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

Изобретение относ5)тся к устройствам для управления напряжеьгием я реактивной мощностью энергосистемы,

Известно централизованное устро -;ство для управления режимом напряжс ния и реактивной мощностьюр содерж; щее блок сравнения фактичес сого напряжения опорного узла с- заданным,, пороговые элементы и вы;-одной блок, блок распределения, датчики реактиз- ,, ной мощности генерируюищх источников { ,

Одним из недостатков подобного регулирования является то, что напряжение опорного узла задается н виде временного программного задания,

а долевое участие генерирующих источников заранее задано, , задача решается без оптимизации в течение реального времени.

Это не позволяет использ.овать вес; экономические преимущества централизованного управления.

Другим недостатком этой системы является то, что блок распределения -,, выдает электростанциям задания по мощности, а на электростанциях в качестве вторичного регулятора исполь зуются регуляторы реактивной мощности. В случаях выхода из строя наименее надежной централизованной части системь управления, телеканала или разделения энергосистемы регулятор реактивной мощности должен быть в аварийном порядке выведен из работы, а регулирование напряжения продолжает- ся лишь с помощью АРБ, точность работы которых в части поддер кания напряжется недостаточна .Наиболее близким к предутагаемог-пу является централизованное устройство управления напряжением и реак: из-ной мощностью энергосистемы., содержащее блок расчета оптима. напряжения в опорном узле, к выходу которого последовательно с блоком сравнения под лючены пороговый зле-мент и выходной блок, второй вход первого блока сравнения соединен с атчиком 5 апряжениЯэ на вход блока

вычисления реактивной мош.ности юдключены датчики потребления реакивной мощности, датчики реактиБяил ощности генерирующих HCTOMiSHKOBj локи .сигнализации о вводе огракнМ-НИИ, элемент HL, вход которого чепез ерпьп расипфитель импульсов подклн -ен к выходному блоку, блок iiacnpeеления, которого че.пез iioc.i f дс1ва1-ельно сое/шненные блоки, сравне: :.Я., иороговые ijic seiiTbi, первый и элементы Н связаны с выходныi-iH блоками устройства; второй расшиiUSTejib импульсов, выход которого сое;1нье} со вторым элементом НЕ, выход которого соединен со г торьими входами парзого и второго элементов И, на пторые вхог1,ы второго и третьего блоков сравнения подключены выходы датчка, реактивной мощности генерирующего источника -А блока сигнализации о вводе ограничения. третий элемент И соегдинен со входом блока распределения, з.пемент ИЛИ 21.

1.

В извесгном устройстве в целях оптимр зации режима в темпе реального времени приме ;ены модели расчета оптимального напряжения опорного узла и наивыгоднейшего долевого участия генерирующих источников в его регу.лировании. Учитывая, что заданные peaKTiiBHbie мощности электростанции могут быть определены лишь при норка.пьном малряжении в опорном узле, отклонение этого напряжения устраняется увеличением задания по реактив :ой мощности, достигаемым воздейстВИ2М на интегратор, включеньтый на выход блока вычисления реактивной мощi ocTHj выходные данные которого яв: чются начальными значениямиэ поступаюшкми на интегратор, который запускается ио признаку возникновения отклонения напряжения в опорном узле : адания rio реактивной мощности при этом пропорционально пераонача,пьной уставке по реактивной мощности и рет-улирование производитс.я с долевым участием определеннь1М в предшеств1то1 С- Й цикл управления. Во избежание н.еустойчивости процесса управления скорость изменения уставки должна быть согласова а со скоростью управления.

Недостатрсом подобного изменения уставки задан.ия по реактивной мощнос является дополнительное снижение быстродействия: В то же время программное выполнение блока i-iHTerpaTopa является 1-1астолько слол ны1-1, что ус:: Ол(няет счрукт/ру управления в целом

Гжелью изобретения является ускорение процег.са управления и упрогцение,

Поставленная п,гль достигается тем. что дентр.а,чизованное устройство для управления н.апряжени-ем и реактивной мощног.тьго энергосистемы, содер3

жащее блок расчета оптимального напряжения в опорном узле, к выходу которого последовательно с блоком сравнения подключены пороговый элемент и выходной блок, второй вход первого блока сравнения соединен с датчиком напряжения, на вход блока вычисления реактивной мощности подключены датчики потребления реактивной мощности, датчики реактивной мощности генерирующих источников, блоки сигнализации о вводе ограничений, эл.емент НЕ,-вход которого через первый расширитель импульсов подключен к выходному блоку, блок распределения, выходы которого через последовательно соединенные блоки сравнения, пороговые элементы, первый и второй элементы И связаны с выходными блоками устройства, второй расширитель импульсов, выход которого соединен со вторым элементом НЕ, выход которого соединен со вторыми входами первого и второго элементов И, на вторые входы второго и третьего блоков сравнения подключены выходы датчика реактивной мощности генерирующего источника и блока сигнализации о вводе ограничения, третий элемент И соединен со входом блока распределения, элемент ИЛИ, снабжено блоком фиксации отклонения напряжения, блоком фиксации изменени суммарной реактивной мощности подсистемы и блоком вычисления требуемого изменения реактивной мощности, причем блоки фиксации отклонения напряжения и изменения суммарной реактивной мощности подключены ко входу блока вычисления требуемого изменени реактивной мощности, к третьему вход которого подключен выход первого блока сравнения, выход .-казанного блока вычисления соединен с третьим элементом И, ко второму входу которого подключен первый расширитель импульсов, вьсход первого элемента НЕ соединен с блоком вычисления реактивной мощности, выходы выходных блоков устройства через элемент ИЛИ соединены со вторым расширителем импульсов.

На чертеже приведена структурная схема централизованного устройства для управления напряжением и реактиной мощностью.

Схема содержит -полную математическую модель 1 электрической системы, с помощью которой определяются

33254

константы, используемые затем в свернутой модели; блок памяти 2, в котором зафиксированы константы, используемые для расчета напряжения;

блок расчета оптимального напряжения 3 в опорном узле, блок 4 информации о режиме электрической сети, необходимой для определения оптимапьного напряжения в опорном узле; дат0 чик напряжения 5, блок сравнения 6; пороговые элементы 7; выходной блок 8; расширитель импульсов 9; логический элемент И 10; блок фиксации отклонения напряжения во время пре5 дыдущего цикла управления 11; блок 12 фиксации изменения суммарной реактивной мощности во время предыдущего цикла управления; блок вычисления требуемого изменения реактивной

0 мощности 13; логический элемент НЕ 14; блок 15 памяти, в котором хранятся константы, необходимые для определения долевого участия электростанций в регулировании; датчик потребления

5 реактивной мощности 16, датчик 17 реактивной мощности электростанций; блоки сигнализации о вводе ограничения 18; блок 19 вычисления оптимальной реактивной мощности электростан0 ций; блок распределения 20; блок сравнения 21 фактической и задаваемой . реактивной мощности; пороговые элементы 22; логические элементы И 23; выходные блоки 24 устройства; логи, ческий элемент ИЛИ 25; расширитель 26 импульса сигнала; логический элемент НЕ 27.

Блок 1, показанный в схеме условно, представляет собой большую ЭВМ,

0 с помощью котороу по известному алгоритму определяются постоянные 21. . Блок 2 представляет собой память, в которой хранятся константы, входящие в управление, используемое для

5 вычисления оптимального напряжения. Блок 3 представляет собой функциональный преобразователь, с помощью которого вычисляется напряжение на основе информации о перетоках мощCQ ности по линиям электропередачи, примыкаюш 1М к опорному узлу, сведениям о числе агрегатов, работаю1цих в режиме синхронных компенсаторов, потребляющих активную мощность на вращение и данным о погоде, характеризующим потери на корону.

Блок 4 характеризует комплекс измерителей, с помощью которых в блок 3 вводится исходная информация. необходимая для вычисления напряжения (перетоки мощности9 число агрегатов j работающих в режиме синхрошг компенсаторов и ТаД.). Блок 13 представляет собою проце сор, вычисляющий требуемое приращение .реактивной мощности на основе з фиксированных в предьщукем цикле управления отклонения напряжения ли компенсация которого потребовала из менения мощности и информации о тек щем отклонении напряжения ди гто формуле ла дила/ли в предположении постоянства отношен &Q/UU в двух следующих друг за другом циклах управления. Блок 15 представляет собою памят в которой хранятся коэффициенты В н уравнений относительных приростов потерь., Блок 16 представляет собою измеритель суммарной реактивной мощности генерируюцо х источнико подсистемы. Блок 19 представляет собой процессор, решающий систему линейных уравнений относительных приростов потерь, относительно реак тивной мощности генерирующих источников. На выходах этого блока появ ляются численные уставки генерируюшлм источника по реактивной мощности Блок 20 представляет собою процессор, с помощью которого требуемое приращение реактивной мощнос ти, определяемое с помощью бл(зка 13, распределяется генерирующими источниками пропорционально . уставкам5 предварительно рассчитанным в блоке 19. Работа устройства осуществляется следующим образомо Предварительно на большой ЭВМ 1 рассчитываются постоянные, используемые для расчета оптимального напряжения и распределения реактивной мощности. Первые хранятся в блоке памяти 2,. а вторые в блоке памяти 15. На основе переменных, поступающих от измерителей информащ-1И,; пред ставленнык блоком 4., в функциональном преобразователе по данной формуле вычисляется оптимальное напряже-ние опорного узла, которое поступает На первьм вход блока сравнения 5,, на второй вход которого поступает факти ческое напряжение от измерителя. При отклонении фактического йапряження от заданного на выходе блока б появляется сигнал, по величине равный их разности 5 который поступает ;-;а блок вычисления 13 и на блок нечувствительности, заданньш порогом /5 которьй затем проходит блоки 8 и 9., юступая на блоки 13 и 10, В CTaTHKiG напряжение оптимально к на выходе блока 6 сигнала нет, В этом случ:ае нет сигнала на выходе порогового элемента 7 и на выходе блоков 8 и 9 На выходе блока НЕ 14 сигнал имеется, что запускает блок распредел енря 20 вычисляюгдай на основе исходных данных, поступающих от блоков 165 17 и 18, оптимальную реактивную мощность генерирующих источников. На выходе блока 13 сигнала HBTj MS следовательно5 нет сигнала на, выходе блока И 10. Это запрещает работу блока 20, которьй не кеияет задания генерирующим источникам по реактиЕ.ной мощности. При отктэнении напряжения в опорном узле исчезает сигнал на выходе блока 14 и появляется сигнал на выходе блока 10, В этом случае останавливается работа 5jjoKa 19, с помощью которого невозожно вычислять оптимальное распре,с;еление реактивной мощности при отклонении напряжения вследствие зависимостя нагрузки от напряжения. Блок 20 запускается с целью устранения возникшего отклонения. При измененим задания реактивной мощности генарир тощим источником это выявляется в блоках сравнения 21, ,1 которых оно сравнивается с факти- ческой реактивной мопдностью, поступающей от л;,атчиков 17. При рассогласованииз превышающем порог, заданный блоком 22,; сиг1-:ал поступает по кана- . лу телеуправления на электростанции, где установка вторичного регулятора напряжения изменяется на одну ступень,. Сигналы управления через логический элемент 11ЛИ 25 поступают в блок 26, где запоминаются на время, пре;аышающее переходной процесс управления. При этом сигнал появляется на зход€: логического элемента НЕ 27 и счезает н втором входе логического элемента И 23s прекращая дальнейшее управление до конца действия первого мпульса управления с После этого управление продолжается. После ввода напряжения в зону нечувствительности .ентюализовавного контроля на выходе 71 блока 14 появляется сигнал и в блоке 19 проводится перерасчет реактивной мощности генерирующих источников, который сможет быть использован в следующем цикле управления. Предшествующее управлению определение ли ускоряет управление и, следовательно, повышает экономичность режима, а также упрощает процесс управления . Так в Качестве вторичного регулятора на электростанции используется центральный регулятор напряжения. 58 устраняющий неполноценность АРВ, как средства поддержания напряжения в нормальном режиме, и это позволяет с помощью скоординированных уставок вторичных регуляторов в течение длительного времени поддерживать требуемый уровень напряжения питающей сети, что упрощает устройство и повышает экономичность режима, а предшествующее управлению определение приращения реактивной мощности повышает быстродействие управления, что дополнительно повышает экономичность режима электрической сети.

ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЕМ И РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТЬЮ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ, содержащее блок расчета оптимального напряжения в опорном узле, к выходу которого последовательно с блоком сравнения подключены пороговый элемент и выходной блок, второй вход первого блока сравнения соединен с датчиком напряжения, на вход блока вычисления реактивной мощности подключены датчики потребления реактивной мощности, датчики реактивной мощности генерирующих источников, блоки сигнализации о вводе ограничений, элемент НЕ, вход которого через первьй расширитель импульсов подключен к выходному блоку, блок распределения, выходы которого через последовательно соединенные блоки сравнения, пороговые элементы, первый и второй элементы И связаны с выходными блоками устройства, второй расширитель импульсов, выход которого соединен с вторым элементом НЕ, выход которого соединен с вторыми входами- первого и второго элементов И, на вторые входы второго и третьего блоков сравнения подключены выходы датчика реактивной мощности генерирующего источника и блока сигнализации о вводе ограничения, третий элемент И соединен с входом блока распределения, элемент ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью ускорения процесса управления и упрощения, оно снабжено блоком фиксации отклонения напряжения, блоком фиксации измене(Л ния суммарной реактивной мощности подсистемы и блоком вычисления требуемого изменения реактивной мощности, причем блоки фиксации отклонения напряжения и изменения суммарной реактивной мощности подключены к входу блока вычисления требуемого изменения реактивной мощности, к третьему входу которого подключен выход первого блосо со ка сравнения, выход указанного блока вычисления соединен с третьим элеN3 СЛ ментом И, к второму входу которого подключен первый расширитель импульсов, выход первого элемента НЕ соединен с блоком вычисления реактивной мощности, выходы выходных блоков устройства через элемент ИЛИ соединены с вторым расширителем импульсов.