СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОГРАНИЧЕНИЯ ПЕРЕТОКА МОЩНОСТИ МЕЖСИСТЕМНОЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОГРАНИЧЕНИЯ ПЕРЕТОКА МОЩНОСТИ МЕЖСИСТЕМНОЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ


RU (11) 2015601 (13) C1

(51) 5 H02J3/06 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5014695/07 
(22) Дата подачи заявки: 1991.12.03 
(45) Опубликовано: 1994.06.30 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Авторское свидетельство СССР N 498688, кл. H 02J 3/06, 1974. 2. Авторское свидетельство СССР N 1280669, кл. H 02J 3/06, 1985. 3. Авторское свидетельство СССР N 1557627, кл. H 02J 3/06, 1988. 
(71) Заявитель(и): Каленик Владимир Анатольевич 
(72) Автор(ы): Каленик Владимир Анатольевич 
(73) Патентообладатель(и): Каленик Владимир Анатольевич 

(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОГРАНИЧЕНИЯ ПЕРЕТОКА МОЩНОСТИ МЕЖСИСТЕМНОЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ 

Использование: к электроэнергетике, для автоматического ограничения перетока мощности межсистемной электропередачи. Напряжение на высоковольтной линии (ВЛ) электропередачи изменяют в функции величины перетока активной мощности и заданного значения стока реактивной мощности ВЛ в приемную и передаюущую энергосистемы. Изменение напряжения на ВЛ осуществляют путем регулирования коэффициента трансформации трансформаторов связи ВЛ с энергосистемами. При изменении параметров режима ВЛ производят коррекцию уставки ограничения перетока в соответствии с текущими величинами этих параметров. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для автоматического ограничения перетока активной мощности межсистемной электропередачи.

Известен способ автоматического ограничения перетока, согласно которому уставка ограничения перетока изменяется в функции режима загрузки ряда контролируемых электропередач [1].

В этом способе производится коррекция уставки с условием недопустимости перегрузки других электропередач, входящих в ОЭС, но при этом не учитывается изменение параметров энергосистемы, определяющих предел статической устойчивости электропередачи Pпр, что снижает эффективность использования способа [1].

Известно устройство автоматического ограничения перетока мощности, в котором осуществляется изменение уставки ограничения перетока с учетом изменения параметров энергосистемы, влияющих на предел устойчивости Рпр[2].

Недостатком устройства является отсутствие учета текущего значения амплитуды нерегулярных колебаний перетока при определении величины суммарного запаса устойчивости электропередачи, что снижает надежность ее работы.

Известно также устройство автоматического ограничения перетока мощности, в котором при определении величины суммарного запаса устойчивости учитывается текущее значение амплитуды нерегулярных колебаний перетока [3].

К недостаткам устройства следует отнести ограниченность режимов электропередачи.

Цель изобретения - оптимизация режима ВЛ в условиях переменной загрузки.

Для получения технического результата необходимо осуществление ряда технологических операций по ограничению перетока мощности и регулированию стока реактивной мощности электропередачи.

На модели текущего режима энергосистемы определяют предел статической устойчивости электропередачи Рпр. Производят измерение величины перетока мощности Рп и по данным замеров определяют амплитуду нерегулярных колебаний перетока Р. Затем вычисляют уставку ограничения перетока Ру по выражению Pу= , где Кн - коэффициент запаса статической устойчивости.

Сравнивают величину перетока Рп с уставкой Ру и при выполнении условия Рп>Ру изменяют мощность регулирующих электростанций в функции величины превышения перетока Рп уставки Ру. Определяют текущее значение реактивной мощности Q, генерируемой высоковольтной линией, по выражению Qт=(Pп2/Pн-Рн) sin , где Рн - натуральная мощность линии; - волновая длина линии, сравнивают мощность Qт с заданным значением Q и при выполнении условия Qт>Q осуществляют изменение напряжения на линии Uл по закону

Uл= , где - волновое сопротивление линии, путем изменения коэффициентов трансформации трансформаторов линии. Затем корректируют уставку ограничения перетока по текущим значениям параметров Рпр и Р.

Таким образом, все операции способа направлены на создание такого режима напряжения Uл при текущем значении перетока мощности Рп, который бы обеспечил заданный уровень генерации реактивной мощности Q. Эта мощность может полезно использоваться в энергосистемах, которые соединяет линия. Если заданная мощность Q равна нулю, то переток мощности Рп должен быть равен натуральной мощности линии Рн (режим самокомпенсации линии).

Рассмотрим вопросы потерь реактивной мощности в линии.

Потери реактивной мощности в индуктивности линии Qi, отнесенные к передаваемой мощности S, равны:

Qi/S= 3I2x/3UфI= 3IUфx= Sx/РнZв=S sin /Pн, где S=3UфI - полная мощность линии; Pн=3Uф2/Zв - натуральная мощность линии; ZВ= - волновое сопротивление линии; х - индуктивное сопротивление линии; b - емкостная проводимость линии, = o l - волновая длина линии; l - длина линии; o = 0,06-0,065 град/км.

Относительная емкостная мощность, генерируемая линией, равна

Qc/S=3Uф2b Pн/S Pн=Zв b Pн/S=Pн sin /S.

Относительная реактивная мощность линии

(Qi-Qc)/S=(S/Pн-Рн/S) sin . (1)

Относительная реактивная мощность быстро увеличивается с ростом отношения S/Pн.

Генерируемая (потребляемая) мощность линии может быть записана в виде

Q=Qi-Qc=(S2/Pн-Рн)sin . (2)

Реактивная мощность линии определяется величиной Q, поэтому, подставляя в уравнение (2) S=Pп (Рп - величина перетока мощности линии) будем иметь

Q=(Pп2/Pн-Рн)sin . (3)

Если величина мощности Q задана, то можно получить значение натуральной мощности линии Рн, при которой обеспечивается заданный режим по реактивной мощности.

Разрешая уравнение (3) относительно Рн получаем квадратное уравнение (при Q<0)н2-QPн/sin -Pп2= 0,

решение которого дает

Pн= + . (4)

Подставляя в (4) значение натуральной мощности Pн= U2л/ Zв и решая уравнение относительно напряжения Uл, получаем

Uл= . (5)

Таким образом, для конкретной волновой длины линии и заданного значения мощности Q, которое должна генерировать (потреблять) линия, получаем закон регулирования напряжения линии в зависимости от текущего значения перетока мощности Рп.

Величина предела статической устойчивости электропередачи Рпропределяется квадратом напряжения на линии и быстро снижается при уменьшении этого напряжения. Принудительное снижение напряжения, осуществляемое с целью ограничения стока емкостей мощности в энергосистемы, приводит к снижению отстройки перетока активной мощности от предела устойчивости (абсолютной величины запаса устойчивости). Коэффициент запаса по активной мощности электропередачи определяется выражением:

Kp= (Pпр- Р-Рп)/Рп, (6) где Р=3 - амплитуда нерегулярных колебаний перетока; - среднее квадратичное отклонение перетока; Рп - величина перетока активной мощности.

При одновременном снижении перетока Рп и предела устойчивости Рпрможно получить значение Кр, равное нормативной величине Кр=0,2 для режима, при котором отстройка перетока, определяемая равенством Рот=Рпр- Р-Рп, будет находиться на низком уровне. Поэтому при глубоком снижении напряжения Uл, вызывающем значительное изменение предела Рпр, следует контролировать уровень отстройки Рот (МВт). Снижение отстройки не должно уходить за уровень заданного значения Рот.з. Устойчивость не должна нарушаться при нерегулярных колебаниях перетока с амплитудой Р, которая определяется мощностью меньшей из соединяемых энергосистем.

Приращение перетока Рт, вызываемое указанными расчетными возмущениями и амплитуда колебаний Р, зависят от схемно-режимных условий энергосистемы, которые меняются в течение суток, определяются временем года, особенностью дня (рабочий или выходной день). При общем спаде нагрузки в ОЭС разгружаются электропередачи, уменьшается значение Р и в ряде случаев величина расчетного нормативного возмущения и соответствующее ему приращение перетока Рп. В условиях общего спада нагрузки повышается резервы ОЭС на компенсацию небаланса мощности.

Кроме того, следует учитывать, что предел передаваемой мощности по сечению всегда меньше суммы пределов по отдельным линиям. Значительное снижение предела по одной линии (недопустимое при изолированной ее работе) может не оказать существенного влияния на предел устойчивости всего сечения.

Учитывая изложенное можно сделать вывод о необходимости введения параметра Рот.з - минимально допустимого значения отстройки перетока от предела устойчивости Рпр, которое определяется рядом отмеченных выше факторов. Величина отстройки Рот.з, учитывающей текущие значения параметров Р, Рп, и нормативный запас статической устойчивости в послеаварийном режиме должен соответствовать предел устойчивости Р' пр(минимально допустимое значение). Отсюда определяется величина минимально допустимого напряжения на линии

Uл= . (7)

Напряжение на линии Uлф не должно выходить за предельное значение Uл', т.е. следует выполнять условие Uлф Uл'.

На модели текущего режима энергосистемы определяется величина предела статической устойчивости электропередачи Рпр. При соблюдении условия Рпр Рпр' дальнейшее снижение напряжения на линии должно быть прекращено.

Таким образом, контроль допустимости режима электропередачи при снижении напряжения на линии может осуществляться по текущей величине предела Рпр (Рпр Рпр') или напряжения (Uлф U л').

Вслед за изменением напряжения на линии должна изменяться (корректироваться) уставка ограничения перетока Ру, определяема выражением

Ру=(Рпр- Р)/(Kн+1), (8) где Кн - нормативный коэффициент запаса статической устойчивости.

Среднее квадратичное отклонение перетока , по значению которого вычисляется амплитуда нерегулярных колебаний Р=3 , определяется по замерам перетока мощности Рп на определенном временном интервале. Предел устойчивости Рпр находится на модели текущего режима энергосистемы. Принудительное снижение напряжения на линии, производимое в функции замеренного значения перетока Рп вызывает снижение предела Рпр. При выполнении условия Рпр Рпр' напряжение фиксируется на уровне Uл' определяемом выражением (7).

Если произойдет увеличение перетока Рп по отношению к уставке Ру, то будет выработано управляющее воздействие на ограничение перетока путем изменения мощности регулирующих электростанций (РЭС) приемной энергосистемы. Приращение перетока по отношению к исходному уровню вызывает к действию второй канал управления режимом электропередачи - канал регулирования напряжения на линии в соответствии с выражением (5). Управляющее воздействие этого канала передается на систему АРКТ трансформаторов линии.

На чертеже показана схема осуществления способа автоматического ограничения перетока.

Схема содержит датчик 1 величины перетока мощности, задатчик 2 уставки ограничения перетока, элемент 3 сравнения величины перетока с уставкой, блок 4 коррекции уставки, блок 5 определения среднего квадратичного отклонения перетока мощности, блок 6 формирования управляющего воздействия на ограничение перетока, блок 7 распределения управляющего воздействия между отдельными РЭС, блок 8 определения уставки ограничения, блок 9 определения предела статической устойчивости электропередачи, шины 10 передающей энергосистемы, шины 11 приемной энергосистемы, силовой трансформатор связи 12 энергосистемы с высоковольтной линией 13, автоматический регулятор 14 коэффициента трансформации трансформатора, измерительный трансформатор 15, датчик 16 напряжения на ВЛ, задатчик 17 реактивной мощности генерируемой ВЛ, блок 18 определения текущего значения реактивной мощности, генерируемой ВЛ, элемент 19 сравнения, блок 20 определения напряжения ВЛ, клапан 21, блок 22 определения предельного напряжения ВЛ, блок 23 формирования управляющего воздействия на изменение напряжения ВЛ.

Система автоматического ограничения перетока работает следующим образом.

Датчик 1 производит измерение перетока мощности Рп ВЛ, величина которого сравнивается в элементе 3 с заданным значением (уставкой ограничения перетока), которое выдает задатчик 2. Отклонение перетока от заданного значения с элемента 3 поступает на вход блока 6 формирования управляющего воздействия на ограничение перетока мощности в соответствии с принятым, например, пропорционально-интегрально-дифференциальным законом управления. Блоком 7 это управляющее воздействие распределяется между отдельными РЭС, подключенными к системе ограничения перетока.

В блоке 5 определяется величина среднего квадратичного отклонения перетока по ряду замеров перетока на заданном временном интервале. Величина предела статической устойчивости Рпр вычисляется в блоке 9, представляющем собой модель текущего режима энергосистемы. Значение предела Рпр вычисляется в соответствии с текущим значением перетока Рп и напряжением на линии. Напряжение на ВЛ измеряется трансформатором 15 и фиксируется датчиком 16. По текущим параметрам , Рпр и заданным значениям коэффициента Кн в блоке 8 определяется уставка ограничения по выражению Ру=(Рпр- Р)/(Кн+1), где Р=3 .

С помощью блока 4 производится коррекция уставки задатчика 2 в соответствии с текущим значением Ру, определяемым блоком 8. В блоке 18 определяется текущее значение мощности Qт, генерируемой Вл по выражению Qт= (Рп2/Рн-Рн)sin , по величине замеренного перетока мощности Рп и напряжения на ВЛ Uлф.

Величина Qт сравнивается в элементе 19 с заданной мощностью Q, которую должна генерировать ВЛ. При выполнении условия Qт>Q элемент 19 вырабатывает разрешающее воздействие, которое поступает на вход клапана 21. В блоке 22 определяется напряжение Uл' по выражению (7) и сравнивается с фактическим напряжением на ВЛ Uлф. При выполнении условия Uлф>Uл' блок 22 вырабатывает разрешающее воздействие, поступающее на второй вход клапана 21. В блоке 20 производится вычисление требуемого напряжения на ВЛ Uл с использованием выражения (5).

Полученное значение напряжения Uл с выхода блока 20 поступает на вход блока 23 при условии, что от элемента 19 и блока 22 поступает разрешающие воздействия на ключ 21. В соответствии с информацией о величине напряжения Uл в блоке 23 формируется управляющее воздействие на изменение напряжения на ВЛ. Это воздействие воспринимается автоматическими регуляторами 14, осуществляющими изменение коэффициентов трансформации силовых трансформаторов 12. При этом ВЛ 13 получает требуемое напряжение Uл. Снижение напряжения на ВЛ ограничивается блоком 22 при выполнении условия Uлф Uл', в этом случае напряжение на выходе ключа 21 фиксируется на уровне значения Uл'.

Ограничитель перетока может вступить в работу при любом уровне загрузки ВЛ, если будет выполнено условие Рп>Ру. Однако увеличение перетока Рп вызовет повышение напряжения Uл, вычисляемое блоком 20. Это приведет к повышению фактического напряжения на ВЛ Uлф и соответствующему увеличению предела устойчивости Рпр. Последнее приведет к изменению (повышению) уставки ограничения перетока Ру. Здесь будут функционировать два канала управления: на изменение мощности РЭС и на изменение напряжения ВЛ. Динамики процесса будет определяться быстродействием каждого канала.

Осуществление способа автоматического ограничения перетока мощности позволяет обеспечить заданный режим генерации реактивной мощности ВЛ (сток реактивной мощности в энергосистемы) при соответствующем регулировании (ограничении) перетока активной мощности. Реализация способа дает основание для частичного или полного отказа от применения реакторов, поглощающих избыточную емкостную мощность ВЛ, что приносит большой экономический эффект. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОГРАНИЧЕНИЯ ПЕРЕТОКА МОЩНОСТИ МЕЖСИСТЕМНОЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ, согласно которому определяют по текущему режиму энергосистемы предел статической устойчивости электропередачи Pпр, измеряют переток мощности Pп в течение заданного интервала времени, по данным замеров определяют амплитуду нерегулярных колебаний перетока P , определяют установку ограничения перетока Pу по выражению

Pу=(Pпp- P) / (Kн+1) ,

где Kн - нормативный коэффициент запаса статической устойчивости электропередачи,

сравнивают величину перетока Pп с уставкой Pу и при выполнении условия Pп > Pу изменяют мощность регулирующих электростанций в функции отклонения перетока от уставки, отличающийся тем, что дополнительно определяют величину реактивной мощности Qт, генерируемой высоковольтной линией электропередачи, по выражению

QТ= - P sin,

где Pн - натуральная мощность линии;

- волновая длина линии,

сравнивают мощность Qт с заданным значением реактивной мощности Q, определяемым потребностям энергосистемы, и при выполнении условия Qт > Q осуществляют изменение напряжения на линии Uл по закону

Uл= ,

где Zв - волновое сопротивление линии,

путем изменения коэффициентов трансформации трансформаторов линии, вычисляют минимально допустимое напряжение на линии Uл' , соответствующее минимально допустимому значению предела статической устойчивости Pпр' по выражению

U= ,

сравнивают напряжение на линии Uл и Uл' и при выполнении условия Uл Uл'прекращают регулирование напряжения на линии и устанавливают его равным Uл' , по текущим измеренным значениям Pпp и P непрерывно корректируют уставку ограничения перетока Pу.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru