4.3. Регулирование частоты в электроэнергетической системе

Регулирование частоты в электроэнергетической систе- ме осуществляют несколько электростанций. Для простоты вначале рассмотрим энергосистему небольшой мощности, в которой регулирует частоту только одна станция. Эта станция, балансирующая по частоте, воспринимает на себя все изменения потребляемой мощности в системе. Она из- меняет свою нагрузку на ту же величину, на которую из- меняется суммарная потребляемая мощность системы. При этом выполняется баланс активной мощности и мощность остальных станций в системе неизменна.

На рис. 4.2, а изображены характеристики станции, ре­- гулирующей частоту (прямая с точками 1, 2 справа от

Рис. 4.2. Регулирование частоты в энергосистеме:

а – одной электростанцией; б – двумя электростанциями

оси f ), и остальных станций системы, которые частоту не регулируют (прямая с точками 1', 2' слева от оси f ). При суммарной потребляемой нагрузке P_П все станции систе- мы работают при номинальной частоте f_НОМ. Станция, ре- гулирующая частоту, имеет нагрузку Р₁, нагрузка осталь-ных станций системы равна Р_С1. Уравнение баланса (4.1) имеет следующий вид:

Р_С1 + Р₁ = P_П . (4.4)

При увеличении суммарной потребляемой нагрузки на величину P_П частота в системе снижается до величины f₁. Баланс мощности запишется следующим образом:

Р_С2 + Р₂ = P_П +P_П . (4.5)

При снижении частоты в системе персонал или вторич- ные регуляторы частоты станции, регулирующей частоту, увеличат пропуск энергоносителя в турбину. Это соответ- ствует параллельному перемещению характеристики 12 и установлению в системе номинальной частоты в точке 3 рис. 4.2, а. Регулирующая станция принимает на себя все увеличение нагрузки:

P₃ = P₁ + P_П ,

P_C1 + P₃ = P_П + P_П . (4.6)

Изменение потребляемой мощности может быть боль- ше, чем диапазон регулирования Р станции, ведущей час- тоту. Тогда регулировать частоту должны две или более станций. Рассмотрим распределение мощности между дву- мя станциями, ведущими частоту в системе (рис. 4.2, б). При нагрузке P_П¹ частота в системе номинальная; стан- ция 1 имеет нагрузку P₁¹ , станция 2 — P₂¹ :

P₁¹ + P₂¹ = P_П¹ (4.7)

При увеличении нагрузки на P_П прирост мощности рас- пределится между станциями в соответствии со статиче- скими характеристиками. При первичном регулировании частота понизится до f₁. На станциях 1 и 2 нагрузки со- ответственно вырастут на P₁ , P₂ и станут равными P₁¹ , P₂².

Запишем уравнение баланса мощности для этого случая:

P₁¹ + P₁² = P_П¹ +P_П . (4.8)

При вторичном регулировании статические характерис­- тики перемещаются вверх параллельно самим себе, так что частота в системе становится номинальной. Из тре- угольников А'1'2' и А12 на рис. 4.2, б можно убедиться, что изменения мощностей станций P₁ и P₂ обратно про- порциональны коэффициентам статизма их регуляторов скорости, т. е.

(4.9)

где К_СТ1 и К_СТ2 — коэффициенты статизма статических ха- рактеристик регуляторов скорости, равные тангенсам угла наклона  этих характеристик.