Комплексное регулирование частоты и перетоков мощности
Основным методом в современных ОЭС является метод совместного регулирования частоты и перетоков мощности, при котором каждая энергосистема регулирует непредвиденно возникающие изменения мощности, потребляемые собственной нагрузкой, или мощности, генерируемой генераторами электростанций данной ЭЭС.
Рис. 1.16. Структурная схема ОЭС из двух ЭЭС I и ЭЭС II, связанных межсистемной ЛЕП.
Переток мощности по линии Рс считается положительным при направлении ее из энергосистемы в линию. Алгебраическая сумма всех внешних перетоков по межсистемным линиям электропередачи данной энергосистемы называется сальдо перетоков мощности энергосистемы. Если сальдо имеет положительное значение – энергосистема избыточна, если отрицательное – дефицитна.
Уравнения баланса мощности энергосистем I и II при нормальной частоте f0, указанном направлении перетока мощности Рс и без учета потери мощности в линии имеет вид:
(1.32)
а уравнение баланса мощности ОЭС в целом – вид:
Рис. 1.17. Процесс изменения частоты и мощности в энергосистеме при нарушении и восстановлении баланса.
Последнему уравнению ( ) соответствует точка 1, в которой пересекаются частотные характеристики РГ и РН, показывающие зависимость от частоты мощности, генерируемой генераторами и потребляемой нагрузкой.
Каждая ЭЭС кроме баланса мощности характеризуется также статизмом или крутизной частотной характеристики. Крутизна совмещенной частотной характеристики ОЭС определяется изменением мощности нагрузки и мощности генерирующих агрегатов при изменении частоты; обозначим эту величину .
|
|
Если в одной из ЭЭС, например в ЭЭС I, внезапно отключится генератор, то ее генерирующая мощность снизится на и возникает дефицит мощности как в ЭЭС I, так и в ОЭС в целом, поскольку новое значение генерирующей мощности
(1.33)
. (1.34)
Поскольку энергосистемы обладают механической инерцией, при возникновении дефицита мощности частота мгновенно измениться не может. Поэтому в первый момент частотная характеристика генерируемой мощности генераторов снизится на величину (см. рис. 1.17, характеристика ) и новому значению мощности турбины при частоте f0 будет соответствовать точка 2. Образовавшийся в ОЭС небаланс является первичным небалансом, его возникновение вызывает торможение всех генераторов в ОЭС и как следствие этого – общее понижение частоты в ОЭС.
По мере снижения частоты за счет регулирующего эффекта нагрузки потребляемая ею мощность уменьшается. Одновременно вступают в действие АРЧВ турбин и, увеличивая впуск пара (или воды), повышают их рабочую мощность.
|
|
Эти два процесса, развиваясь встречно, уменьшают возникшее в ОЭС несоответствие между мощностью генераторов и мощностью, потребляемой нагрузкой, до тех пор, пока при новом, вполне определенном значении частоты f1 вновь установится баланс
, (1.35)
где
Новому балансу мощности соответствует точка 3 на рис. 1.17. В этом уравнении - установившиеся значения изменения мощностей генераторов и нагрузки, происшедшего вследствие понижения частоты на величину ; значение определяется крутизной совмещенной частотной характеристики ОЭС: .
Таким образом имеем (опуская знак ):
(1.36)
Величина - вторичный небаланс; образовался в каждой ЭЭС и в ОЭС в целом в результате возникновения первичного небаланса . Т.к. в ОЭС вновь установился баланс мощности генераторов и нагрузки (при ), вторичный небаланс полностью компенсировал первичный небаланс, т.е.
.
При этом отмечаем , что суммарное изменение мощности генераторов и нагрузки также определяется крутизной их частотных характеристик:
|
|
(1.37)
где - крутизна частотной характеристики генерирующих агрегатов;
- тоже, но нагрузки (коэффициент регулирующего эффекта нагрузки).
Уравнение баланса мощности в общем виде при новом значении частоты для каждой ЭЭС можно записать в таком виде:
, (1.38)
где учитывает изменение сальдо перетоков мощности ЭЭС.
Подставляя в это уравнение , получим
. (1.39)
Это выражение показывает, что изменение внешних перетоков данной ЭЭС определяется суммой ее первичного и вторичного небалансов. При этом в ЭЭС, в которой первичный небаланс отсутствует ( ), изменение сальдо перетоков зависит только от вторичного небаланса.
Последнее выражение можно представить как
, (1.40)
из которого следует, что, сопоставляя отклонение сальдо перетоков с отклонением частоты , можно выявить, в какой из ЭЭС возник первичный небаланс , а также его величину и знак на основании нижеследующего. В энергосистеме, в которой возник первичный небаланс, отклонения сальдо перетоков мощности и частоты имеют одинаковые знаки, а в остальных параллельно работающих энергосистемах – разные. Поэтому в первом случае , а во втором .
|
|
На использовании этого свойства основана комплексная система автоматического регулирования частоты и перетоков мощности, структурная схема которой приведена на рис.1.18.
Рис. 1.18. Структурная схема комплексного регулирования частоты и перетоков мощности.
Регулирование производится в каждой ЭЭС комбинированными регуляторами со статизмом по частоте КРЧМ, которые измеряют текущие значения перетока мощности по межсистемной линии электропередачи и частоты. Сравнивая их с заданными значениями (уставками), выявляют отклонения:
На основании этих измерений и в соответствии с настроенной в регуляторе крутизной частотной характеристики вырабатываются соответствующие ей значения вторичного и первичного небалансов:
Для правильной работы системы настроенная в регуляторе крутизна частотной характеристики должна быть равна фактической крутизне частотной характеристики энергосистемы
При такой настройке в ЭЭС, где возник первичный небаланс (например, в ЭЭС I), сформированное регулятором значение будет равно:
и КРЧМ – I будет воздействовать на изменение мощности генераторов регулирующих станций до тех пор, пока не будет полностью компенсирован первичный небаланс, т.е. пока не станет .
В ЭЭС II в это же время сформированное регулятором значение будет равно:
но т.к , то
и, следовательно, КРЧМ - II работать не будет. Таким образом в энергосистеме, где произошло изменение нагрузки или мощности генераторов, вызвавшее изменение частоты и перетоков мощности, регулятор воздействует на восстановление режима. В других параллельно работающих энергосистемах при условии настройки регуляторы не работают.
Дата добавления: 2018-05-31; просмотров: 669; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!