Устройство для сохранения устойчивости при отключении линии межсистемной слабой связи в схеме сети цепочечной структуры

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 02.1081 (21) 3342559/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (И1М. Кп.з

Н 02 J 3/24

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 280283, Бюллетень ¹ 8 f53) УДК621.316. . 91 {088. 8) Дата опубликования описания 280283 (72) Автор изобретения

Т.В ° Колонский

Украйнсйого юэЭ

Киевский отдел комплексного проектирования отделения Ордена Октябрьской Революции государственного проектно-изыскательско .исследовательского института энергетиче и электрических сетей "Энергосетьпроек (71) Заявитель

{54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОХРАНЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ

ПРИ ОТКЛЮЧЕНИИ ЛИНИИ МЕЖСИСТЕМНОЙ СЛАБОЙ

СВЯЗИ В СХЕМЕ СЕТИ ЦЕПОЧЕЧНОЙ СТРУКТУРЫ

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к области противоаварийной автоматики энергосистем.

Известно устройство для сохранения устойчивости, в том числе и при отключении линии, в котором измеряются режимные параметры, сравниваются с расчетными, определяются величины управляющих воздействий, фиксируется отключение линии и реализуются управляющие воздействия (1)

Недостатком является то, что при этом не учитывается ущербность управляющих воздействий.

Известно также устройство для фиксации и выполнения управляющих воздействий на ограничение мощности генераторов Рот отправной части и нагрузки Рбь в приемной части энергосистемы при примерном равенстве объемов Рог Pîí и необходимой величине ограничения перетока ЬР (2), Указанные способ и структурная схема могут быть использованы как в двухмашинной схеме сети, так и в более сложных схемах сети ввиду отсутствия при этом небаланса активной мощности. Однако обеспечение равенства РОт- и Рок приводит к увеличению зкономического ущерба из-за необходимости отключения большого объема нагрузки Ро„ .

Наиболее близким к предлагаемому является устройство фиксации предела статической устойчивости, предназначенное для сохранения устойчивости по линиям межсистемной слабой связи в схеме сети цепочечной структуры. Устройство содержит элементы фиксации активной мощности исходного режима в сечении каждой ветви, элементы фиксации модулей напряжения в узлах каждом ветви, элементы

Фиксации угла между напряжениями в узлах ветвей с полным составом линии, вычислительные блоки фиксации предельной активной мощности в сечении каждой ветви с полным составом линий и в сечении ветви с отключенной линией, вычислительный блок фиксации-слабой ветви, в качестве которого используется блок сравнения и к входам которого присоединены выходы элементов фиксации угла, элементов фиксации активной мощности исходного режима в сечениях вет вей с полным составом линий, элементов фиксации модулей напряжения в узлах ветвей с полным составом линий

100130б и вычислительных блоков фиксации предельной активной мощности в сече-, ниях ветвей с полным составом линий, а к входам вычислительных блоков фиксации предельной активной мощнос5 ти в сечениях ветвей подключены выходы соответствующих элементов фиксации модулей напряжения в узлах ветвей, причем вычислительный блок фиксации предельной активной мощности состоит из элемента умножения

10 двух модулей напряжения в узлах ветви и элемента деления на значение реактивного сопротивления ветви с полным составом линий и ветви с отключенной линией, к входу числителя 15 которого подключен выход элемента умножения.

Это устройство в виде блоков может использоваться для выдачи информации о пределе статиче ской устой- Щ чивости в сложной схеме сети цепочечной структуры. Причем общие функциональные задачи известного устройства и предлагаемого совпадают P3).

Однако устройство-прототип предназначенное для фиксации предела статической устойчивости, являющегося только исходной информацией для фиксации управляющих воздействий в предлагаемом устройстве, не позволяет автоматически выбирать интенсивность воздействий на ограничение мощности гейераторов и нагрузки по условию допустимого результатирующего небаланса активной мощности.

Цель изобретения — обеспечение

3!> автоматической настройки устройства в исходных режимах на основании непосредственной фиксации допустимого результирующего небаланса активной мощности (Pp) при осуществлении уп- о равляющих воздействий на ограничение мощности генераторов (Р„) и нагРузки (ран)

Поставленная цель достигается 45 тем, что устройство, содержащее элементы фиксации активной мощности исходного режима в сечении каждой ветви, элементы фиксации модулей напряжения в узлах каждой ветви, элементы фиксации угла между напряжениями в узлах ветвей с полным составом линии, вычИслительные блоки фиксации предельной активной мощности в сечении каждой ветви с полным составом линий и в сечении ветви с отключенной линией, вычислительный блок фиксации слабой ветви в качестве которого используется блок сравнения и к входам которого присоединены выходы элементов фик- 60 сации угла, элементов фиксации активной мощности исходного режима в сечени:х ветвей с полным составом линии, элементов фиксации модулей напряжения в узлах ветвей с полным составом линий и вычислительных бло. ков фиксации предельной активной мощности в сечениях ветвей с полным составом линий, а к:входам вычислительных блоков фиксации предельной активной мощности в сечениях ветвей подключены выходы соответствующих элементов фиксации модулей напряжения в узлах ветвей, причем вычислительный блок фиксации предельной активной мощности состоит из элемента умножения двух модулей напряжения в узлах ветви и элемента деления на значение реактивного сопротивления ветви с полным составом линий и ветви с отключенной линией, к входу числителя которого подключен выход элемента умножения, снабжено вычислительными блоками фиксации перетока активной мощности с заданным коэффициентом запаса по ста. тической устойчивости в сечении каждой ветви с полным составом линий и в сечении ветви с отключенной линией, вычислительным блоком фиксации ограничения перетока в сечении ветви с отключенной линией, вычислительным блоком фиксации допустимого результирующего небаланса управляющих воздействий, вычислительчым блоком фиксации управляющих воздейст- вий на ограничение мощности генераторов и нагрузки с учетом результирующего небаланса, блоками формирова. ния управляющих воздействий íà ограничение мощности генераторов и нагрузки, элементом фиксации отключения линии и двумя элементами И, причем выход каждого вычислительного блока фиксации предельной мощности подключен к входу своего вычислительного блока фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости, а выход каждого вычислительного блока фиксации пере ока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в ветвях с полным составом линий вместе с выходами каждого элемента фиксации активной мощности исходного режима в этих же ветвях и выходами вычислительного блока фиксации слабой ветви подключены к входам вычислительного блока фиксации допустимого результирующего небаланса управляющих воздействий, выход вычислительного блока фиксации перетока с задним коэффициентом запаса по статической устойчивости в ветви с отключенной линией вместе с выходом элемента фиксации активной мощности исходного режима в этой же ветви подключены к входам вычислительного блока фиксации ограничения перетока в сечении ветви с отключенной линией, выход которого вместе с выходом вычислительного блока фиксации допустимого результирую1001306 щего небаланса подключены к вычислительному блоку фиксации управляющих воздействий на ограничение мощности генераторов и нагрузки с учетом результирующего небаланса, каж дый из двух выходов которого подключен к соответствующему блоку формирования управляющих воздействий на ограничение мощности генераторов и нагрузки, выход каждого из которых соединен последовательно с помощью элементов И с выходом элемента фиксации отключения линии, каждый вычислительный блок фиксации перетока с заданным коэффициентом за. паса по статической устойчивости состоит из элемента деления предельной активной мощности на заданный постоянный коэффициент, а вычислительный блок фиксации ограничения перетока в сечении ветви с отключенной линией состоит из элемента вычитания и элемента умножения, причем к входам элемента вычитания подключены выход элемента фиксации активной мощности исходного режима в ветви с предполагаемой к отключению линией и выход вычислительного блока фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в этой же ветви с отключенной линией, выход элемента вычитания подключен к входу элемента умножения на постоянный коэффициент надежности, вычислительный блок фиксации допустимого результирующего небаланса состоит из двух элементов вычитания, двух элементов И, трех элементов умножения, одного элемента сложения .и одного элемента .деления, причем к входам первого элемента вычитания подключены выход вычислительного блока фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в одной из ветвей с полным составом линий и выход элемента фиксации активной мощности исходного режима всечении этой ветви, выход этого элемента вычитания вместе с соответствующими выходом блока фиксации слабой ветви подключены к входам первого элемента И, а к входам второго элемента вычитания подключены выход вычислительного блока фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в другой ветви с полным составом линий и выход элемента фикса ции активной мощности исходного режима в сечении этой ветви, выход этого элемента вычитания вместе с соответствующим выходом блока фиксации слабой ветви подключены к входам второго элемента И, выходы первого и второго элементов И подключены к первому элементу умножения, к другому входу которого подключен выход элемента сложения, к входам которого подключены выходы второго и третьего элементов умножения соответственно значения активной мощности приемной и отправной

5 энергосистемы на значение результирующего коэффициента крутизны статической характеристики пО частоте приемной и отправной энергосистем, выход первого элемента умножения

)p подключен к входу числителя элемента деления, к входу знаменателя которого подключен выход третьего элемента умножения, вычислительный блок фиксации управляющих воздействий состоит из четырех элементов умножения, двух элементов сложения, двух элементов деления и одного элемента вычитания, причем к входу первого элемента умножения подключен

2О выход вычислительного блока фиксации допустимого результирующего небаланса на значение активной мощности приемной энергосистемы и значение результирующего коэффициента крутизны статической характеристики по частоте приемной энергосистемы, к входу второго элемента умножения подключен. выход блока фиксации допустимого результирующего небаланса на значение активной мощности отпЗО равной энергосистемы и значение результирующего коэффициента крутизны статической характеристики по частоте отправной энергоси .темы, выходы третьего и четвертого элемен"35 тов умножения соответственно значения активной мощности приемной энергосистемы на значение результирующего коэффициента крутизны статической характеристики по частоте приемной энергосистемы и значения активной мощности отправной энергосистемы на значение результирующего коэффициента крутизны статической характеристики по частоте отп45 равной энергосистемы подключены .к входу первого элемента сложения, выходы которого подключены к входу знаменателя первого и второго элементов деления, к входу числителя

5О которых подключены соответственно выход первого н второго элементов умножения, а выход вычислительного блока фиксации ограничения перетока и выход первого элемента деления . подключены к входам элемента вычитания, выход которого подключен к входу блока формирования управляющих всздействий на ограничение мощности нагрузки, выход вычислительного блока фиксации ограничения пе60 ретока и выход второго элемента деления подключены к входам второго элемента сложения, выход которого подключен к входу блока формирования управляющих воздействий на or65 раничение мощности генераторов.

1001306

На фиг. 1 изображена схема сети ценочечной структуры и основная структурная схема устройства применительно для отключения линии в этой схеме сети на фиг. 2 — структурная схема входящих в устройство вычислительных блоков фиксации предельной активной мощности, фиксации перетока активной мощности с заданным коэффициентом запаса по статической устройчивости, фиксации ограничения 1О перетока в сечении ветви с отключенной линией и фиксации допустимого результирующего небаланса управляющих воздействий, на фиг. 3 — структурная схема входящего в устройство 15 вычислительного блока фиксации управляющих воздействий на ограничение мощности генераторов и нагрузки с учетом результирующего небаланса.

На фиг. 1 изображена схема слож- 20 ной четырехмашинной схемы сети цепочечной структуры с отправной (узел 1), двумя промежуточными (узлы 2 и 3), и приемной (узел 4) энергосистемами при постоянных напряже- 25 ниях на их шинах, обеспечиваемых автоматическими регуляторами, и направлении перетока от энергосистемы

1 к энергосистемам 2, 3 и 4 в режиме потребления РН промежуточной энергосистемой 2 и генерации Р промежуточной энергосистемой 3.

Применительно для этой схемы сети с предполагаемой к отключению линией между энергосистемами 3 и 4, 35 т.е. на участке 3-4, основная структурная схема устройства на фиг. 1 содержит следующие основные элементы и блоки, соединенные между собой телеканалами доаварийной информации: 4( элементы 5-7 фиксации активной мощности исходного режима в сечении каждой ветви, элементы 8-11 фиксации модулей напряжения в узлах каждой ветви, элементы 12 и 13 фиксации угла между напряжениями в узлах ветвей 1-2, 2-3 с полным составом линий, вычислительный блок 14 фиксации слабой ветви по зависимости (2) (3) и (2а), (За), вычислительные блоки 15 и 16 фиксации предельной активной мощности в сечении каждой ветви 1-2, 2-3 с полным составом линий по зависимости (9а), вычислительный блок 17 фиксации предельной активной мощности в сечении ветви

3-4 с отключенной линией по зависимости (12а), вычислительные блоки

18 и 19 фиксации перетока активной мощности с заданным коэффициентом запаса по",статической устойчивости 60 в сечении каждой ветви 1-2, 2-3 с полным составом линий по зависимости (9), вычислительный блок 20 фик сации перетока активной мощности с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в сечении ветви 3-4 с отключенной линией по зависимости (12), вычислительный блок 21 фиксации ограничения перето. ка в сечении ветви 3-4 с отключен- . ной линией по (11), вычислительный блок 22 фиксации допустимого результирующего небаланса управляющих воздействий по (10), вычислительный

23 фиксации управляющих воздействий на ограничение мощности генераторов по (16) и нагрузки по (17):с учетом результирующего небаланса, блоки

24 и 25 формирования управляющих воздействий на ограничение мощности генераторов и нагрузки и элемент

26 фиксации отключения линии. В качестве блока 14 фиксации слабой ветви используется блок сравнения по (2), (3) и (2а), (3a), к в адам которого присоединены выходы элементов 12 и 13 фиксации угла, выходы элементов 5 и 6 фиксации активной мощности исходного режима в сечениях ветвей 1-2 и 2-3 с полным составом линий, элементов 8 и 9 фиксации модулей напряжения в узлах тех же ветвей и вычислительных блоков 15 и 16 фиксации предельной активной мощности тех же ветвей.

К входам блоков 15-17 фиксации предельной активной мощности подключены входы соответствующих элементов 8, 9 и 9, 10 и 10, 11 фиксации модулей напряжения в узлах ветвей 1-2, 2-3, 3-4. Выход каждого блока 15-17 подключен к входу своего блока 18-20 фиксации перетока с заданным коэффициентом эайаса по статической устойчивости. Выход блоков 18 и 19 фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в ветвях 1-2, 2-3 с полным составом линий вместе с выходом элементов 5 и 6 фиксации активной мощности исходного режима в этих ветвях и выходами блока фиксации слабой ветви 14 подключены к . входам блока 22 фиксации допустимого результирующего небаланса. Выход блока 20 фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в ветви 3-4 с отключенной линией вместе с выходом элемента 7 фиксации активной мощности исходного режима в этой же ветви подключены к входам блока 21 фиксации ограничения перетока в сечении ветви 3-4 с отключенной линией.

Выходы блоков 21 и 22 подключены к входам блока 23 фиксации управляющих воздействий на ограничение мощности генераторов и нагрузки. Один выход блока 23 с информацией о величине ограничения мощности генераторов подключен к входу блока 24 формирования управляющих воздействий на ограничение мощности генера1001306

10 торов. Другой выход блока 23 с информацией о величине ограничения мощности нагрузки подключен к входу блока 25 формирования управляющих воздействий на ограничение мощности нагрузки. Выход блока 24 и 25 соединен последовательно с помощью элементов И 27 и 28 с выходом элемента 26 фиксации отключения линии.

Выходы элементов И 27 и 28 являются выходами устройства, с которых при срабатывании элемента 26 фиксации отключения линии направляются сигналы к исполнительным органам ограничения мощности генераторов и нагрузки, находящимся на объектах управления в виде электрических станций и районов нагрузки.

Блоки 24 и 25 формирования управляющих воздействий на ограничения мощности генераторов и нагрузки (или блоки памяти) выполняются на известных принципах, по которым на основании сигнала в аналоговой или цифровой форме с выходов блока 23 о необходимой величине ограничения. мощности генераторов Ро и нагрузки

Р с помощью триггеров или двухпоОН зиционных реле подготавливаются и запоминаются цепи на ограничение мощности генераторов P и нагрузог ки Р„.

Элемент 26 фиксации отключения линии выполняется также на известных принципах, например по факту отключения выключателей линии.

Каждый из вычислительных блоков

15-17 фиксации предельной активной мощности в сечениях ветвей по (9а) и (12а) состоит (фиг. 2) из элемента 29 умножения двух модулей напря- . жения в узлах ветви и элемента 30 деления на значение реактивного сопротивления ветви с полным составом линий (блоки 15 и 16) или ветви с отключенной линией (блок 17).

Каждый из вычислительных блоков

18-20 фиксации перетока активной мощности с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в сечениях ветвей по (9) и (12) состоит (фиг. 2) из элемента 31 деления предельной активной мощности на заданный постоянный коэффициент К.

Вычислительный блок 21 фиксации ограничения перетока в сечении ветви 3-4 с отключенной линией по (11) состоит (фиг. 2) иэ элемента 32 выч тания и элемента 33 умножения. К входам элемента 32 вычитания подключены выход элемента 7 фиксации активной мощности исходного режима в ветви 3-4 с предполагаемой к отключению линий и выход блока 20 фиксация перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в этой же ветви 3-4 с от ключенной линией. Выход элемента

32 вычитания подключен к входу элемента 33 умножения на постоянный коэффициент надежности Кн.

Вычислительный блок 22 фиксации допустимого результирующего небаланса по (10) состоит из двух элементов 34 и 35 вычитания, двух элементов И 36 и 37, трех элементов 38-40 умножения, одного элемента 41 сложения и одного элемента 42 деления.

10 K входу первого элемента 34 вычитания подключены выход вычислительного блока 18 фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в одной из

15 ветвей, в частности в сечении ветви 1-2 с полным составом линий и выход элемента 5 фиксации активной мощности исходного режима в сечении этой ветви 1-2. Выход этого элемента 34 вычитания вместе с соответст-. ,вующим выходом блока 14 фиксации слабой ветви 1-2 подключены к входам первого элемента И 36. К входам второго элемента 35 вычитания под25 ключены выход вычислительного блока

19 фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в другой ветви, в частности в сечении ветви 2-3 с полным составом линий и выход элемента 6 фиксации активной мощности исходного режима в сечении этой ветви 2-3.

Выход этого элемента 35 вычитания вместе с соответствующим выходом блока 14 фиксации слабой ветви 2-3 подключены к входам второго элемента И 37. Выходы первого и второго элементов И 36 и 37 подключены к первому элементу 38 умножения, к другому входу которого подключен

40 выход элемента 41 сложения, к входам которого подключены выходы второго и третьего элементов 39 и 40 умножения соответственно значения активной мощности приемной Р„р и

45 отправной Р энергосистем на значение результирующего коэффициента крутизны статической характеристики

:по частоте приемной Кпр и отправной К энергосистем. Выход первооп го элемента 38 умножения подключен к входу числителя элемента 42 деления, к входу знаменателя которого подключен выход третьего элемента умножения активной мощности отправной энергосистемы Рот на значение результирующего коэффициента крутизны статической характеристики по частоте отправной энергосистемы K0r .

Вычислительный блок 23 фиксации

gQ управляющих воздействий по (16), (17) состоит из четырех элементов

43-46 умножения, двух элементов 47 и 48 сложения, двух элементов 49 и 50 деления и одного элемента 51

65 вычитания. К входу первого элемен1001306

12 та 43 умножения"подключен выход вычислительного блока 22 фиксации допустимого результирующего небаланса на значение активной мощности приемной энергосистемы Р„р„„ и значение результирующего коэффициента крутизны статической характеристики по частоте приемной энергосистемы Кп . К входу второго элемента

44 умнох<ения подключен выход блока

22 фиксации допустимого результирующего небаланса на значение активной мощности отправной энергосистемы

Рот и значение результирующего коэффициента крутизны статической характеристики по частоте отправной энергосистемы К . Выходы третьего и четвертого элементов 45 и 46 умножения соответственно значения активной мощности приемной энергосистемы Рп на значение результи- 20 рующего коэффициента крутизны статической характеристики по частоте приемной энергосистемы К„„ и значение активной мощности отправной энергосистемы Р на значение ре- 25 зультирующего коэффициента крутизны статической характеристики по частоте отправной энергосистемы К н подключены к входу первого элемента 47 сложения. Выходы элемента 47 30 подключены к входу знаменателя первого и, второго элементов 49 и 50 деления, к входу числителя которых подключены соответственно выход первого и второго элементов 43 и 44 умножения. Выход вычислительного блока 21 фиксации ограничения перетока и выход первого элемента 49 деления подключены к входам элемента 51 вычитания, выход которого с информацией о P „ подключен к входу блока 25 формирования управляющих воздействий на ограничение мощности нагрузки. Выход вычислительного блока 21 фиксации ограничения перетока и выход второго элемента

50 деления подключены к входам второго элемента 48 сложения, выход ,которого с информацией o Po„ подключен к входу блока 24 формирования управляющих воздействий íà ограничение мощности генераторов, 1

На фиг. 1 приведена схема сети цепочечной структуры при отправной

1 и приемной 4 энергосистемах в виде объединений мощностью Р и

P существенно: большей, чем мощпрм ность P„Po промежуточной энергосистемы 2 с результирующим потреблением нагрузки Рп промежуточной энергосистемы 3 с резулвтирующей генерацией Р„ . Рассматривается напряженнйй исходный режим перетска от энергосистемы 1 к энергосистемам 2-4, при котором отключение одной линии на участке 3-4 приводит 65 к нарушению устойчивости в сечении

3-4, так как переток в исходном режиме на участке 3-4 превышает предел статической устойчивости оставшихся в работе линий в сечении 3-4.

При отключении одной из линий в сечении 3-4 для уменьшения экономического ущерба от излишнего отключения нагрузки при выполнении управляющих воздействий для сохранения устойчивости с помощью предлагаемого устройства допускается определенный результнрующий небаланс активной мощности (P< P« )" который не должен быть опасен по устойчивости для другого сечения с полным составом линий на одном из участков 1-2 или 2-3. Укаэанная опасность вызвана тем, что при выполнении управляющих воздействий

Р Ро в энергосистеме 4 (по обе сторонй сечения

3-4) результирующий небаланс Р по

Р зависимости (1) от этих управляющих воздействий является фактически аварийным дефицитом активной мощности, и этот аварийный дефицит активной мощности, вызывая статическую перегрузку линий связи в сечениях 1-2 и 2-3, может привести к нарушению устойчивости в одном из этих сечений, в котором (например 1-2) под действием перегрузки переток, увеличиваясь, достигнет предельного по статической устойчивости значения раньше, чем в другом сечении (2-3).

В рассматриваемых условиях нарушение устойчивости под действием небаланса Р произойдет в этом сечеP нии (1-2), которое является слабым для сечений (1-2 и 2-3) с полным составом линий.

При постоянных значениях напряжения на шинах энергосистем 1-4 благодаря регулированию напряжения с помощью APB (сильного действия) синхронных генераторов и синхронных компенсаторов или статических регуляторов реактивной мощности и учете в качестве реактивного, только индуктивного сопротивления линий связи (что допустимо для системообразующих линий напряжения 330, 500, 750 кВ), достижение перетоком предельного по статической устойчивости значения в слабом сечении (1-2) имеет место при взаимном углеБ =90О между векторами напряжения на шинах энергосистем 1 и 2.

При предшествующем перетоке, как указывалось, от энергосистемы 1 К

2-4 угол h = 90 в слабом сечении

1-2 должен быть достигнут раньше, чем в сечении 2-3. Поэтому для условий соизмеримых реактивных сопротивлений ветвей в исходном напряженном

14

13

1001306 (2) 1г 2Ь

25

35

45

55

65 режиме взаимный угол между векторами напряжения на шинах энергосистем

1 и 2 будет больше, чем взаимный угол между векторами напряжения на шинах энергосистем 2 и 3. Указанному соответствует выполнение неравенства в случае, когда слабой будет ветвь 1-2

Для рассматриваемых условий при выполнении неравенства в виде 29 1г (5) слабой будет ветвь 2-3.

Для условий несоизмеримых реактивных сопротивлений ветвей в вычислительном блоке фиксации слабой ветви неравенство (2) дополнительно в соответствии с f2) проверяется путем . определения значения

Хгз t PIIP< г+ (P<-з- PA .Д (g I) г цз и.сравнения его с единицей, а неравенство (3) дополнительно проверяется путем определения значения

Х 1г ГРпр г-s- (Рг-g - Р ))

0 0 и сравнения его с единицей.

Если значение по зависимостям (2а) или по (За) меньше единицы, то в соответствии с неравенствами (2) или (3) слабой будет ветвь 1-2 или 2-3. Если значение по зависимостям (2а) или по (За) больше единицы, то слабой будет ветвь 2-3 или

1-2.

Допустимая величина результирующего небаланса Р> по (1), еще не опасная для нарушения устойчивости в слабом сечении с полным составом линий (1-2 или 2-3), может быть зафиксирована на основании следующего. При возникновении укаэанного результирующего небаланса Ро, с учетом того, что энергосистемы 1 и

4 принимаются в виде объединений существенно большей мощности, чем промежуточные энергосистемы 2 и 3, частота во всей энергосистеме снизится на величину рр д|-, @ рпрм npv ро "or благодаря чему в приемной 4 и отправ ной 1 энергосистемах нагрузка снизится на величину

b Рпрм gf Рпрм Кпрмт (5)

zPoò g f PIIr Кот где К Кот — результирующие ко-, прм ° от эффициенты крутизны статических характеристик по частоте (обратные коэффициентам статизма) приемной 4 и отправной 1 энергосистем (объеди° нений MQIIIHQGTbIQ прм от ° прм

Кor Рпр, Ро пРеДваPèòåëüíî заДаются.

В результате будет увеличиватьсп переток в сечениям 1-2 и 2-3 на величину

5 Рр рот от рпрм " и рм рот Кor (q) непосредственно зависящую от результирующего небаланса Рр и представляющую опасность для недопустимой по устойчивости перегрузки слабого

:сечения. Для того, чтобы такая перегрузка не вызвала нарушения устойчивости в слабом сечении, например

15 1-2, увеличение перетока д Р„2 в се. чении 1-2 не должно превышать значения д Р1-2 — Рк -г где Р— активная мощность в сла1-2 бом сечении 1-2 в исходном режиме, Р— допустимый переток в сла.бом сечении (1-2) в реэуль тате рассматриваемой перегрузки. фиксируемый на основании выражения

PX -Z К РпР1-а

u„u пр1 2 „(90)

1-2 где К вЂ . предварительно заданный нормированный коэффициент запаса по статической устойчивости (К =1,08) в слабом сечении

1-2 при пределе статической устойчивости Рп

U1 и2- напряжения, фиксируе е на шинах энергосистем по обе стороны слабого сечения 1-2 в исходном режиме, сохраняющие свое значение и в предельном по статической устойчивости режиме благодаря автоматическому регулированию напряжения, как указывалось, на шинах энергосистем, реактивное сопротивление ветви в. слабом сечении

1-2 с полным составом линий, предварительно заданное или измеренное, На основании (8) можно полуЧить выражение для фиксации допустимого результирующего небаланса Рр на основании зависимости между дефицитом

Р и соответствующим приращением р перетока дР -г р (р р flpiV\ IlpAL ОТ ОТ (1 к +р м р К1г 1 2 р от от

Если фиксация допустимого результирующего небаланса Р> по (10) необ15

1001306

Рпрм Кпрм+ нот "от О4 О4 п,пр4-4 Х 3 -4 (42а) РОН4 Pnp ходима для обе " печения устойчивости в слабом сечении (1-2) в результате выполнения управляющих воздействий

Р „ и Р „, то для обеспечения устойчивости непосредственно по сечению

3-4, в котором отключилась линия, также обязательна фиксация необходимого ограничения перетока д РМ-4 К Н (РЭ- 4 Рпкэ 4) где К„11 (К„=

10 .=1, 05+

+1,15)- предварительно заданный коэффициент надежности, Р вЂ,активная мощность, фиксируемая в сечении 3-4 в исходном режиме до отключения линии, Р„„ вЂ,допустимый переток в сечении 3-4 после отключения в нем линии и выпол- 20 нения управляющих воздействий Р вэнергосистеме

3, Р» в энергосистеме 4 и фиксируемый на основании выражений аналогичных (9) и (9а) )

P =- — р пкъ-4 g ппрз-4 q И2)

Зафиксировав значение Рр в соот- 35 ветствии с (10) и значение д Р э4 в соответствии с (11), можно зафиксировать значения управляющих воздействий Ро в энергосистеме 3 и

Рон < вв ээннееррггооссииссттеемме е 44, которые бу- 40 дут удовлетворять Обоим условиям по (10) и (11) . В частности, после отключения линии в сечении 3-4 при выполнении управляющих воздействий

РПг> и Ро 4, обеспечивающих необходимое для сохранения устойчивости в сечении 3-4 ограничение перетока дР 4, это ограничение (уменьшение) перетока состоит из двух составляющих 50

43-4 ОН 7 РП рй (>) управляющее воздействие на ограничение мощности нагрузки (ОН) в энергосистеме. 4, снижение мощности в приемной энергосистеме 4 из-эа снижения частоты в энергосистеме по (5) в результате выполнения управляющих воздействий с результирующим небалан сом в виде дефицита активной мощности P p

С учетом (5) выражение (13) принимает вид р рпрм рпрм лэ-4 он

Рп рм К и рм+ Рот К от

P прм "прм (рот рон)

Ро +

p K прм прм

ПодставлЯЯ в (14) иэ (1) можно н ог = Рр+ РОН и Рон = Р— Р (15) епосредственно (беэ итераций) он = ог получить искомые значения

Рр Рот I4pr огэ ЛЪ- 4

Р r4 . р р к

Рp прм Кп м он4 п -4 р, К, р, (47) прм и рм рот "pr зависящие от зафиксированных значений Рр ПО (10) z д Prig 4 пО (11) Устройство работает следующим образом.

В исходном режиме информация с выходов элементов 5-13 подается на входы блоков 14-17, 21 и 22. Выполнение в блоке 14 фиксации слабой ветви неравенства (2) при значении по (2а) меньшем 1 обеспечит появление на выходе этого блока дискретного сигнала. Укаэанный дискретный сигнал свидетельствует о том, что в слу чае отключения линии в сечении ветви 3-4 слабой ветвью среди ветвей

1-2 и 2-3 с полным составом линии будет ветвь 1-2. Этот дискретный сигнал подается на вход блока 22 фиксации результирующего небаланса, на другие входы которого подается информация в аналоговой или цифровой форме с выходов блоков 18 и 19 по (9) о величине перетока активной мощности в ветви 1-2 и 2-3 с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости, а к входам блоков 18 и 19 с выхода блоков 15 и 16 подается информация о предельной активной мощности по (9а) в сечениях ветвей 1-2 и 2-3. В блоке 22 в соответствии с (10) фиксируется результирующий небаланс Рр который допустим при выполнении управляющих воздействий Ро„ и РоН, в случае отключения линий в сечении ветви 3-4 в условиях, когда слабой ветвью с

18

1001306

17 полным составом линий является ветвь

1-2. При выполнении условия (3) при значении по (За) меньшем 1 на другом выходе блока 14 появляется дискретный сигнал о том, что слабой ,является ветвь 2-3 и с учетом этого 5

s блоке 22 фиксируется соответствующий результирующий небаланс по (10).

С выхода блока 22 информация в аналоговой или цифровой форме подается на вход блока 23 фиксации управ- 10 ляющих воздействий, на второй вход которого подается информация с выхода блока 21, фиксирующего по (11) величину ограничения перетока в случае отключения линии в сечении 15 ветви 3-4. На входы блока 21 подает ся информация с выхода элемента 7 о величине активной мощности в исходном режиме в сечении ветви 3-4 с предполагаемой к отключению линией и с выхода блока 20 по (12) о перетоке активной мощности с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в этой же ветви 3-4 на случай отключения линии..

А к входам блока 20 с выхода блока

17 подается информация о предельной активной мощности по (12а) в сечении ветви 3-4 на случай отключения линии.

В блоке 23 в соответствии с (16) и (17) фиксируются величины управляющих воздействий Po|- u Pop с учетом РезУльтиРУющего небаланса Рр на случай отключения линии в сечении ветви 3-4. Информация с выходов блока 23 о необходимых управляющих воздействиях Ро„ и РОН поступает на вход соответствующих блоков 24 и 25 формирования управляющих воздейст- 40 вий Р и Р н, с выхода которых поступает на вход элементов И 27 и 28.

При отключении рассматриваемой линии в сечении 3-4 срабатывает эле- 45 мент 26 фиксации отключения этой линии и на его выходе появляется сигнал. Этот сигнал поступает на другой вход элементов И 27 и 28, с выхода которых направляются сигна- 50 лы (при необходимости по каналам аварийной информации) к исполнительным органам ограничения мощности генераторов в узле 3 и нагрузки в узле 4. 55

По предлагаемому принципу может. .быть выполнено аналогичное устройство для сохранения устойчивости при отключении линии в сложной схеме сети цепочечной структуры с большим, 60 чем три, числом ветвей и соответственно большим, чем четыре, числом узлов.

При принятии в энергосистемах необходимых специальных мер по ав- 65 томатическому регулированию и поддержанию напряжения практически постоянным в узлах схемы сети цепочечной структуры в условиях исходного и предельного по статической устойчивости режимов до отключения и после отключения рассматриваемой линии с помощью предлагаемого автоматически перестраиваемого устройства можно обеспечивать устойчивость при отключении линии с помощью управляющих воздействий по (16) и (17) практически без проведения предварительных расчетов устойчивости.

В тех случаях, когда возможно существенное различие напряжений в.узлах схемы сети в условиях исходного (исх.) и предельного по устойчивости режимов до отключения линии (пр.д.) и после. отключения линии (пр.п.) требуется некоторый предварительный объем расчетов устойчивости для определения усредненного значения коэффициентов снижения напряжения в узлах U

"иск прп

un ((19)

В соответствии с (18) и (19) в: блоки 15-17, к которым подводится информация о напряжении, вводятся коэффициенты К„ в (9а) и Ки и в (12а) перед своими напряжениями исходного режима, фиксируемыми элементами 8-10.

Таким образом, предлагаемое устройство обладает определенной адаптивностью в каждом исходном режиме благодаря автоматической перестройке при фиксации и формировании управляющих воздействий в случае отключения линий, что повышает точностьи эффективность таких управляющих воздействий и соответственно снижает экономический ущерб от излишнего отключения нагрузки.

Формула изобретения

Устройство для сохранения устойчивости при отключении линии межсистемной слабой связи в схеме сети цепочечной структуры, содержащее элементы фиксации .активной мощности исходного режима в сечении каждой ветви, элементы фиксации модулей напряжения в узлах каждой вет-. ви, элементы фиксации угла между напряжениями в узлах ветвей с полным составом линии, вычислительные блоки фиксации предельной активной мощности в сечении каждой ветви с полным составом линий и в сечении ветви с отключенной линией, вычисли.

19

1001306

20

65 тельный блок фИксации слабой ветви, в качестве которого используется блок сравнения и к входам которого присоединены выходы элементов фиксации. угла, элементов фиксации актив ной мощности исходного режима в сечениях ветвей с полным составом линий, элементов фиксации модулей напряжения в узлах ветвей с полным составом линий и вычислительных блоков фиксации предельной активной мощности в сечениях ветвей с полным составом линий, а к входам вычислительных блоков фиксации предельной активной мощности в сечениях ветвей подключены выходы соответствующих элементов фиксации модулей напряжения в узлах ветвей, причем вычислительный блок фиксации предельной активной мощности состоит из элемента умножения двух модулей напряжения в узлах ветви и элемента деления на значение реактивного сопротивления ветви с полным составом линий и ветви с отключенной линией, к входу числителя которого подключен выход элемента умножения, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения его автоматической настройки в исходных режимах на основании фиксации допустимого результирующего небаланса активной мощности при осуществлении управляющих воздействий на ограничение мощности генераторов и нагрузки, оно снабжено вычислительными блоками фиксации перетока активной мощности с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в сечении каждой ветви с полным составом линий и в сечении ветви с отключенной линией, вычислительным блоком фиксации ограничения перетока в сечении ветви с отключенной линией, вычислительным блоком фиксации допустимого результирующего небаланса уп равляющих воздействий, вычислитель- 45 ным блоком фиксации управляющих воздействий на ограничение мощности генераторов и нагрузки с учетом результирующего небаланса, блоками

I формирования управляющих воздейст- 50 вий на ограничение мощности генера, торов и нагрузки, элемента. фиксации отключения линии и двумя элементами

И причем выход каждого вычислиГ

I тельного блока фиксации предельной э5 мощности подключен к входу своего вычислительного блока фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости, а выход каждого вычислительного блока g0 фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в ветвях с полным составом линий вместе с выходами каждого элемента фиксации активной мощности исходного режима в этих же ветвях и выходами вычислительного блока Г фиксации слабой ветви подключены к входам вычислительного блока фиксации допустимого результирующего небаланса управляющих воздействий, выход вычислительного блока фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в ветви с отключенной линией вместе с выходом элемента фиксации активной мощности исходного режима в этой же ветви подключены к входам вычислительного блока фиксации ограничения перетока в сечении ветви с отключенной линией, выход которого вместе с выходом вычислительного блока фиксации допустимого результирующего небаланса подключены к вычислительному блоку фиксации управляющих воздействий на ограничение мощности генераторов и нагрузки с учетом результирующего небаланса, каждый из двух выходов которого подключен к соответствующему блоку формирования управляющих воздействий на ограничение мощности генераторов и нагрузки, выход каждого из которых соединен последовательно с помощью элементов И с выходом элемента фиксации отключения линии, каждый вычислительный блок фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости состоит из элемента деления предельной активной мощности на заданный постоянный коэффициент, а вычислительный блок фиксации ограничения перетока в сечении ветви с отключенной линией состоит из элемента вычитания и элемента умножения, причем к входам элемента вычитания подключены выход элемента фиксации активной мощности исходного режима в ветви с предполагаемой к отключению линией и выход вычислительного блока фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в этой же ветви с отключенной линией, выход элемента вычитания подключен к входу элемента умножения на постоянный коэффициент надежности, вычислительный блок фиксации допустимого результирующего небаланса состоит из двух элементов вычитания, двух элементов И, трех элементов умножения, одного элемента сложения и одного элемента деления, причем к входам первого элемента вычитания подключены выход вычислительного блока фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в одной из ветвей с полным составом линий и выход элемента фиксации активной мощности исходного режима в сечении этой ветви, выход этого элемента вычитания

22

21

1001306 вместе с соответствующим выходом блока фиксации слабой ветви подключены к входам первого элемента И, а к входам второго элемента вычитания подключены вьФход вычислительного, блока фиксации перетока с заданным коэффициентом запаса по статической устойчивости в другой ветви с полным составом линий и выход элемента фиксации активной мощности исходного режима в сечении этой ветви, выход этого элемента вычитания вместе с соответствующим выходом блока фиксации слабой ветви подключены к входам второго элемента И, выходы первого и второго элементов И подключены к первому элементу. умножения, к другому входу которого подключен выход элемента сложения, к входам .которого подключены выходы второго и третьего элементов умножения соответственно значения активной мощности приемной и отправной энергосистем на значение результирующего коэффициента крутизны статической характеристики по частоте приемной и отправной энергосистем, выход первого элемента умножения подключен к входу числителя элемента деления, к входу знаменателя которого подключен выход третьего элемента умножения, вычислительный блок фиксации управляющих воздействий состоит из четырех элементов умножения, двух элементов сложения, двух элементов деления и одного элемента вычитания, причем к входу первого элемента умножения подключен выход вычислительного блока фиксации допустимого результирующего небаланса на значение активной мощности приемной энергосистемы и значение результирующего коэффициента крутизны статической характеристики по частоте приемной энергосистемы, к входу второго элемента умножения подключен выход блока фиксации допустимого результирующего небаланса на значение активной мощности отправной энергосистемы и значение результирующего коэффициента крутизны статической характеристики по частоте отправной энергосистемы, выходы третьего и четвертого элементов умножения соответственно значения активной мощности приемной энергосистемы на значение результирующего коэффициента кру о тизны статической характеристики по частоте приемной энергосистемы и значения активной мощности отправной энергосистемы на значение результирующего коэффициента крутиз15 ны статической характеристики.по частоте отправной энергосистемы подключены к входу первого элемента сложения, выходы которого подключены к входу знаменателя первого и втоЯ рого элементов деления, к входу числителя которых подключены соответст.венно выход первого и второго элементов умножения, а выход вычислительного блока фиксации ограничения 5 перетока и выход первого элемента деления подключены к входам элемента вычитания, выход которого подключен к входу блока формирования управляющих воздействий на ограничение мощности нагрузки, выход вычислительного блока фиксации ограничения перетока и выход второго элемента деления подключены к входам второго элемента сложения, выход которого. подключен к входу блока формирования у правляющих воздействий на ограничение мощности генераторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Иофьев Б.И. Автоматическое

40 аварийное управление мощностью энер госистем. M., "Энергия", 1974, с. 72, 73.

2. Там же, с. 372.

3. Авторское свидетельство СССР

45 Р 819885, кл. Н 02 3 3/24, 1981.

1001306

1001306

1001306 ол бл. Л

Por /(ат

Заказ 1431/66 Тираж 615 Подписное

ВНИИПИ Государствениого комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель К. Фотина

Редактор Ю. Середа Техред N.Òåïåð Корректор М. Демчик