Система управления мощностью энергоблоков электростанций по данным мониторинга переходных режимов

Полезная модель относится к информационно-измерительной и вычислительной технике и может быть использована в устройствах управления режимом работы энергоблоков электрических станций в переходных и установившихся режимах. Требуемый технический результат, заключающийся в расширении функциональных возможностей, достигается в устройстве, содержащем первый многофункциональный измерительный преобразователь, подключенный через измерительные трансформаторы тока и напряжения с шинами первой электростанции, и второй многофункциональный измерительный преобразователь, подключенный через измерительные трансформаторы тока и напряжения с шинами второй электростанции, которая соединена с первой электростанцией линией электропередач, первую и вторую антенны приема сигналов точного времени, подключенные, соответственно, к первому и второму многофункциональному измерительному преобразователю, выполненных с возможностью формирования сигналов о величине локальных режимных параметров на первой и второй электростанциях, соответственно, коммуникационный сервер, первый и второй входы которого соединены к выходам первого и второго многофункциональных измерительных преобразователей, соответственно, блок расчета управляющих воздействий, вход которого соединен с выходом коммуникационного сервера, и регулятор скорости турбины, вход которого соединен с выходом блока расчета управляющих воздействий, а выход - соединен с управляющим входом турбины второй электростанции. 1 ил.

Полезная модель относится к информационно-измерительной и вычислительной технике и может быть использована в устройствах управления режимом работы энергоблоков электрических станций в переходных и установившихся режимах.

В настоящее время на объектах энергообъединений установлены цифровые регистраторы параметров электрического режима, результаты измерений которых, как правило, синхронизированы по времени с помощью спутниковой Системы глобального позиционирования (GPS) и объединены, в частности, в Систему мониторинга переходных режимов (СМПР).

Получаемая с помощью СМПР согласованная во времени информация может быть использована для определения взаимных углов напряжений на шинах электростанций, что, в свою очередь, позволяет контролировать близость текущего электрического режима к предельно допустимому и при выходе его из области допустимых значений формировать соответствующие управляющие воздействия на регуляторы скорости турбин энергоблоков и передавать сигналы предупреждения оперативно-диспетчерскому персоналу, что повышает точность управления активной мощностью энергоблоков электрических станций.

Известно устройство, содержащее подключенный к высоковольтной сети высоковольтный измерительный модуль, включающий в себя магнитно-связанный с высоковольтной сетью пассивный преобразователь сетевого тока и/или электрически связанный с высоковольтной сетью пассивный преобразователь сетевого напряжения, при чем, высоковольтный измерительный модуль содержит блок вторичного электропитания, подключенные к блоку вторичного электропитания, магнитно-связанный с высоковольтной сетью низковольтный питающий трансформатор тока и/или электрически связанный с высоковольтной сетью и включенный в цепь пассивного преобразователя сетевого напряжения низковольтный питающий трансформатор напряжения с фильтрующим конденсатором, шунтирующим первичную обмотку, и параллельным ему демпфирующим резистором, активный преобразователь сигналов измерительной информации, соединенный с пассивным преобразователем сетевого тока и/или пассивным преобразователем сетевого напряжения и блоком вторичного электропитания и имеющий радиочастотный и/или оптический выходы для преобразованных сигналов измерительной информации, а пассивный преобразователь сетевого напряжения выполнен в виде последовательно соединенных высоковольтного опорного конденсатора и низковольтного плеча, причем, все элементы высоковольтного измерительного модуля, кроме высоковольтного опорного конденсатора, помещены в электрический экран, соединенный с сетевым проводом через дроссель и параллельный ему демпфирующий резистор [RU 2143165, C1, H02J 13/00, 20.12.1999].

Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее группу аналоговых датчиков, группу цифровых датчиков, многоканальные первый аналоговый и второй цифровой коммутаторы, формирователь модуля, нуль-орган, источник опорных напряжений, дешифратор, первое, второе и третье оперативные запоминающие устройства, постоянное запоминающее устройство, микроконтроллер, таймер, первый-четвертый одноканальные аналоговые коммутаторы, аналого-цифровой преобразователь, первый и второй аналоговые компараторы, регистр, первый-пятый счетчики, первый-третий триггеры, элемент И-НЕ, первый-пятый элементы И, первый-четвертый элементы ИЛИ, первый-шестнадцатый одновибраторы, числовой компаратор и генератор тактовых импульсов [RU 2376625, C1, G06F 17/40, 20.12.2009].

Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности, поскольку, несмотря на возможность осуществления мониторинга переходных процессов в энергоблоках электрических станций, оно не позволяет осуществлять и управление их активной мощностью.

Задача, решаемая в предложенном техническом решении, направлена на расширение функциональных возможностей известного устройства путем создания арсенала технических средств, обеспечивающих дополнительные функциональные возможности устройства.

Целью усовершенствования известного технического решение является расширение его функциональных возможностей.

Требуемый технический результат заключается в создании арсенала технических средств, обеспечивающих расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель реализуется, а требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, содержащее первый многофункциональный измерительный преобразователь, подключенный через измерительные трансформаторы тока и напряжения с шинами первой электростанции, и второй многофункциональный измерительный преобразователь, подключенный через измерительные трансформаторы тока и напряжения с шинами второй электростанции, которая соединена с первой электростанцией линией электропередач, введены первая и вторая антенны приема сигналов точного времени, подключенные, соответственно, к первому и второму многофункциональному измерительному преобразователю, выполненные с возможностью формирования сигналов о величине локальных режимных параметров на первой и второй электростанциях, соответственно, коммуникационный сервер, первый и второй входы которого соединены к выходам первого и второго многофункциональных измерительных преобразователей, соответственно, блока расчета управляющих воздействий, вход которого соединен с выходом коммуникационного сервера, и регулятор скорости турбины, вход которого соединен с выходом блока расчета управляющих воздействий, а выход - соединен с управляющим входом турбины второй электростанции, при этом, в качестве локальных режимных параметров на первой и второй электростанция, формируемых первым и вторым многофункциональным измерительным преобразователем, используются сигналы о величинах напряжений и частоты на шинах и о величине абсолютного угла напряжения соответствующих электростанций.

На чертеже представлена функциональная схема системы управления мощностью энергоблоков электростанций по данным мониторинга переходных режимов.

Система управления мощностью энергоблоков электростанций по данным мониторинга переходных режимов содержит первый 1 многофункциональный измерительный преобразователь 1, подключенный через измерительные трансформаторы тока и напряжения с шинами первой электростанции 2, и второй многофункциональный измерительный преобразователь 3, подключенный через измерительные трансформаторы тока и напряжения с шинами второй электростанции 4, которая соединена с первой электростанцией 1 линией 5 электропередач.

Кроме того, система управления мощностью энергоблоков электростанций по данным мониторинга переходных режимов содержит, первую 6 и вторую 7 антенны приема сигналов точного времени, подключенные, соответственно, к первому 1 и второму 3 многофункциональному измерительному преобразователю, выполненные с возможностью формирования сигналов о величине локальных режимных параметров на первой 2 и второй 4 электростанциях, соответственно.

Система управления мощностью энергоблоков электростанций по данным мониторинга переходных режимов содержит также коммуникационный сервер 8, первый и второй входы которого соединены к выходам первого 1 и второго 3 многофункциональных измерительных преобразователей, соответственно, блок 9 расчета управляющих воздействий, вход которого соединен с выходом коммуникационного сервера 8, и регулятор 10 скорости турбины, вход которого соединен с выходом блока 9 расчета управляющих воздействий, а выход - соединен с управляющим входом турбины второй электростанции 4, при этом, в качестве локальных режимных параметров на первой 2 и второй 4 электростанция, формируемых первым 1 и вторым 3 многофункциональным измерительным преобразователем, используются сигналы о величинах напряжений и частоты на шинах и о величине абсолютного угла напряжения соответствующих электростанций.

Первый 1 и второй 3 многофункциональные измерительные преобразователи 1, а также регулятор 10 мощности турбины являются стандартными устройствами электротехники. Особенности формируемых ими сигналов указаны ниже. Функции, выполняемые коммуникационным сервером 8 и блоком 9 определения управляющих воздействий, достаточные для их программной реализации при выполнении их в виде специализированных устройств вычислительной техники, представлены ниже.

Работает система управления мощностью энергоблоков электростанций по данным мониторинга переходных режимов следующим образом.

Система включает два многофункциональных измерительных преобразователя (МИП). Первый МИП 1 подключен через измерительные трансформаторы тока и напряжения к шинам первой электростанции 2, а второй - к шинам второй электростанции 4. К каждому из МИПов подключаются антенны (антенны 6 и 7) сигналов точного времени, например, сигналов навигационной системы GPS. Первый 1 и второй 3 МИПы с подключенными антеннами 6 и 7 образуют систему сбора информации, которая предназначается для формирования сигналов о величине локальных режимных параметров на первой 1 и второй 4 электростанциях. В качестве локальных режимных параметров используются величины напряжения и частоты на шинах электростанций, а также о величине абсолютного угла напряжения каждой электростанции. Выходная информация первого 1 и второго 3 МИПов по оптоволоконному каналу передается на коммуникационный сервер (КС) 8. Информация с выхода коммуникационного сервера поступает на вход блока определения управляющих воздействий (БОУВ 9). В КС 8 производится вычисление взаимного угла между векторами напряжений шин первой 2 и второй 4 электростанций. Величина этого угла является ключевой информацией для управления мощностью турбин. Коммутационный сервер 8, кроме вычисленных значений взаимного угла между векторами напряжений на шинах первой 2 и второй 4 электростанций, транслирует в БОУВ 9 значения напряжения и частоты на них. Вся информация на выходе коммуникационного сервера 8 формируется в реальном масштабе времени, для того, чтобы обеспечить возможность расчета и выдачи управляющего воздействия в темпе протекания переходного и установившегося процесса. БОУВ 9 представляет собой контроллер, в котором программно реализуется алгоритм управления мощностью турбины второй электростанции 4. Закон управления мощностью турбины записывается, например, в виде:

U_упр=K_p·(p ₀-p_тек)+K₀·(_л-_л·y_ст)dt+K(_л-_л.уст)+K_f·f+K_f'·(f)',

где:

U_упр - управляющий сигнал;

p₀, p_тек - электрическая мощность управляемого генератора в доаварийном режиме и в аварийной фазе переходного процесса;

_л - текущее значение взаимного угла;

_л.уст - величина угла, принимаемая в качестве уставки;

f - отклонение частоты напряжения на шинах станции от 50 Гц;

К_р, К₀, K, K_f, K_f' - коэффициенты регулирования.

Формируемое в БОУВ 9 управляющее воздействие U_упр подается на вход регулятора 10 мощности турбины второй электростанции 4.

Таким образом, благодаря введению дополнительного арсенала технических средств, в частности, первой и второй антенн приема сигналов точного времени, подключенных, соответственно, к первому и второму многофункциональному измерительному преобразователю, выполненных с возможностью формирования сигналов о величине локальных режимных параметров на первой и второй электростанциях, соответственно, коммуникационного сервера, первый и второй входы которого соединены к выходам первого и второго многофункциональных измерительных преобразователей, соответственно, блока расчета управляющих воздействий, вход которого соединен с выходом коммуникационного сервера, и регулятора скорости турбины, вход которого соединен с выходом блока расчета управляющих воздействий, а выход - соединен с управляющим входом турбины второй электростанции, при этом, в качестве локальных режимных параметров на первой и второй электростанция, формируемых первым и вторым многофункциональным измерительным преобразователем, используются сигналы о величинах напряжений и частоты на шинах и о величине абсолютного угла напряжения соответствующих электростанций, достигается требуемый технический результат, заключающийся в расширении функциональных возможностей, поскольку дополнительно обеспечивается возможность осуществлять управление активной мощностью турбин электростанций по данным мониторинга переходных режимов.

Система управления мощностью энергоблоков электростанций по данным мониторинга переходных режимов, содержащая первый многофункциональный измерительный преобразователь, подключенный через измерительные трансформаторы тока и напряжения с шинами первой электростанции, и второй многофункциональный измерительный преобразователь, подключенный через измерительные трансформаторы тока и напряжения с шинами второй электростанции, которая соединена с первой электростанцией линией электропередач, отличающаяся тем, что введены первая и вторая антенны приема сигналов точного времени, подключенные соответственно к первому и второму многофункциональному измерительному преобразователю, выполненные с возможностью формирования сигналов о величине локальных режимных параметров на первой и второй электростанциях соответственно, коммуникационный сервер, первый и второй входы которого соединены к выходам первого и второго многофункциональных измерительных преобразователей соответственно, блок расчета управляющих воздействий, вход которого соединен с выходом коммуникационного сервера, и регулятор скорости турбины, вход которого соединен с выходом блока расчета управляющих воздействий, а выход соединен с управляющим входом турбины второй электростанции, при этом в качестве локальных режимных параметров на первой и второй электростанциях, формируемых первым и вторым многофункциональным измерительным преобразователем, используются сигналы о величинах напряжений и частоты на шинах и о величине абсолютного угла напряжения соответствующих электростанций.