Способ автоматического ограничения перетока мощности между двумя энергосистемами

 

Сущность изобретения: уставка ограничителя перетока мощности по устойчивости электропередачи выбирается с учетом фактической величины среднего квэдратического отклонения перетока мощности. Уставка ограничителяперетока по надежности электроснабжения потребителей , подключенных к системной автоматике , выбирается по величине регулировочного диапазона потребителейрегуляторов, 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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 J 3/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4792342/07 (22) 26.12,89 (46) 30,11.92, Бюл. N 44 (71) Кировский политехнический институт (72) В.A. Каленик (56) Беркович М.А. и др. Основы автоматики энергосистем. — М.: Энергия, 1981, с,287289, Авторское свидетельство СССР

¹ 449988668888,, кКл, Н 02 J 3/06,,1974.

Авторское свидетельство СССР

N1280бб9,,кл. Н 02 J 3/06, 1985. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОГРАНИЧЕНИЯ ПЕРЕТОКА МОЩНОСТИ МЕЖДУ ДВУМЯ ЭНЕРГОСИСТЕМАМИ (57) Сущность изобретения: уставка ограничителя перетока мощности по устойчивости электропередачи выбирается с учетом факИзобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для автоматического 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).

„, SU, 1778860 А1 тической величины среднего квадратического отклонения перетока мощности, Уставка ограничителя- перетока по надежности электроснабжения потребителей. подключенных к системной автоматике, выбирается по величине регулировочного диапазона потребителейрегуляторов, 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.

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 использо1778860

10 вание пропускной способности электропередачи.

Цель изобретения — повышение использования пропускной способности электропередачи, достигаемое увеличением загрузки электропередачи при наличии регулировочного диапазона потребителей-регуляторов (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 = (Pnp — 3 гт)/ (1 +

Кн), где Кн — коэффициент запаса устойчивости электропередачи, Затем определяют диапазонн регулирования мощности электропередачи Л Рп, реализуемый потребителями-регуляторами энергосистемы, пе выРажЕнию ЛРв = 2 ai Pl, rAeal

j =1 — коэффициент влияния изменения мощности j-ro потребителя-регулятора на переток мощности; Л Pj — текущее значение peryr,èровочного диапазона I-ro потребителя-регулятора, m — число потребителей-регуляторов.

Определяют также предельно допустимое значение перетока Pll по условиям обеспечения заданной надежности электроснабжения выделенных потребителей, сравнивают по величине параметры Рпу и Рпн и при выполнении условия PrAi < Рлу определяют предельно допустимую величину перетока

PflH по надежности электроснабжения потребителей по выражению Рпн = Кнад

h, Р, + Рп„, где Кн д — коэффициент надежности реализации регулировочного диапазона Л Рп, Затем определяют указанную уставку по выражению Py = min (Рлн, Рпy}, 1контролируют текущее значение интенсивности переходных процессов по величине скольжения и при скольжении, превышающем заданное значение, снижают мощность потребителей-регуляторов на суммарную величину, определяемую выра1 жением Л Рпр =- Ру — Рпн.

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

Схема содержит датчик 1 величины перетока мощности, эадатчик 2 уставки ограничения перетока, элемент 3 сравнения величины перетока с уставкой, устройство 4 коррекции уставки, блок 5 определения среднего квадратичного отклонения перетока мощности, устройство 6 выделения нерегулярной составляющей отклонения перетока, вычислительное устройство 7 канала управления ПР, устройство 8 распределения регулирующего воздействия канала управления ПР, канал 9телеуправления, систему 10 управления ПР, потребитель-регулятор 11, устройство 12 выделения регулярной составляющей отклонения перетока, вычислительное устройство 13, устройство 14 распределения задания мощности регулирующих электростанций, регулирующую электростанцию 15, канал 16 передачи информации, блок 17 определения диапазона регулирования мощности электропередачи, осуществляемого ПР, блок 18 определения уставки ограничения перетока по надежности электроснабжения потребителей, подключенных к системной автоматике, блок 19 определения установки ограничения перетока по устойчивости электропередачи, устройство 20 сравнения, датчик 21 интенсивности переходного процесса электропередачи, превышающей заданную величину, устройство 22 связи с потребителями-регуляторами, устройство 23 системной автоматики, действующей по факту перегрузки электропередачи, выделяемые потребители-регуляторы 24, отключаемые системной автоматикой.

Система автоматического ограничения перетока мощности работает следующим образом..

Датчик 1 производит измерение перетока мощности в межсистемной электропередаче, величина которого сравнивается в элементе 3 с заданным значением (уставкой ограничения перетока), которое выдает задатчик 2. Отклонение перетока от заданного значения с элемента 3 подается на устройства 6 и 12, первое из которых выделяет нерегулярную составляющую отклонения перетока, второе — регулярную составляющую отклонения перетока. Вычислительные 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, подклю1778860

10 леуправления

20

35

50 ченными к системе ограничения перетока мощности. Управляющие воздействия от устройства 8 по. каналам 9 пе редаются на системы 10 управления потребителей-регуляторов 11, Устройство

14 производит распределение,управляющего воздействия, сформированного вычислительным устройством 13, между отдельными РЭС посредством каналов 9 теОграничение 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 тиристорных 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, способн ь| подавлять нерегулярные отклонения перетока, связанные са случайными изменениями 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 Hpïðåðûâíîrо управления мощностью ПР. включающий устройства б — 10. Ограничение (подавление) нерегуляр.ной составляющей приводит к недоатпуску 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 недаотпуска может производиться в период снижения перетока по отношению к среднему уровню, в течение которого мощность ПР повышается па отношению к заданному значению, определяемому технологией рабаты ПР.

При осуществлении способа уставка ограничения перетока определяется по выаэ1 — 1 - 1 жению Ру = мин (Pn>i, Рлу }, где Рп предельна допустимая величина перетока по надежности электроснабжения выделенных потребителей, подключенных к системной автоматике разгрузки электропередачи;

Pny — предельно допустимое значение перетока по условиям обеспечения устойчивости электропередачи, Параметр Рпу определяется по выражеНИЮ Гпу = (Рлр — 3 O)/(KH + 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 гг определяется блоком 5 по результатам изменения перетока нэ контролируемом временном интервале, осуществляемого датчиком 1, Для определения предельно допустимого значения перетока мощности по электропередаче, исходя из обеспечения надежности электроснабжения 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 испольэовать относительное удовлетворение потребителей электроэнергией в рассматриваемый час работы энергосистемы л = 1 — Л W/W. где Л W— математическое ожидание недоотпуска энергии потребителям; W — потребляемая энергия. Расчет зависимости л= f (Р ), где

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

Суммарная величина недоотпуска энергии Л W определяется суммой Л W = Л

W>+ ЛЮ/г+ ЛИз+ AW4, где Л Wi— математическое ожидание недоотпуска энергии (МОНЭ), обусловленное действием

1778860 автоматики, срабатывающей при аварийном ослаблении электропередачи; Л В/р—

МОНЭ по причине случайного отклонения нагрузки от ее планируемого значения;

Л М/з — МО Н Э, обусловлен ное действием автоматики при отключении генерирующей мощности в приемной части энергосистемы; ЛЮ4 — МОНЭ по причине действия делительной автоматики, Величины недоотпуска электроэнергии потребителям h, И/1 — Л W4 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 л, полученного расчетным путем для межсистемной электропередачи, от величины загрузки этой электропередачи, При заданном значении показателя надежности лз однозначно определяется величина предельно допустимого перетока мощности Рп по условиям обеспечения заданной надежности электроснабжения выделенных потребителей. Зависимость л=- f (Р } вводится в блок

18, величина Р» может быть получена по . заданному значению лз .

В устройстве 20 производится сравнение предельно допустимых величин перетока Рпу и Р». Если в результате сравнения окажется, что Рду (Р„,, то в качестве уставки ограничения перетока используется предельно допустимая величина перетока по условиям обеспечения устойчивости Рлу.

При выполнении условия Рпу > P», проверяемого устройством 20, определяется второе значение предельно допустимого перетока

Рпн по надежности электроснабжения выделенных потребителей по выражению Р»

= Кнад Л Рп + Рлн, где Л Pn — диапазон регулирования мощности электропередачи, реализуемый потребителями-регуляторами энергосистемы; Кд — коэффициент надежности реализации регулиравочнаго диапазона Л Ря.

Регулировочный диапазон Л Prl определяется в блоке 17 по выражению Л P> = а) Л Р), где а) — коэффициент

) =1 влияния изменения мощности j-га потребителя-регулятора на переток мощности; Л Р) — текущее значение регулиравачного диапазона j-ro ПР; m — число ПР, подключенных к системе ограничения перетока мощности.

55 дежности электроснабжения выделенных потребителей.

Таким образом, коррекция уставки ограничения перетока в зависимости от текущих значений среднего квадратичного отклонения перетока о и диапазона регулирования мощности электропередачи

Величины регулировочных диапазонов

Л Р) передаются по каналам 16 с выходов систем 10 управления ПР на входы блока 17 определения диапазона регулирования

Л Рл, Затем в блоке 18 диапазон ЛРп ис5 пользуется для определения величины пав 1 раметра Р, Повышение уставки ограничения пере тока возможно лишь в случае наличия диапазона регулирования h,Р, на быстрое

10 изменение мощности ПР. Устройство 20 производит сравнение параметров Р,„ и

Рпн, поступающих нэ его входы. Уставка ограничения перетока мощности определяется в устройстве 20 по выражению Р> 1

15 мин (Рян, Рду} и передается нэ вход устройства 4 коррекции, которое изменяет уставку задатчика 2 в соответствии с текущим значением Ру .

Смещение уставки ограничения перето20 ка в направлении больших значений загрузки электропередачи вызывает необходимость контроля интенсивности переходных процессов, который осуществляется датчиком 21. При этом производится

25 сравнение взаимного скольжения, эамеренного в приемном узле электропередачи, с заданным допустимым значением. Если текущее значение скольжения превысит заданный уровень, датчик 21 вырабатывает

30 управляющее воздействие, которое поступает на вход устройства 22. На другие его входы передаются от блоков 20 и 18 параметры Ру и Р». По полученной информации в устройстве 22 вырэбагывается управляю35 щее воздействие на снижение мощности ПР приемной энергосистемы на суммарную величину, определяемую выражением Л P ð

1 — Ру — Рм. Управляющее воздействие

Л Рпр распределяется устройством 22 меж40 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

45 допустимому значению Рпн по условиям надежности электроснабжения потребителей, Экстренное снижение потребляемой мощности ПР предотвращает срабатывание системной автоматики 23, действующей па

50 факту перегрузки электропередачи, При этом обеспечивается заданный уровень на1778860

ЛРп, реализуемого ПР энегосистемы, позволяет наиболее полно использовать пропускную способность электропередачи с соблюдением заданного уровня надежности электроснабжения потребителей, подключенных 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 Рп1, измеряют переток мощности, сравнивают его с уставкой, и в случае превышения перетоком уставки, изменяют мощность регулирующих электростанций пропорционально сумме полученного отклонения, его интегральной и дифференциальной составляющих, отличающийся тем, что, с целью повышения использования пропускной способности электропередачи, 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) (Кн+ 1), где Кн — коэффициент запаса устойчивости электропередачи, определяют диапазон регулирования мощности электропередачи Л Рп, реализуемый потребителями-регуляторами энергосистемы по выражению

ЛР.= : а1 Л Р1

l =1

5 где а1 — коэффициент влияния изменения мощности j-го потребителя-реглуятора на переток мощности;

Л Р1 — текущее значение регулировочного диапазона j-fo потребителя-регулято1О Р :

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 Рпн < Рп определяют предельно допустимую величину перетока Р,н по надежности электроснабжения потреби20 телей по выражению

Рпн = Кнэд Л P + Рпн, где Кнэд — коэффициент надежности реали25 зации регулировочного диапазона Л Рн, затем определяют указанную уставку по

1 1 выражению Py = min (Рпн, P>yj, контролируют текущее значение интенсивности переходных процессов по величине скольжения, и при скольжении, п 1евышающем заданное значение. снижают мощность потрибетелей-регуляторов на . суммарную величину, определяемую выра1 жением Л Рпр = Ру — Рпн.

1778860 .

Составитель В,Каленик

Редактор Т.Егорова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С.Лисина

Заказ 4199 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101