Аварийная частотная разгрузка энергосистем - Запаздывание в канале частотной разгрузки

В канале частотной разгрузки присутствует запаздывание. При срабатывании реле частоты i-ой очереди отключение потребителей происходит с некоторой задержкой, обусловленной выдержкой реле времени и задержкой в срабатывании выключателя. Выясним влияние запаздывания на динамику снижения частоты при действии АЧР.
Рассмотрим сначала качественную сторону вопроса. Пусть при частоте fj срабатывает первая ступень разгрузки и отключает соответствующих потребителей. С учетом запаздывания отключение производится не в момент срабатывания реле частоты f1, а через Δ t. В таком случае до точки а снижение частоты пойдет по экспоненте, построенной без учета разгрузки (кривая 1, рис. 10).

Эффект отключения потребителей проявится только после точки ”а” и снижение частоты пойдет по кривой 2. Вторая ступень также имеет задержку по времени и ее срабатывание станет заметным только после точки “б”. Запаздывание может привести к тому, что сработают все очереди частотной разгрузки, а это приведет к перерегулированию, так как при любом дефиците ΔΡ <ΔРмах, где ΔРмах - максимально возможный дефицит генерации в системе, должны срабатывать не все очереди разгрузки (кривая 3).
Вследствие перерегулирования установившееся значение частоты после действия АЧР будет выше, чем установившееся значение при отсутствии запаздывания. Теперь процесс пойдет по пунктирной части кривой 2.
На структурной схеме (рис.11) запаздывание в канале АЧР учтено элементом 3* с передаточной функцией Переходная характеристика 1 этого элемента показана на рис. 11,6. Здесь выходной сигнал смещен на время τ.

Рис. 11
Для упрощения анализа заменим элемент на инерционные
элемент первого порядка с передаточной функцией , переходная характеристика которого показана в виде кривой 2.
С учетом замены, передаточная функция для всех элементов модели
будет
(5.3)
Характер переходного процесса при действии АЧР определяется корнями характеристического уравнения
(5.4)
При процесс будет колебательным. Поскольку kнT«Tj, то условие колебательности можно записать так
(5.5)
Если с, т.е. при запаздывании в канале АЧР равном или более 0,25 с процесс будет колебательным.
Отметим направленность действия АЧР. При снижении частоты автоматика подает сигнал на отключение потребителей. Если частота повышается, то повторного включения потребителей не происходит. На структурной схеме это учтено включением ключа Q (рис.11, а).
С учетом направленного действия АЧР перерегулирование приведет к повышению частоты по пунктирной кривой 2. Для устранения перерегулирования необходимо снижать τ и кр.
Перерегулирование ярко проявляется при малом числе ступеней АЧР. На горизонтальном участке каждой ступени коэффициент кр=∞. В этой связи отключение потребителей производится на предельную величину этой ступени. Так при ΔΡΜаΧ=0,4 и трех ступенях каждая из них повышает частоту на Δ f1=6,6% или Δfί| = 3,3 Гц. При определенных обстоятельствах это и приведет к необоснованному завышению частоты.
Передаточная функция (5.3) соответствует линейной модели. Это справедливо для диапазона частот от f1 до fн. После fн плотность разгрузки кр=0, что должно быть учтено в случае перерегулирования и отклонения частоты за fн.
Аналитические расчеты с переменным значением плотности разгрузки затруднительны и здесь не приводятся. Этот вопрос будет освещен в главе 12, в котором переходные процессы исследуются на ЭВМ.
Заметим здесь, что значительное перерегулирование и излишнее отключение потребителей может произойти при аварии как раз с небольшим дефицитом. Действительно, при малом дефиците отключению подлежит небольшая часть потребителей и установившееся значение частоты близко к f1 (см.рис.10). В случае значительного запаздывания в канале АЧР могут сработать все очереди. А это означает, что излишнее отключение будет очень большим.
Если дефицит генерации приближается к максимально возможному, то отключению подлежит нагрузка, близкая к максимальному значению АЧР. Излишнее отключение в этом случае будет небольшим.