Способ автоматического регулирования перетока мощности между двумя энергосистемами Советский патент 1992 года по МПК H02J3/06 

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для автоматического регулирования перетока мощности по линии электропередачи, соединяющей две энергосистемы.

Известен способ регулирования перетока мощности по электропередаче, согласно которому, с целью повышения устойчивости электропередачи, отклонение регулируемого параметра суммируют с параметром, характеризующим избыточный момент энергосистемы 1.

Однако в таком способе не учитывается величина прогнозируемого отклонения перетока при определении управляющего воздействия регулирующим электростанциям (РЭС), подключенным к системе регулирования перетока. Это снижает использование пропускной способности электропередачи.

Известен также способ регулирования перетока, в котором выбор управляющего воздействия производится с учетом предстоящего изменения случайной составляющей перетока мощности 2.

Недостатком такого способа является отсутствие в нем коррекции уставки регулятора перетока в зависимости от текущего динамического диапазона регулирования РЭС, что снижает надежность и экономичность работы электропередачи.

Известен способ автоматического регулирования перетока, осуществляемый воздействием на изменение задания на отработку мощности РЭС в функции отклонения перетока от заданного значения и

к

Fi

о

iCO

изменением уставки регулятора перетока на величину суммы произведений текущего динамического диапазона регулирования (ТДДР) каждой РЭС на коэффициент влияния изменения мощности РЭС на переток мощности, на коэффициент долевого участия РЭС и на коэффициент надежности. При этом величина ТДДР каждой РЭС ограничивается по условиям режима работы тепломеханического оборудования. Величина ТДДР снижается, если приращение мощности РЭС происходит со скоростью, превышающей плановую 3.

Недостатком способа является отсутствие ориентации системы регулирования на эффективное подавление отклонений перетока мощности от заданного значения. Быстродействие системы и регулировочный диапазон на изменение мощности РЭС должны соответствовать параметрам отклонения перетока. Отсутствие анализа текущих значений скорости и глубины изменения перетока может привести к необоснованному повышению уставки регулятора перетока, что снижает надежность работы энергосистемы.

Цель изобретения - повышение надежности и экономичности работы энергосистемы путем определения величины ТДДР с учетом требуемого быстродействия изменения мощности РЭС, отвечающего текущим значениям скорости и глубины изменения перетока.

При недостаточной величине ТДДР РЭС, соответствующего требуемому быстродействию регулирования перетока, возникает необходимость его расширения за счет введения под управление регулятора мобильных объектов, способных поддерживать баланс активной мощности в энергосистеме. К таким объектам следует отнести потребители-регуляторы, которые могут значительно расширить ТДДР, используемый для подавления отклонений перетока. Последнее позволяет вполне обоснованно увеличить уставку регулятора перетока, что повышает использование пропускной способности электропередачи.

Для достижения поставленной цели измеряют величину перетока мощности межсистемной электропередачи, сравнивают ее с уставкой и пропорционально сумме полученного отклонения перетока, его интегральной и дифференциальной составляющих изменяют мощность регулирующих электростанций. При этом определяют на каждой регулирующей электростанции текущий динамический диапазон регулирования и умножают указанный диапазон на коэффициент влияния

изменения мощности на переток мощности и на коэффициент надежности. Затем изменяют уставку регулятора перетока на величину суммы этих произведений Рд. Для предстоящего временного интервала определяют скорость изменения перетока мощности по выражению

10

vp Ci

где Ci - коэффициент пропорциональности; PI - мощность нагрузки энергосистемы в предстоящем временном интервале, и в качестве текущего динамического диапа- зона регулирования электростанций используют диапазон, реализуемый со скоростью vp. Затем определяют величину требуемого диапазона регулирования перетока по выражению

20

Ррег 6С2 ГРГ+ ДРоп (t) + А РоП (t).

где С2 - коэффициент пропорциональности, зависящий от времени суток;

ДРоп (t) - величина ошибки прогнозирования регулярной составляющей нагрузки энергосистемы в предстоящем временном интервале; ЛРо п (t) - величина ошибки прогнозирования нерегулярной составляющей

нагрузки энергосистемы в предстоящем временном интервале.

После этого определяют величину текущего динамического диапазона регулирования потребителя-регулятора

ДРПр (Ррег- Рд)/К8 Кн,

где К8 - коэффициент влияния изменения мощности потребителя-регулятора на переток мощности; Кн - коэффициент надежности, и вырабатывают управляющее

воздействие .на введение регулировочного диапазона ДРпр. При этом осуществляют повышение быстродействия регулятора перетока и дополнительно повышение его уставки на величину ДРУ Ррег - Рд.

На чертеже показана схема осуществления способа автоматического регулирования перетока мощности между двумя энергосистемами.

Схема содержит датчик 1 величины перетока мощности, задатчик 2 уставки регулятора перетока, элемент 3 сравнения величины перетока с уставкой, дифференциатор 4, интегратор 5, пропорциональный орган 6, сумматор 7, блок 8 распределения

управляющего воздействия регулятора перетока, канал 9 телеуправления, регулирующую электростанцию (РЭС) 10, систему 11 регулирования мощности потребителя-регулятора, потребитель-регулятор (ПР) 12, задатчик 13 мощности ПР, датчик 14 мощности ПР, элемент 15 сравнения,канал 16 передачи информации, сумматор 17 величины ТДДР РЭС, устройство 18 фиксации графика нагрузки энергосистемы, блок 19 определения величины скорости изменения перетока мощности, блок 20 определения величины размаха нерегулярных колебаний перетока мощности, блок 21 определения ошибки прогноза регулярной составляющей нагрузки энергосистемы, блок 22 опре- деления величины ошибки прогноза нерегулярной составляющей нагрузки, сумматор 23, блок 24 определения величины коррекции уставки регулятора перетока, блок 25 определения величины ТДДР потребителя-регулятора.

Система автоматического регулирования перетока мощности работает следующим образом.

Датчик 1 производит измерение перетока мощности, величина которого сравнивается в элементе 3 с заданным значением (уставкой), которое выдает задатчик 2. Отклонение перетока с элемента 3 подается на дифференциатор 4, интегратор 5 и пропорциональный орган 6. Сумматор 7 образует управляющее воздействие на изменение мощности РЭС и ПР, реализуя пропорционально-интегрально-дифференциальныйзакон. Управляющее воздействие с помощью блока 3 распределяется между РЭС

10и ПР 12 посредством каналов 9 телеуправления. Фактическая мощность ПР фиксируется датчиком 14 и сравнивается на устройстве 15с величиной задаваемой мощности, выдаваемой задатчиком 13. Система

11регулирования мощности ПР производит ограничение изменения его мощности, определяемое управляющим воздействием регулятора перетока. Ограничение производится по условиям технологии работы ПР и возможности компенсации недоотпуска (излишнего потребления) энергии на последующих временных интервалах.

В устройстве 18 фиксируется график нагрузки энергосистемы Pi f(t). Ординаты этого графика (мощность нагрузки энергосистемы PI на предстоящий интервал времени) с устройства 18 поступает на блоки 19 и 20. В блоки 19 производится вычисление величины скорости изменения перетока мощности vp, которая зависит от коэффициента Ci, определяемого числом пересечений нерегулярной составляющей перетока его среднего значения. Поскольку число пересечений мало меняется от режима энергосистемы, то скорость изменения перетока Vp определяется практически только мощностью PL Величина скорости vp поступает

на сумматор 17, в котором производится контроль ТДДР РЭС по требуемой скорости регулирования. Величины ТДДР РЭС передаются по каналам 16 и вводятся в сумматор

17. Последний производит суммирование только тех значений ТДДР, которые могут быть реализованы на РЭС с требуемой скоростью Vp.

В блоке 20 производится вычисление

0 величина размаха нерегулярных колебаний

перетока мощности Рр 6 Са V Р1 , которая определяется значением мощности нагрузки энергосистемы в предстоящем времен5 ном интервале Pi и коэффициентом С2, обычно равным 0,5 МВт для дневного периода графика нагрузки и 0,25 МВт1/2 - для ночного периода.

Блок 21 производит вычисление ошибки

0 прогноза регулярной составляющей нагрузки энергосистемы ДРоп (t), которая определяется заранее. Величина ДР0 п (t) является функцией ординат графика нагрузки энергосистемы и меняется в течение суток.

5 В блоке 22 осуществляется определение ошибки прогноза нерегулярной составляющей AP0n (t), которая также является функцией графика нагрузки энергосистемы. Источником ошибок ДР0п (т.) и Л P0n(t)

0 является тот факт, что скорость изменения нагрузки внутри часа графика нагрузки в пятиминутных интервалах в ряде случаев в 3-4 раза превышает среднюю часовую скорость. Особенно это сказывается при рез5 ких изменениях ординат графика нагрузки. В этих условиях электростанции, ведущие график нагрузки, не успевают отслеживать рост (снижение) потребляемой мощности, что отражается на изменение перетока.

0 Ошибки прогноза рассчитываются заранее с учетом данных анализа сопоставления прогнозируемых и фактических графиков нагрузки за прошлый период.

В сумматоре 23 определяется величина требуемого диапазона регулирования перетока Ррег, как сумма параметров режима Рр, Pon W и AP0n(t), поступающих на его вход от блоков 20-22.

Блок 25 реализует операцию вычисления величины текущего динамического диапазона регулирования потребителя-регулятора ДРПр по данным, поступающим от сумматоров 17 и 23. Для получения параметра ДРпр необходим учет коэффициентов влияния Кв и

5 надежности Кн (каждый из которых меньше единицы), увеличивающих разность мощностей Ррег- Рд до требуемой величины. По каналу 16 диапазон регулирования ДРПр передается на систему 11 регулирования мощ5

0

ности потребителя-регулятора. Система 11 осуществляет подготовку соответствующего регулировочного диапазона АРпр, достаточного для эффективного подавления отклонения перетока, вызываемых его нерегулярными колебаниями и ошибками прогнозирования нагрузки.

В блоке 24 производится вычисление величины коррекции уставки регулятора перетока ДРУ по данным, полученным от сумматоров 17 и 23. Разность параметров при положительном ее значении используется для повышения уставки регулятора. При этом задатчик 2 осуществляет дополнительное увеличение уставки на ДРу, что приводит к повышению использования пропускной способности межсистемной электропередачи. Одновременно с этим производится увеличение быстродействия регулятора перетока по каналу управления от блока 25 на пропорциональный 6, интегральный 5 и дифференциальный А органы регулятора. Повышение быстродействия осуществляется соответствующим изменением коэффициентов передачи указанных органов регулятора. Коэффициенты передачи определяется исходя из динамических параметров объекта управления - потребителя-регулятора и каналов передачи информации.

Таким образом, осуществление предла гаемого способа автоматического регулиро- вания перетока позволяет повысить надежность и экономичность работы энергосистемы за счет повышения использованияпропускнойспособностиэлектропередачи. Дополнительное увеличение уставки регулятора перетока, приводящее к повышению загрузки электропередачи, становится возможным благодаря ориентации системы регулирования перетока на эффективное подавление отклонений перетока, включая и его нерегулярную составляющую. Последнее достигается тем, что под управление регулятора перетока вводится потребитель-регулятор, обладающий высоким быстродействием изменения мощности и требуемым регулировочным диапазоном. Кроме того, при определении регулировочного диапазона РЭС учитывается только та его составляющая, которая по быстродействию изменения мощности соответствует требованиям эффективного подавления отклонений перетока.

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования перетока мощности между двумя энергоси0

5

0

5

0

стемами, согласно которому измеряют величину перетока мощности межсистемной электропередачи, сравнивают ее с уставкой и пропорционально сумме полученного отклонения перетока, его интегральной и дифференциальной составляющих изменяют мощность регулирующих электростанций, при этом определяют на каждой регулирующей электростанции текущий динамический диапазон регулирования, умножают указанный диапазон на коэффициент влияния изменения мощности на переток мощности и на коэффициент надежности, суммируют указанные произведения для всех регулирующих электростанций, изменяют уставку перетока мощности на величину суммы этих произведений Рд, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и экономичности в работе энергосистемы, определяют для предстоящего временного интервала скорость изменения перетока мощности vp Сч V Р , где Ci - коэффициент пропорциональности, Рч - мощность нагрузки энергосистемы в предстоящем временном интервале, в качестве текущего динамического диапазона регулирования электростанций используют диапазон, регулируемый со скоростью vp, затем определяют величину требуемого диапазона регулирования перетока по выражению

per

6С2

+ APin(t)+ ДРоп (Т),

где С2 - коэффициент пропорциональ- ности, зависящий от времени суток; ДРоп (t) - величина ошибки прогнозирования регулярной составляющей нагрузки энергосистемы в предстоящем временном интервале; ДРоп (t) - величина ошибки про- гнозирования нерегулярной составляющей нагрузки энергосистемы в предстоящем временном интервале, затем определяют величину текущего динамического диапазона регулирования потребителя-регулятора

ДРп-р (1/КвКн)(Ррег-Рд),

где KB - коэффициент влияния изменения мощности потребителя-регулятора на

переток мощности; Кн - коэффициент надежности, и изменяют мощность потребителя регулятора на величину ДРпер, при этом повышают быстродействие изменения мощности и осуществляют дополнительное повышение уставки перетока мощности на величину Ру Ррег - Рд.

Изобретение касается текущего динамического диапазона регулирования электростанций, удовлетворяющего требованиям эффективного подавления колебаний перетока мощности, ограниченного по технологическим особенностям работы теплоэлектростанции. Способ предусматривает использование потребителей-регуляторов для расширения регулировочного диапазона, необходимого для подавления нерегулярных колебаний перетока мощности. При этом определяется требуемое значение регулировочного диапазона исходя из ожидаемого уровня колебаний перетока мощности. Уставка регулятора перетока изменяется в зависимости от введенного регулировочного диапазона электростанций и потребителей-регуляторов, что повышает использование пропускной способности электропередачи. 1 ил.