4.4.1 Регулювання частоти зі статизмом по перетіканню потужності

В кожній з ЕЕС А і В установлені АСРЧ і П із статизмом по перетіканню потужності в лінії зв'язку. Закон регулювання для кожної ЕЕС записується у вигляді

(4.12)

де — коефіцієнт, який визначає відповідність регулюючих дій; — задане значення потужності перетікання.

Для кожної ЕЕС закон реалізується з урахуванням знака потужності перетікання.

Отже, при показаному на рис. 4.15 напрямі перетікання і при зміні навантаження в ЕЕС В регулюючі впливи по і АСРЧ і П ЕЕС А будуть різнозначними і результуюча дія зменшується, а в АСРЧ і П ЕЕС В вони будуть однозначними і результуючий вплив збільшується. Зміна навантаження в тій або іншій ЕЕС покривається

більшою мірою зміною потужності ЧРЕС тієї ж ЕЕС.

Зміною коефіцієнта можна так настроїти АСРЧ і П кожної ЕЕС, щоб зміна навантаження в даній ЕЕС покривались зміною потужності тільки її ЧРЕС, тобто мав би місце принцип автономності при регулюванні потужності в ЕЕС. Така настройка досягається, якщо коефіцієнт рівний коефіцієнту статизуказувалося даної ЕЕС, проте, як вказувалося в гл. 9, коефіцієнт статизму ЕЕС є величина змінна і тому одержати умову безперервної автономності важко.

Розглянутий закон регулювання частоти зі статизмом по перетіканню потужності в установленому режимі забезпечує сталість частоти і задане значення обмінної потужності, а порушення умови автономності приводить лише до тривалого перехідного процесу регулювання потужності.

В деяких літературних джерелах вводиться поняття системного параметра і розглянутий закон регулювання називається законом регулювання по відхиленню системного параметра.

4.4.2Регулювання частоти і обмінної потужності в оес

В ОЕС, де є декілька взаємно зв'язаних ЕЕС регулювання частоти й потужності може здійснюватися відповідними АСРЧ і П, які встановлені у кожній з ЕЕС і регулюють частоту зі статизмом по обмінній потужності.

Якщо припустити, що в ОЕС є n ЕЕС, то закон регулювання для кожної і-ї ЕЕС запишеться у вигляді

(4.13)

Кожні дві ЕЕС, пов'язані один з одним, наприклад, і та k, мають АСРЧ і П з однаковими параметрами, але реалізують регулюючий вплив з урахуванням знаку зміни обмінної потужності . В цьому випадку очевидно . Якщо, розділивши кожне рівняння (4.13) на свій коефіцієнт , просумувати їх, то можна отримати співвідношення , яке свідчить, що при такому регулюванні має місце сталість частоти. Дана система регулювання може забезпечити автономність регулювання частоти і потужності в окремих ЕЕС при вказаній вище умові.

Реалізація розглянутих законів регулювання може здійснюватися і по відхиленню частоти і потужності, і по інтегральній функції або відхиленні кожного з параметрів або відхиленні системного параметра. Нижче приводиться один з варіантів реалізації регулювання частоти і обмінної потужності в ОЕС.

4.5 Автоматичне регулювання частоти і потужності в оес і єес

В колишньому СРСР здійснено об'єднання ЄЕС європейської частини і Сибіру з одного боку й створення зв'язків з енергетичними об'єднаннями країн соціалістичної співдружності.

Вже великі ЕЕС і ОЕС, а тим більше ЄЕС носять виразний характер так званої кібернетичної великої системи, яка живе і розвивається, висуваючи різноманіття наукових проблем проектування й експлуатації надпотужних об'єднань і зв'язків між ними на надвисоких напругах. У міру зростання об'єднання відносні нерегулярні коливання навантаження зменшуються і збільшується стабільність частоти. В той же час зростають абсолютні значення цих коливань, що приводить до значної зміни потужності ЧРЕС, що перевищує їх регулювальний діапазон. Тому для забезпечення оптимального режиму цих електростанцій потрібне збільшення їх, числа.

Раніше розглянуті методи регулювання частоти і потужності для автономних ЕЕС, що забезпечують астатичне регулювання частоти й оптимальний розподіл навантаження, вимагають розширення функцій і ускладнення алгоритму функціонування. Виникає проблема розробки автоматизованої системи управління частотою і потужністю АСУЧ і П ЄЕС, яка охоплює всі етапи управління. Автоматизована система управління повинна включати автоматичну систему регулювання частоти і потужності (АСРЧ і П), що виконує наступні функції: астатичне регулювання частоти в ЄЕС; регулювання частоти в окремих частинах ЄЕС при їх, відділенні; регулювання обмінної потужності між ОЕС; обмеження перетікань потужності по зовнішніх зв'язках ОЕС, внутрішнім зв'язкам між ЕЕС, що входять в ОЕС, і “слабким” зв’язкам між тими або іншими елементами ЄЕС, аж до внутрішньосистемних зв'язків у ЕЕС; оптимальний розподіл навантаження між елементами ЄЕС на будь-якому з рівнів управління.

Як підсистема АСДУ, що входить в АСУ “Енергія”, АСУЧ і М ЄЕС виконується за ступінчасто-ієрархічним принципом формування керівних впливів, які і реалізуються в АСРЧ і П на всіх ступенях.

Першим (нижнім) ступенем слід рахувати АСРЧ і П, які встановлені на ЧРЕС. На цьому ступені реалізуються управління активною потужністю електростанції і працюючих в даний час на ній агрегатів з урахуванням усіх умов функціонування АСУЧ і М ЄЕС.

Другий (середній) ступінь утворюється АСУЧ і М ЕЕС, де формуються управляючі дії для оптимального розподілу навантаження між ЧРЕС з урахуванням втрат в сітях і обмеження потужності по слабких внутрішньосистемних зв'язках, якщо використовується централізований метод або синтезований централізовано-децентралізований метод.

Третій (верхній) ступінь — це АСУЧ і М ОЕС, де здійснюється регулювання сумарної обмінної потужності даної ОЕС з іншими по тому або іншому закону, а також взаємозв’язок систем регулювання окремих ЕЕС, виконаних іноді за різними принципами. На цьому ступені здійснюється й оптимальний розподіл навантаження між ЕЕС, що входять в ОЕС, і централізоване обмеження перетікань по зовнішніх зв'язках. Регулювання частоти в ЕЕС здійснюється виділеними для, цієї цілі електростанціями.

Четвертий (вищий) ступінь — це АСУЧ і М ЄЕС, де формуються управляючі впливи для зміни уставки по частоті для виділених ЧРЕС, а також для зміни встановлених значень обмінної потужності між ОЕС. У разі потреби на цьому ступені може вироблятися коректування навантажень на різних ступенях.

Описаний розподіл функцій між окремими ступенями управління є умовним і може змінюватися і доповнюватися новими функціями у міру вдосконалення АСУЧ і М та перетворення її в адаптивну систему зі змінною структурою на різних ступенях. АСУЧ і М, що розробляється в теперішній час базується на АСУЧ і М, які експлуатуються в окремих ЕЕС і ОЕС, і виконані в різних організаціях, де використовуються описані вище методи регулювання частоти й потужності.

Усі вказані АСРЧ і П реалізовані на базі аналогової техніки. Зміна елементної бази, що відбувається в даний час, використання в АСРЧ і П цифрової техніки, і застосування управляючих обчислювальних машин (УОМ) для АСУЧ і М як підсистеми АСДУ “Енергія” є предметом розробок, що не вийшли зі стадії проектування або експлуатації дослідних зразків. Відсутність літературної інформації не дозволяє привести в навчальному посібнику опис цифрових АСРЧ і П.

У ряді ЕЕС і ОЕС широко використовується АСРЧ і П, розроблена в Енергосітьпроекті (ЕСП) відповідно до комбінованого методу і виконана на аналогових елементах. Планові навантаження, розраховані з вельми великою точністю, розподіляються між ЕЕС і електростанціями по оптимальному критерію з урахуванням втрат в сітях і поступають на відповідні диспетчерські пункти й пункти управління електростанціями. На електростанціях встановлюються пристрої задання графіка навантаження, які можуть бути автоматизовані, для того щоб відповідно до тимчасових інтервалів зміни графіка навантаження (звичайно з годинним інтервалом) видавати в станційну АСРЧ і П управляючі впливи на зміну потужності або відносного приросту витрат. Ці величини можуть також розподілятися централізовано з використанням, наприклад, АСРЧ і П ОРГРЕС.

Непланові навантаження, які викликають порушення балансу потужностей і як наслідок відхилення частоти і обмінної потужності, регулюються відповідними АСРЧ і П, які розташовуються на ДП ОЕС, ЦДП ЕЕС або на окремих ЧРЕС і функціонують спільно.

До регулювання планових і непланових навантажень доцільно привертати щонайбільше число електростанцій. Зменшення регулювального діапазону кожній з них підвищує економічність їх роботи.

Функціональна схема реалізації АСРЧ і П ЕСП приведена на рис. 4.16. На диспетчерський пункт (ДП ОДУ) ОЕС поступає інформація про перетікання потужності по зовнішніх зв'язках даної ОЕС з іншими і про перетікання по внутрішніх зв'язках даної ОЕС. Ця інформація збирається безперервно вимірювальними перетворювачами активної потужності ВПМ, встановленими на відповідних лініях, і передається засобами телевимірювання. Для кожного з цих зв'язків в АСРЧ і П є свій автоматичний обмежувач перетікання АОП або АОП сумарного перетікання (обміну), якщо в цьому є необхідність. Автоматичний обмежувач перетікання містить задаючий пристрій і на його виході інтегральна функція відхилення перетікання , яке поступає в пристрій розподілу УР, що має стільки виходів, скільки об'єктів регулювання передбачено в ОЕС.

Від кожного пристрою розподілу регулюючий вплив поступає на об'єктний суматор ОС, де формується єдина для даного об'єкта регулююча дія і передається на ЧРЕС засобами телевимірювання, або на ЦДП ЕЕС, де формуються регулюючі впливи для електростанцій, що входять в ЕЕС.

На електростанції або на ЦДП ЕЕС встановлюються пристрої, які встановлюють завдання непланових навантажень УЗВН, який здійснює регулювання по пропорційно-інтегральному критерію і служить запам'ятовуючим пристроєм для регулюючого впливу, що поступає по каналу зв'язку і призначеного для реалізації в АСРЧ і П електростанції, де здійснюється розподіл навантаження між агрегатами. При непланових порушеннях балансу потужностей змінюються потужності регулюючих електростанцій до тих пір, поки не встановиться баланс потужності перетікання, але наявність інтегральної функції відхилення перетікання буде викликати подальше зменшення поточного значення потужності перетікання, що приводить до зменшення регулюючого впливу, що виробляється в АОП, і АСРЧ і П ЕС почне міняти навантаження електростанції у напрямі відновлення попереднього значення.

На ДП ОЕС встановлюється комплексний регулятор частоти і перетікань (КРЧП), призначений для формування регулюючих впливів, що забезпечують астатичне регулювання частоти, перетікань і регулювання перетікань із статизмом по частоті.

Регулююча дія від КРЧП формується як інтегральна функція відхилення відповідного параметра. КРЧП має свій пристрій розподілу УР для впливу на відповідні електростанції.

Окреме УР призначено для регулюючих впливів від системи вищого рівня, одержуваних на ДП ОЕС від ДП ЕЕС по відповідних каналах телевимірювання.

Передача на електростанцію або на ДП ЕЕС

регулюючих впливів тільки у вигляді інтегральної функції відхилення відповідних параметрів збільшує перешкодостійкість даної системи і дозволяє уникнути її неправильних дій, які можуть мати місце при передачі по одному каналу зв'язку спільно і відхилення і її інтегральну функцію і при порушенні каналу зв'язку.

Запам'ятовування в УЗВН обох складових із яких вплив по відхиленню звичайно, набагато більший від впливу по інтегральній функції відхилення, може викликати значну зміну потужності електростанції і привести до порушення стійкості її роботи.

Створення окремих каналів зв'язку для складових регулюючого впливу приведе до значного збільшення їх кількості.

Для отримання пропорційної складової в УЗВН передбачається диференціюючий пристрій і суматор. Для здійснення статизму по частоті на ДП ОЕС передбачається пристрій для фіксації різниці частот сусідніх ОЕС. Виявлення величини може здійснюватися на промисловій або іншій частоті. Як показано на схемі (рис. 4.16), визначення здійснюється на рівні більш високих частот і фактичне значення частоти в ЄЕС f поступає в перетворювач промислової частоти ППЧ, а потім у визначник різниці частот ВРЧ. Інформація про значення частоти в сусідній ОЕС поступає по каналу телевимірювання.

В КРЧП, встановленому на ДП ОДУ, формується пропорційно-інтегральний закон регулювання частоти і сумарної обмінної потужності між ОЕС, а також аналогічний закон обмеження потужності в тому або іншому напрямі передачі електричної енергії. Крім того, система одержує регулюючий вплив від вищого ступеня, тобто з ЦДУ ЄЕС.

Регулюючий вплив F, який передається на відповідні електростанції, записується у вигляді

де — відхилення частоти від заданого значення або різниця частот в двох сусідніх ОЕС (рис. не використовуванні

— установлення автомата обмеження перетікання для j-го обмежувача; j — індекс зовнішніх і внутрішніх ліній, що вимагають обмеження.

Управляючий вплив F розподіляється між регулюючими електростанціями по коефіцієнтах долевої участі, які закладені в пристроях розподілення (рис. 4.16).

Прикладом реалізації записаного закону формування регулюючого впливу може служити цифровий регулятор частоти і перетікань активних потужностей, що містять в собі пристрій для автоматичного обмеження перетікань, розроблений в ЛПІ і описаний в.

Рисунок 4.17 – Принципова схема цифрового регулятора частоти і перетікання

Регулятор складається з чотирьох комплектів. Комплект А призначений для виявлення — відхилення частоти від заданого значення або різниці частот двох сусідніх ОЕС, (ВРЧ) як це показано на рис. 4.16. В комплекті Б здійснюється формування другої і третьої складових управляючої дії. Друга складова — відхилення суми обмінних потужностей від заданого значення, одержуваного з пристрою завдання графіка суми УЗГС. В комплекті передбачено можливість введення зони нечутливості по сумі. Третя складова — інтегральна, реалізується методом підсумовування. Комплект В виконується як набір однакових пристроїв автоматичного обмеження перетікань по зовнішніх і внутрішніх зв'язках.

В АОП передбачено автоматичну зміну значень коефіцієнтів залежно від поточного значення . При великих відхиленнях забезпечується більш швидкий відробіток регулюючого впливу.

Комплект Г забезпечує розподіл управляючої дії між регулюючими електростанціями у відповідності з коефіцієнтами часткової участі.

Дослідні зразки цифрового регулятора проходили експлуатаційну перевірку. АСРЧ і П, що розробляються в теперішній час різними організаціями для тих або інших рівнів управління базуються на використовуванні управляючих обчислювальних машин, де відповідні програми можуть забезпечити регулювання по вказаному закону без застосування спеціальних регуляторів.

Окрім описаної вище АСРЧ і П ЕСП для ОЕС Півдня у ВНИИЕ розроблена відповідна автоматична система, принципи дії якої висловлені в § 4.2, а реалізація достатньо детально описана в.