RU2035107C1 - Система электроснабжения - Google Patents

Abstract

Использование: в энергетике, для регулирования перетоков мощностей в энергосистеме. Сущность: в устройстве введены блоки индуктивно-емкостных преобразователей с трансформаторами, имеющими устройства регулирования напряжения под нагрузкой (РПН), входы этих блоков через выключатели связаны с шинами первой электростанции, а выходы через другие выключатели - с дополнительными шинами, которые через вторую линию электропередачи связаны с нагрузкой, к которой подключена первая линия электропередачи с индуктивно-емкостными преобразователями, включенными в ее рассечку, второй конец этой линии подключен к шинам второй электростанции. Блок управления, входы которого соединены с измерителем разности фаз между напряжением на шинах первой и второй электростанций, с измерителем напряжения на нагрузке, с измерителем перетока активной мощности, с измерителем тока на выходах блоков индуктивно-емкостных преобразователей с трансформаторами, с измерителем напряжения на шинах первой электростанции, с измерителем механической мощности на валу турбин первой электростанции, а выходы - с приводами выключателей, через которые включаются блоки индуктивно-емкостных преобразователей с трансформаторами, с блоками управления регулирования напряжения под нагрузкой этих трансформаторов, блоком автоматического регулирования возбуждения синхронных машин второй электростанции, при условии P≠ P_опт и И_н≠ И_опт формирует сигнал на своих выходах. 8 ил.

Description

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к системам электроснабжения, и может быть использовано в энергосистемах и энергообъединениях.

Известно устройство для объединения двух энергосистем, содержащее трехфазные трансформаторы, один из которых первичной обмоткой, подключенной к зажимам для подключения первой энергосистемы и тремя вторичными обмотками и двумя вспомогательными, а другой снабжен первичной обмоткой, подключенной к зажимам для подключения второй энергосистемы, и четырьмя вторичными обмотками, и коммутационные элементы, подключенные к вторичным обмоткам второго трансформатора и начала фаз основной вторичной обмотки первого трансформатора соединены в звезду, а концы каждой фазы основной вторичной обмотки первого трансформатора подключены к концам фаз двух вспомогательных вторичных обмоток, находящихся на соседних стержнях магнитопровода первого трансформатора, а стержень второго трансформатора расщеплен на два полустержня, причем первичные обмотки намотаны на оба полустержня, на каждом полустержне расположены по две вторичные обмотки, соединенные согласно-последовательно, и каждая фаза вспомогательной вторичной обмотки первого трансформатора своим началом пофазно подключена к точке соединения вторичных обмоток второго трансформатора, а свободные концы вторичных обмоток второго трансформатора подключены к коммутационным элементам (авт. св. N 13645239).

Известно многофазное устройство для объединения энергосистем, в котором в каждую фазу трехфазных обмоток выходных трансформаторов включен дискретно управляемый фазосдвигающий блок, переключаемый ступенями

, причем количество ступеней равно n-1 (авт. св. N 1344187).

Известно устройство для регулирования фазового сдвига между двумя трехфазными системами напряжений, содержащее два трансформатора, последовательный и возбуждающий, причем первичная обмотка последовательного трансформатора подсоединена к включенным в звезду первичным обмоткам возбуждающего трансформатора, а вторичные обмотки последовательного трансформатора соединены в треугольник, к вершинам которого подсоединены выводы регулировочных обмоток возбуждающего трансформатора, соединенных в звезду через подвижные контакты РПН; указанные трансформаторы снабжены дополнительными обмоткми, причем дополнительная обмотка последовательного трансформатора, через дополнительную обмотку возбуждающего трансформатора подсоединена к точке соединения первичных обмоток трансформаторов, при этом фазы дополнительных обмоток совпадают с фазами соответствующих первичных обмоток трансформаторов (авт. св. N 599310).

Известно устройство для связи двух энергосистем, работающих несинфазно, содержащее фазоповоротный трансформатор с регулированием под нагрузкой (РПН) и двумя дополнительными обмотками, имеющими отпайки для продольно-поперечного регулирования и соединенными со встречной обмоткой фазоповоротного трансформатора по схеме "двойной зигзаг" с числом витков в каждой дополнительной обмотке не менее 1/3 от числа витков вторичной обмотки фазоповоротного трансформатора, а также блок транспозиции фаз из трехфазных выключателей, подключенных последовательно к вторичной обмотке фазоповоротного трансформатора, которое снабжено вторым фазоповоротным трансформатором, аналогичным первому и подсоединенным вторичной обмоткой к блоку транспозиции фаз последовательности, дополнительные обмотки фазоповоротных трансформаторов включены у одного фазоповоротного трансформатора первая согласно, вторая встречно, у другого фазоповоротного трансформатора первая встречно, вторая согласно, или наоборот, причем на каждой из дополнительных обмоток включено одинаковое число секций, зависящее от угла поворота фазы [1]
Известен трехфазный регулятор, содержащий два трехфазных трансформатора, первый из которых имеет первичные и вторичные обмотки, а второй трансформатор имеет одну обмотку, выполненную с возможностью регулирования числа витков и снабженную токоподводящими элементами, к которым подключены первичные и вторичные обмотки первого трансформатора, при этом фазы первого трансформатора, находящиеся на одном стержне, подключены к разным фазам обмотки второго трансформатора, а вторичные обмотки первого трансформатора подключены через дополнительно введенное трехфазное переключающее устройство реверсирования фазы (авт. св. N 1422298).

Перечисленные выше устройства обладают следующими недостатками: сложная конструкция трансформаторов; данные устройства не позволяют стабилизировать и поддерживать в оптимальных пределах переток активной мощности по одной из линий электропередачи.

Известна система электроснабжения многофазного переменного тока, в том числе трехфазного и однофазного, содержащая две группы генераторов синусоидальных напряжений одинаковой частоты и потребителей, связанных между собой линией электропередачи, которая с целью стабилизации уставки передаваемой мощности от одной группы генераторов к другой и регулирования ее уровня и направления передачи при высоком КПД снабжено индуктивно-емкостным преобразователем источника напряжения в источник тока, включенным в разрез линии электропередачи через управляемые коммутаторы, а также измерители разности фаз обеих групп генераторов, подключенным к нему блоком задания уставки передаваемой мощности и блоком управления коммутаторами [2] Данное устройство позволяет лишь стабилизировать переток полной мощности, но не позволяет стабилизировать переток активной мощности по одной из ЛЭП и поддерживать его в оптимальных пределах.

Целью изобретения является обеспечение стабилизации, поддержание в оптимальных пределах и регулирование в больших пределах перетока активной мощности в одном из сечений простейшей энергосистемы две электрические станции, работающие на общую нагрузку через линии электропередачи без воздействия на приводы первичных двигателей генераторов электростанции, подключенной к указанному сечению, за счет включения в этом сечении индуктивно-емкостных преобразователей через трансформаторы с регулированием напряжения под нагрузкой, чем обеспечивается регулирование сдвига фаз между током и напряжением на данной линии электропередачи, а в смежном сечении линии электропередачи с индуктивно-емкостными преобразователями, включенными каскадно, что обеспечивает равенство напряжения в начале и в конце этой линии.

За счет стабилизации и регулирования перетока активной мощности в данном сечении достигается оптимальное распределение активных мощностей между электрическими станциями, что приводит к снижению потерь элекроэнергии, повышению КПД энергосистемы, экономичной загрузке теплотехнического оборудования, экономии топлива и энергоресурсов.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема системы электроснабжения; на фиг. 2, 3, 4, 5 блоки индуктивно-емкостных преобразователей с трансформаторами; на фиг. 6 линия электропередачи с индуктивно-емкостными преобразователями; на фиг. 7 структурная схема блока управления: на фиг. 8 алгоритм его работы.

Предлагаемая система электроснабжения (фиг. 1) содержит блоки индуктивно-емкостных преобразователей с трансформаторами, имеющими устройства регулирования напряжения под нагрузкой. (РПН 1, 2, 3, 4). Эти блоки подключаются к шинам первой электростанции 5 через выключатели 6, 7, 8, 9, а через выключатели 10, 11, 12, 13 к дополнительным шинам 14. Электрическая энергия передается от дополнительных шин 14 через вторую линию электропередачи 15 к нагрузке 16. Нагрузка 16 через первую линию электропередачи с индуктивно-емкостными преобразователями источника напряжения в источник тока 17 связана с шинами 18 второй электростанции. Система электроснабжения содержит также блок управления 19. На его входы поступают сигналы от измерителя разности фаз 20 между напряжениями на шинах первой электростанции 5 и второй электростанции 18; измерителя напряжения на нагрузке 21, измерителя перетока активной мощности 22, измерителей токов 23, 24, 25, 26 на выходах блоков индуктивно-емкостных преобразователей с трансформаторами 1, 2, 3, 4, измерителя напряжения 27 на шинах первой электростанции, измерителя механической мощности на валу турбин первой электростанции 28. Блок управления через свои выходы выдает управляющие воздействия на приводы выключателей 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, на блоки управления РПН 29, 30, 31, 32 трансформаторов блоков 1, 2, 3, 4, на блок автоматического регулирования возбуждения синхронных машин второй электростанции 33.

Блок 1 индуктивно-емкостного преобразователя с трансформатором (фиг. 2) содержит трансформатор 34 с регулированием напряжения под нагрузкой в широких пределах, имеющий группу соединения обмоток Y-Y-O и номинальный коэффициент трансформации К. Первичная обмотка трансформатора 34 образует входы блока 1 индуктивно-емкостного преобразователя с трансформатором, которые в соответствии с указанным порядком чередования фаз, через выключатель подключаются к шинам первой электростанции 5. Ко вторичной обмотке трансформатора 34 подключаются начала обмоток трехфазного симметричного дросселя 35, а к концам этих обмоток подключается трехфазная шунтирующая конденсаторная батарея 36, соединенная в звезду, причем индуктивное сопротивление дросселя 35 равно емкостному сопротивлению конденсаторной батареи 36 и равно x_n. Электрические точки соединения дросселя 35 и конденсаторной батареи 36 образуют выходы блока 1 индуктивно-емкостного преобразователя с трансформатором (фиг. 2), которые в соответствии с указанным порядком чередования фаз через выключатель 10 подключаются к дополнительным шинам 14. Конденсаторная батарея 36 и дроссель 35 при указанном соединении и данными параметрами образуют индуктивно-емкостной преобразователь, собранный по Г-образной L-C-схеме. К выходам блока 1 индуктивно-емкостного преобразователя с трансформатором через выключатель 37 подключается шунтирующий реактор 38.

Блок 2 индуктивно-емкостного преобразователя с трансформатором (фиг. 3) содержит трансформатор 39 с регулированием напряжения под нагрузкой в широких пределах, имеющий группу соединения обмоток Y-Y-O и номинальный коэффициент трансформации К. Выводы первичной обмотки трансформатора 39 образуют входы блока индуктивно-емкостного преобразователя с трансформатором, которые в соответствии с указанным порядком чередования фаз подключаются через выключатель 7 к шинам первой электростанции 5. К выводам вторичной обмотки трансформатора 39 подключается в рассечку конденсаторная батарея 40, а к другим концам этой батареи подключается шунтирующий реактор 41, соединенный в звезду, причем индуктивное сопротивление шунтирующего реактора 41 равно емкостному сопротивлению конденсаторной батареи 40 и равно x_n. Шунтирующий реактор 41 и конденсаторная батарея 40 при указанном соединении и данными параметрами образуют индуктивно-емкостной преобразователь, собранный по Г-образной C-L-схеме. Точки электрического соединения конденсаторной батареи 40 и шунтирующего реактора 41 образуют выходы блока 2 индуктивно-емкостного преобразователя с трансформатором, которые через выключатель 11, в соответствии с указанным порядком чередования фаз подключаются к дополнительным шинам 14. К выходам блока 2 индуктивно-емкостного преобразователя с трансформатором через выключатель 42 подключается шунтирующий реактор 43, соединенный в звезду.

Блок 3 индуктивно-емкостного преобразователя с трансформатором (фиг. 4) содержит трансформатор 44 с регулированием напряжения под нагрузкой в широких пределах, имеющий группу соединения обмоток Y-Y-O и номинальный коэффициент трансформации К. Выводы первичной обмотки трансформатора 44 образуют входы блока 3 индуктивно-емкостного преобразователя с трансформатором, которые через выключатель 8, в соответствии с указанным порядком чередования фаз подключаются к шинам первой электростанции 5. К вторичной обмотке трансформатора 44 подключены начала обмоток трехфазного симметричного дросселя 45. Конец обмотки фазы А дросселя 45 через конденсаторную батарю 46 соединяется с началом обмотки фазы С дросселя 45, конец обмотки фазы С через конденсаторную батарею 47 соединяется с началом обмотки фазы В дросселя 45, а конец обмотки фазы В дросселя 45 через конденсаторную батарею 48 соединяется с началом обмотки фазы А дросселя 45. Точка электрического соединения конца обмотки фазы А дросселя 45 и конденсаторной батареи 46 образуют вывод фазы В выхода блока 3 индуктивно-емкостного преобразователя с трансформатором, точка электрического соединения конца обмотки фазы С дросселя 45 с конденсаторной батареей 47 образуют вывод фазы А выхода этого блока, точка электрического соединения конца обмотки фазы В дросселя 45 с конденсаторной батареей 48 образуют вывод фазы С выхода указанного блока. Все эти выходы в соответствии с указанным порядком чередования фаз подключаются через выключатель 12 к дополнительным шинам 14. К выходам блока 3 индуктивно-емкостного преобразователя с трансформатором через выключатель 49 подключен шунтирующий реактор 50, соединенный в звезду. Индуктивное сопротивление обмотки фазы А дросселя 45 равно емкостному сопротивлению конденсаторной батареи 46 и равно

x_n; индуктивное сопротивление обмотки фазы С дросселя 45 равно емкостному сопротивлению конденсаторной батареи 47 и равно

x_n; индуктивное сопротивление обмотки фазы В дросселя 45 равно емкостному сопротивлению конденсаторной батареи 48 и равно

x_n. Дроссель 45 и конденсаторные батареи 46, 47, 48 образуют индуктивно-емкостной преобразователь, собранный по трехфазной мостовой L-C-схеме Штейнметца.

Блок 4 индуктивно-емкостного преобразователя с трансформатором (фиг. 5) содержит трансформатор 51 с регулированием напряжения под нагрузкой в широких пределах, имеющих группу соединения обмоток Y-Y-O и номинальный коэффициент трансформации К. Выводы первичной обмотки трансформатора 51 образуют входы блока 4 индуктивно-емкостного преобразователя, которые через выключатель 9 в соответствии с указанным порядком чередования фаз подключаются в шинам первой электростанции 5. Конденсаторная батарея 52 подключается одним выводом к фазе А вторичной обмотки трансформатора 51, а другим через обмотку трехфазного дросселя 53 с фазой С вторичной обмотки трансформатора 51. Конденсаторная батарея 54 одним выводом подключается к фазе С вторичной обмотки трансформатора 51, а другим через обмотку 55 к фазе В вторичной обмотки трансформатора 51.

Конденсаторная батарея 56 одним выводом подключается к фазе В вторичной обмотки трансформатора 51, а другим через обмотку 57 к фазе А вторичной обмотки трансформатора 51. Точка электрического соединения конденсаторной батареи 52 и обмотки 53 дросселя образует вывод фазы В блока 4 индуктивно-емкостного преобразователя с трансформатором; точка электрического соединения конденсаторной батареи 54 с обмоткой 55 дросселя образует вывод фазы А выхода данного блока; точка электрического соединения конденсаторной батареи 56 с обмоткой дросселя 57 образуют вывод фазы С выхода этого блока.

К выводам блока 4 индуктивно-емкостного преобразователя с трансформатором через выключатель 58 подключается шунтирующий реактор 59, соединенный в звезду. Индуктивное сопротивление обмотки 53 равно емкостному сопротивлению конденсаторной батареи 52 и равно

x_n; индуктивное сопротивление обмотки 55 равно емкостному сопротивлению конденсаторной батареи 54 и равно

x_n; индуктивное сопротивление обмотки 57 равно емкостному сопротивлению батареи 56 и равно

x_n.

Конденсаторные батареи 52, 54, 56 и обмотки дросселя 53, 55, 57 образуют при указанном порядке соединения и данными параметрами индуктивно-емкостной преобразователь, собранный по трехфазной мостовой схеме CL-Штейнметца. Выводы блока 4 индуктивно-емкостного преобразователя в соответствии с указанным порядком чередования фаз подключаются через выключатель 13 к дополнительным шинамя 14. Первая линия электропередачи с индуктивно-емкостными преобразователями источника напряжения в источник тока 17, содержит индуктивно-емкостные преобразователи 60, 61, включенные по концам линии, соединенные между собой каскадно через обычную линию электропередачи 62, причем эквивалентные параметры этих преобразователей при представлении последних четырехполюсниками равны по величине, но противоположны по знаку. Такие преобразователи могут быть реализованы, например, на основе трехфазной мостовой схемы Штейнметца.

Индуктивно-емкостной преобразователь 60 содержит трехфазный симметричный дроссель 63, начала обмоток которого образуют входы этого преобразователя. Конец обмотки фазы А дросселя через конденсаторную батарею 64 соединяется с началом обмотки фазы В дросселя 63, а конец обмотки фазы В дросселя 63 через конденсаторную батарею 65 с началом обмотки фазы С дросселя 63, и конец обмотки фазы С через конденсаторную батарею 66 с началом обмотки фазы А дросселя 63. Точка электрического соединения конца обмотки дросселя 63 с конденсаторной батареей 64 образуют вывод фазы А индуктивно-емкостного преобразователя 62; точка электрического соединения конца обмотки фазы В дросселя 63 с конденсаторной батареей 65 образуют вывод фазы В выхода этого преобразователя; точка электрического соединения конца обмотки фазы С дросселя 63 с конденсаторной батареей 66 образуют вывод фазы С выхода данного преобразователя. Индуктивное сопротивление обмотки фазы А дросселя 63 равно емкостному сопротивлению конденсаторной батареи 64 и равно x_n; индуктивное сопротивление обмотки фазы В дросселя 63 равно емкостному сопротивлению конденсаторной батареи 65 и равно x_n; индуктивное сопротивление обмотки фазы С дросселя 63 равно емкостному сопротивлению конденсаторной батареи 66 и равно x_n. Все выходы индуктивно-емкостного преобразователя 60 соединяются с входами индуктивно-емкостного преобразователя 61 через линию электропередачи 62.

Индуктивно-емкостной преобразователь 61 содержит конденсаторные батареи 67, 68, 69, включенные в рассечку, одни выводы которых образуют входы индуктивно-емкостного преобразователя 61, а другой вывод конденсаторной батареи 67 через обмотку 70 трехфазного дросселя соединяется с выводом фазы В входа этого преобразователя, другой вывод конденсаторной батареи 68 соединяется через обмотку 71 дросселя с выходом фазы С входа данного преобразователя; другой вывод конденсаторной батареи 69 через обмотку дросселя 72 соединяется с выводом фазы А рассматриваемого преобразователя.

Индуктивное сопротивление обмотки 70 дросселя равно емкостному сопротивлению конденсаторной батареи 67 и равно x_n; индуктивное сопротивление обмотки 71 дросселя равно емкостному сопротивлению конденсаторной батареи 68 и равно x_n; индуктивное сопротивление обмотки 72 дросселя равно емкостному сопротивлению конденсаторной батареи 69 и равно x_n.

Точка электрического соединения конденсаторной батареи 67 и обмотки 70 образуют вывод фазы А выхода индуктивно-емкостного преобразователя 61; точка электрического соединения конденсаторной батареи 68 и обмотки 71 образуют вывод фазы В выхода данного преобразователя; точка электрического соединения конденсаторной батареи 69 и обмотки 72 образуют вывод фазы С выхода этого преобразователя.

Блок управления (фиг. 7) содержит микро-ЭВМ (например СМ-1800). К микро-ЭВМ подключены модули ввода аналоговых сигналов (МВВА) 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, модуль компаратора уровня 83, модули вывода дискретных сигналов (МВД) 84, 85, 86, модуль ввода дискретных сигналов (МВВД) 87, модуль вывода аналоговых сигналов 88. Все модули являются стандартными. Порядок их подключения и программирования описан в технической документации, поставляемой заводом-изготовителем.

Сигнал от измерения разности фаз 20 (фиг. 1) через устройство сопряжения с объектом (УСО) 89 поступает на вход МВВА 74.

Сигнал от измерения напряжения на нагрузке 21 (фиг. 1) через УСО 90 поступает на вход МВВА 75.

Сигнал от измерителя перетока активной мощности 22 (фиг. 1) через УСО 91 поступает на вход МВВА 76, а через УСО 92 на МКУ 83.

Сигнал от измерителя напряжения 27 (фиг. 1) на шинах первой электростанции через УСО 93 поступает на МВВА 77.

Сигнал от измерителя механической мощности 28 (фиг. 1) через УСО 94 поступает на вход МВВА 78.

Сигнал от измерителя тока 23 (фиг. 1) через УСО 95 поступает на вход МВВА 79.

Сигнал от измерителя тока 24 (фиг. 1) через УСО 96 поступает на вход МВВА 80.

Сигнал от измерителя тока 25 (фиг. 1) через УСО 97 поступает на вход МВВА 81.

Сигнал от измерителя тока 26 (фиг. 1) через УСО 98 поступает на вход МВВА 82.

Сигнал от МВВА 88 через УСО 99 поступает на вход блока автоматического регулирования возбуждения синхронных машин второй электростанции 33 (фиг. 1).

На входы 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107 МВВД 87 поступают сигналы от приводов управления выключателей соответственно 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 об их коммутационном положении. Если выключатель включен, то поступает сигнал "1", если отключен-сигнал "0".

С МВВД 84 поступают сигналы через выводы 108, 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115 на отключение выключателей соответственно 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 к их приводам. Рабочим сигналом является сигнал "1"; с МВВД 85 сигналы через выводы 116, 117, 118, 119, 120, 121, 122, 123 на включение выключателей 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 поступают соответственно к их приводам.

С МВВД 86 сигналы через выводы 124, 125, 126, 127 поступают соответственно на блоки управления РПН 29, 30, 31, 32. Сигналы формируются в виде последовательных импульсов, причем количество импульсов равно номеру позоции РПН.

Система электроснабжения работает следующим образом: величина перетока активной мощности в сечении 15 при работе одного из блоков индуктивно-емкостного преобразователя с трансформатором, если пренебречь потерями напряжения в последнем, определяется как
P

· sin(δ+γ) (1) (1) где Е₁ уровень напряжения на шинах первой электростанции 5;
Е₂ уровень напряжения на нагрузке 16;
K_i коэффициент трансформации работающего трансформатора;
x_n эквивалентный параметр Z₂₁ работающего преобразователя;
δ угол сдвига фаз между Е₁ и Е₂;
γ угол сдвига фаз между напряжением на входе преобразователя и током на выходе. Для блока 1 преобразователя с трансформатором 0^о, для блока 2- 180^о, для блока 3- 90^о, для блока 4- -90^о.

При параллельной работе двух блоков индуктивно-емкостных преобразователей с трансформаторами суммарный ток линии электропередачи 16 равен сумме выходных токов работающих блоков.

При работе соответствующих блоков перетоки активной мощности в сечении линии электропередачи 15 будут определяться значениями согласно таблице.

В обычной простейшей энергосистеме при увеличении нагрузки снижается частота. Генераторы электрических станций в такой системе набирают нагрузку в соответствии со статизмом автоматических регуляторов частоты вращения турбин. Однако, бывают случаи, когда становится желательным, чтобы возрастание нагрузки покрывала только одна электрическая станция. Предлагаемая система электроснабжения обеспечивает такую возможность. Эта возможность стабилизации перетока активной мощности в сечении линии электропередачи 15 обеспечивается следующими зависимостями: первую электрическую станцию представим одним эквивалентным генератором: вторую электростанцию представим шинами неизменного напряжения. Для этих условий уравнение движения ротора эквивалентного генератора первой электростанции будет иметь следующий вид
T_j

P_т

· sin(δ+γ), (2) (2) где Т эквивалентная постоянная инерции генераторов первой электростанции;
Р_т мощность на валу турбины эквивалентного генератора.

Чтобы переток активной мощности был неизменным, необходимо, чтобы угол был постоянным, т.е. производная

должна быть равна нулю.

Преобразуя уравнение (2), вводя замену P

получим
T_jP

P_т-

· sin(δ+γ) (3)
T_jPdP P_тδ +

· cos(δ+γ) 0 (4)
Отсюда следует, чтобы

было равно нулю, необходимо выполнение следующего условия
cos(δ+γ)

(5) Подставляя (5) в (1), с учетом того, что sin(δ+γ)

получим P

·

=

(6)
Так как δ const, то и Р const.

Блок управления 19 при помощи измерителя перетока активной мощности 22 определяет величину активной мощности, протекающей по линии электропередачи 15. Если величина активной мощности отличается от оптимальной, то блок управления 19 при помощи измерителя напряжения 21 определяет уровень напряжения на нагрузке 16 и реагирует на изменение напряжения соответствующим образом. Если напряжение на нагрузке отличается от номинального, то блок управления 19 выдает управляющее воздействие на автоматический регулятор возбуждения 33 синхронных машин второй электростанции. После этого блок управления 19 при помощи измерителя разности фаз 20 напряжений Е₁ и Е₂ определяет угол δ, затем при помощи измерителя напряжения 27 на шинах первой электростанции определяет уровень напряжения на шинах этой электростанции. Измеритель 28 мощности на валу генераторов первой электростанции определяет суммарную мощность генераторов этой электростанции. Затем блок управления 19 вычисляет величину угла γ из соотношения (5). По величине угла γ блок управления 19 определяет какие блоки индуктивно-емкостных преобразователей (1, 2, 3, 4) должны быть в работе и включает их, при помощи выключателей 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13. После этого блок управления 19 вычисляет коэффициенты трансформации трансформаторов работающих блоков 1-4 и определяет положение анцапф приводов устройств регулирования напряжения под нагрузкой. После чего блок управления 19 выдает управляющее воздействие на блоки управления РПН (29, 30, 31, 32) работающих трансформаторов. Затем блок управления сравнивают значения токов на выходах блоков 1, 2, 3, 4 индуктивно-емкостных преобразователей с трансформаторами, определенные при помощи измерителей токов 23, 24, 25, 26 с расчетным и, если необходимо, выдает корректирующие воздействия на блоки управления РПН (29, 30, 31, 32). В момент включения-отключения блоков 1, 2, 3, 4 в каждом блоке включаются шунтирующие реакторы 38, 43, 49, 58 (фиг. 2, 3, 4, 5), которые затем отключаются. Это делается из-за того, что блоки 1, 2, 3, 4 не могут работать в режиме холостого хода.

Работа блока управления 19 (фиг. 1) поясняется блок-схемой (фиг. 8).

Значение механической мощности турбин первой электростанции вводится в микро-ЭВМ 73 через МВВА 77. Это значение и есть уставка блока управления. Значение перетока активной мощности по линии вводится в микро-ЭВМ 73 через МВВА 76 и МКУ 83. Если нарушится баланс между мощностью турбины и перетоком активной мощности по линии, срабатывает МКУ 83, который выдает прерывание. Процессор ЭВМ обрабатывает его это прерывание.

Значение напряжения нагрузки вводится в микро-ЭВМ 73 через МВВА 85. Если значение напряжения отличается от оптимального, то программно определяется управляющее воздействие на АРВ 33 (фиг. 1) генераторов второй станции. Это управляющее воздействие выдается МВА 88. Затем вводится значение угла δ через МВВА 74, вводится значение напряжения на шинах первой электростанции Е1 через МВВА 77, затем микро-ЭВМ программно вычисляет значение угла γ и определяет какие блоки индуктивно-емкостных преобразователей находятся в работе (1, 2, 3, 4). МВВД 87 вводит в микро-ЭВМ значение коммутационного положения выключателей. Микро-ЭВМ 73 программно сравнивает какие блоки ИЕП находятся в работе и какие должны находиться. Если работающие блоки не совпадают с теми, которые должны находиться в работе, микро-ЭВМ 73 программно определяет, какие выключатели должны быть отключены, а какие включены. После этого микро-ЭВМ 73 выдает через МВД 85 управляющее воздействие на включение соответствующих выключателей, а через МВД 84 на отключение. Затем микро-ЭВМ 73 программно определяет на какие приводы РПН должно быть произведено воздействие; микро-ЭВМ 73 вычисляет программно положение анцапф устройства РПН и через выводы 124, 125, 126, 127 МДВ 86 выдается управляющее воздействие на соответствующие блоки управления РПН 29, 30, 31, 32. Сигал формируется в виде последовательности импульсов, причем числом импульсов равно позиции анцапф РПН. Блоки управления РПН 29, 30, 31, 32 выдают соответствующее воздействие на приводы РПН трансформаторов.

Затем микро-ЭВМ 73 через МВВА 79, 80, 81, 82 вводит значения токов, протекающих на выходах блоков индуктивно-емкостных преобразователей 1, 2, 3, 4, измерянных измерителями токов 23, 24, 25, 26 соответственно. Затем микро-ЭВМ 73 сравнивает эти значения с расчетными, и, если необходимо, через МВД 86 выдает корректирующие воздействия на соответствующие блоки управления РПН (29, 30, 31, 32).

После этого микро-ЭВМ 73 при помощи МВВА 76 вводит значение перетока активной мощности по линии 15 и значение механической мощности на валу турбин первой электростанции через МВВА 77. При помощи МКУ 83 проверяется баланс активной и механической мощностей и, далее, все начинается сначала.

При увеличении нагрузки 16 в результате работы данной схемы системы электроснабжения переток активной мощности по линии электропередачи 15 будет стабилизирован, поэтому для генераторов первой электростанции будет соблюдаться баланс между механической мощностью турбин и электрической мощнстью генераторов и генераторы первой электростанции будут работать при номинальной частоте. Для второй электростанции такой баланс соблюдаться не будет, поэтому там начнут работать автоматические регуляторы частоты вращения турбин и генераторы этой электростанции будут набирать нагрузку. Таким образом, на первой электростанции будет обеспечен экономический режим работы теплотехнического оборудования, что приведет к экономии топлива и энергоресурсов. За счет регулирования перетока активной мощности в сечении линии электропередачи 15 достигается оптимальное распределение активных мощностей между электрическими станциями, что приводит к снижению потерь электроэнергии и повышению КПД энергосистемы.

Применение первой электропередачи, содержащей индуктивно-емкостной преобразователь и снабженной вторым индуктивно-емкостным преобразователем, причем оба преобразователя включены по обеим концам первой электропередачи и их эквивалентные сопротивления Z₂₁ равны по величине и противоположны по знаку, обеспечивает равенство напряжения на нагрузке 16 и на шинах второй электростанции 18 при любых значениях перетоков мощностей по линиям электропередач 15, 17. Это позволяет разделить задачу регулирования напряжения между электрическими станциями и оптимизировать перетоки реактивной мощности, что также ведет к снижению потерь энергоэнергии и повышению КПД энергосистемы.

Данная схема системы энергоснабжения может быть собрана из стандартных элементов. В качестве блока управления может быть применен вычислительный управляющий компекс, например, на основе микро-ЭВМ СМ-1800.

Предлагаемое устройство позволяет по-новому решать проблемы перераспределения активной мощности между работающими электростанциями, что предполагает его широкое применение в электроэнергетических системах в условиях рыночной экономики и частного предпринимательства.

Claims (1)

1. СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ, содержашая две электростанции, первую электропередачу с индуктивно-емкостным преобразователем источника напряжения в источник тока, включенным в ее рассечку, подключенную одним концом к второй электростанции, нагрузку, подключенную к другому концу электропередачи, измеритель разности фаз напряжений генераторов обеих электростанций, блок управления, отличающаяся тем, что первая электростанция снабжена дополнительными шинами, к которым подключена через вторую электропередачу нагрузка, первая и вторая электропередачи соединены последовательно в месте подключения нагрузки, на первой электростанции между основными и дополнительными шинами через управляемые выключатели включены параллельно друг другу четыре индуктивно-емкостных преобразователя с трансформаторами, имеющими устройства регулирования напряжения под нагрузкой (РПН), комбинациями включения которых регулируют угол γ между напряжением на их входе и током на выходе от 0^o до 360^o, при этом переток P мощности по второй электропередаче изменяется от 0 до P_{н о м}, первая электропередача снабжена вторым индуктивно-емкостным преобразователем, причем оба преобразователя включены по обоим концам первой электропередачи и их эквивалентные сопротивления Z_{2 1} равны по величине и противоположны по знаку, входы блока управления подключены к измерителю разности фаз d между напряжениями E₁ и E₂ на шинах первой и второй электростанций соответственно, к измерителю напряжения на нагрузке U_н, к измерителю перетока P активной мощности второй линии электропередачи, к измерителям тока на выходах индуктивно-емкостных преобразователей первой электростанции, к измерителю напряжения E₁ на шинах первой электростанции, к измерителю механической мощности P_т на валу турбин первой электростанции, первый выход блока управления подключен к блоку автоматического регулирования возбуждения (APB) генераторов второй электростанции, второй и третий выходы к цепям управления выключателей индуктивно-емкостных преобразователей первой электростанции соответственно на их входах и выходах, четвертый выход к блоку управления РПН трансформаторов, при этом блок управления выполнен с возможностью вычисления по поступившим в него сигналам оптимальной мощности P_{о п т} второй линии электропередачи при d = const угла γ по формуле
   

   

   
   где X_п эквивалентное сопротивление работающего индуктивно-емкостного преобразователя первой электростанции;
   K_п коэффициент трансформации трансформатора с РПН в работающем преобразователе первой электростанции,
   с возможностью при условии P ≠ P_{о п т} и U_н ≠ U_{о п т} образования первого выходного сигнала, с возможностью определения по вычислительной величине угла γ, какие индуктивно-емкостные преобразователи первой электростанции должны быть включены и подачей сигналов на второй, третий и четвертый выходы на включение выключателей соответствующего преобразователя и изменение коэффициента трансформации соответствующего преобразователя и изменение коэффициента трансформации соответствующего трансформатора с РПН.

Images