Устройство для автоматического регулирования частоты и перетока активной мощности энергообъединения Советский патент 1985 года по МПК H02J3/06 

воздействия высшего уровня задатчик предельно допустимой величины пёрето ка обменной мощности, блок контроля перетока обменной мощности, первый вход которого соединен с выходом измерителя перетока обменной мощности, второйвход - с выходом задатчика предельно допустимой величины пёрето ка обменной мощности} коммутатор, первым входом соединенный с выходом задатчика установки перетока обменной мощности, вторым входом подклю250

ченньш к выходу блока контроля перетока обменной мощности, а третьим входом соединенный с выходом логической схемы ИЛИ,задатчик постоянной времени следящей системы и следящую систему,-первьй вход которой соединен с выходом коммутатора, второй вход с выходом задатчика постоянной времени следящей системы, третий вход с выходом логической схемы ИЛИ, а выход подключен к входу регулятора частоты и перетока обменной мощности.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕПУЛИРОВАШМ ЧАСТОТЫ И ПЕРЕТОКА А1СТИВНОЙ МОЩНОСТИ ЭНЕРГООБЪЕДИ: НЕНКЯ работающего параллельно с другим эйергообъединением, содержащее регулятор частоты и перетока обменной мощности, входами подключенный к задатчику частоты и к измерителям частоты сети и перетока обменной мощности, заДатчик установки перетока обменной мощности, два ограничителя перетока мощности по внещней и внутренней связям, соединенные входами с задатчиками допустимых величин перетока и измерителями перетока соответственно по внепшей и внутренней связям,причем регулятор частоты и перетока обменной мощности .и оба ограничителя перетока мощности содержат блок формирования приращений управляющего воздействия, .входал которого являются одновременно входами регулято а частоты или каждого ограничителя перетока мощности, соединенный с НИН блок распределения приращений управляющаг о в озд ейс твия, выходы, .,iii) которого одновременно являются выз одами регулятора частоты или ограничителей перетока мощности, и блоки формирования результирующих управляющих воздействий регулирующим электростанциям, входами соединенные с соответствующими выходами регулятора частоты и перетока обменной мощности и ограничителей перетока мощности по внешней и внутренней связям, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности и надежности процесса регулирования параметров энергообъеди- нения, устройство дополнительно содержит блок выявления приращений управляющего воздействия высшего уровня, датчик управляющего воздействия высшего уровня, блок распределения лриращений управляющего воздействиявысшего уровня, соединенный с выходом блока выявления приращений управляиицего воздействия высшего уровня, вход которого соединен с выхо, дом датчика управляющего воздействия ёысщего уровня, выходы блока распределения приращений управляющего воздействия высшего уровня соединены с входами блоков формирования результирующих управляющих воздействий регулирующим электростанциям/ логическую схему ИЛИ, первый вход которой соединен с выходом блока формирования приращений управлякяцего воздействия ограничителя перетока по внешней связи, второй вход - с выходом блока формирования приращений.управляющего воздействия ограничителя перетока мощности по внутренней связи, а третий вход соединен с выходом блока выявления приращений управляющего

1

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для автоматического регулирования частоты и активной мощности в энергообъединениях.

Известно устройство для автоматического регулирования частоты и активной мощности энергообъединения, сдержащее блок формирования приращений управляющего воздействия при отклонении текущих значений частоты и перетока обменной мощности от их заданных величин блок распределения приращений управляющего воздействия, блок выявления приращений управляющего воздействия высшего уровня, бло ;рйспределения этих приращений, .сумматор и блоки формирования результ1Грующих управляющих воздействий регулирующим электростанциям l .

В качестве одной из решаемьк зада данное устройство ставит организацию приоритета реализации управляющего воздействия высшего уровня перед управляющим воздействием по частоте и перетоку обменной мощности. Поставленная задача решается путем корректирования уставки перетока обменной мощности при выявлении приращения управляющего воздействия высшего уровня на величину этого приращения.

Недостатки данного устройства заключаются в следующем. .

На практике все регулирующие электростанции (особенно тепловые) как объекты управления инерционны, т.е. изменяют свою мощность вслед

за управляющим воздействием с запаздыванием.

Данное устройство предполагает

I производить коррекцию уставки перетока обменной мощности мгновенно при появлении приращения управляющего воздействия высшего уровня. В то же время мощность регулирующих электростанций (РЭС), а следовательно, и переток обменной мощности мгновенно.измениться не могут.Поэтому после коррекции уставки на входе регулятора частоты и перетока обменной мощности появится сигнал рассогласования, по которому регулятор вырабатывает приращение управляющего воздействия, суммирующееся с управляющим воздействием высшего уровня. Таким образом, РЭС вынуждены будут изменять свою мощность на величину, определяемую суммой приращений уп- , равляющих воздействий регулятора высшего уровня и регулятора частоты и перетока обменной мощности. В результате такого изменения мощности РЭС переток обменной мощности изменится на величину большую, чем та которую требовал регулятор высшего уровня и, следовательно, большую, чем величина, нд которую была произведена коррекция уставки перетока, на входе регулятора появится сигнал рассогласования, на этот раз с обратным знаком, и регулятор выработает приращение управляющего воздействия, требующее изменения нагрузки РЭС в противоположном направлении. Если принять, что при этом перерегулированйе перетока.обменной мощности относительно требуемой величины приведет и к перерегулированию параметра, контролируемого регулятором высшего уровня, что вызовет изменение его управлякицего воздействия в обратном напрйвлении, то весь процесс, описанный вьпне, повторится в обрат.ном направлении и, значит, в системе южет возникнуть колебательный про- цесс изменения регулируемик параметров и нагрузки РЭС.

Таким образом, существенно снижается надежность процесса регулирования параметров энергосистемы н ухудшается экономичность работы оборудования РЭС из-за неоднократного вынужденного изменения нагрузки.

Кроме того, данное устройство йрепояагает наличие в энергообъединении только одной внешней связи, по которой ведется параллельная работа только с одним энергообъединением, В этом случае коэф цяенты влияния изменения нагрузки РЭС на переток обмениой мощности, представляющие собой отношение изменения перетока к вызвавшему 0го изменению нагрузки РЭС,без учета потерь в сетях равны единице. Поэтому для изменения перетока обменной мощности на какую-то , РЗС должны изменить свою нагрузку суютарно на ту же величину.

На нрактике однако энергообъединение имеет связи не с одним, ас несколькими эиергообъединениями (например, транзитные объединения), В этом случае сую арноё изменение перетоков по всем внешним связям составит ту же величину, что и вызвавшее его изменение нагрузки РЭС, но изменение-перетока по каждой из внешних связей в отдельности будет составЛИТЬ лишь часть от величины изменекия нагрузки РЭС, Это означает, что коэффициенты влияния изменения нагрузки РЭС на переток по каждой из вкешшсс связей меюЕзше единишл, т,е. для изменения какого-либо из внешних перетоков на определенную величину требуется большее, чем эта величина, изменение нагрузки РЭС„

Рассмотрим для примера энергообъединеиие,имеющее по одной внешней связи с двумя другими энергообъединениями, в одной из которых функционирует регулятор, являющийся для рассматриваемого объединения регулятором высшего уровня,

Для простоты примем, что в рассматриваемом энрргообъединении имеется две РЭС, причем изменение нагруки каждой из них в равной степени влияет на изменение перетока по каждой из внешних связей, т,е, коэффициент влияния каждой РЭС на каждый из внешних перетоков равен 0,5.

В этих условиях для изменения пертока обменной мощности на величину, необходимую для подавления отклонения параметра, контролируемого регулятором высшего уровня, требуется вдвое большее изменение нагрузки РЭС а следовательно, и управлякмцего воздействия высшего уровня.

Коррекция уставки перетока обменной мощности на величину управляющег воздействия высшего уровня приведет в этих условиях к тому, что уставка окажется скорректированной на величину, вдвое большую, чем изменение самого перетока, В результате на входе регулятора возникает сигнал рассогласования, по которому регулятор вьфабапявает приращение управлякицего воздействия, вынуждакш(1ее РЭС продолжать изменять свою нагрузку в том зке направлении, что приводи к дальнейшему росту перетока обменной мощности и к возможному перерегулированию параметра, контролируемого регулятором высшего уровня. Таким образом, снижается надежность процесса регулирования параметров энергообъединения и ухудшаются технико-экономические показатели РЭС из-за вынужденного изменения их нагрузки.

Коррекция уставки перетока обменной мощности не сопровождается контролем этого перетока на достижение им предельньк значений, определяемых пропускной способностью ЛЭП, В результате, при работе регулятора высшего уровня переток обменной мощности может возрасти до недопустимой величины, что приведет к нарушению устойчивости и возникновению аварийной ситуации.

Кроме того, изменение управляющего воздействия высшего уровня является внеплановым и приводит к отклонению нагрузки РЭС от оптимального режима. Поэтому после подавления отклонения параметра, коитролируемого регулятором высшего уровня, целесообразно в соответствии с режимом вернуть переток обменной мощности к плановому значению. Такой возврат не предусмотрен данным устройством, что приводит к ухудшению экономичности работы объединения из-за отклонения от оптимального ре жима. Наиболее близким к изобретению является устройство для автоматического регулирования частоты и перетока активной мощности энергообъе динения, содержащее регулятор частоты и перетока обменной мощности, ограничитель перетока мощности по внешней связи и ограничитель перетока мощности по внутренней связи, заключающие в себе каждый блок формирования приращений управляющего воздействия и связанный с ним блок распределения этих приращений. Устройство содержит также блок согласо вания и блоки формирования результирующих управлякщих воздействий регулирующим электростанциям. Входы регулятора и обоих ограничителей перетока, являющиеся одновременно входами их блоков формиров ния приращений управляющего воздействия, соединены с задатчиками и измерителями регулируемых и ограничиваемых параметров (частоты и пере тока) , Выходы регулятора и обоих ог раничителей. которые одновременно являются выxoдa ш их блоков распределения приращений управляющего воздействия, соединены с входами бл ков формирования результирующих управляющих воздействий регулирующим электростанциям J2J . При работе ограничителя перетока по внешней связи устройство обеспечивает коррекцию уставки перетока о менной мощности в соответствии с не личиной и знаком управляющего возде ствия этого ограничителя. Известному устройству присущи вс недостатки описанного выше устройст Кроме того, в современных энергообъединениях, имеющих большое количеств внутренних слабых связей, по которы осуществляется ограничение перетока мощности, изменение мощности РЭС вызванное работой ограничителя по внутренней связи, приводит к измене нию перетока обменной мощйости, при чем такому, что возможно нарушение 06 уставки ,перетока обменной мощности. Это вызовет встречное противодействие регулятора частоты и перетока обменной мощности действию ограничителя перетока, что снижает эффективность работы последнего и может привести к возникновению колебательного процесса в системе. Для устранения такого встречного противодействия необходимо корректировать уставку перетока обменной мощ ности и при работе ограничителя по внутренней связи.Однако такая кор- . рекция не предусматривается известным устройством. Из сказанного вьш1е ясно, что способ коррекции уставки перетока обменной мощности на величину приращения управляющего воздействия ограничителя перетока или регулятора высшего уровня, осуществляемый известными устройствами, из-за инерционности РЭС как объектов управления и возможного неравенства единице их коэффициентов влияния на регулируе№1е параметры вызывает несогласованное во времени и по величине изменение уставки перетока обменной и самого перетока, что приводит к возникновению колебательных процессов в системе и вынужденным изменениям нагрузок РЭС, Отмеченных недостатков можно избежать, если полностью согласовать во времени и по величине изменение уставки перетока обменной мощности с изменением самого перетока. Наиболее простое решение можно получить, если во время работы регулятора высшего уровня НИИ ограничителя перетока мощности подавать на вход регулятора частоты и перетока обменной мощности в качестве уставки перетока обменной мощности его текущее значение. Таким образом, в течение всего времени работы регулятора высшего уровня или ограничителя перетока обеспечивается отсутствие сигнала рассогласования на входе регулятора частоты и перетока обменной мощности, что позволит полностью реализовать приоритет отработки управляющего воздействия более высокого уровня перед управляющим воздействием по частоте и перетоку обменной мощности, и одновременно устраняется опасность возникновения колебательных процессов в системе и вынужденного изменения нагрузки РЭС. Цель изобретения - повьппение экономичности и надежности процессов регулирования параметров эйергосистемы. Поставленная цель достигается тем что в устройство для автоматического регулирования частоты и перетока активной мощности энергообъединения, работающего параллельно с другим энергообъедииением, содержащее регулятор частоты и перетока обменной мощности, подключенный вхсвдами к задатчику уставки частоты и к измерителям частоты сети и перетока обменной мощности, задатчик уставки пе ретока обменной мощности, два ограничителя перетока мощности по внешней и внутренней связям, соединенные входами с задатчиками допустимых величин перетока и измерителями перетока соответственно по внешней и внутренней связям, причем регулятор частоты и перетока обменной мощности и оба ограничителя перетока мощности содержат последовательно включенные блок формирования приращений управляющего воздействия, входы которого являются одновременно входами регулятора частоты или каждого ограничителя перетока мощноети соединенный с ним блок распределения приращений управляющего воздействия выходы кото рого являются одновременно выходами регулятора частоты или ограничителей перетока мощности и блоки формирования результирующих управляющих воздействий регулирующим электростанциям, соединенные входами с соответствующими выходами регулятора частоты и перетока обменной мощности и ограничителей перетока мощности по внешней и внутренней связям, введены блок выявления приращений управлянмцего во действия вьгсшего уровня, датчик управляющего воздействия высшего уровня блок распределения приращений управляющего воздействия высщего уровня, соединенньй с выходом блока выявления приращений управляющего воздействия высщего уровня, вход которого соединен с выходом датчика управляющего воздействия высшего уровня, выходы блока распределения приращений управлякнцего воздействия высщего уровня соединены с входами блоков формирования результирующих управляющих воздействий регулирующим электростанциям, логическую схему ИЛИ, первый вход которой соединен с выходом блока формирования приращений управляющего воздействия ограничителя перетока по внешней связи, второй вход - с выходом блока формирования приращений управляющего воздействия ограничителя перетока мощности по внутренней связи а третий вход соединен с выходом блока выявления приращений управлякяцего воздействия высшего уровня, задатчик предельно допустимой величины перетока обменной мощности, блок контроля перетока обменной мощности, первый вход которого соединен с выходом измерителя перетока обменной мощности, второй вход с выходом задатчика предельно допустимой величины перетока обменной мощности, коммутатор,, первым входом соединенный с выходом задатчика уставки перетока обменной мощности, вторым входом подключенный к выходу блока контроля перетока обменной мощности, а третьим входом соединенный с выходом логической схемы ИЛИ, задатчик постоянной времени следящей системы и следящую систему, первый вход которой соединен с выходом коммутатора,второй вход - с выходом задатчика постоянной времени следящей системы,, третий вход - с выходом логической схемы ИЛИ, а выход подключен к входу регулятора частоты и перетока обменной мощности. Предлагаемое устройство позволяет организовать приоритет реализации управляющего воздействия высшего уровня или управляющего воздействия, поступающего от ограничителей перетока, перед воздействием по частоте и перетоку обменной мощности, не приводя гфи этом к наблюдаемому у известного устройства несогласованному во времени и по величине изменению уставки и самого перетока обменной мощности и как следствие этого возникновению колебательных процессов герераспределения мощности в энергосистеме и вынужденному изменению нйгрузки РЭС. Это достигается за счет того, что в течение времени существования отклонения параметра,находящегося под контролем ограничителя или регулятора высшего уровня, на вход регулятора частоты и перетока обменной мощности в качестве уставки поступает текущая величина само- ГО перетока обменной мощнос и. В результате, при изменении нагрузки РЭС под воздействием работы ограничителя или регулятора высшего уровня переток обменной мощности мсжет менять ся Б широком диапаз.о)1е, не вызывая при зтом работу регулятора частоты и перетока обменной мощности. В то же время, в отличие от известного предлагаемое устройство нб допускает воэврастания перетока обменной мощности выше предельно допустимыгс значений, так как при дости жв1ши перетоком обменной мощности предельно допустимой величины последняя начинает поступать в качестве уставки на вход регулятора частоты и перетока обменной мощности. Рос перетока обменной мощности вьяпё этой величины приведет к появлению сигнала рассогласования на входе регулятора, в результате чего последний выработает п риращение управляющего воздействия, стремящееся снизить переток обменной мощности до допустимой величины. Предлагаемое устройство в отличие от известного позволяет осуществлять возврат перетока обменной , мощности к первоначальному или вновь заданному значению за заданное время после окончания работы ограничителя или регулятора высшего уровня за счет гфекращения отслеживания значения перетока и перехода на заданную уставку перетока обменной мощности. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит регулятор 1 частоты и перетока обменной мощности ограничитель 2 перетока по внешней связи, ограничитель 3 перетока по внутренней связи, блок 4 вьювления п| ращений управляющего воздействия высшего уровня, блоки 5 формирования приращений управляющего воздействия, блоки 6 распределения приращений у1фавлякщ|его воздействия, бл ки 7 фop шpoвaния резуль-гарующйх управлянщшс воздействий регулирующим электростанциям, ;измеритель 8 перетока обменной мощности, задатчик 9 уставки перетока обменной мснчности. логическую схему ИШ 10, задатчик 1 иредельно допустимой величины пёрето ка обменной мощности, блок 12 контро ля перетока обменной мощности, ком1010 мутатор 13, задатчик 14 постоянной времени следящей системы и следящую систему 15. Устройство работает следующим образом. При отсутствии отклонения от заданных величин параметров, ограничив.аемых ограничителями 2 и 3, либо контролируемого регулятором высшего уровня, на вход регулятора 1 частоты и перетока обменной мощности через коммутатор 13 и следящую cKCTetty 15 подается уставка перетока обменной мощности от задатчика 9. . При отклонении текущих значений частоты и перетока обменной мощности от заданных значений в блоке 5 регулятора 1 формируется приращение управляющего воздействия, которое разделяется в блоке 6 регулятора 1, наПример, с помощью КДУ и поступает. на первые входы блоков 7 формирования реэультирукяцих управляющих воздействий регулирующим электростанциям. Здесь полученные приращения алгебраически суммируются с накопленными ранее приращениями, а результирующие величины запоминаются. Этот процесс продолжается до ликвидации отклонений текущих значений частоты и перетока обменной мсчцности от их заданных величин-. Ограничитель 2 перетока мощности по внешней связи и ограничитель 3 перетока мощности по внутренней связи срабатывают при превьш1ении текущим значением перетока по соответствующей связи заданной допустимой величины. При этом в блоке 5 соответствующего ограничителя вырабатывается приращение управляющего воздействия. Это приращение поступает одновременно на вход блока 6 соответствующего ограничителя и на соответствующий вход логической схемы 10. В блоке 6 соответствукщего ограничителя это приращение управляющего воздействия разделяется, например, с помощью КДУ и поступает соответственно на вторые или третьи входы блоков 7. В блоке 4 сравнивается текущее значение управляющего воздействия высшего уровня с величиной управлякбцего воздействия, переданного с высшего уровня на предьщущем цикле работы устройства. При неравенстве этих величин блок 4 формирует приращение управляющего воздействия высшего уровня, которое поступает на вход блока 6 и на третий вход логической схемы ИЛИ 10. В блоке 6 это приращение упра1Бляющего воздействия высшего уровня разделяется между регулирующими электростанциями, например, с помощью КДУ и поступает.на четвертые входы блоков 7,где алгебраически суммируется с .ранее накопленными величинами. При формировании приращения управляющего воздействия ограничителем 2 или 3 либо блоком .4, т.е. при появлении хотя бы на одном из входов схемы 10 ненулевого сигнала, последняя формирует на своем выходе управлякнций сигнал, который поступает одновременно на третьи входы коммутатора 13 и следущей системы 15. Блок 12 производит сравнение те.кущего значения перетока обменной мощности, поступающего с выхода измерителя 8, с его предельно допустимой величиной, поступающей с выхода задатчика 11, и подает меньшую из этих величин на второй вход коммутатора 13. Последний при поступлении на его третий вход управляющего сигнала от логической схемы ИЛИ 10 разм кает цепь прохождения на свой выход сигнала, поступающего на его второй вход с выхода блока 12. i Следящая система 15 при поступлении на ее третий вход управляющего сигнала с выхода логической схемы ИЛИ 10 переходит в режим работы с очень малой постоянной времени, отслеживая практически мгновенно сигна поступающий на ее вход. Таким образом, во время работы ограничителей 2 и 3 либо регулятора высшего уровня на вход регулятора 1 в качестве уставки перетока обменной мощности поступает само текущее значение перетока. Поэтому в течение всего этого времени на входе регулятора 1 сохраняется нулевой сигнал рассогласования. При -достижении перетоком обменной мощности предельной величины, последняя поступает на вход регуляi-opa 1 в качестве уставки перетока обменной мощности., При дальнейшем росте перетока обменной мощности на входе регулятора 1 появится .сигнал рассогласования и блок 5 регулятора 1 выработает приращение управляющего воздействия,, действукщее в сторо1012 ну снижения величины перетока обменной мощности. После окончания работы ограничители 2 илиЗ либо регулятора высшего уровня на всех входах схемы 10 будут нулевые сигналы. При этом схема 10 снимает управляющий сигнал на своем выходе. После снятия управляющего сигнала схемы 10 коммутатор 13 размыкает цепь прохождения на свой выход сигнала с выхода блока 12 и замыкает цепь прохождения сигнала с выхода задатчика 9, а следящая система 15 переходит в режим работы с постоянной времени, задаваемой задатчиком 14. Следящая система 15 отслеживает сигнал, поступающий с выхода задатчика 9 с заданной постоянной времени, и лодает его на вход регулятора 1 в качестве уставки перетока обменной мощности. Возврат уставки перетока обменной мощности к своему первоначальному значению вызовет работу регулятора 1 и возврат к первоначальному значению самого перетока обменной мсяцности. Причем в зависимости от режимной ситуации в энергосистеме можно Задавать с помощью задатчика 9 новое требуемое значение перетока обменной мощности, а также варьировать время возврата перетока к этому значению путем задания постоянной времени следящей систекнл 15 с, помощью задатчика 14. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществлять приоритет реализации управляющего воздействия более высокого уровня перед управляю1щм воздействием по частоте и перетоку обменной мощности без несогласованного во времени и по величине изменения уставки перетока обменной мощности и самого перетока за счет отслеживания текущего значения перетока обменной мощности во время работы ограничителя перетока по внешней или внутренней связям либо регулятора высшего уровня; предотвращает достижение перетс;:ом обменной мощности недопустимых величин за счет прекращения отслеживания текущего значения перетока обменной мощности при достижении им предельной величины и вступления в работу регулятора частоты и перетока обменной мощности, который своим 131 управляющим воздействием будет препятствовать дальнейшему изменению перетока в опасном направлении iобес печивает возврат перетока обменной мощности к первоначальному или вновь заданному значению за заданное время после окончания работы ограничителя или регулятора высшего уровня. В целом, предлагаемое устройство способствует повьш1ению надежности процессов автоматического регулирования параметров энергосистемы за счет устранения перерегулирования 0 и колебательных процессов изменения регулируемых параметров, а также нарушения устойчивости при неконтролируемом возрастании перетока обменной мощности и улучшает техникоэкономические показатели оборудования РЭС, так как устраняются вынужденные изменения нагрузки РЭС и Создается возможность в условиях ав томатического регулирования и ограничения параметров энергосистемы вести режим объединения близко к оптимальному.