Патент на изобретение №2159981

(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА

(57) Реферат:

Изобретение относится к противоаварийной автоматике энергосистем, а именно к способам предотвращения асинхронного режима. Технический результат заключается в определении уставки по углу при любом характере аварийной ситуации и повышении точности ее определения. Для этого дополнительно замеряется ускорение d²/dt² и момент, когда ускорение достигает нулевого значения, фиксируют значение угла ₁, а уставку определяют как разность –₁, причем, если ускорение не равняется нулю, то подают сигнал на отключение, когда угол равен /2. 3 ил.

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 или при обмене мощностью между отдельными частями энергосистемы во время аварии одна из линий электропередачи может бить отключена, в результате чего нарушается баланс между электрической мощностью, отдаваемой по линиям электропередачи, и механической мощностью на валу турбин электростанции. Следствием нарушения баланса является возрастание угла между эквивалентной ЭДС станции и эквивалентной ЭДС электрической системы, что может вызвать потерю устойчивости, возникновение асинхронного режима.

В случае нарушения устойчивости автоматические устройства противоаварийной автоматики предотвращают асинхронный режим путем отключення линии связи между энергосистемами.

Существуют способы предотвращения асинхронного режима путем замера угла , сравнения его значения с уставкой _уст и, если угол превышает уставху, подачи сигнала на отключение линии электропередачи, что предотвращает асинхронный ход /1, 2/.

Недостатком данного способа является то, что уставка по углу _уст, в общем случае, зависит от аварийной ситуации и не всегда будет являться границей между устойчивым и неустойчивым состоянием системы. В этом случае устройство, реализующее способ, может произвести излишнее отключение линии в устойчивом режиме или не отключить линию, когда режим неустойчив.

Уставка _уст выбирается исходя из определенной расчетной аварии и остается неизменной при любых аварийных ситуациях.

В действительности граница квазиустойчивого состояния зависит от начальных условий аварийного режима (мощности P₀, предаварийного значения угла ₀, значений эквивалентных ЭДС E₁, E₂ и сопротивления системы), величины возмущения и постояной времени генераторов станции. Поэтому величина уставки является переменной величиной.

Целью настоящего изобретения является определение уставки по углу при любом характере аварийной ситуации и повышение точности ее определения.

Поставленная цель достигается тем, что дополнительно замеряют ускорение угла эквивалентной ЭДС станции d²/dt² и в момент, когда ускорение достигает нулевого значения, фиксируют значение угла ₁ , а предельный угол отключения определяют как разность _уст = –₁, причем, если ускорение d²/dt² не достигает нулевого значения при изменении угла в пределах ₀–/2, подают сигнал на отключение, 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. Для упрощения понимания способа введем некоторые допущения, которые никак не влияют на работу способа. Примем, что мощности генератора Г-1 и Г-2 равны; мощность генератора Г-3 равна бесконечности; внутренние сопротивления генераторов Г-1 и Г-2 равны нулю.

На фиг. 3 показана угловая характеристика передачи мощности по линии Л-2. В нормальном режиме по линии Л-2 передается мощность P₀ и мощность на валу турбины эквивалентного генератора также равна P₀. В результате аварийного отключения линии Л-1 мощность на валу турбины эквивалентного генератора будет P₁ = 2P₀, 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 d²/dt² 0. По мере увеличения угла будет увеличиваться передаваемая электрическая мощность и при угле ₁ наступит баланс мощностей P₁= P_эл. Если P₁-P_эл=0, то и d²/dt²= 0.
Обладая избытком кинетической энергии, ротор эквивалентного генератора продолжает двигаться, увеличивая угол . При этом электрическая мощность будет больше, чем механическая мощность на валу турбины и ротор будет тормозиться. Если ротор затормозится и не достигнет угла _уст = –₁, то асинхронный режим не наступит, система устойчива. Если угол достигнет и станет больше предельного угла отключения _уст = –₁, то P_эл будет меньше P₁, ротор будет ускоряться и наступит асинхронный режим. Таким образом уставка по углу, определяемая как _уст = –₁, является границей квазиустойчивого состояния системы. Значение угла ₁ определяется в момент равенства нулю ускорения угла . В случае, если ускорение угла d²/dt² сохраняет положительный знак при изменении угла в пределах ₀– /2, то это значит, что мощность турбины P₁ больше максимальной электрической мощности на всем диапазоне изменения угла до ₀<. Следовательно, не будет торможения ротора, что свидетельствует об отсутствии границы квазиустойчивого состояния, о неустойчивом режиме работы системы. В этом режиме, если d²/dt² 0, то при угле = /2 производят отключение линии, предотвращая асинхронный режим. Данный способ может быть реализован с помощью известных микропроцессорных устройств предотвращения асинхронного режима.

Формула изобретения

Способ автоматического предотвращения асинхронного режима в энергосистеме путем измерения угла между эдс эквивалентного генератора и эдс энергосистемы, сравнения угла с уставкой и, если указанный угол достигает или превышает значение уставки, подачи сигнала на отключение линии электропередачи, отличающийся тем, что дополнительно замеряют ускорение и в момент времени, когда указанное ускорение достигает нулевого значения, фиксируют значение угла ₁, а уставку определяют как разность _уст = –₁, причем, если указанное ускорение не достигнет нулевого значения при изменении угла в пределах от исходного предаварийного состояния ₀ до /2, подают сигнал на отключение в момент, когда угол = /2

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 11.06.2003

Извещение опубликовано: 20.12.2004 БИ: 35/2004