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

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для авто- матического ограничения перетока мощности между двумя энергосистемами.

Известен способ автоматического ограничения перетока мощности согласно которому осуществляют воздействие на изменение мощности регулирующих электростанций (РЭС) при выходе перетока из диапазона допустимых значений.

Недостатком способа является то, что в нем не предусматривается изменение уставки ограничения перетока в зависимости от режима энергосистемы

Известен также способ автоматического ограничения перетока, в котором уставка ограничения перетока изменяется в функции режима загрузки других электропередач энергосистемы 2

В этом производится коррекция уставки ограничителя перетока, но при этом не учитывается изменение параметров энергосистемы, влияющих на предел статической устойчивости электропередачи, что снижает эффективность использования способа

Известна система автоматического ограничения перетока мощности, в которой осуществляется изменение уставки ограничения перетока мощности в функции параметров энергосистемы, влияющих на предел статичесокй устойчивости электропередачи.

Недостатком этого способа является постоянство принятого запаса статической устойчивости электропередачи вне зависимости от динамических параметров РЭС и амплитуды нерегулярных колебаний перетока мощности, что снижает использоVJ

VI оо со о о

вание пропускной способности электропередачи.

Цель изобретения - повышение использования пропускной способности электропередачи, достигаемое увеличением загрузки электропередачи при наличии регулировочного диапазона потребителей-ре- гуляторов (ПР), подключенных к ограничителю перетока.

Цель достигается тем, что в способе автоматического ограничения перетока мощности между двумя энергосистемами определяют на модели текущего режима энергосистемы предел статической устойчивости электропередачи РПр, при этом измеряют переток мощности и сравнивают его с уставкой. В случае превышения перетоком уставки производят изменение мощности регулирующих электростанций пропорционально сумме полученного отклонения, его интегральной и дифференциальной составляющих. Дополнительно определяют текущее значение среднего квадратичного отклонения перетока мощности о и предельно допустимое значение перетока по условиям обеспечения устойчивости по выражению РПу (Рпр - 3 о)/ (1 + Кн), где Кн - коэффициент запаса устойчивости электропередачи. Затем определяют диапазон регулирования мощности электропередачи Д Рп, реализуемый потребителями-регуляторами энергосистемы,

ж по выражению ДРП 2 а Pj- где«

-- 1

- коэффициент влияния изменения мощности j-ro потребителя-регулятора на переток мощности; Л PJ- текущее значение регулировочного диапазона j-ro потребителя-регулятора, m - число потребителей-регуляторов. Определяют также предельно допустимое значение перетока РПн по условиям обеспечения заданной надежности электроснабжения выделенных потребителей, сравнивают по величине параметры Рпу и РПн и при выполнении условия Prfc Рпу определяют предельно допустимую величину перетока РПН по надежности электроснабжения по- требите лей по выражению Рпн1 Кнад Д Рп + Рпн, где Кнад - коэффициент надежности реализации регулировочного диапазона ДРП. Затем определяют указанную уставку по выражению Ру mlrt {РПи , Рпу}, контролируют текущее значение интенсивности переходных процессов по величине скольжения и при скольжении, превышающем заданное значение, снижают мощность потребителей-регуляторов на суммарную величину, определяемую выражением Д Рпр Ру1 РПН.

На фиг.1 показана схема осуществления способа автоматического ограничения перетока.

Схема содержит датчик 1 величины перетока мощности, задатчик 2 уставки ограничения перетока, элемент 3 сравнения величины перетока с уставкой, устройство 4 коррекции уставки, блок 5 определения среднего квадратичного отклонения пере0 тока мощности, устройство 6 выделения нерегулярной составляющей отклонения перетока, вычислительное устройство 7 ка- . нала управления ПР, устройство 8 распределения регулирующего воздействия

5 канала управления ПР, канал 9 телеуправления, систему 10 управления ПР, потребитель-регулятор 11, устройство 12 выделения регулярной составляющей отклонения перетока, вычислительное устройство 13, уст0 ройство 14 распределения задания мощности регулирующих электростанций, регулирующую электростанцию 15, канал 16 передачи информации, блок 17 определения диапазона регулирования мощности

5 электропередачи, осуществляемого ПР, блок 18 определения уставки ограничения перетока по надежности электроснабжения потребителей, подключенных к системной автоматике, блок 19

0 определения установки ограничения перетока по устойчивости электропередачи, устройство 20 сравнения, датчик 21 интенсивности переходного процесса электропередачи, превышающей заданную величину,

5 устройство 22 связи с потребителями-регуляторами, устройство 23 системной автоматики, действующей по факту перегрузки электропередачи, выделяемые потребители-регуляторы 24, отключаемые системной

0 автоматикой.

Система автоматического ограничения перетока мощности работает следующим образом.

Датчик 1 производит измерение перето5 ка мощности в межсистемной электропередаче, величина которого сравнивается в элементе 3 с заданным значением (уставкой ограничения перетока), которое выдает задатчик 2. Отклонение перетока от заданного

0 значения с элемента 3 подается на устройства б и 12, первое из которых выделяет нерегулярную составляющую отклонения перетока, второе - регулярную составляющую отклонения перетока. Вычислительные

5 устройства 7 и 13 в соответствии с принятым законом ограничения перетока вырабатывают управляющие воздействия соответственно на изменение мощности ПР и РЭС. которое распределяется устройствами 8 и 14 между отдельными ПР и РЭС, подклюценными к системе ограничения перетока мощности. Управляющие воздействия от ус- тройства 8 по каналам 9 передаются на системы 10 управления потребителей-регуляторов 11. Устройство 14 производит распределение управляющего воздействия, сформированного вычислительным устройством 13, между отдельными РЭС посредством каналов 9 телеуправления.

Ограничение перетока мощности, реализуемое по двум отдельным каналам управления мощностью РЭС и ПР, объясняется различием динамических характеристик РЭС и ПР на увеличение (снижение) активной мощности. Маневренные РЭС, подключаемые к системе ограничения перетока, работают в более экономичном режиме, если осуществляют подавление отклонения от уставки среднего уровня перетока мощности (регулярной составляющей перетока). Поэтому управление мощностью РЭС осуществляется по каналу отклонения регулярной составляющей перетока.

Управление современными крупными потребителями электроэнергии в ряде случаев осуществляется через посредство ти- ристорных преобразователей. Мощные потребители электроэнергии индукционные плавильные установки, дуговые печи, уставки плазменно-дугового переплава, электролизные установки оборудуются автоматически управляемыми тиристорными преобразователями, обладающими высоким быстродействием изменения мощности. Такие и им подобные установки, используемые как потребители-регуляторы, способны подавлять нерегулярные отклонения перетока, связанные со случайными из- менениями нагрузки приемной энергосистемы с периодичностью 2-8 мин. Кроме того, системы управления указанными уставками позволяют осуществить быстрое, за доли секунды, изменение потребляемой мощности в рамках регулировочных диапазонов этих установок, что может быть использовано для экстренного снижения перетока в аварийных ситуациях.

Для подавления нерегулярной составляющей отклонения перетока используется канал непрерывного управления мощностью ПР. включающий устройства 5-10. Ограничение (подавление) нерегулярной составляющей приводит к недоотпуску энергии потребителям-регуляторам. Учитывая то., что нерегулярные колебания перетока имеют периодический характер в цикле управления мощностью ПР может быть предусмотрена компенсация недоотпуска энергии. При увеличении перетока принудительно снижается мощность ПР по отношению к заданному уровню, что ведет к недоотпуску энергии. Компенсация недоотпуска может производиться в период снижения

перетока по отношению к среднему уровню, в течение которого мощность ПР повышается по отношению к заданному значению, определяемому технологией работы ПР. При осуществлении способа уставка ограничения перетока определяется по выражению Ру МИН {Рпн , РПу

1}, где Рпн1

предельно допустимая величина перетока по надежности электроснабжения выделенных потребителей, подключенных к системной автоматике разгрузки электропередачи; РПу - предельно допустимое значение перетока по условиям обеспечения устойчивости электропередачи.

Параметр РПу определяется по выражению Рпу (Рпр 3 ст)/(Кн + 1), где Рпр - предел статичесокй устойчивости электропередачи; о- среднее квадратичное отклонение перетока мощности; Кн коэффициент запаса устойчивости электропередачи. Величина РПр определяется на модели текущего режима энергосистемы и вводится в блок 19. Значение а определяется блоком 5 по результатам изменения перетока на контролируемом временном

интервале, осуществляемого датчиком 1.

Для определения предельно допустимого значения перетока мощности по электропередаче, исходя из обеспечения надежности электооснабжения потребителей, должна быть известна зависимость показателя надежности электроснабжения потребителей, подключенных к системной автоматике, от величины перетока мощности. Тогда по заданному показателю надежности можно определить предельно допустимое значение перетока мощности.

В качестве показателя надежности целесообразно использовать относительное удовлетворение потребителей электроэнергией в рассматриваемый час работы энергосистемы я 1 - A W/W, где A W - математическое ожидание недоотпуска энергии потребителям; W - потребляемая энергия. Расчет зависимости л f (Рп), где

Рп - величина перетока мощности по электропередаче, основан на определении математического ожидания недоотпуска электроэнергии потребителям при их отключении системной автоматикой.

Суммарная величина недоотпуска энергии AW определяется суммой A W A Wi + AW2 AW3+ AW4, где A Wi - математическое ожидание недоотпуска энергии (МОНЭ), обусловленное действием

автоматики, срабатывающей при аварийном ослаблении электропередачи; - МОНЭ по причине случайного отклонения нагрузки от ее планируемого значения; - МОНЭ, обусловленное действием автоматики при отключении генерирующей мощности в приемной части энергосистемы; - МОНЭ по причине действия делительной автоматики.

Величины недоотпуска электроэнергии потребителям A Wi - A W/i определяются соответствующими значениями частоты отключения потребителей по указанным причинам, средними значениями длительности простоя потребителей и другими факторами, влияющими на недоотпуск энергии. Частота отключения находится в прямой зависимости от величины загрузки электропередачи.

На фиг.2 показана зависимость показателя надежности п , полученного расчетным путем для межсистемной электропередачи, от величины загрузки этой электропередачи. При заданном значении показателя надежности лз однозначно определяется величина предельно допустимого перетока мощности РПн по условиям обеспечения заданной надежности электроснабжения выделенных потребителей. Зависимость тг f (Рп) вводится в блок 18, величина РПн может быть получена по . заданному значению лз .

В устройстве 20 производится сравне- ние предельно допустимых величин перетока РПу и РПН. результате сравнения окажется, что Рпу РПН, то в качестве уставки ограничения перетока используется предельно допустимая величина перетока по условиям обеспечения устойчивости РПу. При выполнении условия РПу Рпн, проверяемого устройством 20, определяется второе значение предельно допустимого перетока РПН по надежности электроснабжения выделенных потребителей по выражению РПн Кнад ДРп + РПН, где ЛРП - диапазон регулирования мощности электропередачи, реализуемый потребителями-регуляторами энергосистемы; Кнад- коэффициент надежности реализации регулировочного диапазона ДРП

Регулировочный диапазон ДРП определяется в блоке 17 по выражению ДРП

m

2 2j APj, где ее. j - коэффициент J 1

влияния изменения мощности j-ro потребителя-регулятора на переток мощности; А Р -текущее значение регулировочного диапазона j-ro ПР; m - число ПР. подключенных к системе ограничения перетока мощности.

Величины регулировочных диапазонов APJ передаются по каналам 16 с ВЫХОДОР систем 10 управления ПР на входы fi/ ока 17 определения диапазона регулирования А Рп. Затем в блоке 18 диапазон ЛРП ис- 5 пользуется для определения величины параметра Рпн1.

Повышение уставки ограничения перетока возможно лишь в случае наличия диапазона регулирования АРП на быстрое 0 изменение мощности ПР. Устройство 20 производит сравнение параметров РПу и РПН , поступающих на его входы. Уставка ограничения перетока мощности определяется в устройстве 20 по выражению Ру1 5 мин {Рпн1, Рпу} и передается на вход устройства 4 коррекции, которое изменяет уставку задатчика 2 в соответствии с текущим значением Ру .

Смещение уставки ограничения перето- 0 ка в направлении больших значений загрузки электропередачи вызывает необходимость контроля интенсивности переходных процессов, который осуществляется датчиком 21. При этом производится 5 сравнение взаимного скольжения, замеренного в приемном узле электропередачи, с заданным допустимым значением Если текущее значение скольжения превысит заданный уровень, датчик 21 вырабатывает 0 управляющее воздействие, которое поступает на вход устройства 22. На другие его входы передаются от блоков 20 и 18 параметры Ру и Рпн. По полученной информации в устройстве 22 вырабатывается управляю- 5 щее воздействие на снижение мощности ПР приемной энергосистемы на суммарную величину, определяемую выражением ДРПр Ру - Рпн. Управляющее воздействие А РПр распределяется устройством 22 меж- 0 ду отдельными ПР и передается по каналам 9 на входы систем 10 управления ПР. При быстром снижении мощности ПР происходит столь же быстрое снижение перетока до величины, соответствующей его предельно 5 допустимому значению Рпн по условиям надежности электроснабжения потребителей. Экстренное снижение потребляемой мощности ПР предотвращает срабатывание системной автоматики 23, действующей по 0 факту перегрузки электропередачи. При этом обеспечивается заданный уровень надежности электроснабжения выделенных потребителей.

Таким образом, коррекция уставки ог- 5 раничения перетока в зависимости от текущих значений среднего квадратичного отклонения перетока а и диапазона регулирования мощности электропередачи

ДРп. реализуемого ПР энегоСистемы, позволяет наиболее полно использовать пропускную способность электропередачи с соблюдением заданного уровня надежности электроснабжения потребителей, под- ключенных к системной автоматике, действующей по факту перегрузки электропередачи.

Формула изобретения Способ автоматического ограничения перетока мощности между двумя энергосистемами, согласно которому определяют на модели текущего режима энергосистемы предел статической устойчивости электропередачи РПр. измеряют переток мощности, сравнивают его с уставкой, и в случае превышения перетоком уставки, изменяют мощность регулирующих электростанций пропорционально сумме полученного отклонения, его интегральной и дифференци- альной составляющих, отличающийся тем, что, с целью повышения использования пропускной способности электропередачи, дополнительно определяют текущее значение среднего квадратичного отклонения пе- ретока мощности а и предельно допустимое значение перетока по условиям обеспечения устойчивости по выражению Рпу (Рпр-3 сг)(Кн+ 1), где Кн- коэффициент запаса устойчивости электропередачи, оп- ределяют диапазон регулирования мощности электропередачи ДРП, реализуемый потребителями-регуляторами энергосистемы по выражению

ДРП Е «j Д PJ . j 1

где а.} - коэффициент влияния изменения мощности j-ro потребителя-реглуятора на переток мощности;

APj - текущее значение регулировочного диапазона j-ro потребителя-регулятора;

m - число потребителей-регуляторов, определяют предельно допустимое значение перетока Рпн по условиям обеспечения заданной надежности электроснабжения выделенных потребителей сравнивают по величине параметры Рпу и РПн и при выполнении условия Т5™ Рпу определяют предельно допустимую величину перетока РЈН по надежности электроснабжения потребителей по выражению

Рпн - К

над

Д Р + РГ

где Кнад - коэффициент надежности реализации регулировочного диапазона ДРн, затем определяют указанную уставку по выражению Ру1 min {Рпн1, Рпу}, контролируют текущее значение интенсивности переходных процессов по величине скольжения, и при скольжении, превышающем заданное значение, снижают мощность потрибетелей-регуляторов на суммарную величину, определяемую выражением ДРПр Ру -Рпн.

Сущность изобретения: уставка ограничителя перетока мощности по устойчивости электропередачи выбирается с учетом фактической величины среднего квэдратиче- ского отклонения перетока мощности. Уставка ограничителя- перетока по надежности электроснабжения потребителей, подключенных к системной автоматике, выбирается по величине регулировочного диапазона потребителей- регуляторов, управляемых ограничителем перетока. При переходных процессах, опасных для устойчивости электропередачи, включается канал экстренного управления мощностью потребителей-регуляторов и осуществляется снижение их мощности. Предусматривается регулирование нерегулярной составляющей перетока мощности при значениях перетока, превышающих уставку ограничителя по устойчивости электропередачи. 2 ил. (Л

/

К-ябьна

Ла

ю

Фиг. 2

Ррнрп