I
Изобретемйе относится к управлению режя)1ами работы энергосистем и может быть использовано для регулирования напряжения сетевого района энергосистемы.
И жестны способы автоматического регулирован1ш напряжения узла электрической сети, основанные на измерении напряжения узла и потоков мощности его лучей-присоединений, суммирований напряжения с ЭДС, пропорциональными мсхцностям лучей, и воздействий на ис-; точнвки реактивной мощности и трансформаторы сЬязи узла в зависимости от характера этой суммы 1 .
Однако Данные способы позволяют реализовать регулирование напряжения в одном узле, так как используют исходную информацию тольжо этого узла. Для сетевого района такие способы не пригодны.
Известен также способ автоматического регулирования напряжения в электрических сетях путем программного управлення трансформаторами связи в зависимости от напряжения сети и nepeTOKaj реактивной мощности по линии связи между трансформаторами связи 2 .
Этот способ позволяет осуществить регулирование напряжения сетевого района, однако оно не обеспечивает требуемого распределения напряжений в контрольных узлах, так как фактически регу10 лирование трансформаторов связи выполняется по локальной информации напряжения даннся о узла и перетокам в соседние. Что касается напряжений в других узлах и перетоков из соседних узлов в более
IS дальние от данного, то они никаким образом не учитываются. Способ не предусматривает отработки какого- ибо обобщающего критерия по всей электрической сети. Поэтому снижение потерь, связанных с перетоками мощности, достигается только для локальных участков сети. В целом потери в сети при этом могут не только уменьшаться, но даже возрастать, Известен способ автоматического регулирования напряжения в энергосистеме путем централизованного изменения ус- тавок источников реактивной мощности и трансформаторов связи в зависимости от отклонений напряжения в контрольных узлах и пропорциональных им приращений ущерба, В отличие от предыдущего способа здесь предусмотрен обобщающий кри терий регулирования напряжения для всего сетевого района. Он состоит в сопоставлении по величине г/ежду собой приращений ущерба в контрольных узлах. Изменение уставок источников реактивной мощности осуществляют, начиная с источ1шка, для которого отнощение изменения напряжения в узле с максимальным значением сигнала приращения ущерба к величине изменения реактивной мощности является наибольщим З . Хотя критерий сопоставления приращений ущерба и отнощений изменения напряжения к изменению реактивной мощности для каждого узла охватывает параметры рейсима всего сетевого района или даже энергосистемы, результаты его воздействи на энергообъект являются чисто локальными. Действительно, критерий позволяет выбрать узел электрической системы, где регулирование напряжения является наиболее желательнымГ однако это вовсе не означает, что в результате такого регулирования может быть достигнут больщий эффект для всей системы, т. е. более оптимальное распределение напряжений в узлах, которое обеспечивает меньшие потери в электрических сетях, более высокое качество напряжения в целом, а не и отдельном узле. Потери в сетях, ущерб от отклонений напряжения, качество напр жения для сетевого, района или энергосис темы могут быть эффективно сбалансированы только тогда, когда критерии, харак теризующие их и используемые для регулирования, будут на столько представлять .распределение (или динамику) оптимизируемого показатели, сколько давать интегральную оценку последнего для всего эне н ообъеКта. Обсуждаемый критерий не дает требуемую интегральную оценку. Поэтому достигаемое с помощью него Повьпиенис качества напряжения спр)авед- липо только для регулируемого узла. Что касается энергосистемы, то для нее в целом такой способ регулирования может но повысить, а даже снизить качество напряжения, также не снизить, а возможно и увеличить потери от перетоков мощности в сетях. 11ель изобретения - уменьшение .потерь, связанных с перетоками мощности по линиям электрической сети. Эта цель достигается тем, что согласно способу регулирования напряжения электрической сети путем централизованного управления источниками реактивной мощности и трансформаторами связи в зависимости от напряжений контролируемых узлов, измеряют нагрузку контрольных узлов, получают среднее значение напряжений контролируемых узлов путем суммирования с удельными весами, пропорциональными нагрузкам , напряжений узлов, суммируют модули степенных преобразований отклонений напряжений контролируемых узлов от их среднего значения с теми же удельными весами и управл5пот источниками реактивной мощности и трансф:-рматорами связи до получения минимума суммы модулей отклонений, а затем максимума среднего значения напряжений контролируемых узлов. Уменьщение потерь в целом по всей сети реализуется благодаря использованию для регулирования критериев., дающих интегральную оценку распределения напряжений в сети. Так, сумма напряжений узлов с удельными весами является средним значением (математическим ожиданием) данного распределения, а другая сумма модулей степенных преобразований отклонений напряжений в указанных узлах с теми же удельными весами характера- зует рассеяние (дисперсию) напряжений. Удельные веса при формировании него значения и рассеяния могут быть выбраны различными путями, в том числе и пропорциональными нагрузками узлов. Это зависит от состава и категооии потребителей в различных узлах. Если категория нагрузок в узлах в среднем однородная, то целесообразно удельные веса принять пропорциональными нагрузкам. Если категория нагрузки в ряде узлов более ответственная, чем в остальных, то напряжениям в данных узлах нужно присвоить более высокие удельные веса. В случае однородной категорийности и небольщого отличия нагрузки в различных узлах удельные веса могут быть приняты одинаковые. При соблюдении способов выбора удельных весов сформированные среднее значение и рассеяние наиболее полно характеризуют распределение напряжений в узлах. Критерии среднего значения и рассеяния напряжений узлов непосредственно
связаны с потерями электрической сети. Действительно, чем выше с-реднее значение, тем при более высоком напряжении ведется передача н распределение электроэнергии, а следовательно, тем
ниже потери в сети. С уменьшением рассеяния напряжения относительно среднего значения снижаются также и потери в сети, так как отклонения напряжений от среднего значения, которые.формируют рассеяние, и перепады напряжений по концам линий, определяющие потерн в электропередачах, в среднем уменьшаются при уменьшении разницы между напряжениями в различных узлах. Идеальным случаем распределения напряжения в узлах сети с точки зрения потерь является такой, когда напряжения во всех узлах одинаковые. Потери при этом в сети будут равны нулю, среднее значение - напряжению в любом из узлов, рассеяние - нулю. Однако в обычной сети это может быть тогда, когда перетоки по линиям равны нулю.
Фактические перетоки по линиям
обуславливают потери, что приводит к фазовой И амплитудной неодинаковости напряжений в различных узлах сети. Поэтому при регулировании напряжений в сети необходимо добиться минимально возможной фазовой и амплитудной не- одинаковости. Физически фазовая неодинаковость напряжений в узлах не может существовать отдельно без амплитудной. Поэтому достаточно воздействовать на последнюю, чтобы изменить потери в сети. Это воздействие может быть весьма эффективно осуществлено в два этапа. Сначала необходимо добиться мвввмадьво возможного рассеяния напряжений.Этопря- вецет к снижению отклонений или иеоаинаковрсти напряжений в узлах, а следсжатвпьно обеспечит наилучшее для данных условий среднего уровня напряжений распределение последних с точки зрения минимума потерь в сети. Затем следует повысить среднее значение (уровень) напряжения. Эта мера повысит напряжения в узлах, kiTO снизит токи в линиях и отклонения напряжений от нового среднего значения, т.е. неодинаковость напряжений, что эквивалентно также снижению потерь в сети.
Таким образом, регулируя источники реактивной мощности и фансформаторы связи, исходя из минимума рассеяния и максимума среднего значения напря;кений в узлах сети, можно получить дкесьма близкое к оптимальному, с точки
зрения потерь, распрюдепение напряжений электрической сети.
На чертеже представлен возможный вариант схемы для осуществления предлагаемого способа.
На схеме изображена электрическая сеть с узлами 1 - 8. К узлам через трансформаторы связи подключены нагрузки и источники реактивной мощности. Электрическая сеть содержит регуляторы 9 - 15 трансформаторов связи, нагрузок, регуляторы 16 - 19 источников реактивной мощности. Информация об .уровнях напряжений (штрихпунктирные iлиний) и нагрузках (пунктирные линия) узлов собирается и обрабатывается иа центральном пульте 20. На основании этого вырабатываются командные воздействия, которые с центрального пульта поступают на регуляторы.
Способ регулирования напряжения электрической сети осуществляется следукшим образом.
С помощью датчих(ж напряжения и мсмцности, а также каналов телемеханики на вентральном пульте собирается инфо1 ма1шя,о значениях напряжения и нагруэки выбранных контрольных узлов 1-7 электрической сети, На центральном пульте 2О с помсяцью вычислительных средст ,Ш1И специализированной аппаратуры, осу ществляют суммирование напряжений в узлах судельными весами S /S, где 5 - мсицность нагрузки i -го узла; 5 - 1югрузка всех контрольных узлов, т. е. получают среднее значение напряжен ш: ,)-.Дц5,(в,
где И- число контрольных узлов.
Также производят суммирование модулей степенных преобразований отклонений напряжений 0 от их среднего зиачеаия М ( U) с теми же удельными весами, т. е. формируют рассеяние напря Т5(0)-.Д|1:и,-М(0),(6,
где К - показатель степенного преобразсюания. Если К 2, то рассеяние совпадает с наиболее часто используемой, математической статистике оценкой дисперсии случайной величины. Если К 2, то получаются другие оценки рассеяния, в том числе при К 1.
При формировании D10 ) становятся известными отклонения напряжений в узлах от среднего значения :
(unsiis Этот факт целесообразно использовать для установления порядка воздействий на регуляторы источников реактивной мощности и трансформаторов связи. Очевидно, регулирование нужно начинать с того источника, в узел которого (или который наиболее близко расположен к узлу) обнаружено наибольшее отклонение напряжения. Так, если наибольшее отклонение напряжения обнаружено в узле 3, следует произвести регулирование источника реактивной мощности, присоединенного к этому узлу. Если наибольшее отклонение напряжения оказалось в узле 1 не имеющем источника реактивной мощности, то необходимо реализовать регулирование какого-либо из источников в наиболее близких соседних узлах 2 или 4, а именно, того источника, в узле ко- торого большее отклонение О -M(U)JS-i/ Причем, если отклонение положительно, то необходимо уменьшить мощность, вы рабатываемую источником, и наоборот. После определенной дозы воздействи нужно сравнить полученное значение рас сеяния с предыдущим; Если рассеяние уменьшилось, следует продолжить воздействие на источник реактивной мощности в том же направлении, пока не прекратится уменьшение рассеяния. Получив минимум рассеяния D{U), необхо димо, если позволяют регулировочные диапазоны источников реактивной мощ- ности и не достигнуты максимальные экс плуатационные уровни напряжения в узл увеличить вырабатываемую реактивную мощность всеми источниками. Воздействие на источники можно осу ществить в соответствии с удельными весами узлов. При этом, если в части узлов получены максимальные эксплуатационные уровни напряжения, воздействия на источники реактивной мощности целесообразно продолжить. Однако в узлах с максимальными эксплуатационным напряжениями полярность .воздействий, нужно изменить на противоположную и дозировать последние так, чтобы эксп луатационные пределы не были превышены. Так, следует продолжать воздействия, пока не будет достигнут максиму среднего значения М (U ). Причем с момента, когда были начаты воздействи противоположной полярности, в узлах с предельными напряжениями необходимо более внимательно следить за величино рассеяния чтобы оно не превзошло достигнутого ранее минимума, так как с указанного момента в сети начинает изменяться не только средний уровень напряжения, но также и характер распределения напряжения в узлах. Если при регулировании источника реактивной мощности в узле начинает возрастать D(U) должно быть прекращено воздействие в данном узле и начато воздействие в следующем по порядку узле. При отработке минимума 1)( максимума MlU) с центрального пульта 2О организуют также воздействия на трансформаторы связи, которые должны изменять свои коэффициенты трансформации в соответствии с напряжениями ( в узлах и потребляемой мощностью 5,. Все воздействия, посылаемые с центрального пульта на источники реактивной мощности и трансформаторы связи, отрабатываются на конкретных объектах через свои регуляторы 9 - 15 и 16 - 19, ко- торые, наряду с воздействиями центрального пульта, воспринимают полагающуюся информацию конкретного объекта, напря жение узла и потоков мощности в его присоединениях, т. е. регулирование источников реактивной мощностии транс- форматоров связи .осуществляется- через установленные на данных объектах регуляторы напряжения, на которые подается дополнительная информация с центрального пульта. После обработки минимума рассеяния и максимума среднего значеш|Я распределения напряжений в узлах электрической сети, которые начинались:с целью уменьшения максимального отклонения напряжения в конкретном узле от среднего значения всех контрольных узло&, приступают к следукяцему шпслу регулирования, который реализует точно так же, как и описанный пикл, т. в., начиная с выявления максимального; отклонения напряжения в контрольных узлал, выбора узла, где должен быть отрегулирован источник реактивной мощности и т.д. Возможны и другие конкрютные реализации операций предлагаемого способа регулирования напряжения. В результате .описанного регулирования напряжения электрической сети в каждый небольшой промежуток времени (момент) будет оптимальное распределение напряжения в контрольных узлах, что обеспечит минимум потерь в сети от перетоков мощности в линиях. До сих пор такие способы регулирования напряжения по интегральнъгм критериям всей сети не применялись. Способ требует для реализации не много аппаратуры : каналы для передачи данных (телемеханика), простые датчики напря жония, центральный пульт,
Что касается сложных датчиков мощности, то они в большинстве практических случаев могут не применяться : удельные узлов чаше всего определяются не объемом потребляемой мощности, а категорией потребителя, кроме того, потребляемые мощности в узлах не так уж сильно меняются. Поэтому удельные веса 1ЮПряжений в узлах и их отклонений
могут выбираться постоянными.
В отличие от способов регулирования действующих по детерминированным алгоритмам, предлагаемый способ гибок в реализации и внедрении. Для его осущестления первоначально достаточно выбрать три наиболее значимых контрольных узпо. По мере накопления опыта и аппаратуры, совершенствования последней, способ может быть распространен на большее количество узлов, постепенно охватывая все важные узлы. Вследствие развития сети значимость узлов будет меняться. Способ может быть применен в любой сети, независимо от числа узлов источников реактивной мощности, их типа
Формула изобретения
Спсюоб регулирования напряжения электрической сети путем централизованного управления источниками реактивной мощности и трансформаторами связи в зависимости от напряжений контролируемых узлов, отличающийся тем что, с целью уменьшения потерь, связанны с перетоками мощности по линиям сети, изменяют нагрузки контрольных узлов, получают среднее значение напряжений контролируемых узлов путем суммирования с удельными весами, пропорциональными нагрузкам, напряжения узлов, суммируют модули степенных преобразований отклонений напряжений контролируемых узлов от их среднего значения с теми же удельными весами и управляют источниками реактивной мощности и трансформаторами связи до получения минимума суммы модулей отклонений, а затем максимума среднего значения напряжений контролируемых уЗЛО1ч. Источники информации,
принятые во внимание при экспертизе
1.Авторское свидетельство СССР № 496635, кл. Н О2 J 3/12, 1973.
2.Авторское свидетельство СССР № 432635, кл. Н О2 J 3/12, 1971.
3.Авторское свидетельство СССР № 481099, кл. Н 02 J 3/12, 1972 (прототип).
