Устройство для ограничения перетока активной мощности по межсистемной связи

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

„„744839

1 ,.l(61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 160178 (21) 2570800/24-07 с присоединением заявки М9 (23) Приоритет

Опубликовано 300680. Бюллетень ¹ 24

Дата опубликования описания 3006.80 (51) М. Кл.

H 02 J 3/06

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 621 316 .728(088.8) (72) Авторы изобретения

A. С. Зеккель, Л. А. Кощеев и Г. В. Кирьенко

Научно-исследовательский институт постоянного тока (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ ПЕРЕТОКА

АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ ПО МЕЖСИСТЕМНОЙ

СВЯЗИ

Изобретение относится. к областиэлектроэнергетики и может быть использовано в системах управления и ограничения перетоков по межсистемным связям (МСС) в аварийных режимах. При объединении мощных энергосистем относительно слабыми

МСС возникают трудности обеспечения устойчивой синхронной параллельной,работы по этим связям, особенно в аварийных режимах при возникновении небалансов активной мощности в объединяемых энергосистемах.

Известно устройство для ограничения перетоков активной мощности 15 по межсистемной связи, содержащее интегральный и пропорциональный регуляторы (13 .

Это устройство обладает недостаточным быстродействием для предотвра- 20 щения нарушения динамической устойчивости МСС при аварийных набросах мощности.

Известно устройство для ограничения перетоков мощности, содержащее 25 блок программного управления моментом турбины для обеспечения устойчивости МСС (23 °

Программное управление моментом турбины из-за технических трудностей 30 получения требуемой для управления информации и отсутствия контроля за последействием не обеспечивает минимального необходимого в каждой аварийной ситуации управляющего воздействия, что приводит к его существенной избыточности.

Известно также устройство для ограничения перетока активной мощности, содержащее блоки, осуществляющие управление моментом турбины по скольжению, активной мощности и их производным (33 .

В этом случае настройка регулятора должна быть выбрана компромиссной по условиям сохранения динамической устойчивости и начальной фазе аварии с одной стороны, и с другой — по условию статической устойчивости послеаварийного режима. Выбор такой настройки, неизменной для всего возможного ряда режимных и аварийных ситуаций, неизбежно приводит к существенной избыточности управления.

Использование сильного регулирования связано с возникновением незатухающих автоколебаний в послеаварийном режиме и может привести к нарушению устойчивости из-за малых величин запасов в этих режимах. Число импульсов

744839 многократного импульсного управления при требуемых по условиям динамической устойчивости амплитудах ограничено для современных турбоагрегатов нормативами не более 6-8 раз в год. Это обстоятельство полностью исключает использование данного способа сохранения устойчивости МСС в длительных (.15-20 мин) послеаварийных режимах.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для ограничения перетоков активной мощности по межсистемной связи, которое содержит систему регулирования скорости турбины„ блок формирования отклонения угла от заданной уставки и его производных,. выход которого по второй производной угла подключен ко входу сумматора. Устройство содержит датчик мощности по электропередаче, корректирующие и интегрирующие звенья в цепях управляющих сигналов (4) .

Недостатки устройства — необходимость выбора компромиссной настройКи, использование в качестве основного регулирующего и пускового параметра отклонения от заданного значения величины перетоков по МСС. При наиболее распространенных видах современных МСС, представляющих собой достаточно сложную и разветвленную группу линий электропередач с промежуточными точками отбора и генераций, с изменяющейся от режима к режиму внутренней структурой, весьма затруднительно контролировать состояНие МСС и близость к предельно допустимым загрузкам по величине перетока активной мощности. Помимо того, что зачастую невозможно выбрать се ение для непрерывного контроля величины суммарного перетока по МСС, это сечение еще и может изменять как свое место, так и величину заданного значения, характеризующего границу допустимых перетоков.

Цель изобретения — обеспечение инвариантности настройки для различных схемно-режимных и аварийных ситуаций и повымение точности путем снижения избыточности управляющего воздействия.

Укаэанная цель достигается тем, что устройство для ограничения перетока активной Мощности по межсистемной связи, содержащее систему регулирования скорости турбины, блок формирования отклонения угла от заданной уставки и его производных, выход которого по второй производной угла подключен ко входу сумматора, снабжено датчиком момента турбины, дифференциатором, релейным исполнительным блоком, вторым сумматором, логическим блоком и диодным ограничителем, причем выход по отклонению угла блока формирования отклонения угла от заданной уставки и его, где (, максимальное значение управляющего импульса, соответствующего максимально возможной скоро" òè отработки задания системой регулирования турбины; отклонение от уставки взаимного угла между векторами напряжений по концам МСС; вторая производная взаимного угла; частота собственных колебаний линеаризированной системы, вычисленная для заданного (предельного) допустимого послеаварийного режима.

Исследования показали, что полученное весовое соотношение между

65 сигналами А6 и 6", обеспечивая близ -производных подключен ко второму входу первого сумматора, выход которого через релейный исполнительный блок подключен к первому входу логического блока, выходы по первой

5 и второй производной блока формирования отклонения угла от заданной уставки и его производной подключены к первому и второму входам второго сумматора, выход по отклонению угла блока формирования отклонения угла от заданной уставки и его производных через диодный drpaничитель подключены к третьему входу второго сумматора, к четвертому входу которого через дифференциатор подключен выход датчика момента турбины, причем выход второго сумматора подключен ко второму входу логического блока, выход которого подключен к системе регулирования скоЩ рости турбины.

Работа устройства основана на двух различных принципах обеспечения высокого качества переходных процессов при больших возмущениях в начальной стадии аварии и при относительно малых колебаниях в послеаварийном режиме.

Получение первого релейного импульса оптимальной длительности основано на принципе обеспечения наибольшей скорости убывания избыточной энергии относительного движения энергосистемы над заданным положением равновесия. Записав для простейшего вида МСС уравнение движения, представив избыточную энергию системы в виде первого "энергетического" интеграла этого уравнения и определив длительность импульса, обеспечивающего минимальное значение избыточной

40 энергии к моменту времени, характеризуемому полной компенсацией возмущения (c учетом характеристик паРовой турбины), получим закон формирования релейного импульса в виде

45 эф(8 +оРл8 (t) 744839

6 кую к оптимальной продолжительность релейного импульса, совершенно не удовлетворяет условия успешного демпфирования колебаний в послеаварийном режиме.

Поэтому вторая сумма режимных пара- 5 метров, включающая в себя помимо Ь3, d" сГ производную момента регулируемой турбины (гибкая отрицательная обратная связь), вводится в дей.ствие после завершения релейного 10 импульса, весовые соотношения в ней выбираются обычными методами оптимиЪ зации настройки в "малом". Следует отметить, что .для исключения действия канула nohS B области безопасных с позиций устойчивости режимов, этот сигнал во второй сумме используется с диодным ограничителем. Таким образом, пропорциональная часть закона управления может быть записана в виде 20

Я„ = К, б ь(К К д K д K Н

6=1 пРи адтО; (2)

6=0 при л д с О

Запуск управления может быть вы- 25 полнен по условию превышения абсолютным значением некоторой заданной величины (эоны нечувствительности), в большинстве случаев пуск может быть осуществлен по изменению знака 7 . 30

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит блок 1 формирования отклонения угла от заданной уставки и его производных, два выхо- 35 да которого подключены ко входам первого сумматора 2 (релейное управление), вь-:ход которого подключен ко входу блока 3 регулируемой эоны нечувствительности.

Кроме того, устройство содержит релейный исполнительный блок 4, диодный ограничитель 5 сигнала, датчик б момента турбины, дифференциатор 7, второй сумматор 8 (пропорциональное 45 управление), логический блок 9, систему 10 регулирования скорости турбины.

Три выхода блока 1 подключены

Уо входам BTopoI o c MMBTopB 8 BH ходы релейного исполнительного органа и второго сумматора подключены ко входам логического блока 9.

Выход датчика б момента турбины через дифференциатор 7 подключен ко входу второго сумматора 8. Выход логического блока соединен со входом системы 10 регулирования скорости турбины.

С выхода блока 1 сигнал, пропорциональный отклонению угла от устав- 60 ки, и его вторая производная суммируются со своими весовыми коэффициентами первым сумматором 2, и полученная сумма с заданной на блоке 3 зоной нечувствительности (E,) пода- 65 ется на блок 4. На блоке 4 формируется релейный сигнал максимальной глубины с длительностью, определяемой по факту изменения знака X . Сформированный таким образом релейный сигнал подается на вход логического блОка 9.

С выхода блока 1 отклонение угла через диодный ограничитель 5, а также первая и вторая производная подаются на второй сумматор 8.На этот же сумматор подан сигнал с дифференциатора 7, пропорциональный производной момента управляемой турбины, полученного от датчика б. Сигнал с выхода сумматора

8 подается на логическое устройство 9.

Таким образом, на логическое устройство подаются два управляющих сигнала — релейный с блока 4 и пропорциональный с блока 9. Логическое устройство обеспечивает следующий порядок управления моментом турбины.

Управление включается на систему регулирования скорости турбины по факту появления релейного сигнала с блока 4, который проходит на систему регулирования турбины при блокировании сигнала с блока 9. По факту окончания релейного сигнала снимается блокировка и управление момента турбины осуществляется сигналом, сформированным на блоке 9.

При неоднократных аварийных возмущениях релейное управление включается при каждом возмущении, представляющем опасность нарушения устойчивости. Управление осуществляется в аварийных режимах в течение всего диспетчерского времени. Экономический эффект от внедрения устройства может быть оценен по величине ущерба от недоотпуска электроэнергии, вызванного избыточностью разгрузки турбоагрегатов.

Таким образом, изобретение позволяет обеспечить сохранение устойчивости по межсистемным связям в аварийных режимах с близкой к минимально необходимой разгрузке управляемых турбоагрегатов.

Формула изобретения

Устройство для ограничения перетока активной мощности по межсистемной связи, содержащее систему регулирования скорости турбины, блок формирования отклонения угла от заданной уставки и его производных, выход которого по второй производной угла подключен ко входу сумматора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения инвариантности настройки для различных схемно-режимных и аварийных ситуаций и повышения точности путем снижения иэбыточ.

744839

Составитель К. Фотина

Редактор A. Мотыль Техред M. Кузьма Корректор И. Муска

Заказ 3829/20 Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ности управляющего воздействия, устройство снабжено датчиком момента турбины, дифференциатором, релейным исполнительным блоком, вторым сумматором, логическим блоком и диодным ограничителем, причем выход по отклонению угла блока формирования отклонения угла от заданной уставки и его производных подключен ко второму входу .первого сумматора, выход которого через релейный исполнительный блок подключен к первому входу логического блока, выходы по первой и второй производной блока формирования отклонения угла от заданной уставки и его производной подключены к первому и второму входам второго сумматора, выход по отклонению угла блока формирования отклонения угла от заданной уставки и его производных через диодный ограничитель подключены к третьему входу второго сумматора, к четвертому входу которого через дифференциатор подключен выход датчика момента турбины, причем выход второго сумматора подключен ко второму входу логического блока, выход которого подключен к системе регулирования скорости турбины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 239413, кл. Н 02 J 3/06, 1964.

2. Авторское свидетельство СССР

У 433592, кл. Н 02 J 3/24, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 558351, кл. Н 02 J 3/24, 1975.

4. Авторское свидетельство СССР

Р 498687, кл. Н 02 J 3/06, 1974.