Качество регулирования зависит от выбора параметров, которые входят в приведенные выше формулы.
Параметр а выбирается диспетчерским пунктом при противоречащих друг другу требованиях. Выбор большего значения а позволяет иметь более быструю реакцию устройств регулирования на любое возмущение и, следовательно, быстрее устранять его последствия. Но при слишком быстрой реакции имеется опасность принять его за первичное регулирование и вызвать колебания и даже неустойчивость.
Очевидно, можно увеличить быстродействие первичного регулирования, однако в определенных границах. Изучение устойчивости системы Франции, осуществленное на динамической модели, показало, что регулирование с помощью групп ТЭС более стабильно, но менее точно, чем регулирование группами ГЭС. Это один из доводов, из-за которых Э де Ф распределило регулирующее усилие между ТЭС и ГЭС. На рис. 4.4 приведена карта-схема станций Франции, способных участвовать в регулировании.
4.4. Карта-схема станций, принимавших участие в регулировании французской системы в 1968 г.
Некоторые из них участвуют в нем ежедневно в соответствии с выбором, зависящим от обстоятельств (выхода из строя, запаса водных ресурсов и т. д.).
Полоса регулирования В выбирается в зависимости от амплитуды предполагаемых случайностей. В каждое мгновение она равна примерно 5% от установленной мощности, тогда как мощность станций, с помощью которых можно производить регулирование во всей объединенной системе Франции (показаны на рис. 4.4), равна около 20% от установленной мощности. Далее будет доказано, что третичное регулирование использует запас по мощности.
Выбор полосы В и числа регулируемых групп связан с проблемой стоимости регулирования. Эту стоимость трудно оценить, поскольку необходимо учитывать следующие обстоятельства:
регулируемая группа не работает при этом со своим максимальным кпд;
изменения мощности создают на группах ТЭС дополнительную «усталость» (откуда следуют дополнительный ремонт и ускоренное старение); эта усталость быстро растет с увеличением относительной амплитуды налагаемых изменений (большие изменения опасны для оборудования);
большая полоса регулирования обязывает дополнительно включать группы, для которых маргинальная (краевая) стоимость киловатт-часа выше таковой при работе групп, необходимых для нормальной работы;
целесообразно изменять мощности у групп, находящихся вблизи нагрузок, чтобы избежать дополнительных потерь или перегрузок в передающей сети.
Компромисс, обусловленный выбором параметров регулирования, (основан, следовательно, на эмпирических знаниях.
Регулирование «частота — мощность» имеет недостатки, но они незначительны по сравнению с преимуществами этого способа, благодаря которым он принят во многих странах. Основными из этих недостатков являются:
в нормальном режиме слабые случайные отклонения слишком быстро компенсируются в каждой системе, часто даже быстрее, чем эти отклонения исчезают естественным образом;
из-за быстрой компенсации не используются возможности взаимопомощи систем через межсистемную связь, тогда как достаточно допустить некоторое колебание перетоков мощностей для устранения чрезмерного нагрева линий;
если в системе возникает ненормальный режим, то появляющееся при этом отклонение мощностей в линиях межсистемной связи часто оказывается слишком большим для сети; при этом необходимо отключать эти линии и использовать другие источники питания.
Роль межсистемных связей ограничивается здесь обменом запрограммированных мощностей, тогда как она должна быть распространена на более широкую взаимопомощь систем.
Адаптивное регулирование должно устранить эти недостатки путем добавления устройств, изменяющих параметры регулирования в зависимости от некоторых внешних условий, известных благодаря существующей в системе телеинформации.
В соответствии с состоянием нагрузки и системы действие регулирования может быть замедленным (при малых колебаниях, приемлемых на межсистемных связях) или ускоренным, при этом устраняются такие изменения, которые могут привести к нарушению заранее фиксированных пределов. Используя множество «фильтров», можно изменять распределение регулирования между станциями в зависимости от условий, налагаемых состоянием групп, благодаря их способности довольно быстро реагировать, или налагаемых нуждами системы (объем и местонахождение возмущения, действие которого необходимо уменьшить, и т. д.).
Возможности современных логических систем и систем телеинформации позволяют получать большую гибкость регулирования, и в этом случае ограничиваются только оценкой экономической рентабельности ожидаемых усовершенствований.
Третичное регулирование, которое будет описано далее, может рассматриваться в качестве адаптивного регулирования, особенно если оно автоматическое (встречается только в маломощных системах).
Применение регулирования «частота — мощность» во всем мире.
Качество регулирования в объединенных системах выше уровня, необходимого только для отдельных систем. Объединенные системы, работающие синхронно, позволяют иметь существенную экономию резервного оборудования. Необходимая мощность резерва растет приблизительно пропорционально корню квадратному из общей мощности объединенных систем. Соединение двух систем примерно одинаковой мощности позволяет сэкономить до 30% резерва каждой из них при условии, что межсистемные связи имеют достаточную пропускную способность.
Начиная с 1945 г. энергосистемы стран Западной Европы постепенно объединялись и к настоящему времени образуют синхронно работающую объединенную систему, в которую входят следующие страны; Дания, ФРГ, Нидерланды, Бельгия, Швейцария, Австрия, Италия, Франция и Испания (рис. 4.5).
Объединенная система соединена линиями 110 и 220 кВ с частью системы Югославии, а также Чехословакии, некоторые местные сети которой могут быть присоединены к системе Австрии.
Западноевропейские системы соединены с системой Швеции и Англии через вставки постоянного тока. Эти связи асинхронные и позволяют, в частности, системе Англии использовать другой способ регулирования, а именно ручное регулирование (медленно действующее).
Пропускные способности межсистемных связей между европейскими странами не всегда достаточны, а многие из них не всегда могут работать без контроля. Поэтому часто вынужденно размыкаются замкнутые цепи, образованные межсистемными связями (см. § 1.6).
Система Швейцарии находится в центре объединенной системы, в ней преобладают ГЭС, поэтому она имеет разветвленные межсистемные связи с соседями, а петли напряжением 220—400 кВ могут работать в замкнутом состоянии. Диспетчерский пункт, расположенный в Лауфенберге (недалеко от слияния рек Аары и Рейна), осуществляет контроль за работой замкнутых контуров и обменом энергией между ФРГ, Францией, Италией и Швейцарией.
Как и страны Западной Европы, социалистические страны Восточной Европы имеют объединенную энергосистему «Мир» (в нее входят сети ПНР, ЧССР, ВНР, западной части СССР, СРР, НРБ). Центр регулирования этой объединенной системы находится в Праге. В СССР энергосистемы объединены в ЕЭС.
Рис. 4.5. Карта-схема системообразующих связей объединенной западноевропейской системы
В каждой из стран обозначены только большие связи, необходимые для межсистемных связей (одной чертой обозначены одна или несколько параллельно работающих линий). Диспетчерский пункт объединенной энергосистемы в г. Лауфенберге обозначен на карте буквой L
В США многочисленные местные сети, принадлежащие различным фирмам, объединяются в «пулы», внутри которых они работают синхронно. Линии, существующие между пулами, выполняют только часть функций системообразующих связей между сетями, которые работают отдельно от своих пулов при подключении к сетям соседнего пула. В настоящее время существует шесть пулов, таких, как CANUSE, в котором произошла 9 ноября 1965 г. авария (см. т. 1, гл. 4). Наиболее обширный из этих пулов покрывает половину Соединенных Штатов от Скалистых гор до Атлантики, за исключением северо-востока страны.
Рис. 4.6. Структура регулирования в неполностью объединенной системе •Формулы в рамках — законы регулирования, используемые в каждой частичной системе
В настоящее время рассматриваются условия для синхронной работы всех систем США. Применяемое регулирование будет иметь тип прямого регулирования «частота — мощность».
Внутри синхронно работающей объединенной системы возможно использование различных систем регулирования, что и наблюдается в каждом из пулов США или в европейских странах, где национальные системы не полностью объединены (как, например, во Франции или Италии).
Малые системы, являясь составной частью объединенной системы, большую часть времени не участвуют в регулировании частоты для устранения постоянных колебаний мощности их генераторов в ущерб их кпд. Регулирование частоты является задачей больших систем (с помощью регулирования «частота — мощность»), а малые системы, используя регулирование «только по мощности», изменяют величину их обменной мощности с большими системами. Объединенная система функционирует в соответствии со схемой, приведенной на рис. 4.6.
