Устройство для распределения активной мощности в энергосистеме

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для оперативной коррекции распределения генерируемой активности мощности. Цель изобретения - уменьшение стоимости электроэнергии путем учета зависимости стоимости вырабатываемой электростанциями электроэнергии от величины генерируемых ими активных мощностей. Устройство в целом представляет собой электрическую цепь, являющуюся моделью энергосистемы и одновременно физической моделью задачи. Минимизация тепловых потерь в этой цепи эквивалентна минимизации показателя качества распределения активной мощности в энергосистеме при оперативной коррекции с учетом стоимости электроэнергии. Учет стоимости выполняется в блоке расходной характеристики, содержащем несколько включенных между его выводами цепочек. Каждая из них состоит из последовательно соединенных ограничителя 27 тока и источника 28 тока, параллельно которому включен резистор 29. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А2

„„SU„„1569931 (g1)g Н 02 Л 3/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.5

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1457061 (21) 4446684/24-07 (22) 13.05.88 (46) 07.06.90. Бюл. 11. 21 (71) Всесоюзнйй государственный проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт энергетических систем и электрических сетей "Энергосетьпроект" и Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнер гетики (72) С.И.Хмельник и В.Н.Жилейкина (53) 621.716.728(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 1457061, кл. Н 02 J 3/06, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ЭНЕРГОСИСТЕМЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для оперативной коррекции распределения(генерируемой активности мощности, Цель изоб2 ретения — уменьшение стоимости электроэнергии путем учета зависимости стоимости вырабатываемой электростанциями электроэнергии от величины генерируемых ими активных мощностей.

Устройство в целом представляет собой электрическую цепь, являющуюся моделью энергосистемы и одновременно физической моделью задачи. Минимизация тепловых потерь в. этой цепи эквивалентна минимизации показателя качества распределения активной мощности в энергосистеме при оперативной коррекции с учетом стоимости электроэнергии. Учет стоимости выполняется в блоке расходной характеристики, со держащем несколько включенных между его выводами цепочек. Каждая из них состоит из последовательно соединенных ограничителя 27 тока и источника .28 тока, параллельно которому включен резистор 29. 5 нл.

1569931

Изобретение относится к электроэнергетике, предназначено для оперативной коррекции распределения генерируемой активной мощности и является усовершенствованием .устройства по автьсв ¹ 1457061„

Целью изобретения является уменьшение стоимости электроэнергии за счет учета зависимости стоимости вырабатьгваемой электростанциями электроэнергии от величины генерируемых ими активных мощностей.

На фиг.1 изображено устройство для

;распределения активной мощности в энергосистеме; на фиг.2 — блок формирования управляющих воздействий;на фиг.З и 4 — имитатор узла энергосисте" мы и имитатор линии электропередач соответственно па фиг 5 — блок учета расходной характеристгп",и, Устройство содержит соединенный с энергосистемой 1 блок 2 телеизмерений регулируемых параметров, блок 3 .задатчиков уставок, блок 4 задатчиков 25 плановых значений генерируемых моц1— ностей, блок 5 задатчиков прогнозируемых значений нагрузок и блок 6 форгли рования управляющих воздействий, выход которого через канал 7 управле- 30 ния мощностью регулируюц1их объектов связан с энергосистемой 1. Шесть входов блока б соецинены с выходами блоков 2 — 5.

Блок 2 телеизмерений состоит из ,отдельных датчиков 2-1-1, 2-1-2, генерируемых моц|ностей, датчиков

2-2-1, 2-2-2, ... мощностей нагрузок, датчиков 2-3-1, 2-3-2, ... мощностей перетоков. Блок 3 .задатчиков уставок

V состоит из отдельных задатчиков 3-1-1

У

3-1-2, ... уставок по перетокам мощности, задатчиков 3-2-1, 3-2-2, уставок по генерируемым мопностям.

Блок 4 задатчиков плановых значений генерируемых мощностей состоит из отдельных задатчиков 4-1, 4-2. плановых значений генерируемых мощностей. Блок 5 задатчиков прогнозируемых значений нагрузок состоит из отдельных задатчиков 5-1, 5-2, прогнозируемых значений нагрузок.

Блок 6 формирования управляющих воздействий фиг.2) выполнен из имитаторов 8 1р 8 2р îîî, 8- K>аое энергосистемы и имитаторов 9-1, 9-2, линий электропередач, количество которых определяется количеством узлов и линий электропередач энергосистемы.

Первые функциональные входы всех имитаторов 8 узлов энергосистемы объединены. Вторые функциональные входы этих имитаторов 8 присоединены к общей шине.

Управляюц1ие выходы имитаторов 8 узла энергосистемы образуют в совокупности выход блока 6.

Первые и вторые управляющие входы всех имитаторов 8 и 9 образуют в совокупности первый вход блока 6, связанный с выходом блока 3, причем первые и вторые управляющие входы имитаторов 9 линий электропередач подключены к выходам задатчиков 3-1-1, 3-1-2, ... уставок по перетокам мощности, а первые и вторые управляюшие входы имитаторов 8 узла энергосистеглы подключены к выходам задатчиков

3-2-1, 3-2-2, ... уставок по генерируемым мощностям.

Третьи, четвертые, пятые и шестые .управляющие входы всех имитаторов 8 узла энергосистемы образуют в совокупности соответственно второй, третий, четвертый и шестой входы блока 6 в целом. Третьи управляющие входы всех имитаторов 9 линии электропередач образуют в совокупности четвертый вход блока 6 в целом. При этом второй, третий и четвертый его входы связаны соответственно с первым, вторым и третьим выходами блока 2, пятый его вход связан с выходом блока 4, шестой его вход связан с выходом блока 5.

Выходы всех имитаторов 8 узла присоединены к групповому входу каждого имитатора 9 линии электропередач. Выходы всех имитаторов 9 линии электропередач присоединены к групповому входу каждого имитатора 8 узла.

Каждый имитатор 8 узла энергосистемы (см.фиг.3) содержит первый 10, второй 11 и третий 12 управляемые источники тока с управляющими входами, ограничитель 13 тока с двумя управляющими входами, первыи усилитель 14, первый 15 и второй 16 резисторы, четвертый 17 и пятый 18 управляемые источники тока, сумматор 19, управляемый источник 20 напряжения, второй усилитель 21 и блок 22 учета расходной характеристики.

Каждый имитатор 9 линии электропередач (фиг.4) содержит интегратор

23, резистор 24, управляемый источ1569931 6 прогнозируемые нагрузки Р» в этих

Нк же узлах и плановые значения генерируемых мощностей этих же узлов. Генерируемые мощности должны быть выбраны таким образом, чтобы при ограничениях (1) — (6) минимизировать показатель качества (8) при м

8„(Р„) = причем

5 ник 25 тока, ограничитель 26 тока и сумматор 27.

Каждый блок 22 учета расходной характеристики (фиг.5) содержит несколько ограничителей 27 тока ОТ (здесь К вЂ” номер имитатора 8 узла, m — номер ограничителя тока в блоке

22, входящем в этот имитатор), столько же источников 28 тока ИТ„ и столь- О ко же резисторов 29 К„

В ограничителях 27 тока используются неуправляемые источники тока., Источники 28 тока также являются неуправляемыми (в отличие от управляемых источников 10, 11, 17, 18 и 25 тока) .

Вначале рассмотрим математическую постановку задачи оперативной коррекции, решаемой предлагаемым уст- 2р ройством. Обозначим: Р „„ — генерируемая мощность К-ro узла в текущий момент времени ; Р гк — генерируемая .ф. мощность К-го узла в расчетный момент времени t; Р „к — нагрузка К-го узла в текущий момент времени t; P „„— прогнозируемое значение мощности на- грузки К-ro узла в расчетный момент времени и ; Р„, Р "„ — узловые (cyMмарные) мощности К-го узла. в моменты времени t u t соответственно; P „; .переток мощности по i-й линии электропередач в текущий момент времени

P; — переток мощности по i-й линии электропередач в расчетный момент вре-. мени t"; P " — плановое значение генерируемой мощности К-го узла в расчетный момент времени Й „Р гк, Р предельные значения (наименьшее и наибольшее соответственно) генерируемьгх мощностеи Р„; Р ., P . — то же

». и 40

+ гк л ° д; для P>,, о к„ вЂ” коэффициент влияния

К-й узловой мощности P íà i-й пеУК реток Р, ; .

Перечисленные параметры связаны следующими соотношениями:

Р ук = Ргк Рик1 (1) ук — гк — HK y (2) Р „„ = О; (3) (5) (6) Задача заключается в следующем. Необходимо найти генерируемые мощности

Р „„ К-х узлов в определенный момент

* времени t", для которого известны " к(г. гк ) " к(гк гк ) к-1

+ SÄ (.,-„), (7) где h, g — известные коэффициенты;

S„(Р г ) †Функц, определяющая стоимость генерации мощности Р»к К-й электростанцией (ее расходная характеристика).

В этом показателе качества первый член отражает требования минимизации изменения генерируемых мощностей, второй член отражает требования минимизации отклонения от планового режима, а третий член отражает требования по минимизации стоимости генерируемой электроэнергии., При этом, выбирая определенным образом коэффициенты h к и g можно изменять роль к каждого из этих требований.

Функция стоимости S „ определена на интервале допустимых значений генерируемой мощности К-й электростанции.

Она является нелинейной, но практически может быть аппроксимирована кусочно-параболической функцией. Это означает, что указанный интервал может быть разбит на несколько m-x интервалов. В устройстве количеству этих интервалов соответствует количество последовательных цепочек в блоке 22 учета расходной характеристики. На каждом из этих интервалов функция S может быть представлена в виде

7 K (m ) Р г-к j KtA, (9) о где С„у С к, — известные коэфФициенты, причем у „ вЂ” правая граница m-ro интервала. При этом функция стоимости, входящая в показатель качества может быть представлена в виде суммы

1569931 ходах сумматоров

19-к и 27-i соот(12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) Хгк Хрк Хдк!

Хок Х пк Хйк

Ioy. Х гк

Х(j=IAt +Х

XIV= 0; к= м

Х к — окщ!

Р1 = 1

oкpq к RKm! ((- Хок -Хок («Х; «(I ох, ок п ок (20) (21) (22) тыкв т

— !<" 0к,як г Р т

Гк (23) (24) I ..Х,,Х „;о ох с3 но; предельные значения токов Х „ и т напряжения на выходах усилителей

14-к н .21-к соотт Х Х „Х", Р— ук 9 — 9 — ("к !к

7 так как константы С к не влияют на минимизацию показателя качества Х.

Предлагаемое устройство решает задачу минимизации показателя качества (7) при условиях (1) — (6), (10), (11)

Ф М где неизвестны Р, к, Р,, Р „, Р „, а данными являются Рг„, Рнк Р„;, P+gy

РР P é "Pã Р ц С . !0

rK 9 rкв л19 6(э Зккей Р ки ) ко

Эта задача решается электрической цепью, являющейся моделью энергосистемы и одновременно физической моделью задачи. Эта электрическая цепь образуется в блоке 6 формирования уп- !5 равляющих воздействич и имеет следующие компоненты и параметры: г.,.Rк,К;;п — сопротивления резисторов 15-к, 16-к, 29-кш соот- 30 ветственно;

Х,Х,,Х .,I " токи„ протекающие

? I< P1(" и; Й8ю через резисторы

15-к, 16-к„ 24-1., 29-ка соответст25 в енно,„ ток управляемого источника напряжения 20-к; токи управляемых 30 источников !О—

12, 17, 18 и 25 тока соответственно; токи, протекающие через ограничители 35

13-к, 26-i 27-.кш тока соответственветственно;

" ток, протекающий через имитатор 8-и узла: ток, протекающий через источник

28-кш тока; — напряжение управляемого источника напряжения 20-к; напряжение на вы" ходе интегратора

"23-1;

- напряжения на выветственно.

В этой цепи наблюдается первый закон Кирхгофа, т.е.

I„= Х„- I„, Токи ограничителей 13, 26 и 27 удовлетворяют соотношениям

Б основном авторском свидетельстве показано, что в данной электрической цепи всегда достигается устойчивое установившееся состояние, при котором соблюдаются уравнения

М„Хdk+ +Х „= 0;

tl к O

gc1 где d к, — весовые коэффициенты слагаемых W k в сумматоре 27-i, совпадающие с коэффициентами g ; в формуле (4).

Уравнения предлагаемой электрической цепи отличаются от уравнений( ( электрической цепи в известном устройстве только наличием уравнений (!8), (19),(22), которые описывают блок 22 учета расходной характеристики. Этот блок содержит только источники тока, диоды и резисторы. Поэтому в предлагаемой электрической цепи (так же как и в электрической цепи основного авторского свидетельства) минимизируются тепловые потери в резисторах при ограничителях, которые налагаются дио-, дами и уравнениями первого закона

Кирхгофа. Таким образом, в рассматриваемой электрической цепи минимизируются тепловые потери и — Х (Х К + Х r + Q ), (25) м где („= Q I < К, (26)

fA"- <

1569931

0 при ограничениях (12) — (24).

I ff

Если величины IoK и IOK для ограничителей 27 выбраны так, что

ff

oK m ок (т+11 (27) 5 то ток I к проходит только через один из ограничителей 27-кт и, следовательно, только через один резистор

29-кт. При этом величина (26) может быть представлена в виде -Rê Тк (28) где

R = R«,ecnH Ток (» к окм (29)

f

f5

Задача минимизации (1 при условиях (12) — (25), (27) — (29) совпадает с задачей минимизации I при условиях (1) — (7), (!О), (11), если

1i„= r /f»((30)

g„= R„/ с(; . (31)

С, = R, /a; (32) 20 (33) 25 — коэффициент пропорциональности; — соответствуюц Hp величины из следуюц9их перечней:

+ 30

НК» Щ«YK«Ук»РЛ9« .Л1 9 гк» ff «Лi(YK Ук)» (> f Л ) « к а ) км(Р гк 7 Kfff ) 5»

Р„= е где a

P I.

J (Pf-K «Р „, fl (Ргк «Ргк»!

Гк «ТОк»IpK»IíK«(IpK I рк)»IK«I ff,»

ff f If пк»Хок»Ток» л «л «Тдй» и1 гк«35 к км«IoKm»I и кмj, Итак, задача минимизации тепловых потерь Q в электрической цепи устройства полностью эквивалентна задачеми- 40 нимизации показателя качества I npu оперативной коррекции распределения перетоков активной мощности в энергосистеме.

Устройство целом функционирует 45 следующим образом.

Из блока 2 телеиэмерений на управляющие входы источников 10 тока постуФ пают величины Р, устанавливая зна-. гк» чение тока этих источников в .соответ- 50 ствии с (32). Аналогично, из этого же блока на управляющие входы источников

17, 18 и 25 тока, поступают величины

1 Р„„, Р „, Р л, соответственно, устанавлиВиЯ токи I гк» I p K» I hi этих истОчни ков в соответствии с (32). Из блока

4 задатчиков плановых значений гене.рируемых мощностей на управляющие

ВхОды истбчников 11 тока поступают ве(34) 7 =Р— P гк

Эти сигналы поступают через канал 7 и энергосистему 1 для изменения мощности регулирующих объектов на величину (34) к тому моменту, для которого в блоках 4 и 5 установлены плановые значения генерируемых мощностей и прогнозируемые значения нагрузок.

Формула и з о б р е г е н и я

Устройство для распределения активной мощности в энергосистеме по авт.св. 1(- 1457061, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью уменьшеличины P "„, устанавливая зчачение то" ка I ff„этих источников в соответствии с (32) . Иэ блока 5 задатчиков прогнозируемых значений нагрузок на управляющие входы источников 12 тока поступают величины P „„, устанавливая значение

+ тока I„этих источников в соответствии с (32).

Из блока 3 задатчиков уставок на

1 управляющие входы ограничителей 13

;и 26 тока поступают уставки P, Р"„, f к гк» гк»

Р,, Р„, устанавливая в соответстЛ9 » hi « вии с (32) соответственно значения р у If токов I,„, I,„, I „;, I „;. Тем самым реализуются ограничения (20) и (21)

Напряжения е, с выхода интеграторов 23-i поступают на входы сумматоров 19-к, а напряжения с выходов этих сумматоров подаются на управляющие входы источников 20 напряжения

Е, „Токи I < к этих источников протекаК" ют также через усилитель 2!-к с малым входным сопротивлением« не влияющим на распределение токов r имитаторах 8-к. Напряжения 1! с выходов усилителей поступают на входы сумматоров 27-i а напряжения 1. с выходов

1 этих сумматоров поступают на входы интеграторов 23-i

По окончании переходного процесса токи этих интеграторов и источников

20 напряжения принимают значения, определенные соотношением (24). При этом в резисторах lб-к, 15-к, 29-ктп устанавливаются токи I R, I гк« IRK<, минимизирующие тепловые потери (25).

Токи ? протекают также через усилители 14 (с малым входным сопротивлением, не влияюцим на распределение токов). Таким образом, сигналы на выходах усилителей 14 Оказываются пропорциональными токам I к или, как следует из (32), величинам

)1 ния стоимости электроэнергии путем учета зависимости стоимости вырабатываемой электростанциями электроэнергии от величины генерируемых ими актив 5 ных моцностей, в каждый имитатор узла дополнительно введен блок учета расходной характеристики, включенный мЕжду вторым функциональным входом имитатора узла и обцей точкой второго 10

l2 усилителя и четвертого и пятого управляемых источников тока, при этом каждый блок учета расходной характеристики содержит параллельно включенные между его выводами цепочки, каждая из которых состоит из соединенных последовательно ограничителя тока и источника тока, параллельно которому включен резистор.

569931

1569931

Составитель К.Фотина

Редактор H,Ëàçàðåíêî Техред g, oäàíè÷ Корректор М. Кучерявая.

Заказ 1455 Тираж 418 Подписное

В КИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно"издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101