Устройство автоматического регулирования перетоков активной мощности в энергосистеме Советский патент 1986 года по МПК H02J3/06 

энергосистемой I каналом 4 управления мощностью регулирующих объектов связан управляющий блок 5, Блок телеизмерений состоит из отдельных датчиков 2-1, 2-2,.,. генерируемых мощностей. Блок 3 задатчиков уставок состоит из отдельных задатчиков 3-1-1, 3-1-2,... уставок по перетокам мощности, 3-2-1, 3-2-29... уст вок по генерируемым мощностям. Управляющий блок 5 содержит.блок 6 корректирующих фильтров и блок 7 формирования управляющих воздействий. При этом блок формирования управляющих воздействий выполнен из имитаторов узлов энергосистемы и имитаторов линий электропередач, коли- чество которых определяется колиИзобретение относится к электроэнергетике.

Цель изобретення - упрощение устройства и повышение экономичности и надежности энергоснабжения путе улучшения использования пропускной способности линий передач и режима работы электростанций.

На фкг.1 изображена- схема предлагаемого устройства; на фиг.2 схема блока формирования управляющих воздействий; на фиг.З и 4 - схе имнтатора узла энергосистемы и ограничителя тока,

Предлагаемое устройство содержит соединенный с энергосистемой 1 блок 2 телеизмерений регулируемьпс параметров и блок 3 задатчиков уставок. С энергосистемой 1 каналом 4 управления ьющностью регулирующих объектов связан управляющий блок 5. Входы управляющего блока 5 присоединены к выходам блока 2 телеизмерений регулируемых параметров и блока 3 задатчиков уставок.

Блок 2 телеизмерений состоит нз отдельных датчиков 2-1, 2-2 ... генерируемых мощностей. Блок 3 задатчиков уставок состоит из отдельных задатчиков 3-1-1, 3-1-2,,,. уставок по перетокам мощности.

чеством узлов и линий электропередач энергосистемы. Каждый имитатор узла энергосистемы содержит включенные последовательно между его функциональными входами ограничитель тока и управляемый источник тока, параллельно которому включены последовательно соединенные усилитель и резистор. Каждый имитатор линии электропередач выполнен в .виде включенного между его функциональными.входами ограничителя тока с двумя управляющими входами. В рассматрива- ,емой электрической цепи устройства минимизируются, тепловые потери и jre-- шается задача квадратичного програм- мированийо 4 ил.

.1

3-2-1э .. уставок по генерируемым мощкост5 :м,

Выходы датчиков 2-1, 2-2.,, образуют выход блока 2 телеизмерений,

I аналогично выходы за датчиков 3--1-(, ,... к 3-2--1, 3-2-2, ... - выход блока 3 задатчикоа уставок.

Управляющий блок 5 содержит блок корректирующих фильтров и блок 7 фор 9;мирования управлякщих воздействий, выход которого соединен с входом блока 6 корректирукщих фильтров, выход -соторого явхшется эмходом уп- равляющагз блока в целом. Первый н

JS второй входы блока 7 формирования управляющих воздействия являются одновременно соответствующими входам управляющег о блока 5 в целсж. Блок формирования,управляющих

2Э воз)а;е; :ствий выполнен из имитаторов I8-1, 8-2,..о,8-К узлов знергосисте- мы и имитаторов 9-1,9-2,,..,9-i линий электропередач, количество которых определяется количеством

23 узлов и линий электропередач

энергосистемы. Каждай ш итатор 9 ли НИИ электропередач имеет два функциональных и два управляюпщх входа, а кадщ.гй имитатор 8 узла-энергосис30 темы - два функциональных входа, три управляющих входа и управляющий выход, причем эти выходы образуют выход блока 7 формирования управляющих воздействий. Первые управляющие входы всех имитаторов 8 узлов энергосистемы в совокупности образуют первый вход блока 7 формирования уп- равляющих воздействий, связанный с выходом блока 2 телеизмерений. Первые функциональные входы всех имитаторов 8 узлов энергосистемы объединены. Вторые функциональные входы имитаторов 8 и первый и второй функциональные входы всех имитаторов 9 линий электропередач объединены аналогично соединению концов имитируе- млх линий электропередач с имитиру- узлами энергосистемы: каждая линия электропередач имитируется одним из ш итаторов 9-i, а каждый узел энергосистемы имитируется одним из имитаторов 8-k.

Каждый имитатор 8 узла энергосистемы содержит включенные последовательно между его функциональными входами ограничитель 10 тока с двумя управляющими входами и управляемы источник 1i тока, параллельно которому включены последовательно соединенные усилитель 12 и резистор 13.

Каждый имитатор 9 линии электропередач выполнен в виде включенного между егО; функциональными входами ограничителя тока с управляющими входами.

Управляющие входы ограничителей 10 тока во всех имитаторах в совокупности образуют второй управляющий вход блока 7 формирования управляющих воздействий, соединенный с выходом блока 3 задатчиков уставок.

Ограничитель тока содержит два соединенных последовательно управляемых источника 14 и 15 тока, параллельно каждому из которых присоединены диоды 16 и 17, вколоченные в противоположных направлениях относительно друг друга, причем управляющие входы управляемьос источников 14 и 15 тока являются управляющими входами ограничителя тока. Источники 11, 14 и 15 тока, используемые в устрой- стве, вырабатывают ток постоянной величины, не зависящей от напряжения на зажимах источника тока и определяемой сигналом на его управляющем входе.

Математическая формулировка задачи регулирования, решаемая предлагаемым

.устройством, состоит в обеспечении минимизаций I при условиях:

k

(0

ГЦ

Pr.V,

е

р , л . Р.

ГК f- ( 14 Ai l«l

ZLPpK-Oi

Oi

C5)

P:;.

Al

Al }

(6)

p p

rit

FK

6 P

ГК

S

о

5

0

5

0

где Vk РГ.

управления, вырабатываемые устройством;

измеренные узловые мощности;

узловые мощности, которые установятся после отработки управлений; перетоки мощности, которые установятся после отработ- I ки управлений; предельные значения (наименьшее и наибольшее соот- ветственно) узловых мощностей РП, , задаваемые в блоке задатчиков уставок; то же, для перетоков мощностей Рц; .

(0,1-1) в зависимости от соединен k-го узла с i-и линией iэлектропередач и от направления перетока, принятого за положительное. Таким образом, предлагаемое устройство решает задачу минимизации показателя качества Г при условиях (1)-(7), где неизвестны V к, , Р Pj; , а данными являются Р , Pj. , Р , Рд;.. и коэФ4 щиенты h и . Эта задача решается электрической цепью, являющейся моделью энергосистемы и физической моделью этой задачи. Эта электрическая цепь образуется в блоке 7 формирования управляющих воздействий и имеет следукяцие компоненты и параметры: Р - сопротивление резистора 13, уходящего в сосР . Р-. .,

N;

51257744

тав имититора 8-k уэла энергосистемы; IpK ток управляемого напряжением источника 11 тока, входящего в состав имитатора 8-k узла 3HeprocHCTeh«a;

це

1, - ток, протекающий через резис- тор Рц и усилитель 12, входящий в состав имитатора 8-k узла энерго- систеьш} 1 - ток, протекающий через ограничитель 10 тока, входящий в соста имитатора 8-k узла энерго- систеьы; I,; - ток, протекающий чере Ъграничитель 10 тока, входящий в состав имитатора 9- I линии электропередач,

В этой цепи соблюдается первый закон Кирхгофа, т.е.

п

211,

Ч Ьк 5

0;

fl

(8) (9)

(10)

«SI

Соотношение (10) следует из (3), а также из того, что конфигурация электрической цепи повторяет конфигурацию энергосистемы. Уравнение (8 следует из того, что первые функциональные входы всех имитаторов 8-k объединены. Уравнение (9) следует из схемы имитатора 8-1 (фиг.З).

Ограничитель тока приведен на фиг.AS причем 1 - ток, протекающий через ограничитель тока в целом; | токи управляемых напряжением источников 14 и 15 тока; с), , dj - токи, протекающие через диоды и 19.

Очевидно,

( i. + c,

.--4-clj) (12)

О(13)

d,50(14)

Из (iD- dA) следует, что

, . .(15)

,

Для ограничителей 10 тока обоэна.чают токи ) , (, ,1 но через 1, х ц, l и д.,, , Тогда из (15) получают

соответствен- т . т - т

- , Я« о -L /

-flt

Ui.i;

(16)

IA; 1.;

(17)

в рассматриваемой электрической цепи тепловые потери

п

5:

KrI

r.

(18)

Электрическая цепь, содержащая сопротивления, диоды и источники тока постоянной величины, удовлетворяет принципу минимума тепловых потерь, т.е. токи в такой цепи распределяются так, что удовлетворяют первому закону Кирхгофа, ограничениям вида (13) и (14), накладываемыми диодами, и минимизируют количество тепла, выделяемого в резисторах.

В соответствии с этим принципом в рассматриваемой электрической цепи минимизируются тепловые потери Q при условиях (8)-(10), (16)-(18). Таким образом, электрическая цепь предлагаемого устройства решает задачу квадратичного программирования с показателем качества (18), линей- ньми ограничениями (8)-(10) и ограничениями в виде двусторонних неравенств (16) и (17). В этой задаче

известны токи источников тока, управляемых напряжением Iv. I. l Lд

напряжением ij , j., ц, , д; , jLf . В результате решения этой задачи (т.е. при окончании переходного процесса) становятся известными токи 1„, I/,; , 1|- . Последние могут быть измерены в результате наличия усилителей 12.- Входное сопротивление этих усилителей мало и поэтому не влияет на распределение токов, а напряжение U,, на их выходе пропорционально току I., .

45

(19)

а токи

(20)

55

Из

следует, что

(21)

При этом задача минимизации Q при условиях (9), (10), (16)-(18), (20) и (21), полностью эквивалентна задаче минимизации показателя качества 1 регулирования перетоков активно мощно ти в энергосистеме при условиях (1)(7).

Устройство работает следующим образом.

Из блока 2 телеизмерений на уп- равляющие входы источников 11 тока поступают величины Рр , устанавливают величину тока 1(-к этих источников в соответствии с (19). Таким образом токи 11 источников становят- 1ся равными величинами ICK , пропорциональным генерируемым мощностям Ррц . Эти мощности удовлетворяют условию (4). Отсюда и из (19) следует, что токи 1 удовлетворяют условию (20).

Из блока 3 задатчиков уставок на управляющие входы источников 14 и 15 тока, входящих в состав ограничителей тока, поступают величины уставок Pj. , Ppjj , Р,; , ffi , устанавливая в соответствии с (19) величины токов источников 14 и 15 тока 14 в ограничителях 10 тока.

Следовательно, реализуются ограничения (16)и(17).

Поскольку соб/подаются условия (19 и (20), задача, решаемая электрической цепью устройства, эквивалентна, как указывалось, задаре регулирования. При этом по окончании пере- ходкого процесса в моделирующей цепи токи в резисторах 13 устанавливаются равными величинам 1 , пропорциональным управлениям V . Эти токи протекают также через усилители 12 (с малым входным сопротивлением). Таким образом, сигналы на выходах усилителей 12, оказываются пропорциональными управлениям V , Эти сигналы подаются на входы блока корректирую- щих фильтров 6.

Сигналы с выхода блока корректирующих фильтров 6 поступают через канал 4 в энергосистему 1 для изменения мощности регулирующих объектов В результате этого меняются текущие значения регулируемых параметров энергосистемы. После следукицего цикла измерения соответствующие телесигналы вновь подаются на входы источников 11 тока, в результате чего образуется замкнутый контур системы регулирования.

1

той 5

12577А4 Ф о

рмула изобр-е тения

5

10 5 20

5

0

5 0 5

0

5

Устройство автоматического регулирования перетоков активной мощности в .энергосистеме,, содержащее блок телеиэиере шя регулируемых параметров, состоящий из датчиков генерируемых мощностей энергосистемы, а выход объединяет выходы датчиков генерируемых мощностей, блок задатчиков уставок, состоящий из задатчиков уставок по перетокам мощности и задатчиков уставок по генерирукяцим мощностям, управляющий блок, связанный своим выходом через канал управления мощностью с регулирующими объектами энергосистемы, причем управляющий блок содержит блок формирования управляющих воздействий,выход которого соединен с входом блока корректирующих фильтров, выход которого является выходом управлякмцего блока в целом, блок формирования управляю- щих воздействий выполнен из имитаторов узлов энергосистеме и ю итаторов линий электропередач, количество которых определяется.количеством узлов и линий электропередач энергосистемы, каждый имитатор линии электропередач имеет два функциональных входа, а каждый имитатор узла энергосистемы имеет два функциональных входа, первый управляющий вход и управляющий выход, причем эти выходы образуют в совокупности вьпсод блока формирования управляющих воздействий в целом, первые управляющие входы всех имитаторов УЗЛОВ энергосистемы образуют в совокупности первый вход блока формирования управляющих воздействий,, связанный с выходом блока телеизме- . рений, первые функциональные входы всех имитаторов узлов энергосистемы объединены, вторые функциональные входы этих имитаторов и первый и второй функциональные входы всех имитаторов линий электропередач соединены между собой аналогично соединению концов имитируемых линий электропередач с имитируемыми узлами энергосистемы, каждый имитатор узла энергосистемы содержит усилитель и управляемый источник тока, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повъппения экономичности и надежности энергоснабжения путем улучшения использования пропускной способности линий электропередач и режима работы

91

электростанций, кажодый имитатор линии электропередач выполнен в виде включенного между его функциональным входами ограничителя тока с двумя уп равляюв(ими входами каядцый имитатор узла энергосистемы дополнительно содержит резистор и ограничитель тока с двумя управляк|цими входами, причем этот ограничитель включен последова- теллио- с управляемым источником то- ка между ункщиональньми входами этого имитатора, а параллельно управляемому источнику тока включены последовательно соединенные усилитель

44

10

и резистор, управляющие входы ограничителей тока во всех имитаторах образуют в совокупности второй управляющий вход блока формирования управляющих воздействий в целом, сое- |диненный с выходом блока задатчиков уставок, причем управлякзщие входы ОГ раничителей тока имитатора линий электропередач подключены к выходам задатчиков уставок по перетокам мощности, а управляющие входы ограничителей тока имитатора узла энергосистемы подключены к выходам задатчиков уставок по генерируемым мощностям.

Изобретение относится к области электротехники. Целью изобретения является упрощение устройства и по- вьшгёние экономичности и надежности энергоснабжения путем улучшения использования пропускной способности линий передач и режима работы электростанций. Эта цель достигается за счет того, что устройство содержит соединенный с энергосистемой 1 блок 2 телеизмерений регулируемых параметров и блок 3 эадатчиков уставок. С 1C сл 4 litaik

H: fem- fe--p - E

±3±JL-. JZ-T 1

ifcmafKu

Фиг.2

Риг.З

f7

I

/5

t

t

/

Редактор Л.Пчелинская

Составитель К.ФотКНа Техред Л.Сердюкова

Заказ 5034/53Тираж 612Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

f 2

ft г

Фиг Л

Корректор М.Самборская