книги из ГПНТБ / Поспелов, Г. Е. Энергетические системы учеб. пособие

При распределении активной нагрузки возникают сле­ дующие задачи:

1)распределение нагрузки между тепловыми станциями при неизменном составе включенного оборудования;

2)выбор оптимального состава включенного оборудова­ ния, определение целесообразности периодических остано­

вов и пусков отдельных агрегатов при изменении нагрузки

всистеме;

3)при наличии в системе гидростанции, имеющих воз­ можность регулирования, выбор оптимальных графиков сработки и наполнения водохранилищ.

Указанные задачи должны решаться с учетом изменения потерь мощности в электрических сетях при перераспре­ делении нагрузок между станциями.

Рассмотрим здесь один из вопросов— основы экономич­ ного распределения нагрузки между тепловыми станция­ ми при неизменном составе включенного оборудования.

Рис. 5.7. Расходные характеристики тепловых станций:

д — в виде прямой линии; б — в виде ломаной линии.

Расход топлива на станции В в зависимости от ее мощности Р определяется по расходной характеристике B = f (Р ). В простейшем случае ее представляют прямой линией (рис. 5.7, а):

где В а — часовой расход условного топлива в режиме хо­ лостого хода станции, идущий на поддержание нормальных параметров пара (температуры и дав­ ления);

140

b — относительный прирост расхода топлива при изменении нагрузки станции на 1 Мет.

Дифференцируя выражение (5.20) по Р , получим

Расходная характеристика может также представляться ломаной линией (рис. 5.7, б). Очевидно, что в пределах каждого участка ломаной линии (0—1 и 1—2) относитель­ ный прирост остается неизменным, а при переходе с участ­ ка 0— 1 на участок 1—2 он увеличивается. Зная расходные характеристики, можно построить характеристики относи­ тельных приростов b = / (Р). Так, для характеристик, пред­ ставленных на рис. 5.7, а и 5.7, б, они будут иметь вид, по­ казанный соответственно на рис. 5.8, а и 5.8, б.

а

Ь

Рис. 5.8. Характеристики относительных приростов:

я —при прямолинейной расходной характеристике; б — при расходной характеристике о виде ломаной липни.

141

нпмалеіг. Для нахождения этого условия возьмем произ­ водную В по Р г п приравняем нулю:

Найдем производную P , по P y:

Подставив это значение в выражение (5.21), получим

пли

5i - Ö«.

Следовательно, минимум расхода топлива будет иметь место при таком распределении нагрузки, которое соответ­ ствует равенству относительных приростов станций. По­ этому при увеличении нагрузки системы следует в первую очередь загружать станции с меньшим относительным при­ ростом.

Рис. 5.11. Экономическое распределение нагрузки между стан­ циями.

Рассмотрим практическую реализацию этого метода на примере системы, состоящей из трех станций. Пусть заданы характеристики относительных приростов Ьъ Ь,, Ь, в пре­ делах изменения мощности каждой станции ЭС-1, ЭС-2 и ЭС-3 от технологического минимума Р т іП до максимума

143

Р шах (рис. 5.11). Тогда из этих характеристик следует, что относительному приросту b' соответствует экономическая загрузка станции до Р\, Р.,П1ах и Р атіп, а общая нагрузка системы

Pc--Pl~\-P2max “Г РЗпііп-

При относительном приросте Ь"

Рс Р\ “Г Р2max ~г Рз-

Таким образом, задаваясь различными относительными приростами, можно определить соответствующие им мощ­ ности системы н по­ строить характеристику относительных прирос­ тов для всей энергоси­ стемы (рис. 5.12). Тогда, зная нагрузку системы

вданном режиме Р ',

можно найти соответ­ ствующий ей относи­ тельный прирост 6', а

экономичное распределение нагрузки между станциями. При перераспределении нагрузки между станциями про­

исходит изменение потоков мощности по элементам системы и, следовательно, изменение потерь мощности в сети. П о­ этому относительные приросты станций должны определять­

144

рост потерь ст; потери мощности в сети А Р . Тогда отно­ сительный прирост станции на шинах системы

Здесь

(ІДР dPy

есть относительный прирост потерь мощности, характери­ зующий изменение потерь в сети при изменении нагрузки станции на 1 Мет,

Тогда

ь, = ь1 Т і

или

62 = byk,

где

Следовательно, относительный прирост станции с уче­ том потерь определяется в виде произведения относитель­ ного прироста без учета потерь на коэффициент, завися­ щий от относительного прироста потерь ст.

Если в системе п станций, то условие минимума суммар­ ного расхода топлива будет иметь вид

ь'2 = ьі = . . . = Ы

Для расчетов оптимального распределения активных на­ грузок между электростанциями в энергосистемах широко используют ЭЦ ВМ .

5.8. Распределение реактивных нагрузок между источни­ ками реактивной мощности

Задача экономичного распределения реактивных на­ грузок заключается в том, чтобы при заданных нагрузках потребителей и диапазонах изменения реактивной мѳщнѳс-

145

ти источников питания получить в сети наименьшие потери активной мощности. Оптимизация распределения реактив­ ных нагрузок приводит к снижению потерь активной мощ­ ности за счет изменения потоков реактивной мощности по элементам сети и улучшения режимов напряжения.

Распределение активных п реактивных нагрузок между источниками питания должно рассматриваться совместно, так как перераспределение активных мощностей приводит к изменению потерь реактивной мощности и напряжения в узлах, что в свою очередь вызывает изменение потребляемой реактивной мощности по статическим характеристикам. Однако, как показывают исследования, с достаточной дли практики точностью оптимизацию распределения активных и реактивных нагрузок в энергосистеме можно производить независимо. В этом случае решение задачи существенно упрощается.

Критерий оптимального распределения реактивных на­ грузок имеет вид

Öq = Öq — . . . Ö q = О ,

где п — количество источников реактивной мощности, участвующих в оптимизации;

—относительный прирост потерь активной мощ­ ности в сети энергосистемы при изменении реак­

тивной нагрузки в данном узле. Для г'-го генерирующего узла

Поскольку изменение реактивных нагрузок источников приводит к изменению потоков реактивной мощности в замкнутых сетях, то оптимизация должна производиться совместно с оптимизацией коэффициентов трансформации трансформаторов связи.

Рассмотрим практическую реализацию распределения реактивных нагрузок с применением метода поочередного

14P

Минимум этой функции отыскивается при следующих ог­ раничениях:

где Q/min — Q/шах “ диапазон допустимого изменения реак­

тивной генерируемой мощности в і-м узле энергосистемы;

Uj — напряжение в _/-м узле, полученное в процессе оптимизации реактивной мощности; МИНИМЭЛЬНО И маКСИМЭЛЬНО

мые напряжения в у-м узле системы; //. — ток на /г-м участке сети, полученный в процессе оптимизации реактивной

мощности; //.до/, — допустимый ток для /г-го участка.

Вначале производят расчет исходного режима с про­ извольным сочетанием реактивных мощностей источников и на основании его находят суммарные потери мощности в се­ ти. Затем последовательно в каждом из узлов, содержащих источники реактивной мощности, изменяют реактивную на­ грузку на величину заданного шага б Q и наблюдают за изменением потерь активной мощности. Изменение величи­ ны реактивной мощности считают успешным, если оно при­ водит к снижению суммарных потерь мощности. При из-

реактивной /мощности фиксируют и переходят к измене­ нию реактивной мощности следующего источника. Вели­ чина реактивной мощности фиксируется также в том случае, если она достигла одного из предельных значений по выражению (5.22). Если при оптимизации нарушается условие (5.23) или (5.24), то фиксируют предыдущее зна­ чение реактивной мощности и переходят к следующему узлу.

После поочередного обхода всех узлов с источниками реактивной мощности значения мощностей, которые изме­ нялись в начале расчета, могут оказаться неоптимальнымн. Поэтому необходимо выполнить несколько обходов. Внеш­ ний цикл оптимизации заканчивается в том случае, если

147

значения суммарных потерь (/ + 1)-го и 1-то расчетов от­ личаются не более чем на заданную величину б Р , харак­ теризующую точность расчетов:

АР/ — Д Р / + і < 8 Р .

Иллюстрация оптимизации распределения реактив­ ных нагрузок на примере трех источников дана в табл. 5.1. Здесь сначала изменяется реактивная мощность источ­ ника ЭС-1 (шаги 2—3). На 2-м шаге потери мощности снижаются (30 вместо 32 Mein), поэтому выполняется 3-і'і шаг в том же направлении. При достижении верхнего пре­ дельного значения Qimax= 150 Мвар переходим к источнику

ЭС-2. Здесь оказывается успешным только шаг 4-й, так как на 5-м шаге потери мощности увеличились (28 против 27 Мет). Поэтому мощность источника ЭС-2 фиксируется Q = 190 Мвар и затем варьируется реактивная нагрузка

148