способ автоматического предотвращения асинхронного режима в энергосистеме

Формула изобретения

Способ автоматического предотвращения асинхронного режима в энергосистеме путем определения угла _o электропередачи между ЭДС эквивалентного генератора станции и ЭДС энергосистемы в нормальном режиме, сравнении угла с уставкой и, если угол достигает или превышает значение уставки, подают сигнал на отключение линии электропередачи, отличающийся тем, что дополнительно замеряют текущее значение мощности Р при нарушении баланса между электрической мощностью, отдаваемой по линиям электропередачи и механической мощностью на валу турбогенераторов, определяют интегральное значение замеряют значение ускорения и в момент, когда значение ускорения становится равным нулю, фиксируют значение угла ₁ и мощности Р₁, проверяют условие устойчивости по выражению



и, если условие устойчивости не выполняется, подают сигнал на отключение линии электропередачи в момент, когда = ₁, если ускорение не достигнет нуля, то отключение линии производится когда угол = /2.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к противоаварийной автоматике энергосистем, а именно к способам определения в темпе реального времени динамической устойчивости при параллельной работе эквивалентного генератора (станции) с энергосистемой и предотвращения асинхронного режима.

При передаче мощности по высоковольтным линиям от электростанции в энергосистему во время аварии одна из линий электропередач может быть отключена, в результате чего нарушится баланс между электрической мощностью, отдаваемой по линиям электропередач, и механической мощностью на валу турбин станции. Следствием нарушения баланса является возрастание угла между эквивалентной э. д. с. станции и эквивалентной э.д.с. электрической системы, угроза потери устойчивости, возникновения асинхронного режима.

Существуют способы предотвращения асинхронного режима путем замера угла , сравнения с уставкой _уст и, если _уст, подачи сигнала на отключение линии электропередачи, предотвращая асинхронный режим генератора /1, 2/.

Недостатком данного способа является то, что устойчивость режима определяется при углах _уст более В результате этого на линии электропередач, особенно при наличии на них отборов мощности, может значительно снизиться напряжение в промежуточных точках линии, особенно вблизи центра качаний, с отрицательными последствиями для потребителей и развитии аварий.

Наиболее близким по технической сущности является способ, в котором определяется угол электропередачи между э.д.с. эквивалентного генератора и э. д. с. энергосистемы с помощью замеренного значения эквивалентной механической мощности P, сравнения угла с расчетной уставкой и, если угол достигает или превышает значения уставки, подается сигнал на отключение линии электропередачи /3/.

В этом случае также _уст более /2. Кроме того, недостатком данного способа является то, что данный способ предполагает, что механическая мощность на валу турбин станции не меняется в процессе аварии. В действительности при аварийном отключении одной из линий происходит частичный сброс электрической нагрузки генераторов, на что реагируют регуляторы мощности турбин и механическая мощность турбин уменьшается. Вследствие этого выбранная уставка _уст всегда будет меньше, чем действительная, а это значит в ряде случаев линия будет отключаться, когда система устойчива, т.е. будет иметь место ложное действие.

Целью настоящего изобретения является определение факта возможности нарушения динамической устойчивости и предотвращения асинхронного режима при малых значениях угла , до момента, когда угол достигает величины /2 и отключения линии в случае определения факта возможности нарушения динамической устойчивости.

Поставленная цель достигается тем, что, замеряя текущее значение мощности P, непрерывно определяют интегральное значение замеряют значение ускорения и в момент, когда значение ускорения становится равным нулю, фиксируют значение угла ₁ и мощности P₁, и сравнение с уставкой заменяют проверкой условия устойчивости по выражению



и если условие устойчивости не выполняется, подают сигнал на отключение линии электропередачи в момент, когда = ₁, а если ускорение не достигнет нуля, то отключение линии производится, когда угол = /2.

Рассмотрим работу предлагаемого способа. На фиг. 1 показана схема электрической системы в нормальном режиме, а на фиг. 2 показана схема системы в аварийном режиме. E-1 и E-2 обозначают две разные системы. Для упрощения понимания способа введем некоторые допущения, которые никак не влияют на его работу.

Примем, что мощности генератора Г-1 и Г-2 равны, мощность генератора Г-3 равна бесконечности, внутренние сопротивления генератора Г-1 и Г-2 равны нулю. На фиг. 3 показана угловая характеристика передачи мощности по линии Л-2. Предполагается, что устройство, реализующее способ, установлено на каждой линии.

В нормальном режиме (фиг. 1) по линии Л-2 протекает мощность P₀ и мощность на валу турбины эквивалентного генератора также равна P₀ (фиг. 3). В результате аварийного отключения линии Л-1 (фиг. 2) мощность на валу турбины эквивалентного генератора будет P₁ = 2P₀ (фиг. 3), а электрическая мощность в первый момент останется равной P₀. В результате этого появляется небаланс мощностей P₁ - P₀, под действием которого начнет увеличиваться угол с ускорением

В устройстве, реализующем предполагаемый способ, производится непрерывный замер угла и мощности, передаваемой по линии P. В процессе изменения угла устройство производит интегрирование мощности P по углу Интегрирование производится до тех пор, пока ускорение по углу не станет равным нулю.

В этом момент фиксируется угол = ₁, текущее значение электрической мощности P = P₁, равной мощности турбины, величина W₁, определяется результирующая энергия дополнительного разгона ротора генератора как W₂ = определяется расчетная энергия торможения ротора и сравниваются W₂ с W₃.

Условие сохранения динамической устойчивости есть выполнение неравенства W₃ > W₂. Если условие выполняется (энергия торможения больше энергии разгона), то отключение не производится. Если условие не выполняется (W₂ > W₃), то это означает появление асинхронного режима и производится отключение выключателя линии уже в момент, когда = ₁.

Могут быть случаи, когда механическая мощность на валу турбины эквивалентного генератора станции будет больше максимальной мощности P_max (фиг. 3) и тогда ускорение угла останется положительным и при угле В этом случае режим неустойчив (нет торможения ротора) и условием срабатывания является

Таким образом предложенный новый способ предотвращения асинхронного режима системы отличается от известных способов тем, что позволяет определить в темпе реального времени устойчивость передачи мощности по линии электропередачи в начальной стадии аварийного режима, когда угол электропередачи не достигает величины не допуская увеличения угла до опасных значений.

Данный способ может быть реализован с помощью современных микропроцессорных устройств противоаварийной автоматики. Для замера угла могут быть использованы современные телеканалы или угол может быть рассчитан стандартными способами /2, 3/.

Источники информации

1. В. А.Веников Переходные электромеханические процессы в электрических системах. М.: Высшая школа, 1970.

2. Б. И.Иофьев Автоматическое аварийное управление мощностью энергосистем. М.: Энергия, 1974.

3. Я.Н.Лугинский и др. Противоаварийная автоматика энергосистем по углу и скольжению. Сб. Релейная защита и автоматика электрических систем. Рига, 1991.