Способ регулирования напряжения электрической сети

Иллюстрации

Способ регулирования напряжения электрической сети (патент 900362)
Способ регулирования напряжения электрической сети (патент 900362)
Способ регулирования напряжения электрической сети (патент 900362)
Способ регулирования напряжения электрической сети (патент 900362)
Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сотоз Советсиик

Социалист ичесни к республик (iii 900362 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.10.79(2! ) 2826640/24-07 с присоединением заявки .лв (23) Приоритет

Опубликовано 23.01.82. Бюллетень М 3

Дата опубликования описания 26 01 82 (5! )М. Кл.

Н 02 J 3/12

Вкудврствскввд квинтет

СССР ве делам кэобрвтеккй к виритий (53) УДК 621 316.722:621.311. 1(088,8) Н. М. Космынина и А. В. Шмойлов (72) Авторы изобретении, ордена Трудового т им. С. М. Кирова

Томский ордена Октябрьской Революпии

Красного Знамени политехнический инст (7т) Заявитель (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ---ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

Иэобретеийе относится к управлению режимами ттаботы энергосистем и может быть использовано для регулирования напряжения сетевого района энергосистемы. ттзвестньт способы автоматического регулирования напряжения узла электрической сети, основанные на измерении напряжения узла и потоков мощности его лучей-присоединений, суммирований напряжения с ЭДС, пропорциональными мощностям лучей, и воздействий на ис-, точники реактивной мощности и трансформаторы сЬяэи узла в зависимости от характера этой суммы (11.

Однако Данные способы позволяют реализовать регулирование напряжения в одном узле, так квк используют исходную инфоттмацттю только этого узла, Для сетевого района такие способы не пригодны.

Известен также способ автоматического регулирования напряжения в электрических сетях путем программного уп2 равления трансформаторами связи в зависимости от напряжения сети и перетока, реактивной мошности 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 регулирование трансформаторов связи выполняется по локальной информвпии напряжения данного узла и перетоквм в соседние.

Что касается напряжений в других узлах и перетоков иэ соседних узлов в более !

5 дальние от денного, то они никаким образом не учитываются. Способ не преду» сматривает отработки какого-либо обобщающего критерия по всей электрической сети. Поэтому снижение потерь, связанных с пе.ретоквми мощности, достигается только для локальных участков сети. В жлом потери в сети при этом могут не уапц.ко уменьшаться, но даже возрастать, 3 900362 4

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 напря жений 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 управляют источниками реактивной мощности и трансявляется наибольшим (3) .

20 ф.рматорами связи до получения минимума суммы модулей отклонений, а затем максимума среднего значения напряжений контролируемых узлов.

Известен способ автоматического регулирования напряжения в энергосистеме путем централизованного изменения уставок источников реактивной мощности и трансформаторов связи в зависимости от отклонений напряжения в контрольных узлах и пропорциональных им приращений ущерба. В отличие от предыдущего споЪ соба здесь предусмотрен обобщающий критерий регулирования напряжения для )O всего сетевого района. Он состоит в сопоставлении по величине между собой приращений ущерба в контрольных узлах.

Изменение уставок источников реактивной мощности осуществляют, начиная с источ- 1 ника, для которого отношение изменения напряжения в узле с максимальным значением сигнала приращения ущерба к величине изменения реактивной мощности

Хотя критерий сопоставления приращений ущерба и отношений изменения напряжения к изменению реактивной мощности для каждого узла охватывает параметры режима всего сетевого района или даже энергосистемы;результаты его воздействия на энергообъект являются чисто локальными. Действительно, критерий позволяет выбрать узел электрической системы, где регулирование напряжения является наиI более желательным, однако это вовсе не означает, что в результате такого регулирования может быть достигнут больший 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 ю отдельном узле. Потери в сетях, ущерб от отклонений напряжения, качество напряIO жения для сетевого. района или энергосистемы могут быть эффективно сбалансированы только тогда, когда критерии, характеризующие их и используемые для регулирования, будут на столько представлять .распределение (или динамику) оптимизируемого показателя, сколько давать интегральную оценку последнего для всего энергообъекта. Обсуждаемый критерий не дает требуемую интегральную оценку.

Поэтому достигаемое с помощью него повышение качества напряжения справедливо только для регулируемого узла. Что касается энергосистемы, то для нее в целом такой способ регулирования может не повысить, а даже снизить качество напряжения, также не снизить, а возможно и увеличить потери от перетоков мощности в сетях.

Уменьшение потерь в целом по всей сети реализуется благодаря использованию для регулирования критериев., дающих интегральную оценку распределения напряжений в сети. Так, сумма напряжениЯ узлов с удельными весами является средним значением (математическим ожиданием) данного распределения, а другая сумма модулей степенных преобразований отклонений напряжений в укаэанных àõ с теми же удельными весами характеризует рассеяние (дисперсию) напряжений.

Удельные веса при формйровании среднего значения и рассеяния могут быть выбраны различными путями, в том числе и пропорциональными нагрузками узлов.

Это зависит от состава и категории 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 небольшого 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 напря-. жений в узлах.

Критерии среднего значения и рассеяния напряжений узлов непосредственно электрической сети.

На чертеже представлен возможный вариант схемы для осуществления предо лагаемого способа.

На схеме изображена электрическая сеть с узлами. 1 — 8. К узлам через трансформаторы связи подключены нагрузки и источники реактивной мощности.

14 Электрическая сеть содержит регуляторы S — 15 трансформаторов связи. нагру зок, регуляторы 16 — 19 источников реактивной MolllBocTH. Информация об ,уровнях напряжений (штрихпунктирные линий) и нагрузках (пунктирные линии) узлов собирается и обрабатывается на центральном пульте 20. На основании этого выоабатываются командные воздействия, ксторые с центрального пульта

20 поступают на регуляторы.

Способ оегулирования напряжения электрической сети осуществляется следующим образом.

С помощью датчиков напряжения и

25 мощности, а также каналов телемеханики иа центральном пульте собирается информация,о значениях ианряжения и нагруз- ки выбранных контрольных узлов 1 - 7 электрической сети, На центральном пуль

39 те 20 с помощью вычислительных средств ,или специализированной аппаратуры,осу. ществляют суммирование напряжений в узлах суделькыми весами S„ IS, rae

- мощность нагрузки j -го узла;

- нагрузка всех контрольных узлов, т. е. получают среднее значение напряИ

, М(0) = Е UÄSÄls, 1=1 где H- число контрольных узлов.

46 Также производят суммирование модулей степенных преобразований отклонений напряжений О,, от их среднего значения М (U) с теми же удельными весами, т. е. формируют рассеяние напря

45 и"Я Ъ(0)= Е К0,- М(О))к16„И, 1=4

tu;-M(u)) S; IS

5 90 связаны с потерями электрической сети.

Действительно, чем выше реднее значение, тем при более высоком напряжении ведется передача и 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, н перепады напряжений по концам линий, определяюшие потери в электропередачах, в с зеднем 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 линия:,. обуславливают потери, что приводит к фазовой и амплитудной неодинаковости напряжений в различных узлах сети. 11оэтому при регулировании напряжений в сети необходимо добиться минимально возможной фазовой и амплитудной неодинаковости. 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 sect» ма эффективно осуществлено в два этапа. Сначала необходимо добиться. минимально возможного рассеяния напряжений.Этоприведет к снижению отклонений или неодинаковости напряжений в узлах, а следсаательно 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, то снизит токи в линиях и отклонения пряжений от нового среднего значения, т. е. неодинаковость напряжений, что эквивалентно также снижению потерь в сети.

Таким образом, регулируя источники реактивной мощности и трансформаторы связи, исходя из минимума рассеяния и максимума среднего значения напря кеннй в узлах сети, можно получить десьма близкое к оптимальному, с точки

0362 i зрения потерь, распределение напряжений где К вЂ” показатель степенного преобразования. Если К 2, то рассеяние cosпадает 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 D (0 ) становятся известными отклонения напряжений в узлах от среднего значения:

7 9003

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, щ 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, то: оисточника,,в узле которого большее отклонение $0„. -Ж (0))5.; t5;

Причем, если отклонение положительно, то необходимо уменьшить мощность, вы« рабатываемую источником, и наоборот.

После определенной дозы воздействия нужно сравнить полученное значение рассеяния 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(0), необходимо, если позволяют регулировочные диапазоны источников реактивной мощ"йости и не достигнуты максимальнъ|е эксплуатационные уровни напряжения в узлах, увеличить вырабатываемую реактивную мощность всеми источниками.

Воздействие на источники можно осуществить 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 уз лах с максимальными эксплуатационными напряжениями полярность воздействий нужно изменить на противоположную и доэчровать последние так, чтобы эксплуатационные пределы не были превышены. Так, следует продолжать воздействия, пока не будет достигнут максимум среднего значения M (Ц ). Причем с момента, когда были начаты воздействия противоположной полярности, в узлах с предельными напряжениями необходимо M более внимательно следить за величиной 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 ис точника реак тив ной м ощности в узле начинает возрастать D(u), должно быть прекращено воздействие в данном узле и начато воздействие в следующем по порядку узле.

При отработке минимума Э(0)и максимума М(0) с центрального пульта 20 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 информашпо конкретного объекта, напри жение узла и потоков мощности в его присоединениях, т. е. регулирование источников реактивной мощности и 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 значения распределения напряжений в узлах электрической сети, которые начинались:с целью уменьшения максимального отклонения напряжения s конкретном узле от среднего значения всех контрольных узлов, приступают к следующему циклу регулирования, который реализует точно так же, как и описанный цикл, т. е., начиная с выявления максимального отклонения напряжения в контрольных узл.х, выбора узла, где должен быть отрегулирован источник реактивной мощности и т. д.

Возможны и другие конкретные 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 интегральным кри9 90036 териям всей сети не применялись. Способ требует для реализации не много аппа- ратуры; каналы для передачи данных

:(телемеханика), простые датчики напряжения, центральный пульт.

S г

Что касается сложных датчиков мош» ности, то они в большинстве практических случаев могут не применяться: удельные веса узлов чаще всего определяются не обы мом потребляемой мощности, а категорией потребителя, кроме того, потребляемые мощности в узлах не так уж сильно меняются. Поэтому удельные веса напряжений 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 осуществления первоначально достаточно выбрать три наиболее значимых контрольных узла. По мере накопления опыта и аппаратуры, совершенствования последней, 25 сцособ 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.

2 1О формула изобретения

Способ регулирования напряжения электрической сети путем централизованного управления источниками реактивной мощности и трансформаторами связи в зависимости от напряжений контролируемых узлов, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью уменьшения потерь, связанных с перетоками мо|цности по линиям сети, измепяют 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, в затем максимума среднего значения нвпряженил контролируемых узло, .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 496635, кл. Н 02 J 3/.12, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

% 432635, кл. Н 02 J 3/12, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР

% 481099, кл. Н 02 У 3/12, 1972 (прототип).

900362

Составитель К. Фотина

Редактор H. Егорова Техред М.Рейвес Корректор А. Йзятко

Заказ 12 198/70 Тираж 66 9 П одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4