Способ автоматического регулирования активной мощности энергосистемы Советский патент 1992 года по МПК H02J3/06 

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для авто- матического регулирования активной мощности энергосистемы, направленного на снижение влияния небаланса мощности местного энергорайона на перетоки мощности межсистемной электропередачи.

Известен способ регулирования перетока мощности электропередачи путем воздействия на изменение задания регулирующим электростанциям в функции отклонения перетока от заданного значения.

Система не обладает высоким быстродействием ввиду инерционности каналов передачи информации, регулятора и других элементов системы, что снижает ее эффективность при значительных небалансах активной мощности в энергосистеме.

Известен также способ регулирования мощности электростанций, в котором, с целью повышения устойчивости энергосистем путем уменьшения влияния возмущений нагрузки местного энергорайона на перетоки мощности, измеряют суммарную мощность потребителей местного энергорайона, формируют управляющий сигнал, пропорциональный сумме измеренной мощности и ее производных и осуществляют этим сигналом воздействие на регуляторы скорости перличных двигателей синхронных генераторов.

Недостатком способа является пониженное быстродействие системы из-за задержки при передаче информации по каналам связи, инерционности системы регулирования активной мощности и недостаточно высокой приемистости на набор мощности регулирующих электростанций.

Эффективность регулирования этих и других аналогичных систем может ухудшиться по ряду причин: снижение регулирующих возможностей блоков за счет ограничений по технспогии работы; появление больших быстро изменяющихся во вресо

с

V4

СА (Л

ю о ел

мени промышленных нагрузок, отслеживание которых затруднительно; увеличение временной ошибки регулирования по причине усложнения структур с высокой степенью централизации.

Отрицательное влияние указанных причин на быстродействие системы автоматического регулирования активной мощности энергосистемы может быть значительно снижено при использовании потребителей- регуляторов (ПР) в качестве установок быстрой компенсации небалансов мощности.

Цель изобретения - повышение надежности работы межсистемных электропередач путем компенсации небаланса местного энергорайона изменением мощности потребителей-регуляторов.

Компенсация небаланса активной мощности должна производится по зафиксированной его величине и отклонению перетоков мощности по внутренним связям местного энергорайона.

Управление мощностью быстродействующего потребителя-регулятора по указанным параметрам позволяет значительно снизить или полностью исключить влияние небаланса в энергорайоне на перетоки мощности межсистемных электропередач, что повышает надежность их работы.

Поставленная цель достигается тем, что в местном энергорайоне фиксируют небаланс активной мощности ДРН и изменяют мощность регулирующих электростанций на величину, пропорциональную А Рн. Для повышения надежности работы межсистемных электропередач фиксируют ступенчатое приращение мощности электростанции ДР в электрическом центре энергорайона, вызванное небалансом мощности, и определяют величину Д Рн по выражению ДРН КПД Рн, гдеКп- коэффициент пропорциональности, равный отношению суммы ступенчатых приращений мощности электростанций энергорайона к ступенчатому приращению мощности указан ной электростанции. При этом фиксируют отклонение перетока мощности по внутренней связи энергосистемы ДРП, вызванное небалансом мощности, и формиру- ютуправляющие воздействия на изменение мощности потребителя-регулятора Рпр и регулирующих электростанций Рр по выражениям РПр - «1 ( Д Рн + Д Рп), Рр «2(А Рн + f Д Рп), где «1 , а.2 коэффициенты долевого участия потребителя-регулятора и регулирующих электростанций. Затем реализуют указанные воздействия соответствующим изменег нем мощности потребителей-регуляторов и регулирующих электростанций.

С целью учета режимных параметров

потребителя-регулятора и регулирующих

электростанций осуществляют непрерывно

во времени фиксацию недоотпуска (излишнего потребления) энергии потребителя-реtгулятора по выражению W(t) / Д Рпр (t)at,

где Pnp(t) - отключение мощности потребителя-регулятора от заданного значения, t - время фиксации величины Д Pnp(t). Если W(t) превысит допустимое значение при недоот- пуске (излишнем потреблении) энергии, то формируют дополнительное воздействие на

увеличение (снижение) мощности регулирующих электростанций по выражению Д Рз W(t)/(T - to), где Т- максимально допустимое время восстановления технологического параметра потребителя-регулятора, to среднее время отработки приращения задания мощности регулирующих электростанций. Затем реализуют воздействие Д Рз и по мере увеличения (снижения) мощности регулирующих электростанций на равную ей величину увеличивают (снижают) мощность потребителя-регулятора для компенсации недоотпуска (излишнего потребления) энергии.

На чертеже приведена структурная схема реализации способа.

Схема содержит шины 1 регулирующих электростанций, внутренние электропередачи 2 энергосистемы, эквивалентный генератор РЭС 3, эквивалентную турбину РЭС

4, систему 5 автоматического регулирования мощности РЭС, задатчик 6 внеплановой нагрузки РЭС, мощный потребитель-регулятор 7, подключенный к одноиму из узлов энергорайона, систему 8 регулирования

мощности ПР, датчик 9 отклонения мощности ПР от заданного значения, интегратор 10, задатчик 11 допустимого уровня отклонения потребления энергии ПР, орган 12 сравнения, блок 13 выработки задания на

дополнительную отработку мощности РЭС, блок 14 задержки управляющего воздействия, датчик 15 ступенчатого изменения мощности электростанции, блок 16 выработки приращения задания на изменение

мощности ПР и РЭС, сумматор 17, датчик 18 отклонения перетока мощности от заданного значения по внутренней связи энергосистемы, регулятор 19 перетока мощности.

Способ осуществляется следующим образом.

Небаланс активной мощности в энергосистеме в первый момент времени после возмущения распределяется между отдельными генерирующими источниками пропорционально их синхронизирующих

мощностей по отношению к точке возникновения небаланса. Генерирующие источники испытывают ступенчатые приращения мощности, сумма которых равна величине небаланса мощности ДРН. Величина ДРН может быть определена по ступенчатому приращению мощности А Р электростанции, расположенной в электрическом центре энергорайона, в котором возник небаланс по выражению Д Рн КПА Р, где Кп - коэффициент пропорциональности, равный отношению суммы ступенчатых приращений мощности электростанций энергорайона APj к ступенчатому приращению мощности указанной электростанции АР.

Коэффициент пропорциональности Кп определяется по выражению Кп

I,

APj/A Р, где К - число генерируемых

источников данного района.

Приращение мощности А Р фиксируется датчиком 15, находящимся на электростанции, расположенной в электрическом центре энергорайона. На основании информации датчика 15 блок 16 вырабатывает приращение задания на изменение мощно- стиПР и группы РЭС. Через блоки 17 суммирования указанное приращение задания с учетом коэффициентов долевого участия поступает на задатчик 6 внеплановой нагрузки группы РЭС и на систему 8 регулиро- вания потребляемой мощности ПР. Внеплановая нагрузка распределяется за- датчиком 6 между системами 5 автоматического регулирования мощности отдельных РЭС. По полученному приращению задания система 8 регулирования мощности ПР снижает (увеличивает) мощность ПР в зависимости от знака приращения Д Р. При положительном значении А Р, что соответствует дефицитному мощности в энергосистеме, производится снижение мощности ПР для частичной компенсации возникшего дефицита.

Для более точной компенсации небаланса мощности осуществляется контроль одного из параметров режима энергорайона, которым может быть переток по одной из внутренних связей этого энергорайона. По выбранной связи, переток мощности которой является наиболее чувствительным к небалансам мощности энергорайона, производится фиксация отклонения этого пере- тока от заданного значения ДРп, осуществляемая датчиком 18. Фиксация величины АРп производится в период времени после возникновения небаланса мощности ДРН. Вырабатываемое регулятором 19 дополнительное управляющее воздействие на, изменение мощности РЭС и ПР, пропорциональное величине АРп, необходимо для коррекции основного управляю- щего воздействия, образуемого по

зафиксированному небалансу А Рн.

Управляющее -воздействие регулятора 19 по коэффициентам долевого участия распределяется через посредство сумматоров 17 между ПР и группой РЭС.

Таким образом, результирующее управляющее воздействие на изменение мощности ПР А Рпр и изменение мощности РЭС ДРр определяются соответственно выражениям

РпР - а( ДРн + А Рп), Рр ац( АРн +А Рп),

где «1 , а.2 - коэффициенты долевого уча- стия потребителя-регулятора и регулирующих электростанций.

В процессе управления мощностью ПР возникает недоотпуск (излишнее потребление) энергии ПР, который со временем должен быть компенсирован соответствующим увеличением (снижением) мощности ПР. При изменении мощности ПР, производимом блоком 16 выработки приращения задания и регулятором 19 перетока, фикси- руется величина энергии W(t) no формуле

W(t) J APnp(t)dt, где А Рлр(т) - отклонение

о

мощности ПР от задаваемой величины, определяемой технологией ПР, t - время фиксации величины ДРПр(т).

Если величина W(t) превысит наперед заданное допустимое значение Л/з, то в системе управления мощностью ПР вырабатывается управляющее воздействие на восстановление мощности ПР до заданного на текущий временной интервал уровня и одновременно с этим дополнительное воздействие на приращение задания мощности

РЭС согласно выражению АРз W(t)/(T - То), где Т - максимально допустимое время восстановления технологического параметра потребителя-регулятора, to - среднее время отработки приращения задания мощности РЭС.

Дополнительное приращение мощности РЭС необходимо для компенсации не- доотпуска (излишнего потребления) энергии ПР. Время to характеризует запаздывание в отработке мощности РЭС из-за инерционности набора (снижения) нагрузки тепломеханического оборудования РЭС.

По мере увеличения (снижения) мощности РЭС (при реализации задания АРз) на равную ей величину изменяется мощность

ПР. Таким образом производится компенсация недоотпуска (излишнего потребления) энергии ПР.

Быстродействие изменения мощности ПР на один-два порядка выше быстродействия отработки задания мощности РЭС. Поэтому изменение мощности ПР может достаточно точно отслеживать приращение мощности РЭС. Это необходимо для исключения влияния процесса изменения мощности, связанного с компенсацией недоотпуска (излишнего потребления) энергии ПР, на параметры режима энергосистемы.

Отклонение мощности ПР от заданного значения W(t) фиксируется датчиком 9 и передается на вход интегратора 10. Величина энергии W(t) в органе 12 сравнивается со значением, поступающим от задатчика 11. Если величина энергии W(t) превысит значение, выдаваемое задатчиком 11, то в блоке 13 вырабатывается управляющее воздействие ДРз на изменение мощности РЭС и ПР для компенсации недоотпуска (излишнего потребления) мощности ПР. Это воздействие передается на сумматор 17, связанный с задатчиком 6 внеплановой нагрузки РЭС. Второй выход блока 13 связан с блоком 14 задержки передачи воздействия. Время задержки определяется динамическими характеристиками РЭС на набор (снижение) мощности. Изменение мощности ПР должно производиться после соответствующего изменения мощности РЭС. Например, при компенсации недоотпуска энергии ПР производится первоначальное увеличение мощности РЭС, вслед за которым осуществляется (на равную ей величину) увеличение мощности ПР. С блока 14 задержки управляющее воздействие поступает на систему 8 регулирования мощности ПР 7.

Таким образом, использование предлагаемого способа автоматического регулирования активной мощности энергосистемы обеспечивает быструю компенсацию небаланса мощности в местном энергорайоне энергосистемы, что снижает влияние этого небаланса на изменение мощности межсистемных электропередач, что повышает надежность их работы.

Формула изобретения 1. Способ автоматического регулирования активной мощности энергосистемы, согласно которому фиксируют небаланс активной мощности местного энергорайона ДРН, изменяют мощность регулирующих электростанций энергорайона на величину,

пропорциональную значению А Рн, о т л и - чающийся тем, что, с целью повышения надежности работы межсистемных электропередач, для определения небаланса актив- ной мощности ДРН местного энергорайона фиксируют ступенчатое приращение мощности электростанции А Р в электрическом центре энергорайона, вызванное небалансом мощности, и определяют величину по

выражению А Рн Кп АР, где Кп - коэффициент пропорциональности, равный отношению суммы ступенчатых приращений мощности электростанций энергорайона ксту- пенчатому приращению мощности указанной

электростанции, одновременно фиксируют отклонение перетока мощности по внутренней связи энергосистемы ДРП, вызванное небалансом мощности, формируют величины управляющих воздействий на изменение

мощности потребителя-регулятора РПр «ч (А РН + АРп), и изменение мощности регулирующих электростанций Рр аа( АРН + АРП), где а, «2 коэффициенты долевого участия потребителя-регулятора и регулирующих электростанций соответственно, и изменяют мощности потребителя-регулятора и регулирующих электростанций на указанные сформированные величины.

2. Способ по п. 1,отличающийся

тем, что, с целью учета режимных параметров потребителя-регулятора и регулирующих электростанций, непрерывно во времени фиксируют недоотпуск (излишнее потребление) энергии потребителя-регулятора W(t), определяемое по выражению W(t)

t /A Pnp(t)dt, где ДРПр(т) - отклонение

о

мощности потребителя-регулятора от заданного значения, t - время фиксации вели- чины APnp(t), и в случае превышения энергией W(t) допустимого значения при не- доотпуске (излишнем потреблении) энергии формируют дополнительное воздействие на

увеличение (снижение) мощности регулирующих электростанций, определяемое величиной ДРз W(t)/(T - to), где Т - максимально допустимое время восстановления технологического параметра потребителя-регулятора, to - среднее время отработки приращения задания мощности регулирующих электростанций, изменяют мощность регулирующих электростанций на величину ДРз, по мере увеличения

(снижения) мощности регулирующих электростанций на равную ей величину увеличивают (снижают) мощность потребителя-регулятора на ту же величину.

Сущность изобретения: небаланс мощности энергорайона определяется по величине ступенчатого изменения мощности электростанции, расположенной в электрическом центре энергорайона. Управляющее воздействие регулятора, пропорциональное величине небаланса, направлено на изменение мощности потребителя-регулятора и регулирующих электростанций, осуществляющих выработку дополнительной мощности для компенсации недоотпуска энергии потребителю-регулятору. Изменение мощности потребителя-регулятора ограничивается по условиям нормального технологического процесса. 1 з.п. ф-лы. 1 ил