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

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для автоматического регулирования перетоков мощности в электропередачах энергообъединения.

Известен способ автоматического ограничения перетоков мощности, согласно которому на период выхода перетока из заданной зоны вырабатывается управляющее воздействие на изменение мощности регулирующих электростанций РЭС. При вхождении перетока в заданный диапазон производится противоположное изменение мощности РЭС и они возвращаются к экономичному режиму.

Недостаток способа заключается в невозможности осуществления эффективного регулирования перетоков по нескольким электропередачам в сложной схеме энергосистемы.

Известен также способ регулирования частоты и перетоков мощности, согласно которому вырабатывается управляющее воздействие на изменение мощности РЭС при отклонении перетока от заданной величины. РЭС отрабатывают воздействие регулятора при одновременном выполнении двух условий нахождении в заданной зоне всех перетоков активной мощности, контролируемых ограничителями перетоков, и отсутствии заданий от блока ручной коррекции мощности.

Недостатком способа является несогласованность работы регулятора перетока и ограничителей перетоков. Управляющее воздействие регулятора частоты и перетоков распределяется между РЭС без учета допустимого изменения мощности по линиям, контролируемым ограничителями Отсутствие учета запасов на изменение мощности этих линий может вызвать их Jb Ю Ю

Сл)

V4

регрузку при реализации управляющего воздействия регулятора частоты и перетоков мощности. Возможен и такой случай, когда действия ограничителей перетоков мощности могут привести к перегрузке электропередачи, управляемой регулятором перетока мощности.

Известен также способ регулирования частоты и перетока активной мощности, в котором на период работы регулятора высшего уровня или ограничителей перетока мощности по внешней или внутренней связям блокируется действие регулятора частоты и перетока мощности.

В известном способе допускается изменение перетока мощности электропередачи до предельной величины, определяемой нормативным запасом статической устойчивости, в период работы регулятора высшего уровня или ограничителя мощности по внешней или внутренней связи. При достижении перетоком мощности электропередачи предельно допустимой величины вступает в действие регулятор частоты и перетока мощности и вырабатывает сигнал на снижение мощности электропередачи, противоположный по знаку сигналу от регулятора высшего уровня или ограничителя. Это приводит к противоборству регуляторов и повышению колебательности переходного процесса, что снижает надежность работы системы.

Цель изобретения - повышение надежности работы энергосистемы путем выработки управляющих воздействий регулятора перетока, учитывающей величины допустимых изменений мощности электропередачи,контролируемых ограничителями перетока.

Координация приращений управляющих воздействий на изменение мощности РЭС, вырабатываемых регулятором перетока межсистемной электропередачи , допустимыми изменениями мощности электропередач, управляемыми ограничителями перетока, позволит избежать противоположного действия регулятора и ограничителей перетока, приводящего к снижению эффективности регулирования мощности РЭС.

Согласно предлагаемому способу формируют приращения управляющего воздействия на изменение мощности РЭС в функции отклонения перетока мощности по межсистемной электропередаче от заданного значения. Кроме того, измеряют перетоки мощности электропередач контролируемых ограничителей перетока и определяют величины отклонений этих перетоков от уставок ограничителей. Для координации действий регулятора и ограничителей перетока по выработке приращений управляющих воздействий на каждом временном интервале управления определяют

диапазоны допустимых изменений мощности электропередач , контролируемых ограничителями, на увеличение Pnj и снижение Pnj мощности, как разность измеренных мощностей и уставок ограничителей перетоков. Определяют также коэффициенты влияния изменения мощности РЭС на перетоки мощности электропередач с ограничителями мощности а (i 1,n, n - число регулирующих электростанций, j 1,m, m - число

электропередач с ограничителями) и коэффициенты влияния изменения мощности регулирующих электростанций на переток мощности межсистемной электропередачи «t(i 1,п). Здесь формируют целевую функцию максимального снижения перетока межсистемой электропередачи А Рп

afPi + a2Pi + ... +а ПРП Д Р

при ограничителях, накладываемых допустимыми изменениями мощности электропередач Pnj

30

а 11 Pi + «12Р2 + ... + ain РПА РП1.

«21 Pi + «22 Р2 + ... + агп Рп Рп2,

«ml Р1 + ami Р2 + ... + «mn РП Р

nm,

и целевую функцию максимального увеличения перетока межсистемой электропередачи А Рд

«1 Pi1+ «2 Р21 + ...+«п Рп1

при ограничениях, накладываемых допустимыми изменениями мощности электропередач Pni

«11 Р11+ «12 Р21 + ...+«1п Рп1 Рп1, «21 Р11+«22 P21 + ...+«2n Pn S:1 Рп2,

«ml Pi1 + «2m P21 + ... + «mn Pn1 - Pnm.

Методом линейного программирования находят решение указанных целевых функ- ций, т.е. определяются значения максимального снижения перетока ДРП и максимального увеличения перетока ДРП межсистемой электропередачи при отмеченных ограничениях.

Кроме того, при решении целевых функций определяются величины максимально допустимых положительных Р и отрицательных PI приращений мощности РЭС, т.е. величины оптимальных регулировочных ди- апазонов этих РЭС. Затем осуществляют подготовку указанных регулировочных диапазонов на РЭС по определенным значениям мощностей Pi и Pi (i 1-n). Одновременно с этим определяют требуемые по условиям расчетных возмущений диапазоны регулирования перетока мощности межсистемой электропередачи на увеличение А Рп и сни; жениеДРп мощности РЭС. При условии ДР ДРП производят изменение уставки регу- лятора перетока на величину ДРУ ДРп ,- ДРп , а при выполнении условия ДРП и полной реализации диапазона ДРп осуществляют изменение мощности электростанций, привлекаемых к коррекции режима энергосистемы , на величину , обеспечивающую расширение диапазона Д Рп на величину ДР - ДРп.

На чертеже показана схема осуществления способа автоматического регулирова- ния перетока активной мощности,

Схема содержит датчик 1 величины перетока мощности в межсистемной линии электропередачи, задатчик 2 уставки регулятора перетока мощности, элемент 3 срав- нения величины перетока с уставкой, вычислительное устройство 4, устройство 5 распределения нагрузки регулирующих электростанций, канал 6 передачи величины регулировочных диапазонов РЭС, канал 7 передачи управляющих воздействий регулятора перетока на РЭС, ограничитель 8 перетока мощности, канал 9 передачи величины диапазонов допустимых по устойчивости электропередач, контролируемых ограничителями перетоков мощности, приращений их мощности, регулирующие элек- тростанции 10 , электростанция 11, привлекаемая к коррекции режима энергосистемы, блок 12 определения параметров режима энергосистемы.

Способ осуществляется следующим образом.

Датчик 1 производит измерение величины перетока межсистемной электропере- дачи (МСЭ), которая поступает на элемент 3 сравнения. Второй вход этого элемента соединен с задатчиком 2 уставки регулятора перетока. На выходе элемента 3 образуется сигнал разности текущего значения перето- ка и уставки (отклонение перетока от заданного значения). Вычислительное устройство 4 вырабатывает управляющее воздействие на изменение мощности РЭС в функции отклонения перетока, которое распределяется устройством 5 между отдельными РЭС 10 подключенными к регулятору перетока через каналы 7 передачи управляющих воздействий. По каналу 6 от вычислительного устройства 4 на РЭС передается информация о величинах их регулировочных диапазонов, реализация которых не приводит к перегрузке электропередач, контролируемых ограничителями перетока. На каждом временном интервале производится определение допустимых приращений мощности электропередач, контролируемых ограничителями мощности, в направлении увеличения ДPnj и снижения ДРп перетока. Эти диапазоны увеличения (снижения) мощности вычисляются с учетом соответствующих запасов устойчивости и принятых коэффициентов, надежности. Необходимость этой операции объясняется тем, что перетоки мощности по линиям непрерывного меняются, в связи с этим изменяется и диапазон допустимых приращений мощности.

Информацией величине диапазонов ДРП и Д 0 l.ro) передается по каналам 6 на вычислительное устройство 4 регулятора перетока. На основе этой информации, а также известных величинах коэффициентов влияния изменения мощности РЭС на переток мощности МСЭ «i (i 1,п) и коэффициентов влияния изменения мощности РЭС на перетоки мощности электропередач с ограничителями «i j , в вычислительном устройстве 4 формируются целевая функция ма имального снижения перетока МСЭ Д Рп и аналогичная функция максимального увеличения перетока мощности Д Рп при соответствующих ограничениях на изменение мощности РЭС по допустимым приращениям мощности электропередач с ограничителями.

Решение целевых функций для Д Рп и ДРП при соответствующих системах ограничивающих уравнений производится методом линейного программирования. В результате вычислений определяются мак- симальные диапазоны снижения ДРп и увеличения Д Рп перетока МСЭ, которые могут быть реализованы соответствующим увеличением (снижением) мощности РЭС приемной части энергосистемы, а также величины максимально допустимых положительных PI и отрицательных PI приращений мощности РЭС, в рамках допустимых изменений мощности электропередач, контролируемых ограничителями перетока.

Величины допустимых приращений Р,, Pi (i 1,п)являются оптимальными значениями регулировочных диапазонов РЭС на увеличение (снижение) мощности, полная реализация которых не может привести к перегрузке электропередач с ограничителями перетока.

По каналам 6 регулировочные диапазоны PI, Pi передаются на РЭС, на которых производятся соответствующие технологические операции по подготовке регулировочных диапазонов. После завершения этой операции РЭС будут иметь оптимальные регулировочные диапазоны, достаточные для реализации изменений перетока МСЭ в сторону снижения на величину А Рп и увеличения на . Ограничение регулировочных диапазонов РЭС на увеличение Pi и снижение Pi мощности, вызываемое условием недопустимости перегрузки электропередач с ограничителями мощности, приводит к ограничению величин А Рп и . Это говорит о том, что при небалансах мощности в энергосистеме, которые могут привести к отклонению перетока, превышающему или , межсистемная электропередача будет перегружаться. Поэтому необходимо сопоставление отклонений перетока мощности от расчетных возмущений в энергосистеме с величинами А Рп и , на которые РЭС под действием регулятора могут изменить указанный переток МСЭ.

Обычно в расчет принимаются следующие возмущения: амплитуда нерегулярных колебаний перетока мощности МСЭДРнк и максимальные расчетные небалансы мощности, учитываемые при выборе регулировочных диапазонов РЭС, подключенных к системе регулирования перетоков, в сторону увеличения РНб и снижение РН6 их загрузки. Приращения перетока мощности МСЭ, вызванные расчетными небалансами Рнб и Рнб , будут соответственно равныЬРн

«н Рнб ,АРн а Рнб , где С& , «н1 - коэффициенты влияния положительного (отрицательного) небалансов мощности в расчетных точках энергосистемы на изменение перетока мощности МСЭ.

Для обеспечения эффективного регулирования перетока необходимо обеспечить диапазоны изменения мощности МСЭ

ДРп тах{ ДРнк , - при увеличении мощности РЭС, АРп min{ ДРНк;ЛЈн}при снижении мощности РЭС.

В блоке 12 производится определение параметров режима А РНК , АРнк на основе

анализа колебаний нерегулярной составляющей перетока, а также величины расчетных небалансов мощности в энергосистеме Рнб , По параметрам возмущений вы- числительное устройство 4 определяет значения приращений перетока МСЭ А Рп и АР

- -

При выполнении условий АРП А Рп ,

АРп - АРП регулировочные диапазоны

РЭС Pi, Pi (i 1,п), ограниченные допустимыми изменениями мощности электропередач, будут достаточными для эффективного регулирования перетока мощности МСЭ. При недостаточном регулировочном диапазоне РЭС на увеличение мо щности будет иметь место неравенство А РП АРп и возникает необходимость изменения устав- ки регулятора перетока на величину ДРУ АРП -А Рп . Вычислительное устройство 4

вырабатывает управляющее воздействие, пропорциональное величине А Ру, что приводит к изменению уставки задатчика 2. При этом уст эойство 4 образует воздействие на изменение мощности электростанции 11,

привлекаемой к коррекции режима энергосистемы. Увеличение мощности этой электростанции, расположенной в приемной части энергосистемы, приведет к снижению перетока МСЭ, соответствующему измененному значе нию уставки регулятора перетока. Если А Рп АРп , то уставка регулятора перетока увеличивается (А Ру 0), что приводит к повышению использования пропускной способности МСЭ.

При недостаточном регулировочном диапазоне РЭС на снижение мощности ( ) требуется такое изменение мощности электростанции, предназначенной для коррекции режима энергосистемы, которое

позволило бы расширить регулировочный диапазон РЭС на снижение мощности на величину А Р А РП - А РП . Коррекция режима в этом случае должна производиться таким образом, чтобы в результате ее осуществления изменение нагрузки электропередач привело бы к расширению регулировочных диапазонов РЭС на снижение мощности АР, (i 1,п).

Таким образом, реализация предлагаемого способа позволяет наиболее полно использовать пропускную способность МЭС в условиях ограничений на изменение мощности РЭС, накладываемых допустимым по устойчивости изменением мощности электропередач с ограничителями перетока. При этом действие регулятора перетока не вызывает перегрузки электропере, vi с ограничителями перетока, что повышает надежность работы энепгосистемы.

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования перетока активной мощности, согласно которому измеряют отклонение перетока мощности по межсистемной электропередаче от уставки, формируют величины приращений управляющего воздействия на изменение мощности регулирующих электростанций в функции измеренного отклоне- ния и изменяют мощности регулирующих электростанций на указанные величины, измеряют перетоки мощности электропередач, контролируемых ограничителями перетока, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе энергосистемы, на каждом временном интервале управления определяют диапазоны допустимых изменений мощности электропередач, контролируемых ограничителями, на увеличение Pnj и снижение Pnj мощности, как разность измеренных мощностей и уставок ограничителей перетоков, а также коэффициенты влияния изменения мощности регулирующих электростанций на пере- токи мощности электропереда ч с ограничителями мощности а , где i 1 ,n, n - число регулирующих электростанций, j - 1,m, m - число этих электропередач, коэффициенты влияния изменения мощности ре- гулирующих электростанций на переток мощности межсистемной электропередачи и, затем формируют целевую функцию макси- мального снижения перетока межсистемной электропередачи А Рп

«jPi+«2 Р2 + ... + «п Рп

при ограничениях, накладываемых допусти- мыми изменениями мощности электропере- дач Pnj

«11 Pi + «12 Р2 + ... + «1п Рп Рп1,

«12 Р + «22 Р2 + ... + «2п Рп Рп2,

«ml Pl+«m2 Р2 + ...+ «mn Pn Pnm,

и целевую функцию максимального увеличения перетока межсистемной электропере- дачиДРр

/ Pi

«2

Р2

. + «п

Рп

ДРп

при ограничениях, накладываемых допустимыми изменениями мощности электропередач JPpj

«11 Р1 + «12 + ... + «12 Pi + «22 P2 + ... + «2n

«1n Pn Pp1, Pn Pn2,

«ml Pl + «m2 P2 + ... + «mn

.m

определяют максимальные значения снижения ДРп и увеличения А Рп мощности электропередачи, а также величины максимально - допустимых положительных Pi и отрицательных PI приращений мощности регулирующих электростанций путем решения указанных целевых функций, затем осуществляют подготовку регулировочных диапазонов регулирующих электростанций в соответствии с определенными значениями мощностей PJ и PI , где i 1,n, одновременно с этим определяют требуемые по условиям расчетных возмущений диапазоны регулирования перетока мощности межсистемной электропередачи на увеличение ДРп и снижение мощности регулирующих электростанций, после чего при условии ДРп АРп изменяют уставку регулятора перетока на величину А Ру ДРП - АРп , а при выполнении условия и полной реализации диапазона ДРп осуществляют изменение мощности электростанций, привлекаемых к коррекции режима энергосистемы, на величину, обеспечивающую расширение диапазона АРп на величину АР ДРп - АРп .

Сущность изобретения: диапазоны изменения мощности регулирующих электростанций определяются с учетом допустимых изменений мощности по электропередачам, контролируемым ограничителями перетоков мощности. Суммарный регулировочный диапазон электростанций, подключенных к системе регулирования перетоков, сравнивают с требуемым значением этого диапазона по условиям устойчивости межсистемой электропередачи при расчетных возмущениях в энергосистеме. При неравенстве этих диапазонов производится изменение уставки регулятора перетока, приводящее к снижению или увеличению запаса статической устойчивости электропередачи. 1 ил.