Аварийная частотная разгрузка энергосистем - Разгрузка энергосистемы по скорости снижения частоты

При возникновении дефицита генерации в энергосистеме уравнение движения представим так
(7.1)
Дефицит определяется аварийной потерей генерации. Разгрузка системы предназначена для компенсации этой потери за счет отключения потребителей.
Заманчива идея определения возникшего дефицита генерации в первый момент развития аварии. В этом случае Δ f=0 и
(7.2)
Таким образом, по скорости снижения частоты можно рассчитать возникший дефицит и сразу же отключить потребителей на это значение мощности.
По уравнению (7.1) дефицит рассчитывается для любого момента времени. Для этого надо измерять две величины - отклонение частоты Δ f и первую производную df/dt. Этот вариант более сложный и достаточно трудный для практической реализации. Поэтому обратимся к варианту разгрузки только по производной. В его реализации также имеются трудности, которые будут раскрыты ниже.
Измерить производную df/dt непросто, т.к. в нормальном режиме частота не остается строго постоянной 50 Гц. Изменение частоты происходит за счет непрерывных качаний роторов генераторов, обусловленных рядом причин, в том числе зоной нечувствительности регуляторов частоты вращения. Правда, эти отклонения невелики и составляют сотые доли герца [2]. Это своего рода высокочастотные колебания в сравнении с усредненными отклонениями частоты, обусловленными изменениями нагрузки и действием регуляторов.
Для построения автоматики АЧР измеряют усредненное значение частоты энергосистемы. Дифференцирование также следует осуществлять для усредненного значения частоты. В таком случае высокочастотные составляющие будут являться помехой.
Предлагают заменить операцию дифференцирования на отношение конечных отклонений, т.е. Эта процедура снижает влияние высокочастотных помех. Однако при At=0,5 с теряется эффект быстродействия частотной разгрузки, реагирующей на скорость снижения частоты.
Учитывая невозможность точного измерения и следовательно, точной оценки дефицита генерации в первый момент возникновения аварии, предлагают разгрузку производить следующим образом: отключить часть потребителей энергосистемы в том случае, если больше определенной,
заданной величины. Суммарная мощность этих потребителей меньше расчетной по формуле (7.2), частота будет продолжать снижаться и необходимо действие АЧР по ранее рассмотренному алгоритму.
Разгрузка по производной снижает тяжесть аварии и обеспечивает действие обычной АЧР. На рис.14 показана динамика снижения частоты при максимально возможном дефиците генерации Ρ и действии АЧР по отклонению частоты (кривая 1). Характеристика 2 соответствует снижению частоты без действия АЧР.

Если имеется дополнительная автоматика, осуществляющая разгрузку по производной то после ее срабатывания в момент времени t=0, процесс снижения частоты пойдет следующим образом. Отключение части потребителей по производной уменьшит тяжесть аварии, например, до ΔΡ деф, и снижение частоты сначала будет происходит по кривой 3, а затем - по кривой 4. Теперь установившееся значение частоты fycT будет выше, чем в первом случае. Однако, во времени процесс стабилизации частоты завершается почти одинаково.
Обычно автоматику по производной уместно использовать при больших значениях скорости снижения частоты, например 2,0 Гц/с и более. В таком случае разгрузка по производной опередит действие обычной АЧР на 0,75 с, которая начнет действовать только в точке “а” с задержкой на это время (в расчете принято Tj =10 с).
Если оценка производной осуществляется по выражению на отрезке времени At=0,5, то большого опережения в действии разгрузки по производной не получается.
Иногда в защиту разгрузки по производной приводят такие соображения. После действия этой автоматики тяжесть аварии снижается, поэтому обычную АЧР можно настраивать на меньшее значение чем например, на величину указанную на рис. 14. Но такой подход противоречит основному правилу настройки АЧР с предельно допустимой плотностью разгрузки.