Способ автоматического регулирования перетоков мощности Советский патент 1991 года по МПК H02J3/06 

Изобретение относится к.электротехни- ке и может быть использовано для автоматического регулирования перетоков мощности в энергообьединении.

Цель изобретения - повышение надежности и экономичности энергосистемы.

На чертеже приведена схема устройства, которое реализует предлагаемый способ.

Устройство содержит орган 1 измерения отклонения регулируемого параметра (РП) от заданной величины, элемент 2 фор- мироаания упрежденного отклонения РП (перетока мощности), сумматор 3, блок 4 формирования обратной переходной функции соответствующей РЭС, датчик 5 фактической мощности соответствующей РЭС, система 6 регулирования активной мощности соответствующей РЭГ, е ч.г 7 алгебраического суммироваг-г - г оечств/ю- щей РЭС. усилитель Ј с эфАициентом передачи, разным коэффициент/ влияния изменения мощности соответствующей РЭС на мощности, канат 9 передачи ичформа-4ли, схему 10 запуска счетчик 11 оставшегося времени регулирования, коммутатор 1/ каналов РЭС, прерыватель

13канела соответствующей РЭС силитель

14с коэффициентом усиления обратно пропорциональным гсоФфициеиту изменения мощности соответствующей РЭС tja переток мощности, улоезьляе-- ый ограничитель 15соответсгзуощей ГЭС, блок 16 ограничения соответствугощег РЭС. запоминающий сумматор 17 г-аотвегству-ощей ГЭС, ограничите/ ь 18 темпа задрни мощности соответXJ

,m™S

ш

ствующей ГЭС, задатчик 19 времени регулирования, умножитель 20 соответствующей РЭС, задатчик 21 допустимой скорости изменения задания соответствующей РЭС, задотчик 22 времени запаздывания в канале передачи информации и регуляторе соот- ветствующей РЭС, задатчик 23 максимально и минимально допустимой мощности соответствующей РЭС, схему 24 управления соответствующей РЭС, прерыватель 25 канала соответствующей РЭС, датчик 26 сигналов неисправности регулятора соответствующей РЭС, блок 27 фиксации ступенчатого изменения мощности соответствующей РЭС, блок 28 умножения на коэффициент, равный отношению суммарного ступенчатого изменения мощности электростанций энергорайона к ступенчатому изменению мощности данной РЭС, сумматор 29, элемент 30 сравнения знаков сигналов, клапан 31, эадатчик 32 времени регулирования задатчика внеплановой мощности (ЭВМ) РЭС, умножитель 33 ЭВМ соответствующей РЭС, задатчик 34 допустимой скорости изменения задания ЭВМ соответствующей РЭС, задатчик 35 максимальной и минимальной допустимой мощности ЭВМ соответствующей РЭС, схему 36 управления ЭВМ соответствующей РЭС, управляемый ограничитель 37 ЭВМ соответствующей РЭС, блок 38 ограничения ЭВМ соответствующей РЭС, запоминающий сумматор 39 соответствующей РЭС, ограничитель 40 ЭВМ соответствующей РЭС, задатчик 41 времени запаздывания регуля- (ора мощности соответствующей РЭС.

Система автоматического регулирования работает следующим образом,

При возникновении отклонения параметра (перетока мощности) от заданного значения схема 10 вырабатывает сигнал, который снимается при отклонении перетока, равном пулю. Коммутатор 12 производит поочередное замыкание-размыкание всех цепей от клапана 31 на прерыватели 13 канала формирования приращения задания всех РЭС.

При поступлении на вход счетчика 11 сигнала от схемы 10 начинает осуществляться ступенчатое уменьшение амплитуды сигнала величины времени регулирования Трег. поступающего на его второй вход. При отсутствии сигнала от схемы 10 счетчик будет иметь величину сигнала, пропорционального времени Трег. Коммутатор 12 последовательно во времени замыкает цепи от элемента 2 на вход усилителей 14. Усилитель 14 производит увеличение входного сигнала до значения, которое будет соответствовать поиращению мощности 1-й

РЭС для полного подавления отклонения перетока. Управляемый ограничитель 16 производит ограничение амплитуды входного сигнала до значения, задаваемого ум- ножителем 20, которое определяется по выражению

Ј| Vi(Tper - tci - t3i)

(1)

где V) - допустимая скорость изменения задания 1-й РЭС;

tci - поправка на время регулирования. вносимая счетчиком 11;

tai - время запаздывания в канале передачи информации и регуляторе мощности 1-й РЭС.

Параметры Tper, tai и V, задаются соответственно задатчиками 19, 22 и 21.

Блок 16 осуществляет ограничение

входного сигнала по величине регулировочного диапазона соответствующее РЭС на увеличение и снижение мощности в соответствии с заданными максимальным и минимальным значениями мощности РЭС.

Величина этих диапазонов определяется за- датчиком 23.

Запоминающий сумматор 17 производит суммирование текущего значения задаваемой мощности i-й РЭС с приращением

задания, поступающим с выхода блока 16.

Ограничитель 18 обеспечивает постепенное увеличение задания i-й РЭС в соответствие с величинами приращения задания и допустимой скорости изменения

мощности Vj этой РЭС.

Схема 24 при появлении на входе сигнала, пропорционального величине приращения задания, устанавливает на своем выходе сигнал постоянной амплитуды на

время, определяемое как частное от деления величины сигнала с выхода блока 16 (приращения задания) на сигнал задатчика 21 (допустимая скорость изменения задания 1-й РЭС). По истечении указанного времени сигнал с выхода схемы 24 снимается. Прерыватель 13 управляется сигналом схемы 24, При наличии этого сигнала контакт прерывателя 13 размыкается.

Прерыватель 25 размыкает цепь между

выходом соответствующего блока 4 и входом сумматора 3 при наличии сигнала датчика 26 и неисправности регулятора мощности или канала управления РЭС. При возникновении в энергосистеме небаланса активной мощности, например дефицита, каждая РЭС и межсистемные электропередачи воспринимают свою долю ступенчатого изменения мощности, вызванного этим небалансом. Блок 27 фиксации

измеряет величину ступенчатого приращения мощности и запоминает его величину. Работа этого блока должна быть отстроена от случайных изменений мощности, не требующих экстренной компенсации небаланса. Выходной сигнал блока 27 поступает на вход блока 28 умножения на коэффициент Ki, который определяется по выражению

,-Ј

- 1

А Р/Д PI ,

(2)

где A PI - ступенчатое приращение мощности 1-й РЭС (I 1 ,т. т - число РЭС, подключенных к регулятору перетока);

APj - ступенчатое приращение мощности 1-й электростанции, входящей в i-й энергорайон (число энергорайонов равно числу РЭС т);

I - число электростанций энергорайона.

Величина приращения задания на отработку мощности i-й РЭС А Рзт К; A Pi должна в полной мере отражать величину суммарного ступенчатого изменения мощности электростанций, входящих в энгерго- район i-й РЭС.

Значение коэффициента KI, определенное по (2), характеризует соотношение ступенчатых изменений мощности электростанций энергорайонэ, имеющих связь с узлом у,принимаемым за электрический центр энергорайона, Если известны величины синхронизирующих мощностей этих электростанций по отношению к центру у,то величина приращения мощности А Pi может быть определена по выражению

.у i Ap/i: pcjy,

где P ci у - синхронизирующая мощность i-й РЭС по отношению к узлу у(электриче- скому центру энергорайона):

P Cj у - синхронизирующая мощность - и электростанции знергорайона (J 1,1) по отношению к узлу у j

APj - ступенчатое изменение мощности j-й электростанции энергорайона.

Таким образом, параметр Ki с учетом выражения (2) может быть вычислен по формуле

2

i i

Pcjy/PciyЗначение коэффициента К|, определенное по (4), характеризует соотношение ступенчатых изменений мощности электростанций энергорайона, имеющих жесткую связь с узлом у. В сложных схемах энергорайона для учета электростанций, не имеющих непосредственных жестких связей с узлом у, величина коэффициента К| по (4) должна корректироваться в сторону ее увеличения.

Итак, сигнал на выходе блока 28 представляет полную величину приращения задания мощности i-й РЭС. Это приращение задания наилучшим образом соответствует естественному распределению небаланса (дефицита) мощности между m энергорайонами.энергосистемы, определяемому-вели- чинами синхронизирующих мощностей энергорайонов по отношению к узлу возмущения.

Через замкнутые контакты прерывателя

13 ЭВМ i-й РЭС выходной сигнал блока 28 подается на вход управляемого ограничителя 37 ЭВМ этой РЭС, который осуществляет ограничение входного сигнала до величины, определяемой сигналом умножителя 33

I

с| по выражению

J

R Vi (Трег - tsani

(5)

30 где taani - время запаздывания регулятора мощности i-й РЭС.

Параметры Трег. V и t3am определяются соответственно задатчиками ЭВМ 32, 34 и 41

35В блоке 38 приращение задания на отработку мощности 1-й РЭС ограничивается по величинам максимальной и минимальной допустимой мощности этой РЭС, которые определяются задатчиком 35.

40С выхода блока 38 сиг ал приращения

задания, удовлетворяющего всем ограничениям, подается на с-ход запоминающего сумматора 39, осуществляющего суммирование приращения задания с предшествую45 щим его значением.

Ограничитель 40 обеспечивает постепенное увеличение задания i-й РЭС в соответствии о величинами приращения задания и допустимой скорости изменения

5Q мощности Vi. Через сумматор 29 выходной сигнал ограничителя 40 поступает на систему 6 регулирования активной мощности

. РЭС.

Схема 36 при появлении на входе сигна55 ла, пропорционального приращению задания (от блока 38), устанавливает на своем выходе сигнал постоянной амплитуды на время, определяемое как частное от деления приращения задания (сигнал блока 38) на допустимую скорость изменения задания (сигнал задатчика 34). По истечении указанного времени сигнал с выхода схемы 36 снимается. Сигнал схемы 36 передается на прерыватель 13 ЭВМ РЭС и по каналу 9 на прерыватель 13 регулятора перетока, относящийся к управления той же РЭС.

При значительных небалансах мощности в энергосистеме приращения задания первоначально формируются на РЭС по факту возмущения (небаланса мощности). Процесс определений приращения заданий на РЭС опережает этот процесс на уровне регулятора перетока, так как отклонение перетока является следствием возникшего небаланса и проявляется лишь по истечении определенного промежутка времени. В этом случае сигналы схем 36 РЭС блокируют через соответствующие прерыватели 13 каналы формирования приращения задания этих РЭС уровня регулятора перетока.

При незначительных ступенчатых небалансах или медленных изменениях потребляемой в энергосистеме мощности приращения заданий формируются в регуляторе перетока и передаются на соответствующие РЭС.

Посредством канала 9 передачи информации сигнал приращения задания от сумматора 39 РЭС передается на первый вход элемента 7 алгебраического суммирования. На второй вход элемента 7 поступает сигнал от сумматора 17 регулятора перетока, на третий его вход - сигнал от датчика 5 фактической мощности со знаком минус. Выходной сигнал элемента 7 получается равным суммарной величине текущего задания регулятора перетока и приращения задания, получаемого на сумматоре 39 соответствующей РЭС, за вычетом фактической мощности этой РЭС. Выходной сигнал элемента 7 умножается в усилителе 8 на коэффициент влияния изменения мощности соответствующей РЭС на переток мощности. Через прерыватель 25 выходной сигнал блока 4 поступает на сумматор 3, который суммирует сигналы всех блоков 4, относящихся к соответствующим РЭС. Назначение прерывателя 25 - размыкание канала при отличном от нуля сигнале датчика 26 неисправности регулятора соответствующей РЭС или канала 9 передачи информации. По сигналу от датчика 26 прерыватель 25 разрывает выходную цепь блока 4 соответствующей РЭС.

Сигнал сумматора 3 с обратным знаком поступает на вход элемента 2 формирования упрежденного отклонения перетока, где он алгебраически суммируется с сигналом отклонения перетока. Затем производится сравнение знаков сигналов

отклонения перетока и упрежденного отклонения перетока, осуществляемого элементом 30 сравнения. При совпадении знаков подается разрешающий сигнал на клапан

31, который соединяет выход элемента 2 с входом коммутатора 12.

Необходимость проверки знаков сигналов объясняется тем, что при возникновении небаланса (дефицита) мощности на

0 выходах сумматоров 39 ЭВМ РЭС образуются сигналы приращения задания, которые по каналам 9 передаются на соответствующие входы блоков 4. При этом сумматор 3 производит сложение выходных сигналов

5 блоков 4. После изменения знака на обратный сигнал сумматора 3 поступает на элемент 2 (при дефиците мощности знак сигнала отрицательный). Для начального момента времени после возникновения сту0 пенчатого возмущения отклонение перетока, связанного с этим возмущением, незначительно и результирующий сигнал на выходе элемента 2 будет отрицательным. Сигнал органа 1 положительный, поэтому

5 элемент 30 сравнения вырабатывает запрещающий сигнал и клапан 31 закрыт. Номере отработки задания, образованного ЭВМ РЭС, сигнал сумматора 3 будет снижаться. При неточном задании мощности на уровне

0 ЭВМ РЭС (дефицит мощности, например, превышает задание) сигнал элемента 2 через некоторое время становится положительным и вступает в работу регулятор перетока.

5При неисправности регулятора мощности какой-либо РЭС от датчика 26 этой РЭС передается сигнал на прерыватель 25, который разрывает канал от блока 4 этой РЭС. При этом скачкообразна изменится сигнал

0 на выходе элемента 2 и через коммутатор 12 будет изменено задание необходимому количеству РЭС. С помощью прерывателя 13 исключается возможность формирования приращения задания той РЭС, у которой

5 неисправен регулятор мощности или канал 9.

Итак, при значительных небалансах мощности в энергосистеме первоначально действуют ЭВМ РЭС, формируя прираще0 ние задания по величине возмущений, а на завершающей стадии процесса (при неточном задании или к силу иных причин) асту- пает в работу регулятор перетока. В случае плавных процессов изменения потребляе5 мой мощности в энергосистеме функционирует только регулятор перетока.

Реализация предлагаемого способа позволяет повысить быстродействие системы регулирования перетока путем выработки приращения задания отдельных РЭС на основе использования местной информации о величине возмущения. Это приводит к значительно меньшим отклонениям перетока, что повышает использование пропускной способности электропередачи за счет уве- лмчения ее допустимой загрузки и, в связи с этим, экономичность работы энергосистемы.

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования перетоков мощности в энергосистеме, согласно которому измеряют переток мощности по линии электропередачи, измеряют значение мощности каждой регулирующей электростанции, формируют управляющее воздействие на изменение мощности регулирующих электростанций, для каждой из регулирующих электростанций определяют разность между текущей величиной управляющего воздействия и значением мощности регулирующей электростанции, полученную разность умножают на коэффициент влияния изменения мощности соот- ветствующей электростанции на переток мощности, суммируют полученные произведения, определяют отклонение перетока мощности от заданного значения, изменяют отклонение перетока на величину суммы полученных произведений, взятой с отрицательным знаком, и указанное управляющее воздействие на изменение

5

0

5 0 5 0

мощности регулирующих электростанций формируют в функции измененного отклонения перетока, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и экономичности энергосистемы, фиксируют на каждой регулирующей электростанции ступенчатое приращение ее мощности, вызванное небалансом мощности энергосистемы, умножают полученное ступенчатое приращение на коэффициент, равный отношению суммарного приращения мощности электростанций энергорайона к ступенчатому приращению мощности данной электростанции, и формируют управляющее воздействие на изменение мощности каждой регулирующей электростанции на величину полученного произведения, причем полученная величина управляющего воздействия не должна превышать допустимого по технологии работы электростанции значения, одновременно на ту же величину изменяют управляющее воздействие на изменение мощности регулирующих электростанций, сформированное в функции измененного отклонения перетока, затем сравнивают знак отклонения перетока со знаком измененного отклонения перетока и при несовпадении знаков бпокируют управляющее воздействие на изменение мощности регулирующих электростанций, сформировзнпой з Функции измененного отклонения перетока.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для автоматического регулирования перетока мощности в энергообьединении. Цель изобретения - повышение надежности и экономичности энергосистемы Для выработки величины приращения задания на отработку мощности регулирующей электростанции производится замер ступенчатого изменения мощности электростанции, связанного с небалансом в энергосистеме По величине ступенчатого изменения мощности одной электростанции определяется его суммарное значение для электростанций энеогорайона. По пос- &дмем/ значению вещности вырабатывается величина приращения задания регу- лиоующеп электростанции которая учитывается в задатчике мощи от- ре гул ч тора перетока, работающего в функции упрежденного отклонения перетока 1 РЛ