с) с ординатами сJ с j с (J 1,..., которьш затем поступает в вычитаталь векторов 10. В вычитателе векторов 10 производится вычитание вектора с (с, ,...,c|j,) из векто ра с (с,, , , . ,с ) - В результате получается вектор с, (с ,, . . .cj) с координатами с- cj-c . (1 1,.. m) , который затем поступает во вто рой делитель векторов 11, В одиннадцатом умножителе векто ров 30 производится умножение вект ра d (d,(, . . . d,j) на m - мерный ве);тор, все координаты которого принимают значение с. В результат получается вектор d (d,...,d) с координатами d . d-с (j 1, ,,..m)5 который затемпоступает во второй делитель векторов 11 и в третий делитель векторов 13. Во втором делителе векторов 11 производится деление вектора с (с 5 ... ,Cf) на вектор d (d ,., . ,dn) . В результате получа ется вектор 02- - ж,|.- эб с коор(j 1 ,. . . ,m) , кодинатамн ж торый затем поступает в первый умяожитепь матриц 14 и во второй сум матор векторов 27. В десятом умножителе векторов 12 производится умножение вектопа с (с ,. .. ,С|) на m - мерньш вектор, все координаты которого принимают значение d-.. В результате получается вектор d (d, ...,d) с координатами d. c-d (j 1,,..,ra), который затем поступает в третий делитель векторов 13. В третьем делителе векторов 13 производится деление вектора d (d,...5d,) на вектор-d (d,...,d). В результате получается вектор d (ot, ... cij, } с координатами ci-. (j 1 ,., . ,ni) s который затем поступает во второй умнолштель г атриц 18 и в пятый умно китель векторов 26. В первом умножителе матриц 14 производится умножение матрицы ft-ft j на вектор ге ( ж ..., э; ) В результате получается вектор з - 6 ,.. , 6 с координатами 6- Й-- 2t- (j . ,m) , который ; 1 ir;-i J : затем поступает в первый сумматор векторов 17. В вычцтателе 15 производится вычитание величины f от величины ц. В результате получается величина Д , которая затем постзпает в девятый умножитель векторов 16. В девятом умножителе векторов 16 производится умножение вектора k (k 5. . . ,k,) на n-мерный вектор, все координаты которого принимают значение Af. В результате получается вектор j( J ..- I координaтa ш 1 ,. . ,п) , который затем поступает в первый сумматор векторов 17. В первом сумматоре векторов 17 производится сложение вектора о Z..... , fon с вектором п (....-j ) В результате получается вектор 6(йт., ( с координатами б,- -ь 1 ,. . ,п) , которьм затем поступает в четвертый умножитель векторов 19 и в третий сумматор векторов 25, Во втором умножитепе матриц 18 производится умножение матрицы fb ((b,-j} на вектор с(,(оС,.,. , d. В результате получается вектор ( ( (Л, с координатами -S /./;- 1,...,п),который затем поступает в четвертый умножитель векторов 19, в седьмой умножитель векторов 20 и в шестой умножитель векторов 24. В четвертом умножителе векторов 19 производится умножение следующих векторов: 6-(6,..., 6J , rf-. (c,,..., сЛ --(1 ej , E(E,,.,EJ е (...,-1), (е-п- мерный вектор,все координаты которого принимают значение -1). В результате получается вектор ( т ,. - I , I с координатами I - -6 J- сГ;- f (i 1 ,, , . ,п который затем поступает в первый сумматор 21. В седьмом умножителе векторов 20 производится умножение следующих векторов: (,,,. , с) , t/r(d,,. c/nl, еК,... ( - ( 1- п ) В тате получается вектор - ft с координатами | - (А (i 1,...,п), который затем поступает во второй сумматор 23. В первом сумматоре 21 производит ся сложение чисел El ... , яв т 1 г п . ляющихся координатами вектора Б ( ,, I п В результате полуг-чается число которое зат 1 поступает в делитель22. Во втором сумматоре 23 производится сложение чисел .,, , , являющихся координатами вектара : ( .. ;. -. ;; ).В резуд1ьтате полу и чается число .. , которое j М , затем поступает в делитель 22.В делитель 22 производится деление числа г на число г. В результате получается число - - которое затем поступает в шестой умножитель векторов 24 н в пятый умножитель векторов 26. В шестом умножителе векторов 24 производится умножение вектора (/-(V... , &„ I на п - мерный вектор, все координаты которого принимают значение . В результате л J / л /V, 1 получается вектор о ( сг- ,,..,У„ | с координатами с - (, . ..,п), который затем поступает в третий сумматор векторов 25. В третьем сумматоре векторов 25 производится сложение векторов Г - p(-tl Р ) А-(6 } л.1.-А- 1 nh d - р ,,, . 3 результате пол чается вектор Р (Р-,, . .. ,Pf,) с координатами Pf Р I+ 6- +Vi (i 1 ,..,,п), который затем поступает на исполнительны} элемент 28. В пятом умножителе векторов 26 производится умножение вектора с d,,,,., о на m - мерньш вектор, все координаты . В результат е которого равны получается вектор с1 (d,.., , с координатами .: (J 1 ...,т),который затем поступает во второй сумматор векторов 27. Во втором сумматоре векторов 27 производится сложение векторов L, ,.;.,) ,Xr(,...l c cf- ,.,. I cL / . В результате получается вектор L (L , . , . , с координатами L L ;- зй + S-; f tN „J - J I 4j - 1,...,m;, которьи затем поступает на исполнительный элемент 28. Исполнительный элемент 28 осуществляет в узлах энергосистемы такой набор мощности, что при , ...,п значение активной генерируюей мощности в i-M узле будет равно а при j 1,...,m значение пеетока активной мощности в j-й лиии будет равно L.