RU2165124C1

RU2165124C1 - Method for frequency actuated reclosing of load

Info

Publication number: RU2165124C1
Application number: RU2000111226A
Authority: RU
Inventors: А.Ф. Бондаренко; В.П. Герих; Н.П. Логинов; А.А. Окин
Original assignee: Акционерное общество Центральное диспетчерское управление Единой Энергетической Системы России
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2001-04-10

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: method proposed to prevent abnormal reduction of supply frequency in case of emergency active power drop involves setting of reclosure delay time for loads disconnected by automatic frequency actuated off-loading devices depending on how much was frequency reduced in this or that case and not as fixed value so as to reduce off-power intervals. System becomes adaptive to amount of emergency active-power unbalance. Frequency actuated automatic reclosing time settings are determined proceeding from current value of frequency according to specified algorithm. EFFECT: reduced damage to users caused by off-power intervals. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам предотвращения опасного снижения частоты в энергосистеме при возникновении в ней аварийного дефицита активной мощности. The invention relates to electrical engineering, and in particular to methods of preventing a dangerous reduction in frequency in the power system when an emergency deficit of active power occurs in it.

Известен способ частотного автоматического повторного включения нагрузки (ЧАПВ), выполняющий обратное включение потребителей, отключенных автоматической частотной разгрузкой (АЧР), заключающийся в том, что после отключения данной нагрузки устройствами АЧР контролируют текущее значение частоты и при значении частоты выше заданного уровня (уставки ЧАПВ по частоте) дольше заданного времени (уставки ЧАПВ по времени), после ее подъема, производят включение данной нагрузки (Р.С. Рабинович. "Автоматическая частотная разгрузка энергосистем", М.: Энергия, 1980, с. 181). A known method of frequency automatic re-enable the load (ChAPV), performing the reverse inclusion of consumers disabled by automatic frequency unloading (AFC), which consists in the fact that after disconnecting this load, the AFC devices monitor the current frequency value and when the frequency value is higher than the specified level (ChAPV settings frequency) longer than a predetermined time (ChAPV time settings), after its rise, this load is switched on (RS Rabinovich. "Automatic frequency unloading of power systems", M. : Energy, 1980, p. 181).

В АЧР для останова снижения частоты предусматривают несколько ступеней отключения нагрузки с малыми выдержками времени и различными значениями уставок по частоте - АЧР-1, при этом более ответственных потребителей подключают к ступеням с меньшими уставками по частоте. Для предотвращения возможного "зависания" частоты на низких уровнях предусматривают АЧР-2, имеющую, как и АЧР-1, несколько ступеней с одинаковой (практически) уставкой по частоте, но с различными уставками по времени. Для повышения эффективности использования объемов АЧР при аварийных дефицитах меньше максимальных расчетных часть потребителей подключают и к АЧР-1, и к АЧР-2, так называемое совмещение (там же, c. 105-142). В результате получают систему адаптивную к величине возможного аварийного дефицита, т.е. чем больше дефицит, тем больше объем отключаемой нагрузки, и наоборот. In AChR, in order to stop the decrease in frequency, several stages of load disconnection with small time delays and various values of the frequency settings — AChR-1 — are provided, while more responsible consumers are connected to stages with lower frequency settings. To prevent possible “freezing” of the frequency at low levels, AChR-2 is provided, which, like AChR-1, has several steps with the same (practically) frequency setting, but with different time settings. To increase the efficiency of using AChR volumes in case of emergency deficits less than the maximum estimated, some consumers are connected to AChR-1 and AChR-2, the so-called combination (ibid., P. 105-142). The result is a system adaptive to the magnitude of a possible emergency deficit, i.e. the larger the deficit, the greater the volume of disconnected load, and vice versa.

В известном способе уставки ЧАПВ для всех нагрузок определяют заранее, исходя из предположения, что все они были отключены АЧР (что соответствует максимальному аварийному дефициту), обеспечивая повторное включение нагрузок в порядке, обратном их отключению. In the known method, the CAPV settings for all loads are determined in advance based on the assumption that they were all disconnected by the AChP (which corresponds to the maximum emergency deficit), ensuring that the loads are switched back on in the reverse order of disconnecting them.

Недостатком известного способа является то, что в нем уставки ЧАПВ любой нагрузки неизменны, не учитывая, что при аварийных небалансах, меньше максимальных, любая нагрузка может быть реально отключена в последнюю очередь и не используется возможность ее первоочередного обратного включения в зависимости от реального характера изменения частоты в энергосистеме. Последнее ведет к тому, что ЧАПВ всех потребителей, отключенных АЧР, оказывается неоправданно излишне затянутым, поскольку вероятность возникновения наибольшего аварийного небаланса мизерна, а увеличение перерыва питания связана с дополнительным ущербом для потребителей. The disadvantage of this method is that in it the settings of the ChAPV of any load are unchanged, not taking into account that in case of emergency unbalances, less than the maximum, any load can be really disconnected last and the possibility of its primary reverse inclusion, depending on the real nature of the frequency change, is not used in the power system. The latter leads to the fact that the ChAPV of all consumers disconnected by the AChP is unreasonably unnecessarily prolonged, since the likelihood of the greatest emergency unbalance is minuscule, and an increase in the power outage is associated with additional damage to consumers.

Указанный недостаток в предлагаемом способе ЧАПВ устраняется тем, что после отключения данной нагрузки устройствами АЧР дополнительно определяют минимальное текущее значение частоты в конкретном переходном режиме, чем определяют потребители каких очередей АЧР были отключены, и в зависимости от этого минимального текущего значения частоты по заданному алгоритму определяют уставки ЧАПВ по времени и/или частоте или порядок обратного включения для потребителей, реально отключенных в данном конкретном случае. This drawback in the proposed method of ChAPV is eliminated by the fact that after disconnecting this load, the AChR devices additionally determine the minimum current frequency value in a particular transient mode, which determines the consumers of which queues of the AChR were disconnected, and depending on this minimum current frequency value, the settings are determined according to a given algorithm ChAPV by time and / or frequency or reverse switching order for consumers that are actually disconnected in this particular case.

В заявленном предложении новый технический эффект заключается в том, что выдержка времени обратного включения потребителей является не фиксированной, а зависящей от того, насколько сильно понижалась частота в том или ином случае, что позволяет уменьшить время перерыва питания потребителей и уменьшить тем самым наносимый им ущерб. В итоге вся система АЧР/ЧАПВ становится адаптивной к величине возникающего в системе аварийного небаланса активной мощности. In the proposed proposal, a new technical effect is that the delay time for consumers' reverse switching is not fixed, but depends on how much the frequency has decreased in one case or another, which allows to reduce the time of a power outage for consumers and thereby reduce the damage they cause. As a result, the entire AChR / ChAPV system becomes adaptive to the magnitude of the active power unbalance arising in the emergency system.

При возникновении в энергосистеме дефицита активной мощности частота в ней уменьшается, а ее производная по времени - отрицательна. При достижении частотой уставки срабатывания данной ступени АЧР по частоте (частота меньше уставки) и при превышении заданного времени (уставки данной ступени АЧР по времени) отключают нагрузку данной ступени АЧР. После срабатывания необходимого числа ступеней АЧР-1 снижение частоты в энергосистеме останавливается, а далее в результате действия АЧР-2 и ввода резервов мощности частота начинает увеличиваться, а ее производная по времени меняет знак с минуса на плюс, проходя через нуль в тот момент времени, когда частота достигает своего минимума. При подъеме частоты в энергосистеме выше заданного уровня начинают производить ЧАПВ также ступенями с нарастающими выдержками времени. В известном способе ЧАПВ после отключения данной нагрузки устройствами АЧР контролируют текущее значение частоты и при значении частоты выше уставки ЧАПВ по частоте дольше уставки ЧАПВ по времени производят включение данной нагрузки. When a deficiency of active power occurs in the power system, the frequency in it decreases, and its time derivative is negative. When the frequency reaches the setpoint of operation of a given stage of the AChP in frequency (frequency is less than the setpoint) and when the set time is exceeded (the settings of this stage of the ACP in time), the load of this stage of the ACP is disconnected. After the required number of AChR-1 stages has been triggered, the frequency reduction in the power system stops, and then as a result of the AChR-2 action and the introduction of power reserves, the frequency begins to increase, and its time derivative changes sign from minus to plus, passing through zero at that moment in time, when the frequency reaches its minimum. When the frequency in the power system rises above a predetermined level, they begin to produce ChAPV also in steps with increasing time delays. In the known ChAPV method, after disconnecting a given load, the AFC devices monitor the current frequency value and when the frequency value is higher than the ChAPV setpoint in frequency longer than the ChAPV setpoint in time, this load is turned on.

Предложенный способ поясняется чертежом. The proposed method is illustrated in the drawing.

Если в известном способе ЧАПВ зависимость выдержек времени ЧАПВ отключенных потребителей от уставок АЧР можно представить в виде графика 1, где видно, что нагрузка, отключаемая первой ступенью АЧР с уставкой f₁, имеет наибольшую уставку по времени f_ЧАПВ1, а уставка ЧАПВ нагрузки, отключаемой i-й ступенью АЧР, не зависит от того, насколько глубоко понижалась частота в переходном процессе, и всегда равна t_maxi, то в предлагаемом способе ЧАПВ после отключения нагрузки i-й ступенью АЧР определяют минимальное значение частоты f_min и определяют уставку ЧАПВ по времени T_i в зависимости от f_min по графику 2. Обратное включение данной нагрузки производят после того, как частота поднимется выше уставки ЧАПВ по частоте и пройдет время, равное вычисленной у ставке ЧАПВ по времени T_i.If in the known ChAPV method, the dependence of the ChAPV time delays of disconnected consumers on the AChP settings can be presented in the form of graph 1, where it can be seen that the load disconnected by the first AChP stage with the setpoint f ₁ has the highest time setting f _ChAPV1 , and the _ChAPV setpoint of the load disconnected i-th stage of load shedding, regardless of how deep the lowered frequency of the transient, and is always equal to t _maxi, in the proposed method CHAPV after load shedding i-th stage ACR determine the minimum frequency f _min and define a mouth ku CHAPV time T _i in dependence on the graph f _min 2. Reverse inclusion of the load produced after frequency rises above the setpoint CHAPV frequency and pass a time equal to the rate calculated in CHAPV time T _i.

Минимальное значение частоты можно определять, например, по факту изменения знака производной частоты по времени, а уставку по времени для данной отключенной нагрузки - исходя из линейной аппроксимации зависимости уставки по времени ЧАПВ для нагрузки, отключаемой i-й ступенью АЧР, от частот остальных ступеней АЧР, сработавших в данном переходном процессе позже i-й (график 2). По-другому минимальное значение частоты при ее циклическом измерении после срабатывания i-й ступени АЧР можно определить по факту первого превышения очередным измеренным значением частоты предшествующего значения. The minimum value of the frequency can be determined, for example, by the fact that the sign of the derivative frequency changes over time, and the time setting for this disconnected load is based on a linear approximation of the dependence of the ChAPV time setting for the load disconnected by the i-th AChR stage on the frequencies of the other AChR stages that worked in this transition process later than the i-th one (graph 2). In another way, the minimum frequency value during its cyclic measurement after the operation of the i-th stage of the AChR can be determined by the fact that the next measured value of the frequency exceeds the previous value.

Если минимальная частота в данном переходном процессе достигла бы нижней уставки АЧР (f_n), то уставка ЧАПВ по времени i-й ступени была бы t_maxi, если же f_min = f₁, то уставку ЧАПВ можно принять равной t_min. Для промежуточного случая, когда минимальная частота равна f_min, уставку ЧАПВ по времени (согласно предлагаемой линейной зависимости) можно принять равной T_i (см. график 2).If the minimum frequency in this transient process would reach the lower AFR set point (f _n ), then the ChAPV setpoint for the time of the ith stage would be t _maxi , if f _min = f ₁ , then the ChAPV setpoint can be taken equal to t _min . For the intermediate case, when the minimum frequency is f _min , the ChAPV setpoint in time (according to the proposed linear dependence) can be taken equal to T _i (see graph 2).

Аналитическое выражение для графика 2 на чертеже легко получить, проведя несложные математические преобразования, с учетом следующих обозначений: f_i - уставка i-й ступени АЧР, к которой подключена данная нагрузка, f_n - уставка последней ступени АЧР, t_min - наименьшая выдержка времени ЧАПВ нагрузки в данной энергосистеме, t_maxi - максимальная выдержка времени ЧАПВ нагрузки, отключаемой i-й ступенью АЧР:

кThe analytical expression for graph 2 in the drawing is easy to obtain by performing simple mathematical transformations, taking into account the following notation: f _i is the setting of the i-th stage of the ACP to which this load is connected, f _n is the setting of the last stage of the ACP, t _min is the smallest time delay ChAPV load in this power system, t _maxi - maximum time delay of the ChAPV load disconnected by the i-th stage of the AChP:

to

Claims

1. The method of frequency automatic re-inclusion (CAPV) of the load, according to which, after disconnecting this load, AChR devices (automatic frequency unloading) control the current frequency value and when the frequency is higher than the specified level and longer than the specified time after its rise, this load is turned on, characterized in that it additionally determines the minimum current value of the frequency, depending on which the ChAPV setting is determined by time for each i-th stage according to the formula T _i = (t _maxi f _i - t _min f _n ) / (f _i - f _n ) - f _min (t _maxi - t _min ) / (f _i - f _n ), where i = 1, 2, ...; n is the number of the AChP stage; f _i , f _n - respectively, the frequency setting of the i-th stage of the AChR and the n-th (lower) frequency setting of the AChR in this power system; t _maxi , t _min - respectively, the maximum setting in time of the ChAPV load connected to the i-th stage of the AChP, based on the worst case, and the minimum setting in time of the ChAPV used in this power system; f _min - the minimum current value of the frequency in this transient mode.

2. The method according to claim 1, characterized in that the derivative of the frequency with respect to time is controlled and the minimum current value of the frequency is determined by the fact that the sign of the derivative of the frequency with respect to time changes from minus to plus.