Павлов, глава 5.15: «Метод интегрального регулирования»

Название метода определяется тем, что в уравнение регулирования вторичного регулятора вводится воздействие, пропорциональное интегралу от отклонения частоты по времени:

,

где – текущее значение частоты в системе, – эталонная частота.

Для осуществления регулирования в регулятор необходимо передавать сигнал, пропорциональный эталонной частоте.

Возможны два принципиально отличных друг от друга способа получения эталонной частоты на регулирующей станции.

Заменим в формуле частоту на величину , получим:

.

где – угол, пройденный вектором, вращающимся с частотой за время интегрирования; – угол, пройденный вектором, вращающимся с частотой за время интегрирования.

Таким образом, при интегральном регулировании воздействие регулятора пропорционально углу расхождения векторов напряжения, имеющих соответственно частоты и .

Интегральное регулирование может быть астатическим или статическим по углу . Закон астатического регулирования запишется в форме .

Астатическая настройка регуляторов не обеспечивает заданного распределения нагрузок между регулирующими агрегатами. Для однозначного распределения мощности регулирование должно осуществляться по закону интегрального регулирования со статизмом по мощности, который можно записать в виде

,

где - фактическое значение мощности генератора; – значение мощности генератора при ; – коэффициент регулирования по углу.

Это уравнение удобно представить в форме:

.

Так как векторы э.д.с. генераторов, расположенных в разных точках энергосистемы, сдвинуты друг относительно друга на угол (см. рис. 5.21), то приняв э.д.с. i-й станции за начало отсчёта углов δ, получим следующее значение углов, которые пройдут векторы э.д.с. за время интегрирования: – угол вектора, вращающегося с частотой вращения ; – углы векторов э.д.с. i-й и j-й станций. Соответственно для приращения углов будем иметь ; угол измеряется несколькими оборотами ротора, а угол δ лежит в пределах π/2 т.е. . Поэтому получается:

Рис. 5.21. Векторная диаграмма э.д.с. регулирующих станций

С учётом сказанного для нескольких регулирующих агрегатов закон регулирования для каждого из них запишется следующим образом:

Сложив уравнения в системе, получим:

где – изменение нагрузки энергосистемы; – суммарный коэффициент регулирования по углу.

Рассмотрим вопрос о поддержании частоты в энергосистеме и распределения нагрузки между регулирующими агрегатами при интегральном регулировании (рис. 5.22).

Рис. 5.22. Распределение нагрузок при интегральном регулировании

При интегральном регулировании частота энергосистемы будет поддерживаться на постоянном уровне независимо от нагрузки энергосистемы.

По отношению к частоте регулирование будет астатическим.

Распределение нагрузок в данном методе получается однозначным. Если известно изменение нагрузки , то из уравнения системы можно найти изменение угла

Поскольку изменение угла одинаково для всех агрегатов, то легко найти изменение нагрузки любого из них. Для n−го агрегата

т.е. дополнительная нагрузка распределяется между регулирующими агрегатами системы пропорционально коэффициентам

Этот результат показан выше на графике рис. 5.22. Действительно, значение нагрузки, воспринимаемой агрегатом, определяется точкой пересечения прямой с характеристикой регулирования (1 − 3). Так, если при нагрузке система работает с углом , то нагрузки агрегатов равны При переходе в режим с углом нагрузки агрегатов изменятся и будут равны , т.е. их значения определяются только наклоном характеристик.

Если к источнику эталонной частоты подключить устройство, которое отсчитывает периоды эталонного источника напряжения, то оно будет измерять время. Поскольку период остаётся постоянным, то время, указанное таким устройством, будет совпадать с астрономическим. На основании этого можем записать

где – астрономическое время.

При включении устройства в систему с частотой f, из-за изменения частоты энергосистемы, время, указанное таким устройством будет отличаться от астрономического. Время, измеренное устройством, включенным в энергосистему, называется синхронным временем, а само устройство − электрическими часами.

То есть, будем иметь:

где – синхронное время.

В закон регулирования вводится воздействие, пропорциональное интегралу:

Учитывая значения , получим:

т.е. вводимое воздействие пропорционально отклонению синхронного времени от астрономического. Поэтому метод интегрального регулирования иногда называют также методом синхронного времени.

Если бы интегральное регулирование было астатическим, то в установившемся режиме отклонение синхронного времени от астрономического было бы всегда равно нулю и электрические часы, включенные в энергосистему, всегда показывали бы точное время. При статическом законе регулирования синхронное время будет отличаться от астрономического.

Для осуществления интегрального регулирования на каждой регулирующей станции необходимо иметь эталонную частоту . Практически это можно выполнить двумя способами. По первому способу предусматривается установка эталонного источника на диспетчерском пункте (ДП) энергосистемы и передача сигналов, пропорциональных эталонной частоте на регулирующие станции по телеканалам. По второму способу на каждой регулирующей станции устанавливается собственный датчик эталонной частоты. Точность этих эталонов должна быть достаточно высокой. Допускается относительная погрешность не выше при условии, что эталоны будут проверяться несколько раз в сутки.

Корректирующее воздействие интегрального регулятора появляется со значительным запаздыванием по отношению к возмущающему фактору. Для устранения указанного недостатка можно применить так называемые комбинированные регуляторы, в закон регулирования которых, помимо интегрального отклонения, вводится воздействие по мгновенному отклонению частоты. При этом уравнение регулирования записывается в виде

где – коэффициенты регулирования по частоте и углу.

16. Регулирование частоты и обменной мощности в объединённых ЭЭС. Принципы построения системы управления обменной мощностью в объединённых ЭЭС, имеющих различную структуру.

Павлов, глава 5.16: «Особенности регулирования частоты в объединённых энергосистемах»

Особенности объединённых энергосистем:

• наличие межсистемных связей, по которым происходим обмен;

• к регулированию частоты в ОЭС предъявляют высокие требования, так как даже незначительное её отклонение может вызвать существенные отклонения обменной мощности;

• для предотвращения перегрузки межсистемных ЛЭП и разделения ЭС с нарушением параллельной работы необходимо ограничивать изменения частоты в энергосистемах;

• поскольку незначительные отклонения частоты могут привести к существенным отклонениям мощности по межсистемным ЛЭП, помимо регулирования частоты необходимо регулировать обменную мощность.

Поскольку интерес в данном случае представляет обменная мощность между энергосистемами без учёта распределения нагрузки между генераторами, то каждую энергосистему можно представить в виде эквивалентных генераторов А и В каждый со своим статизмом.

В качестве примера рассмотрим энергосистемы с равной мощностью и равными статизмами, т.е. . Предположим, что пропускная способность межсистемной ЛЭП равна . Определим изменение перетока мощности по межсистемной ЛЭП при набросах или сбросах нагрузки в одной из энергосистем объединения. Будем считать, что изменение нагрузки произошло в энергосистеме В, причём по величине это изменение таково, что частота энергообъединения изменилась на 0,2 Гц. При отклонении частоты на 0,2 Гц в соответствии со статической характеристикой мощность энергосистемы А измениться на величину . Изменение мощности энергосистемы А пойдёт на покрытие дополнительной нагрузки энергосистемы В, т.е. будет передаваться по межсистемной ЛЭП. Если пренебречь регулирующим эффектом нагрузки, т.е. считать, что мощность потребителей не зависит от изменения частоты, то все изменения мощности энергосистемы А будут передаваться по межсистемной ЛЭП. Поскольку по условию пропускная способность межсистемной ЛЭП равна , то относительное изменение обменной мощности составит

Таким образом, при изменении частоты в энергосистемах на 0,2 Гц обменная мощность изменяется на значительную величину. Если перед изменением нагрузки по ЛЭП передавалось предельное или близкое к нему значение обменной мощности из энергосистемы А в энергосистему В, то после наброса нагрузки в энергосистеме В межсистемная ЛЭП оказалась бы перегруженной. Для предотвращения возможной перегрузки с последующим возможным разделением энергосистем вследствие нарушения устойчивости параллельной работы энергообъединения, необходимо снижать пределы возможного отклонения частоты. Именно этим обстоятельством обусловлено уменьшение допустимого отклонения частоты до . Так как даже незначительные изменения частоты в объединениях могут вызвать существенные отклонения обменных мощностей, то помимо регулирования частоты, необходимо регулировать и обменную мощность.

Для каждого режима энергосистемы величина обменной мощности определяется из условия получения наибольшего экономического эффекта для всего энергообъединения. При этом обменная мощность либо поддерживается регуляторами на заданном уровне, который периодически меняется в соответствии с требованиями энергообъединения, либо регулируется по статическим характеристикам.