Способ повышения динамическойустойчивости электрических систем Советский патент 1976 года по МПК H02J3/24 

1

Изобретение относится к электроэнергетике, может использоваться для осуществления параллельной работы электрических генераторов и электростанций и для автоматического регулирования электрически.х сетей и применяться в электрических системах и электропередачах, содержащих многоцепные линии связи, для улучщеиия динамической устойчивости, т. е. обеспечения синхронной параллельной работы генераторов и станций при больщих возмущениях.

Известен способ повышения динамической устойчивости 1, заключающийся в дополнительном унравлении активной моп1,постью генераторов электрической системы путем фазового управления элементами электрической Системы.

По этому способу фазовый сдвиг осуществляется путем изменения группы соединения трансформаторов или посредством кругового переключения фаз во время паузы автоматического новторного включения (АПВ).

Однако, хотя принципиально способ применим в случае одноцепных и многоцепных линий электропередач, практически ири наиболее часто встречающихся возмущениях, вызванных повреждением линии, его можно эффективно использовать только для одноцепиых электропередач, которые при современном уровне развития электрических систем

встречаются редко. В случае двух и более цепей (линий) электропередачи предусматриваемая этим способом общая пауза для осуществления фазового переключения во всех параллельных ветвях схемы приводит к полному разрыву связи между станциями и обуславливает неблагоприятное соотнощение энергий ускорения и торможения генераторов системы, что в большинстве случаев приводит к ухудшению устойчивости ио сравнению с отключением и обычным, без фазового сдвига, АПВ только поврежденной цепи. Кроме того, трудно привести схему в статическое состояние в связи с тем, что во время паузы при переключении происходит также разрыв всей электропередачи, что связано с расхождением роторов генераторов системы и ухудшением устойчивости.

1Дель изобретения - повышение эффективности воздействия на активную мощность (момент) генераторов при динамических переходах в многоценных электропередачах и обеспечение перехода системы в статическое состояние с сохранением связи генераторзум.

Это достигается тем, что по предлагаемому

способу фазовое управление осуществляют путе.м автоматического повторного включения

цепи электропередачн, на которой было новреждение, со сдвигом фаз по отношению к

другим цепям, контролируют соотношение энергии ускорения и торможения генераторов II в момент оптимального соотношения указанных энергий переключают другие цепи на тот же фазовый угол, что и цепь, на которой было повреждение.

На фиг. 1 приведена одна из возможных схем электрической системы с многоцепной линией электропередачи, в частности двухцепной, иллюстрирующей предлагаемый способ; на фиг. 2 - трехлинейная схема фазосдвигаюшего устройства на примере кругового переключения фаз выключателями линии со сдвигом в цепи па 120 эл. град.; на фиг. 3 - характеристики активной мощности генератора.

Схема электрической системы (фиг. 1) состоит из передающей части (эквивалентный генератор 1, связанный с трансформатором 2, к которому присоединена группа выключателей 3-8), соединенлой двумя цепями 9 и 10 линии с приемной системой (выключатели 11 и 12, которыми к подключен трансформатор 13, связанный с эквивалентным генератором 14).

На трехлинейной схеме фазосдвигающего устройства (фиг. 2) показаны выключатели 3, 4 и 5, причем положение их контактов соответствует исходному режиму, выключатель 3 включен, а выключатели 4 и 5 отключены. На фиг. 2 приведено также обозначение фаз А, В, С. Схема включения выключателей 6, 7 и 8 аналогична.

На фиг. 3 приведены характеристики активной мощности генератора 1 на отдельных этапах динамического перехода, где 15 - характеристика активной мощности, т. е. зависимость активной мощности генератора (Р) в функции угла положения ротора (б) .в нормальном режиме до аварии, причем РО и бо - активная мощность и угол ротора генератора в нормальном режиме; 16 - характеристика активной мощности при отключении одной цепи линии, 17 - результирующая характеристика мощности при и2синфазном режиме работы цепей; 18 - характеристика при включенной одной цепи с фазовым сдвигом на 120 эл. град.; 19 - характеристика после фазового регулирования в обеих цепях иа 120 эл. град. Характеристики иа фиг. 3 для упрощеиия построеиы и рассмотрены при следующих допущениях: мощность генератора 14 во много раз превыщг1ет мощность генератора 1, рассматривается уснешное АПВ и мопщость турбины (Ро) в течение динамического перехода принята постоянной.

При повреждении, например, в цепи 9 нри угле ротора генератора 6i отключаются выключатгли 3 и И, и в нериод паузы АПВ мощность передается по цепи 10 (фиг. 1), что соответствует характеристике 16 (фиг. 2). После устранения повреждения при угле бз осуществляется трехфазное АПВ включением выключателей 4 и 11 (создается несинфазный режим цепи 9 по отношению к цепи 10) со сдвигом

фазы иаиряжеиия в начале цепи 9 на 120 эл. град, в стороиу отставания. В результате такого фазового регулирования результирующая характеристика активной мощности

эквивалентного генератора 1 смещается на угол порядка 60 эл. град, в сторону вращения его ротора, способствуя его торможению, а также появляется уравнительный ток между цепями, вызывающий дополнительные потери

активной мощности в проводах цепей линии. Этому режиму соответствует характеристика 17.

С целью повышения эффективности воздействия на активную мощность генератора 1 путем многократного торможения его и приведения схемы системы после описанного фазового регулирования в нормальное статическое сосшяиие, в момеит времеии, соответствующий требуемому соотношению энергий ускореиия и

торможения генератора при угле ротора бз, отключается выключатель 6 цепи 10 и с минимальиой ио условиям деионизации паузой при угле 64 включается выключатель 7, осуществляя фазовый сдвиг в цепи 10 на 120 эл. град.

В период паузы между отключением выключателя 6 и включеиием выключателя 7 связь генератора 1 с приемной системой осуществляется по цепи 9, чему соответствует характеристика 18.

После включения выключателя 7 результирующая характеристика мощности получает общее смещение на 120 эл. град, в сторону вращения ротора генератора (характеристика 19). При этом восстанавливается амплитуда

характеристики, которая уменьшалась в негюлнофазном режиме.

Если полученная в результате этого фазового регулироваиия дополнительиая энергия торможения окажется недостаточной для обеспечения динамической устойчивости, то описываемый выше процесс фазового регулирования может быть многократно продолжеи до обеспечения устойчивости. Таким образом, предлагаемый способ позволяет в случае электрических систем, содержащих многоцепиые линии, повысить уровень динамической устойчивости за счет форсированной иередачи избыточной энергии из передающей системы в приемную с одновремепиым использованием проводов линии для рассеяния части электрической энергии путем преобразоваиия ее в теило, т. е. в качестве тормозных сопротивлений. При этом предусматривается возможиость многократного повторения указанных процессов вплоть до обеспечения устойчивости.

В часто встречающемся случае двухцепиой электропередачи целесообразно применение простого фазосдвигающего устройства, в виде

системы трех (трехфазных) выключателей на одну цепь, обеспечивающих круговую перестановку фаз. В этом случае для реализации предлагаемого способа требуется дополнительная установка четырех выключателей на электропередачу. Сочетание многократиого фазового регулирования с несинфазным промежуточным режимом устраняет полный разрыв э,,ектрической связи передающей и приемной частей системы при осун1,ествлении фазового сдвига после аварии, что уменьшает небалансы активной мощности (момента) на валах генераторов и способствует сохранению их синхронной параллельной работы.

Формула изобретения

Способ повышения динамической устойчивости электрических систем, заключающийся в дополнительном управлении активной мощностью генераторов электрической системы путем фазового управления элементами электрической системы, отличающийся тем, что, с целью повыщения эффективности воздейст ВИЯ на активную мощность генераторов при динамических переходах в многоцепных электропередачах и оипспечения перехода системы в статическое состояние с сохранением связи между генераторами, указанное фазовое управление осуществляют путем автоматического повторного включения цепи электропередачи, па которой было повреждение, со сдвигом фаз по отнощению к другим цепям, контролируют соотношение энергии ускорения и торможения генераторов и в момент оптимального соотношения указанных энергий переклю4iiiOT д|Пгие uoiii; ij. iOT же фазовый угол, что и цепь, на которой было иовреждение.

1. В. М. Чебан. Колшлексное применение н олольно-иоперечиого регулирования с де.;;ью повыш; 1 я устойчивости и надежности - прктрических систем. Доклады па III Всесоюзно.м гяучпо-тех)и:иеском совещании по усTOiiuHBocTH п надежпити энергосистем СССР. Л., «Энергия.-, 1973.

.1 цепи 9