Способ регулирования частоты на электростанции
Иллюстрации
Реферат
Саюэ Советских
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ («) 752617 (6) ) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл з (22) Заявлено 13. 07. 78 {2$) 2643262/24-07 с присоединением заявки ¹
Н 02 Х 3/24
Н 02 P 9/04
Государственный комитет
СССР по деяам изобретений н открытий (23) Приоритет
Опубликовано 300780. Бюллетень Мо 28 (53) УДК 621. 316..728 (088.8) Дата опубликования описания 03,0880 (72) Автор иэс)бретения
И. И. Ляткер (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ
НА ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
Изобретение относится к области регулирования частоты в энергосистеме и может быть использовано на гидроэлектростанциях.
Известен способ регулирования частоты на электростанциях путем изменения активной мощности станции в функции текущего значения частоты, измеренной на шинах станции (1) .
Недостаток указанного способа заключается в том, что при применении его на гидростанциях с длинными трубопроводами приходится выбирать такие настройки стабилизирующих устройств, которые существенно замедляют процесс15 регулирования частоты в системе.
Известен способ регулирования частоты на гидроэлектростанции, в котором измеряют сигнал текущего отклонения частоты станции от заданной уставки, и преобразуют его в сигнал управления активной мощностью станции с помощью устройства, реализующего заданный закон регулирования f2) .
Этот способ также обладает недостатком при применении его на гидростанциях с длинными трубопроводами, на которых сильно выражено явление гидроудара, а также на станциях, на которых групповое регулирование час- ЗО тоты осуществляется с помощью цифровых управляющих машин. Явление гидроудара также как и дискретность регулирования, вызванная применением цифровых управляющих машин, вносит запаздывание в контур регулирования частоты cTBHUHH. 3To затрудняет обеспечение устойчивости системы регулирования и вынуждает применять такие настройки стабилизирующих устройств регулятора частоты, которые сильно замедляют процесс регулирования частоты. Замедление процесса регулирования частоты приводи к замедленному вводу генерирующей мощности при набросах нагрузки, что при небольших резервах генерирующей мощности в системе может способствовать возникновению аварий типа "лавины частоты".
Целью изобретения является повышение надежности энергосистемы путем увеличения скорости регулирования частоты.
Поставленная цель достигается тем, что при измерении отклонения частоты станции тот заданной устагки и формировании сигнала управления активной мощностью, в каждом цикле регулирования дополнительно измеряют механический
752617,момент станции, затем формируют сигналы оценок отклонения частоты и отклонения активной мощности. Оценку отклонения частоты формируют путем сумМирования запомненных из предыдущего дикла оценок отклонения частоты, отклонения активной мощности и измерен ных в текущем циКле механического момента и отклонения частоты, а оцен= ку отклонения активной мощности формнруют путем суммирования запомненных из предыдущего цикла оценок откло10 нения частоты, отклонения активной мощности и измеренного в текущем цикле отклонения частоты. Все слагаемые берут с коэффициентами„ определенными параметрами энергосистемы, затем 15 прогнозируют значение отклонения частоты путем суммирования полученных оценок и механического момента станции, взятых с коэффициентами, зависящими от постоянной времени трубопро- уо вода и периода обновления управляюще-. го воздействия. В зависимости от полученного сигнала управляют активной мощностью станции.
Использование прогноза частоты позволяет компенсировать запазцывание в контуре регулирования частоты на станции и за счет этого увеличить об= ласть устойчивости системы регулирования в плоскости настроечных коэффициентов регулятора частоты. В результате появляется возможность выбрать такие настроечные коэффициенты, которые значительно уменьшают время. регулирования частоты. Прогноз частоты системы осуществляется с помощью автомати- З5 чески подстраиваемой модели энергосис.темы.
Переменные состояния модели энергосистемы, в которой работает регулируемая станция, описываются следующей системой уравнений
P + Рб - DS + а,(f-S)l а (с-Б), где 5 — оценка частоты энергосистемы, .P - оценка небаланса активной лощ- н6 ности энергосистемы; частота, замеренная на станции;
Т. — эквивалентная постоянная инер3 ции роторов генераторов энер- 5О госистемы;
0 — коэффициент самовыравнивания энергосистемы; а,а — постоянные коэффициенты.
Я
В уравнения модели энергосистемы 55 дополнительно включены члены, пропорциональные рассогласованию между измеренной частотой на станции и оценкой частоты в энергосистеме, осуществляющие подстройку модели. Это позволяет уменьшить ошибки, возникающие при оценке состояния энергосистемы.
Прогноз частоты энергосистемы осуществляется на основании текущих оценок частоты и небаланса активной мощности энергосистемы. В предлагаемо л спосабе приведенные уравнения реализованы в конечноразностной форме.
На чертеже показана функциональная хема, реализующая предложенны r спожоб регулирования частоты на станции
Функциональная схема содержит дат чик 1 частоты, устройство 2 задания уставки по частоте, устройство 3 для измерения механического момента, цифровое вычислительное устройство (ЦВУ,(4 и цифроаналоговый преобразователь (ЦЛП) S.
Выходы датчика 1 частоты, устройства 2 задания уставки и устройства 3 для измерения механического момента подключены к соответствующим входам
ЦВУ 4. Выход ЦВУ 4 через ЦАП 5 соединен с устройством управления активной мощностью станции.
Процесс вычисления и выдачи нового значения сигнала управления aêòèâíoé мощностью осуществляется периодически. На каждом цикле работы устройства сначала опрашиваются датчик 1 частоты, устройство 2 задания уставки и устройство 3 для измерения механического момента. Измеренные сигналы поступают на соответствующие входы ЦВУ
4. В ЦВУ первоначально вычисляются текущие значения оценок отклонения частоты Ь5 небаланса активной мощности Р„б энергосистемы. С этой целью последовательно вычисляются следующие выражения: и (— — 6 - )
Ы =М, ; Ф,(Р „. + Р@,, - Од5 e)a f -aS ) — + ск (af hS
" i-q 3 где
fo сигнал от датчика частоты; сигнал от устройства задания уставки;
Р— сигнал от устройства измерения механического момента; ь — индекс, соответствующий значениям переменных в текущий момент времени;
i-1 — индекс, соответствующий значениям переменных на предыдущем цикле работы вычислительного устройства;
A„+p>9 — постоянные, коэФфициенты.
Вычисленные значения d,S и Р„ запоминаются в памяти цифрового вычислительного устройства с тем, чтобы их можно было использовать на следующем цикле работы вычислительного устройства. При первоначальном запуске устройства ЬБ и Р„б полагают равными нулю. Если и результате действия неучтенных факторов или неточного задания начальных значений DS и Р возникнет рассогласование между текущей оценкой отклонения частоты, полученной в ЦВУ, и отклонением частоты в энергосистеме . то указанное рассогласование используется для корректировки получаемых оценок. Вследствие этого ошибки оценивания сводятся и::;,п.м-:. муму.
752617
После вычисления оценок й5 и Р„8 осуществляется прогноз отклонения частоты энергосистемы в момент вреМени, опережающий текущий момент времени на заданную величину (5 т нб), где аБ„ — прогнозируемое значение отклонения частоты, постоянные коэффициенты.
Далее определяется управляющее воздействием путем последовательного вычисления следующих выражений:
= у,„ -bbׄI у." - k 43. где q,. — управляющее воздействие йа изменение активной мощности; настроечные коэффициенты закона регулирования частоты; gQ
Ь вЂ” коэффициент статизма; у — вспомогательная переменная .
Начальное значение вспомогательной переменной при запуске устройства полагают равным нулю. 23
Вычисленное в ЦВУ 4 управляющее воздействие в ЦАП 5 преобразуется в аналоговую форму и подается на устройство управления активной мощностью станции. ЗО
Предложенный способ регулирования частоты на станции повышает скорость регулирования частоты в энергосистеме.
Это уменьшает вероятность возникновеФ
35 нйя си темных аварий типа "лавина частоты", а также амплитуду колебаний ак-, тивной мощности по межсистемным линиям электропередач. Таким образом, повышается надежность работы энергосис- ® темы и снижается ущерб от перерывов в электроснабжении потребителей, вызванных системными авариями.
Формула изобретения
Способ регулирования частоты на электростанции, осуществляемый путем измерения отклонения частоты станции от заданной уставки и формирования сигнала управления активной мощностью, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности энергосистемы, в каждом цикле регулирования дополнительно измеряют механический момент станции, затем формируют сигналы оценок отклонения частоты и отклонения активной мощности, причем оценку отклонения частоты формируют путем суммирования запомненных из предыдущего цикла оценок отклонения частоты, отклонения активной мощности и измеренных в текущем цикле механического момента и отклонения частоты, а оценку отклонения активной мощности формируют путем суммирования запомненых из предыдущего цикла оценок отклонения частоты, отклонения активной мок;ности и измеренного В текущем цикле отклонения частоты, все слагаемые берут с коэффициентами, определенными параметрами энергосистемы, затем прогнозируют значение отклонения частоты путем суммирования полученных оценок и механического момента станции, взятых с коэффициентами, зависящими от постоянной времени трубопровода и периода обновления управляющего воздействия и в зависимости от полученного сигнала управляют активной мощностью станции.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент США 9 3107305„ кл. 307-57, 1963.
2. Пивоваров В. h. Проектирование и расчет систем регулирования гидротурбин.. "Машиностроение", 1973, тр. 211-217.
Составитель К. Фотина
Редактор И. Нестерова Техред Н. Ковалева Корректор Е. Папп
Подписное
Заказ 4758/14 Тираж 783
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4