Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Аварийная частотная разгрузка энергосистем

Динамика снижения частоты при действии АЧР - Аварийная частотная разгрузка энергосистем

Оглавление
Аварийная частотная разгрузка энергосистем
Снижение частоты в системе при дефиците генерации
Принципы частотной разгрузки
Динамика снижения частоты при действии АЧР
Запаздывание в канале частотной разгрузки
Выбор мощности потребителей, присоединяемых к АЧР
Разгрузка энергосистемы по скорости снижения частоты
Разгрузка с малым числом очередей
АЧР с большим числом очередей
Подъем частоты при действии АЧР-2
АЧР при наличии резерва в системе
Исследование переходных процессов на ЭВМ
Постоянная времени энергосистемы
Регулирующий эффект нагрузки

Допустим, что вращающийся резерв в энергосистеме отсутствует. В таком случае, при возникновении в системе дефицита генерации ΔF, частота в системе будет снижаться по экспоненциальному закону
(4.1)
где ΔΡ и f0 выражены в относительных единицах. При номинальной частоте 50 Гц f.0 = 2Δf Гц.
При частоте Δf) срабатывает первая очередь разгрузки и отключает потребителей на общую мощность ΔΡ1. За счет регулирующего эффекта нагрузки потребление снизится на величину kнf.= kH(50 - f1) Гц. Таким образом дальнейшее снижение частоты определится выражением
(4.2)
После i-той ступени разгрузки снижение частоты будет
(4.3)
На рис.7 проиллюстрирован процесс снижения частоты при действии АЧР. В установившемся режиме Δ f,yст = 0.
процесс снижения частоты при действии АЧР
Рис.7
В этом случае
(4.4)
т.е. первоначальный дефицит генерации скомпенсирован за счет снижения потребления вследствие регулирующего эффекта нагрузки и за счет отключения k-ступеней потребителей. При отключении потребителей меняется состав нагрузки энергосистемы. В этой связи изменяется регулирующий эффект нагрузки и постоянная времени энергосистемы T. Практически, эти изменения невелики и можно оперировать первоначальными значениями этих параметров. Далее будет показано, что на динамику снижения частоты при действии АЧР большее влияние оказывает плотность разгрузки. К тому же, большая погрешность привносится за счет неопределенности в выборе мощности отключаемой нагрузки.
Пусть потребитель имеет максимальную мощность PiMах. Это значение может быть заложено в расчет динамики снижения частоты. В то же время, отключение потребителя действием АЧР может произойти, когда потребитель не работает, т.е. его нагрузка равна нулю.
Алгоритм расчета переходного процесса по изложенной методике сравнительно прост. Однако, ему присущи значительные недостатки. Построение кривой снижения частоты производится методом припасовывания, т.е. на каждом отрезке времени от начала действия i-ой и до i+1 очереди снижение частоты идет по экспоненте с параметрами, соответствующими этому отрезку времени.
Результат получается только в конце расчета. В данной методике нет строгой аналитической зависимости, указывающей на влияние числа очередей АЧР, величины мощности каждой ступени и других параметров на конечный результат - установившееся значение частоты и время переходного процесса; нет ответа на вопрос как построить АЧР, чтобы получить заданный переходный процесс с заданным установившимся значением частоты после действия АЧР и заданным временем переходного процесса. На кафедре электрических станций СПбГТУ разработана методика расчета динамики снижения частоты в энергосистеме при действии АЧР, лишенная этих недостатков.
Для теоретических исследований процесса изменения частоты полагается, что число очередей АЧР равно бесконечности (n= ∞) [6, 7]. В таком случае при бесконечно малом отклонении частоты производится бесконечно малое отключение потребителей, т.е. мощность разгрузки становится непрерывной функцией частоты
Введем понятие плотности разгрузки Если принять разгрузку равномерной во всем диапазоне действия АЧР, то
Поэтому, начиная с f|, действие разгрузки в уравнении энергосистемы учтем так
(4.5),
а передаточная функция энергосистемы с учетом действия АЧР будет
(4.6)
Принимая получим
(4.7) где
Снижение частоты во времени будет происходить так: до действия АЧР по экспоненте с постоянной времени TJ, а начиная с первой очереди АЧР
(4.8)
Установившееся значение отклонения частоты за счет действия АЧР будет
(4.9)
а частота установится при значении
(4.10) .
Аналитические выкладки иллюстрируются на рис.8, где показана структурная схема модели энергосистемы с каналом частотной разгрузки. Модель соответствует передаточной функции (4.6) и уравнению (4.5). На рис.9 представлены статическая и динамическая характеристики энергосистемы с учетом действия АЧР.
схема модели энергосистемы с каналом частотной разгрузки
Рис. 8


По оси ординат отложена частота с первой f1 и конечной fн уставками АЧР. В этом диапазоне fn отключается общая нагрузка Δ Рмах. Текущее значение отключаемой нагрузки определяется прямой 1.
Плотность разгрузки пропорциональна тангенсу угла а, т.е.
Прямая 2 определяет снижение нагрузки из-за регулирующего эффекта нагрузки к. Характеристика 3 дает суммарное снижение потребления, обусловленное регулирующим эффектом нагрузки и действием АЧР.
Пусть, дефицит генерации в системе составляет ΔΡ. В таком случае, в соответствии с характеристикой 3, установившееся значение частоты будет fyCT, а снижение частоты пойдет сначала (от 50 Гц) по экспоненте 4, а затем, начиная с f1 по экспоненте 5 с постоянной времени

Новая методика построения переходного процесса в энергосистеме при действии АЧР позволяет сделать следующие выводы:

  1. Эффективность АЧР в значительной степени зависит от плотности разгрузки кр. Чем больше плотность разгрузки, тем меньше отклонение Δ fycт и тем быстрее  завершается процесс стабилизации частоты. Пусть, например, Tj=10 с, кн=2,0 и кр=8,0. При этом т'=1 с. Принимая длительность переходного процесса для экспоненты получим завершение процесса снижения частоты от точки “а” до fycт за 3 секунды.
  2. Плотность разгрузки можно повысить за счет увеличения Δ Ртах или сокращения диапазона f1 - fн.
  3. Обычно Δ Рмах выбирается на основе оценки максимально возможного дефицита генерации в системе. Если к АЧР будет присоединено потребителей на величину более ΔΡмах, то это не означает, что АЧР произведет лишнее отключение. При любом дефиците ΔΡ<ΔΡмах частота установится в диапазоне f1-fn без излишних отключений.
  4. Для ускорения действия АЧР выгодно сокращать диапазон по частоте f1-fн. Имеются ограничения по реализации этой рекомендации, которые обусловлены запаздыванием в канале АЧР.
  5. Практическая реализация АЧР безусловно предполагается в виде ступенчатой разгрузки с конечным числом ступеней. Контрольные расчеты на ЭВМ показывают, что замена непрерывной характеристики 1 на ступенчатую с η > 10 уже дает почти одинаковые результаты.
  6. Изложенная методика позволяет анализировать разгрузку с нелинейной и ступенчатой характеристикой. На вертикальном участке ступени кр=0, на горизонтальном - Если кр=0, то контур АЧР на структурной схеме (рис.8) разомкнут. Постоянная времени При кр=∞ получается перерегулирование.


 
Автоматизация энергоснабжения »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.