Устройство для автоматического распределения активной мощности между гидроагрегатами гидроэлектростанции Советский патент 1991 года по МПК H02J3/46 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к управлению режимами энергосистем по активной мощности.

Целью изобретения является повышение надежности работы энергосистемы со слабыми связями путем улучшения динамики процесса ограничения потоков мощности по слабым связям за счет выделения быстро меняющейся составляющей мощности заданной гидроэлектростанции и распределе- ния этой составляющей между

гидроагрегатами пропорционально их регулировочным диапазонам мощности.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг, 2 - возможный вариант выполнения функциональной схемы блока экономического распределения.

Устройство содержит первый станционный сумматор 1, станционный ограничитель 2, станционный блок 3 осреднения, станционный блок 4 экономичного распределения, второй станционный сумматор 5, станционный блок 6 выбора сигнала по его знаку,

о

00

со ю

Јь

третий станционный сумматор 7, четвертый станционный сумматор 8, ограничитель 9, первый агрегатный сумматор 10, второй агрегатный сумматор 11, третий агрегатный сумматор 12, первый агрегатный блок 13 деления, второй агрегатный блок 14 деления, первый агрегатный блок 15 умножения, второй агрегатный блок 6 умножения.

Функциональная схема блока экономичного распределения 4 содержит пятый станционный сумматор 17, станционный делитель 18, интегратор 19, функциональный преобразователь 20.

Входным блоком устройства является первый станционный сумматор 1, первый и второй входы которого предназначены для подключения к выходам задатчиков соответственно плановой и неплановой составляющих заданной гидроэлектростанции мощности. Выход сумматора 1 присоединен к первому входу станционного ограничителя 2, а второй и третий входы предназначе- ны для подключения к датчикам соответственно верхнего и нижнего предельных значений мощности гидроэлектростанции. Выход ограничителя 2 соединен с входом станционного блока 3 осреднения, а также с первым входом второго станционного сумматора 5. Выход блока 3 осреднения подключен к входу станционного блока и экономичного распределения, и, кроме того, к второму входу сумматора 5. Каждый из п выходов блока 4 присоединен к первому входу соответствующего агрегатного ограничителя 9. выход сумматора 5 подключен к входу станционного блока 6 выбора, имеющего два выхода. Первый и второй выходы блока 6 присоединены к первым входам п соответственно первых и вторых агрегатных блоков 15 и 16 умножения.

Вторые и третьи входы агрегатных ограничителей 9 предназначены для присоединения к датчикам соответственно верхних и нижних предельных значений мощности каждого из п гидроагрегатов, К этим же входам присоединены первые входы соответственно второго 11 и третьего 12 агрегатных сумматрров, а к вторым входам этих сумматоров подключены выходы агрегатных ограничителей 9, к которым присоединены также первые входы первых агрегатных сумматоров 10. Выходы сумматоров 11 и 12 соединены соответственно с первыми входами первого агрегатного блока 13 деления и входами станционного сумматора Тис первыми входами второго агрегатного блока 14 деления и входами четвертого станционного сумматора 8. Вторые входы блоков 13 и 15 присоединены к выходам соответственно третьего 7 и четвертого 8 станцион0

5

0

5

0

5

0

5

0

ных сумматоров. К выходам первого и второго агрегатных блоков 13 и 14 деления присоединены вторые входы соответственно первого 15 и второго 16 агрегатных блоков умножения. Выходы блоков 15 и 16 подключены соответственно к второму и третьему входам первого агрегатного сумматора 10.

Блоки, образующие предлагаемое устройство, выполняют следующие функции.

Сумматор 1 формирует мощность, заданную гидроэлектростанции, РС1з как сумму ее плановой Рс1зПЛ и неплановой РС1зНП составляющих, поступающих от соответствующих задатчиков.°

Станционный ограничитель 2 пропускает без,изменения заданную мощность, если она не выходит за режимные пределы мощности гидроэлектростанции, т.е., РС1ПН РС1э РсШВ и ограничивает эту мощность верхним пределом PciriB или нижним Рсшн пределом, если она за один их этих пределов выходит.

В станционном блоке 3 осреднения определяется значение медленно меняющейся составляющей мощности, заданной гидроэлектростанции. Метод ее определения путем скользящего осреднения за выбранный период времени Т последовательности мгновенных значений заданной мощности, зафиксированных через отрезки времени At, являющихся равными долями периода Т, изложен.

Медленно меняющаяся составляющая заданной мощности Рс1з поступает на вход станционного блока 4 экономичного . распределения мощности между управляемыми гидроагрегатами. Блок 4 распределения формирует значения экономично задаваемых гидроагрегатам мощностей Ра1з1К . Структурная схема возможного для использования в предлагаемом устройстве более совершенного, чем в известном варианте, станционного блока 4 экономичного распределения приведена на фиг. 3. Блок 4 в этом варианте представляет собой следящее устройство, осуществляющее слежение суммы экономично задаваемых управляемым гидроагрегатам мощностей jЈ PaiciK3 за медленно меняющейся составляющей мощности, заданной гидроэлектростанции, Рс1з . В сумматоре 17 выявляется отклонениеЛРс1з1М РС1з1МРо1з1Кс

в станционном делителе 18 осуществляется деление этого отклонения на число Z управляемых гидроагрегатов, Полученная агрегатная доля это го отклонения поступает на вход интегратора 19, выходная величина

которою представляет собой при данной структуре блока 4 значение относительного прироста g расхода воды гидроагрегатов, В функциональных преобразователях 20 в каждом из п которых воспроизведены об- 5 ратные характеристики приростов расхода воды гидроагрегатов (q), формируются значение экономично задаваемых гидроагрегатами мощностей PsisiK3, которые поступают на агрегатные входы сумматора 17, 10 а также на выход блока 4,

В сумматоре 5 осуществляется определение быстро меняющейся составляющей мощности, заданной гидроэлектростанции, путем вычитания из последней ее медленно 15 меняющейся составляющей Рс1з Рс1з- Рс1зм.

В блоке 6 выбора определяется знак быстро меняющейся составпяющей, которая выдается через первый выход блока при 20 увеличении мощности гидроагрегатов (Рс1з 0) и через второй выход блока при уменьшении мощности (Рс13 0)).

В станционных сумматорах 7 и 8 выполняется суммирование располагаемых регу- 25 лировочных диапазонов Ра1рдв1к и РЭ1рдн1к управляемых гидроаюегатов в направлении увеличения и уменьшения их мощности. Выходной величиной сумматора 7 является

2,30

сумма 2, Ра1рдв1к, а сумматора 8 - сумма

2, Рэ1рдн1к.

Блоки, образующие агрегатные узлы устройства, выполняют следующие функции. Агрегатный ограничитель 9 пропускает без изменения экономично задаваемую гидроагрегату мощность Ра1з1КЭ, если она не выходит за установленные пределы мощности Ра1ПН1К Ра1з1КЭ РаШВ1К и ограничивает свою выходную величину тем пределом, за который ее значение Ра1з1кэ РаЪ1км вышло. В первом агрегатном сумматоре 10 определяется сумма составляющих задаваемой g гидроагрегатумощности

Ра1з1КМ+ Ра1з1 РаЫК

Быстро меняющаяся составляющая задаваемой гидроагрегату мощности представляет собой результат умножения быстро меняющейся составляющей мощности, заданной гидроэлектростанции, на коэффициент долевого участия гидроагрегата

Ра1з1К Ка1дув1К Рс1з, 6СЛИ Рс1з О И Р|1з1К

Ка1дУН1К Рс1з, если Рс1з 0. Это умножение выполняется в блоках умножения соответственно 15 и 16. Коэффициенты долевого участка, определяемые как результаты деления располагаемого регулировочного диапазона мощности гидроагрегата на сумму

40

45

50

55

таких диапазонов управляемых гидроафр tame

Ка1дув1х

-

Ј

Ра1р,в1к

0

5

0

5

0

0

5

0

5

v . - Ра1рдн1к NaljiyHK -

2, Ра1рдн1к

вычисляется в блоках 13 и 14 деления соотпет

сгвйнно Значения 2 Ра1рдв1К Ј Ра1рдШк ii

поступают на вторые входы блоков деления соответственно с выходов сумматоров 7 и 8, Значения располагаемых регулирован ных диапазонов мощности гидроагрегатов, поступающих на первые входы блоков 13 и 14 деления формируется ао вторых 11 и третьих 12 агрегатных сумматорах, как разностиРа1|рдв1 гРа1ПВ-Ра1э1КМИРа1рдН1К Ра1з1К -Ра1ПН1К Соответственно.

Предлагаемое устройство оаботает следующим образом.

В установившемся режиме (в статике) значение заданной гидроэлектростанции мощности РС1з на выходе блока 1 неизменно, и если оно не выходит из режимных пределов мощности гидроэлектростанции, то с ним совпадает значение медленно меняющейся составляющей РС1з заданной мощности на выходе станционного блока 3 осреднения, и следовательно, значение быстро меняющейся на выходе сумматора 5 и станционного блока 6 выбора составляющей равно нулю. Значения медленно меняющихся составляющих мощностей, задаваемых гидроагрегатам, полученные с выходов блока 4 экономичного распределения в результате распределения медленно меняющейся составляющей мощности, заданной гидроэлектростанции, также неизменны, а значений быстро меняющихся составляющих мощностей, задаваемых управляемым гидроагрегатам на выходах агрегатных блоков умножения 15 или 16 нет. Значения располагаемых регулировочных диапазонов каждого из управляемых гидроагрегатов на выходах агрегатных сумматоров 11 и 12 сумм этих диапазонов, а также коэффициентов долевого участия гидроагрегатов на выходах блоков деления 13 и 14 определенны и неизменны.

В переходных режимах (в динамике) в устройстве происходят следующие прочее- сы.

11ри изменении заданной i идроэлектро- сганцин мощности значение ее медленно меняющейся составляющей начинает изменяться и, следовательно, па пыходе станционного сумматора 5 вочпикает быстро меняющаяся составляющая. Соответственно изменяются и медленно меняющиеся составляющие на выходах станционного блока 4 экономичного распределения и располагаемые регулировочные диапазоны гидроагрегатов на выходах агрегатных сумматоров 11 и 12, и, кроме того, возникают быстро меняющиеся составляющие на выходах агрегатных блоков 15 и 16 умножения.

Если первое изменение заданной мощности остается единственным, то процессы во всех блоках устройства затухают, быстро меняющиеся составляющие исчезают и задаваемые гидроагрегатам мощности приобретают новые установившиеся значения, определяемые только новым значением заданной гидроэлектростанции мощности.

Если изменение заданной гидроэлектростанции мощности имеет устойчивый характер, то и процессы во всех блоках устройства не прекращаются до наступления нового устойчивого режима заданной гидроэлектростанции мощности,

При изменении состава управляемые гидроагрегатов и неизменном значении заданной гидроэлектростанции мощности происходит перераспределение этой мощности внутри нового состава управляемых гидроагрегатов и, соответственно, изменения располагаемых регулировочных диапазонов и коэффициентов долевого участка гидроагрегатов без возникновения быстро меняющихся составляющих.

В предлагаемом устройстве реализован новый принцип распределения заданной гидроэлектростанции мощности между управляемыми гидроагрегатами: вместе известного принципа раздельного распределения плановой и неплановой составляющих предложено разделение суммы этих составляющих на образованные по другому -временному критерию медленно и быстро меняющиеся составляющие (также с раздельным их распределением). Распределение медленно меняющейся составляющей подчинено условию оптимального расходования энергоносителя, которое не требует быстроты реализации. Распределение быстрой составляющей подчинено условию наибыстрейшей реализации всех изменений заданной мощности при сохранении с постоянства динамических характеристик совокупности управляемых гидроагрегатов, являющейся управляемым объектом в системе ограничения гняоков мощное пики /id бым связям.

Существенной особенностью предлша емого устройства является быглрое распре

деление всех изменений заданной мощности независимо от источников их воз никновения, Это важно в современных условиях, когда все гидроэлектростанции, иг рающие существенную роль в ведении ре

0 жима энергосистем по активной мощности, работают в резко пиковых режимах, задаваемых оперативным персоналом энергоси- стем.

Формула изобретения

5 Устройство для автоматического распределения активной мощности между гидроагрегатами гидроэлектростанции, содержащее станционный блок экономичного распределения мощности между гид0 роагрегатами и п агрегатных узлов по числу установленных гидроагрегатов гидроэлектростанции, каждый из которых содержит первый агрегатный сумматор, выход которого предназначен для подключения к входу

5 следящего устройства управления мощности гидроагрегата, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы энергосистемы со слабыми связями, путем . улучшения динамики процесса ограничения

0 потоков мощности по слабым связям, дополнительно введены станционный ограничитель, станционный блок осреднения, четыре сумматора и блок выбора сигнала по его знаку и в каждый из п агрегатных узлов

5 - агрегатный ограничитель, два сумматора, два блока деления и два блока умножения, причем первый вход станционного ограничителя подключен к выходу первого станционного сумматора, первый и второй входы

0 которого предназначены для подключения к выходам задатчиков соответственно плановой и неплановой составляющих заданной гидроэлектростанции мощности, а второй и третий входы станционного ограничителя

5 предназначен для подключения к датчикам соответственно верхнего и нижнего предельных значений мощности гидроэлектростанции, sxOjt; станционного блока осреднения подключен к выходу станцион0 ного ограничителя, а выход подключен к свходу станционного блока экономичного распределения и к второму входу второго станционного сумматора, первый вход которого присоединен к выходу станционного

5 ограничителя, а выход соединен с входом станционного блока выбора, первый и второй выходы которого подключены к первпм входам каждых соответственно первого и второго агрегатных блоков умножения, вт рые входы которых присоединены к выхо

дам соответсгпемно neptuu о и в горого агре гатных блоков деления, первые входы кою рых подключены к выходам соответственно второго и третьего агрегатных сумматоров, первые входы которых присоединены соответственно к предназначенным для подключения к датчикам соответственно верхнего и нижнего предельных значений мощности гидроагрегата второму и третьему входам агрегатного ограничителя, а объединенные вторые входы подключены к первому входу агрегатного сумматора и к выходу агрегатного ограничителя, первый вход которого

0

соединен с cooi нетсгвующим выходом станционного блока экономичного распределения, причем второй и третий входы первого агрегатного сумматора присоединены к выходам соответственно первого и второго агрегатных блоков умножения, вторые входы первого и второго агрегатного блоков деления подключены к выходам соответственно третьего и четвертого станционных сумматоров, входы которых присоединены к выходам соответственно второго и третьего агрегатных сумматоров для каждого из п гидроагрегатов.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано на гидростан- циях, привлекаемых к ограничению перетоков. Цель изобретения - повышение надежности работы энергосистемы со слабыми связями путем улучшения динамики процесса ограничения по слабым связям. В основу изобретения положено разделение мощности, заданной автоматически управляемым гидроагрегатом, на две составляющих - медленно и быстро меняющиеся. Медленно меняющаяся составляющая заданной мощности определяется путем скользящего осреднения ее за выбранные равные периоды времени. Быстро меняющиеся составляющая определяется как разность между заданной мощностью и ее медленно меняющейся составляющей. Распределение медленно меняющейся составляющей между управляемыми гидроагрегатами осуществляется по известным экономичным критериям, распределение быстро меняющейся составляющей - пропорционально располагаемым регулировочным диапазонам мощности управляемых гидроагрегатов, Располагаемые регулировочные диапазоны мощности гидроагрегатов определяются как разность между верхним и нижним предельно допустимыми значениями их мощности и экономично заданными значениями мощности, полученными в результате экономичного распределения медленно меняющейся составляющей заданной мощности. 2 ил. сл с

Н следящему

WXS&JBtflr bt-l

1Ра/рдв,к

г

ЈPa,pdHtK

Станционный узел устройства

Фи%. / (продолжение)

КЬ локам9ГА2тП

- КЬ локам 16 ГА1гп блокам 15ГА2 п

- К блокам ПГАПп

ъКблокап №ГА2гП

- От блоков 11ГА2гП

От блоков

станционною о/тока 3

у нения Станционный блок Ц

мэкономичного

PC граспределений

го

Л .,,/

К аьрегатному оьраничителю ГА

11

н

АЪ

-z

jU 18

19

г

20

9

«агрегатному ограничителю ГА1

Фиг. 2