RU2722642C1 - Method for automatic determination of frequency characteristic steepness of an isolated power connection - Google Patents

Method for automatic determination of frequency characteristic steepness of an isolated power connection Download PDF

Info

Publication number
RU2722642C1
RU2722642C1 RU2020105797A RU2020105797A RU2722642C1 RU 2722642 C1 RU2722642 C1 RU 2722642C1 RU 2020105797 A RU2020105797 A RU 2020105797A RU 2020105797 A RU2020105797 A RU 2020105797A RU 2722642 C1 RU2722642 C1 RU 2722642C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
power
frequency
steepness
isolated
units
Prior art date
Application number
RU2020105797A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Богдан Андранович
Борис Ильич Аюев
Геннадий Феликсович Бинько
Андрей Васильевич Жуков
Пинкус Янкелевич Кац
Тарас Вячеславович Купчиков
Евгений Иванович Сацук
Андрей Владимирович Черезов
Original Assignee
Акционерное общество "Системный оператор Единой энергетической системы" (АО "СО ЕЭС")
Акционерное общество "Научно-технический центр Единой энергетической системы" (АО "НТЦ ЕЭС")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Системный оператор Единой энергетической системы" (АО "СО ЕЭС"), Акционерное общество "Научно-технический центр Единой энергетической системы" (АО "НТЦ ЕЭС") filed Critical Акционерное общество "Системный оператор Единой энергетической системы" (АО "СО ЕЭС")
Priority to RU2020105797A priority Critical patent/RU2722642C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2722642C1 publication Critical patent/RU2722642C1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/24Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

FIELD: electric power engineering.
SUBSTANCE: for automatic determination of steepness of frequency characteristic of isolated power connection, measurements of load powers are performed, sum of powers of load nodes PS is determined, initial data are given: rated power of turbine equipment of power plants, rated power of power units of power plants, steepness of static characteristic of automatic controllers of rotation frequency of power units of power plants, indicator of approximation function of experimental or calculated data on changes of AC voltage frequency at emergency disconnection of power units at various values of reserve ratio, coefficient of regulating effect of load by frequency, information on the state of the generating equipment (included in the network / disconnected from the network). In addition, measurements of ambient air temperature at power plants are performed, values of rated power of power units of power plants for current ambient air temperature are corrected. Steepness of frequency characteristic is determined using given formulas.
EFFECT: high accuracy of automatic selection of control actions by complexes of anti-accident automation of isolated power connections.
1 cl

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для определения оптимальных объёмов управляющих воздействий (УВ), реализуемых устройствами противоаварийной автоматики (ПА) в изолированных энергетических системах.The invention relates to the electric power industry and is intended to determine the optimal volumes of control actions (HC) implemented by emergency control devices (PA) in isolated energy systems.

Уровень техникиState of the art

В настоящее время на территории России имеется ряд энергетических систем (ЭС), осуществляющих полноценную длительную изолированную работу от Единой энергетической системы (ЕЭС) России или вынужденную кратковременную изолированную работу вследствие аварийных отключений линий электропередачи, связывающих их с ЕЭС России. Примерами таких энергетических систем могут являться энергетические системы Чукотского автономного округа, Камчатского края, Сахалинской и Магаданской областей, Норильско-Таймырский и Николаевский энергорайоны, а также энергетические системы Республики Саха (Якутия), Республики Карелия, Республики Коми, Архангельской области, Мурманской области и других регионов России.Currently, there are a number of energy systems (ES) in Russia that provide full-fledged long-term isolated work from the Unified Energy System (UES) of Russia or forced short-term isolated work due to emergency outages of power lines connecting them to the UES of Russia. Examples of such energy systems can be the energy systems of the Chukotka Autonomous Okrug, Kamchatka Krai, Sakhalin and Magadan Regions, Norilsk-Taimyr and Nikolaev energy districts, as well as energy systems of the Republic of Sakha (Yakutia), the Republic of Karelia, the Republic of Komi, the Arkhangelsk Region, the Murmansk Region and other regions of Russia.

В отличие от крупных энергообъединений, соединенных между собою мощными электрическими связями и обладающих достаточным количеством первичного и вторичного резерва активной мощности на генераторах электростанций, наиболее часто возникновение аварийных небалансов активной мощности приводит к изменению частоты переменного напряжения сверх допустимых значений именно в изолированных ЭС. В первую очередь данное обстоятельство обусловлено соизмеримостью мощностей отдельных аварийно отключаемых энергоблоков электростанций с суммарной мощностью самих изолированных ЭС, а также относительно небольшими значениями эквивалентных инерционных постоянных времени таких энергетических систем.Unlike large power systems, interconnected by powerful electrical connections and having a sufficient amount of primary and secondary reserve of active power at power plant generators, the most frequent occurrence of emergency unbalances of active power leads to a change in the frequency of the alternating voltage in excess of the permissible values in isolated ES. First of all, this circumstance is due to the commensurability of the capacities of individual emergency shutdown power units of power plants with the total power of the isolated electric power plants themselves, as well as the relatively small values of the equivalent inertial time constants of such power systems.

С целью контроля качества регулирования частоты в ЭС диспетчерские центры должны определять значения крутизны статических частотных характеристик энергетических систем (СЧХ) для каждого случая небаланса активной мощности, приводящего к отклонению частоты на 0,05 Гц и более.In order to control the quality of frequency regulation in ES, dispatch centers should determine the steepness values of the static frequency characteristics of energy systems (SCH) for each case of imbalance of active power, leading to a frequency deviation of 0.05 Hz or more.

Известен способ определения крутизны частотной характеристики энергосистемы (Стандарт организации. Регулирование частоты и активной мощности в ЕЭС России. Нормы и требования. СТО 59012820.27.100.003-2012), заключающийся в сопоставлении значения скачкообразного изменения обменной мощности энергосистемы со значением скачкообразного отклонения частоты непосредственно на первых 30 секундах переходного процесса (до вмешательства вторичного регулирования) по данным осциллограмм аварийных (или экспериментальных) переходных процессов с применением соотношений (1) и (2):There is a method of determining the steepness of the frequency response of the power system (Organization Standard. Frequency and active power regulation in the UES of Russia. Standards and requirements. STO 59012820.27.100.003-2012), which consists in comparing the value of the jump-like change in the exchange power of the power system with the value of the frequency-hopping directly on the first 30 seconds of the transition process (before the intervention of the secondary regulation) according to the waveforms of the emergency (or experimental) transients using the ratios (1) and (2):

Figure 00000001
, (1)
Figure 00000001
, (1)

где σ - значение крутизны статической частотной характеристики;where σ is the slope of the static frequency response;

ΔPс - изменение суммарного внешнего перетока (обменной мощности), МВт;ΔP s - change in the total external flow (exchange power), MW;

Pс - квазиустановившийся суммарный внешний переток, МВт;P with - quasi-steady-state total external flow, MW;

Pс0 - исходный суммарный внешний переток, МВт;P с0 - initial total external overflow, MW;

Δf - изменение частоты, Гц;Δf is the change in frequency, Hz;

f - квазиустановившееся значение частоты, Гц;f is the quasi-steady-state frequency value, Hz;

f0 - исходное значение частоты, Гц.f 0 - the initial value of the frequency, Hz.

Figure 00000002
, (2)
Figure 00000002
, (2)

где ΔPНБ - первичный небаланс активной мощности по генерации и потреблению, МВт.where ΔP NB is the primary imbalance of active power for generation and consumption, MW.

Соотношение (1) применяется для определения СЧХ территориальной (объединённой) и региональной энергосистем, кроме тех, в пределах которых произошёл зафиксированный аварийный инцидент (или проводился эксперимент).Relation (1) is used to determine the frequency response of the territorial (integrated) and regional power systems, except for those within which a fixed emergency incident occurred (or an experiment was conducted).

Соотношение (2) применяется для определения СЧХ территориальной (объединённой) и региональной энергосистем, в пределах которых произошёл зафиксированный аварийный инцидент (или проводился эксперимент). Relation (2) is used to determine the frequency response of the territorial (integrated) and regional power systems within which a fixed emergency incident occurred (or an experiment was conducted).

Так как при изолированном режиме работы ЭС ΔPс=0, то для определения СЧХ изолированной ЭС выражение (2) преобразуется в выражение (3):Since in the isolated operating mode of the ES ΔP с = 0, to determine the frequency response of the isolated ES, expression (2) is converted to expression (3):

Figure 00000003
. (3)
Figure 00000003
. (3)

В связи с тем, что величина σ зависит от таких факторов, как наличие резерва активной мощности на генераторах электростанций в текущем режиме, состав генераторов электростанций, работающих в сети, положение рабочей точки регуляторов частоты вращения в зоне нечувствительности и др., то основным недостатком указанного способа является необходимость проведения достаточно большого количества экспериментов в изолированной ЭС, позволяющих точно определять величину σ для всего возможного многообразия схемно-режимных ситуаций.Due to the fact that the value of σ depends on factors such as the presence of an active power reserve at the power plant generators in the current mode, the composition of the power plant generators operating in the network, the position of the operating point of the speed controllers in the dead zone, etc., the main disadvantage of this of the method is the need to conduct a sufficiently large number of experiments in an isolated ES, allowing accurate determination of the value of σ for the entire possible variety of circuit-mode situations.

Наиболее распространённым способом компенсации аварийных небалансов активной мощности, возникающих в изолированных ЭС, в настоящее время является применение устройств дополнительной автоматической разгрузки (ДАР) или устройств автоматической разгрузки при отключении генератора или энергоблока (АРОГ или АРОБ), которые относятся к локальным устройствам ПА. Данные комплексы ПА реализуют управляющие воздействия согласно таблицам УВ, заранее сформированным технологом, без привязки к параметрам режима реального времени.The most common way to compensate for emergency imbalances of active power that occur in isolated ESs is currently the use of additional automatic unloading (DAR) devices or automatic unloading devices when the generator or power unit (AROG or AROB) is turned off, which relate to local PA devices. These PA complexes implement control actions according to the hydrocarbon tables pre-formed by the technologist, without reference to the parameters of the real-time mode.

Помимо локальных устройств ПА, формирующих и реализующих управляющие воздействия на основе местной схемно-режимной информации, в энергетических системах России применяются централизованные системы противоаварийной автоматики (ЦСПА), осуществляющие контроль электроэнергетического режима энергетической системы или ее части и выполняющие автоматический расчет параметров срабатывания устройств противоаварийной автоматики, входящих в ЦСПА, с привязкой к режиму реального времени. In addition to the local PA devices, which generate and implement control actions based on local circuit-mode information, the centralized emergency automation systems (TsSPA) are used in the energy systems of Russia, which monitor the power regime of the energy system or part thereof and automatically calculate the response parameters of emergency automation devices, included in DSPA, with reference to the real-time mode.

На данный момент в комплексах ЦСПА (например, в комплексе ЦСПА Объединённой энергетической системы (ОЭС) Востока, работающей изолированно от ЕЭС России), предусмотрена возможность выбора управляющих воздействий по критерию обеспечения допустимого отклонения частоты в послеаварийном режиме. При этом УВ с учётом изменения частоты в ЭС рассчитываются по алгоритму, описанному в статье «Алгоритм оценки статической устойчивости и выбора управляющих воздействий по условию обеспечения статической устойчивости в послеаварийном режиме» (Исаев Е.В. [и др.] // Известия НТЦ Единой энергетической системы. - 2013, №1 (68). - С. 48-57) с применением формулы (4):At the moment, in the TsSPA complexes (for example, in the TsSPA complex of the United Energy System (UES) of the East, operating in isolation from the UES of Russia), it is possible to select control actions according to the criterion of ensuring an acceptable frequency deviation in the post-emergency mode. At the same time, HC taking into account changes in the frequency in the ES are calculated according to the algorithm described in the article “Algorithm for assessing static stability and selecting control actions under the condition of ensuring static stability in the emergency mode” (Isaev EV [et al.] // Izvestiya NTTs Edinoy energy system. - 2013, No. 1 (68). - P. 48-57) using the formula (4):

Figure 00000004
, (4)
Figure 00000004
, (4)

где Δf - изменение частоты в послеаварийном режиме в относительных единицах;where Δf is the change in frequency in the emergency mode in relative units;

ΔPНБ - первичный небаланс активной мощности по генерации и потреблению, МВт;ΔP NB - primary imbalance of active power for generation and consumption, MW;

ΣPтiном - сумма номинальных мощностей турбинного оборудования, участвующего в первичном регулировании частоты, МВт;ΣP tinom - the sum of the rated power of the turbine equipment involved in the primary frequency regulation, MW;

ΣPн -сумма мощностей нагрузочных узлов ЭС, МВт;ΣP n is the sum of the capacities of the load nodes of the ES, MW;

Kгf, Kнf -коэффициенты регулирующего эффекта генерации и нагрузки по частоте.K gf , K nf are the coefficients of the regulatory effect of generation and load in frequency.

Таким образом, в настоящее время в ЦСПА ОЭС Востока для определения крутизны частотной характеристики изолированно работающего энергообъединения σ используется способ, заключающийся в расчёте данного параметра согласно выражению (5):Thus, at present, in the TsSPA OES of the East, to determine the steepness of the frequency response of an isolated energy connection σ, a method is used that consists in calculating this parameter according to expression (5):

Figure 00000005
. 5)
Figure 00000005
. 5)

Значения переменных ΣPтi ом и ΣPн в рассматриваемом способе для определения значения σ рассчитываются программным модулем оценки состояния расчётной модели на основании данных режима реального времени, при этом коэффициенты Kгf и Kнf задаются технологом вручную на основании эмпирических данных.The values of the variables ΣP thi ohm and ΣP n in the considered method for determining the value of σ are calculated by the program module for assessing the state of the calculation model based on real-time data, while the coefficients K gf and K nf are manually set by the technologist based on empirical data.

Способ определения σ программно-техническим комплексом ЦСПА принимается за прототип. Основными недостатками данного способа являются ограничение достоверности определения σ величиной небалансов активной мощности (указанные небалансы не должны приводить к выходу регуляторов мощности турбин электростанций за зону нечувствительности первичного регулирования), а также необходимость проведения значительного числа натурных испытаний для точного определения коэффициентов Kгf и Kнf (так же как и σ, зависящих от текущей схемно-режимной ситуации) и ручного изменения их значений в режиме реального времени. В связи с этим, несмотря на то, что величина σ может существенно варьироваться в зависимости от текущего режима работы энергосистемы, на практике в настоящее время используются фиксированные значения σ, что может приводить к значительным погрешностям при расчёте УВ.The method for determining σ by the software and hardware complex TsSPA is taken as a prototype. The main disadvantages of this method are the limitation of the reliability of determining σ by the amount of active power unbalances (these unbalances should not lead to the output of power regulators of turbines of power plants beyond the dead band of the primary control), as well as the need for a significant number of field tests to accurately determine the coefficients K gf and K nf ( as well as σ, depending on the current circuit-mode situation) and manual changes in their values in real time. In this regard, despite the fact that the value of σ can vary significantly depending on the current operating mode of the power system, in practice, fixed values of σ are currently used, which can lead to significant errors in the calculation of HC.

Известно, что коэффициент Kнf определяется качественным составом потребителей ЭС (бытовая, промышленная и другая нагрузка) и для энергосистем России варьируется в достаточно узком диапазоне (1÷3). В связи с тем, что учёт подробного состава потребителей в каждый момент времени работы энергетической системы не представляется возможным, то для расчётов УВ принимается усреднённое значение Kнf, определяемое на основании эмпирических или расчётных данных.It is known that the coefficient K nf is determined by the qualitative composition of consumers of electric power (household, industrial and other loads) and for the energy systems of Russia varies in a fairly narrow range (1 ÷ 3). Due to the fact that it is not possible to take into account the detailed composition of consumers at each moment of the energy system’s operation, the average value of K нf , which is determined on the basis of empirical or calculated data, is taken for HC calculations.

Коэффициент Kгf определяется достаточно большой совокупностью таких факторов, как состав генераторов электростанций, схемно-балансовая ситуация, наличие вращающегося резерва, положение рабочей точки регуляторов частоты вращения в зоне нечувствительности и др. Рассматриваемые параметры могут существенно варьироваться даже в течение одних суток, поэтому в отличие от коэффициента Kнf, коэффициент Kгf может изменяться в достаточно широких пределах (от 0 до 25 и более) [1-4].The coefficient K gf is determined by a sufficiently large set of factors such as the composition of power plant generators, the circuit-balance situation, the presence of a rotating reserve, the position of the operating point of the speed controllers in the dead zone, etc. The parameters under consideration can vary significantly even within one day, therefore, in contrast from the coefficient K nf , the coefficient K gf can vary within a fairly wide range (from 0 to 25 or more) [1-4].

Необходимо отметить, что при проектировании энергетических систем суммарная номинальная мощность турбинного оборудования определяется исходя из величины максимального потребления ЭС, а также возможности вывода в ремонт или аварийного отключения генераторов электростанций. Поэтому в подавляющем большинстве схемно-балансовых ситуаций величина ΣPтi ном существенно превышает значение ΣPн (в некоторых случаях до 2 раз). Таким образом, крутизна частотной характеристики изолированно работающего энергообъединения в первую очередь определяется значением произведения Kгf·ƩPтiном, которое вносит наибольшую погрешность в определение величины σ.It should be noted that when designing energy systems, the total rated power of turbine equipment is determined based on the maximum power consumption of the electric power station, as well as the possibility of power plant generators being put into repair or emergency shutdown. Therefore, in the vast majority of circuit-balanced situations, the value of ΣP ti nom significantly exceeds the value of ΣP n (in some cases, up to 2 times). Thus, the steepness of the frequency response of an isolated operating energy combination is primarily determined by the value of the product K gf · ƩP tin , which introduces the greatest error in determining the value of σ.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение точности автоматического выбора УВ комплексами ПА изолированных ЭС.The technical result of the proposed method is to increase the accuracy of the automatic selection of hydrocarbons by PA complexes of isolated ES.

Для автоматического определения крутизны частотной характеристики изолированно работающего энергообъединения устройством противоаварийной автоматики выполняются измерения мощностей нагрузок, определяется сумма мощностей нагрузочных узлов (ΣPн), а также задаются следующие исходные данные, не зависящие от текущего режима изолированно работающего энергообъединения:To automatically determine the steepness of the frequency response of an isolated operating power connection by the emergency control device, measurements of the load capacities are carried out, the sum of the power of the load nodes (ΣP n ) is determined, and the following initial data are set that are not dependent on the current mode of the isolated working power connection:

- номинальные мощности турбинного оборудования электростанций (Pтi ном) согласно паспортным данным;- rated power of the turbine equipment of power plants (P ti nom ) according to the passport data;

- номинальные мощности энергоблоков электростанций (Pгi ном), соответствующие температуре наружного воздуха +15°С (согласно Приказу Министерства энергетики РФ от 11 февраля 2019 г. №90 «Об утверждении Правил проведения испытаний и определения общесистемных технических параметров и характеристик генерирующего оборудования и о внесении изменений в Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации, утвержденные приказом Минэнерго России от 19 июня 2003 г. №229»), согласно паспортным данным;- Nominal capacities of power units of power plants (P gin ) corresponding to the outdoor temperature + 15 ° С (according to the Order of the Ministry of Energy of the Russian Federation dated February 11, 2019 No. 90 “On approval of the Rules for testing and determination of system-wide technical parameters and characteristics of generating equipment and amending the Rules for the technical operation of power plants and networks of the Russian Federation, approved by order of the Ministry of Energy of Russia of June 19, 2003 No. 229 ”), according to the passport data;

- крутизна статической характеристики автоматических регуляторов частоты вращения энергоблоков электростанций (Kгif) согласно паспортным данным;- the steepness of the static characteristics of the automatic speed control of power units of power plants (K gif ) according to the passport data;

- показатель функции аппроксимации экспериментальных или расчётных данных об изменениях частоты переменного напряжения при аварийном отключении энергоблоков при различных значениях коэффициента резерва (r), определяемый по методике, изложенной в [5];- an indicator of the approximation function of experimental or calculated data on changes in the frequency of the alternating voltage during emergency shutdown of power units at various values of the reserve coefficient (r), determined by the method described in [5];

- коэффициент регулирующего эффекта нагрузки по частоте (Kнf), определяемый на основании расчётных (экспериментальных) данных или эмпирическим путём.- coefficient of the regulatory effect of the load in frequency (K nf ), determined on the basis of the calculated (experimental) data or empirically.

Дополнительно выполняются измерения температуры наружного воздуха на электростанциях и на основании полученных измерений формируются значения Pгiном.t, определяемые как скорректированные значения номинальных мощностей энергоблоков Pгiном электростанций изолированно работающего энергообъединения для текущей температуры наружного воздуха.In addition, measurements of the outside temperature at power plants are performed and, based on the measurements, P gynom.t values are generated , which are defined as the adjusted values of the rated power of the power units P gynom of the power plants of an isolated power source for the current outdoor temperature.

Величины ΣPн и Pгiном.t, а также информация о состоянии генерирующего оборудования изолированно работающего энергообъединения (включено в сеть/отключено от сети), необходимая для определения суммы Pгiном.t и суммы произведений Kгif и Pгiном.t в режиме реального времени, поступают в устройство противоаварийной автоматики из оперативно-измерительного комплекса (ОИК) или другого источника информации о реальном режиме работы.The values of ΣP n and P gynom.t , as well as information on the state of the generating equipment of an isolated energy connection (included in the network / disconnected from the network), necessary to determine the sum of P gynom.t and the sum of the products K gif and P gynom.t in real time time, arrive at the emergency control device from the operational measuring complex (DEC) or another source of information about the real mode of operation.

После чего для определения величины σ применяются уравнения (6):Then, to determine the value of σ, equations (6) are applied:

Figure 00000006
, (6)
Figure 00000006
, (6)

где σ - крутизна частотной характеристики изолированно работающего энергообъединения;where σ is the steepness of the frequency response of an isolated energy connection;

Figure 00000007
- крутизна статической характеристики автоматического регулятора частоты вращения эквивалентного генератора;
Figure 00000007
- the steepness of the static characteristics of the automatic speed controller of the equivalent generator;

ρ - коэффициент резерва;ρ is the reserve ratio;

n - количество генераторов, находящихся в работе в изолированно работающем энергообъединении;n is the number of generators that are in operation in an isolated operating energy combination;

f(ρ) - функция аппроксимации экспериментальных или расчётных данных об изменениях частоты переменного напряжения при аварийном отключении генераторов (энергоблоков) при различных значениях ρ;f (ρ) is the function of approximating experimental or calculated data on changes in the frequency of the alternating voltage during emergency shutdown of generators (power units) at various values of ρ;

r - показатель функции f(ρ);r is the exponent of the function f (ρ);

ΣPтiном - сумма номинальных мощностей турбинного оборудования, участвующего в первичном регулировании частоты, МВт;ΣP tinom - the sum of the rated power of the turbine equipment involved in the primary frequency regulation, MW;

Kнf - коэффициент регулирующего эффекта нагрузки по частоте;K nf - coefficient of the regulatory effect of the load in frequency;

ΣPн - сумма мощностей нагрузочных узлов ЭС, МВт;ΣP n - the sum of the power of the load nodes of the ES, MW;

Kгif - паспортное значение крутизны статической характеристики автоматического регулятора частоты вращения i-го энергоблока;K gif is the passport value of the slope of the static characteristic of the automatic speed controller of the i-th power unit;

Ргiном.t - номинальная мощность i-го энергоблока для текущей температуры наружного воздуха, МВт.P ginom.t is the rated power of the i-th power unit for the current outdoor temperature, MW.

При этом уравнения (6) дополняются логическим условием (7), характеризующим отсутствие резерва активной мощности на i-м энергоблоке и неучастие его в первичном регулировании частоты:In this case, equations (6) are supplemented by logical condition (7), which characterizes the absence of an active power reserve at the i-th power unit and its non-participation in the primary frequency control:

Figure 00000008
, (7)
Figure 00000008
, (7)

где Ргi - текущая мощность i-го энергоблока, МВт.where P gi is the current power of the i-th power unit, MW.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

АО «НТЦ ЕЭС» совместно с АО «СО ЕЭС» разработан программно-технический комплекс противоаварийной автоматики Калининградской энергосистемы (ПТК ПА), который рассчитывает объем УВ на основе фактической информации о режимах работы энергосистемы, доступных объемах противоаварийного управления и текущей загрузке генерирующего оборудования электростанций Калининградской энергосистемы в режиме реального времени.STC UES JSC together with SO UES JSC developed a software and hardware complex for emergency control systems of the Kaliningrad Power System (PTK PA), which calculates the amount of HC based on actual information about the power system operating modes, available emergency control volumes and the current load of generating equipment of Kaliningrad power plants power systems in real time.

В мае 2019 г. в энергосистеме Калининградской области в течение трех дней проводились испытания возможности длительного выделения данной ЭС на изолированную работу.In May 2019, the power system of the Kaliningrad region was tested for three days for the possibility of prolonged isolation of this electric power station for isolated operation.

Одной из задач, решаемых во время проведения испытаний, было выполнение анализа эффективности функционирования работы ПТК ПА.One of the tasks solved during the tests was to analyze the effectiveness of the functioning of the PTK PA.

По результатам испытаний был сделан вывод, что с целью уменьшения погрешности расчёта оптимальных объёмов УВ комплексом ПТК ПА, существующие алгоритмы работы ПТК ПА необходимо дополнить расчётом уставки σ в режиме реального времени с учётом состава генерирующего оборудования электростанций, величины доступного резерва активной мощности в ЭС в послеаварийном режиме и температуры наружного воздуха на электростанциях, в составе которых присутствуют энергоблоки ГТУ и ПГУ, их теплового режима работы и др.Based on the test results, it was concluded that in order to reduce the error in calculating the optimal HC volumes by the PTK PA complex, the existing algorithms of the PTK PA operation should be supplemented by calculating the setpoint σ in real time taking into account the composition of the generating equipment of power plants, the amount of available reserve of active power in the power plant in the after-accident the mode and temperature of outdoor air at power plants, which include GTU and CCGT power units, their thermal operating conditions, etc.

Предлагаемый способ решает поставленную задачу. Апробация данного способа осуществлена АО «НТЦ ЕЭС» в рамках научно-исследовательских работ по модернизации алгоритмов работы ПТК ПА.The proposed method solves the problem. The testing of this method was carried out by JSC "STC UES" as part of research work on the modernization of the algorithms of the PTK PA.

Помимо устройств противоаварийной автоматики предлагаемый способ расчёта крутизны частотной характеристики изолированно работающего энергообъединения может быть применён в оперативно-диспетчерском управлении. Так, например, в настоящее время при необходимости синхронизации двух изолированно работающих энергосистем для обеспечения допустимой разности частот в некоторых случаях диспетчеру необходимо осуществлять принудительную разгрузку (загрузку) генераторов электростанций по активной мощности или ограничивать потребление изолированной энергосистемы. С целью решения указанной задачи в настоящее время диспетчером используются средние эмпирические значения σ, показывающие как изменится частота в энергосистеме при изменении генерации (потребления) активной мощности. В том случае, если расчётное значение σ, полученное в режиме реального времени, будет передаваться диспетчерскому персоналу, то данная информация позволит осуществлять более точную синхронизацию двух изолированных объединений.In addition to emergency control devices, the proposed method for calculating the steepness of the frequency response of an isolated energy connection can be used in operational dispatch control. So, for example, at the present time, if it is necessary to synchronize two isolated power systems in order to ensure an acceptable frequency difference, in some cases the dispatcher needs to carry out forced unloading (loading) of power plant generators by active power or limit the consumption of an isolated power system. In order to solve this problem, the dispatcher is currently using average empirical values of σ, which show how the frequency in the power system changes when the generation (consumption) of active power changes. In the event that the calculated value of σ obtained in real time is transmitted to the dispatching personnel, then this information will allow for more accurate synchronization of two isolated associations.

Источники информацииSources of information

1. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах: Учеб. для электроэнергет. спец. вузов - 4-е изд., перераб. и доп.1. Venikov V.A. Transient electromechanical processes in electrical systems: Textbook. for electric power. specialist. universities - 4th ed., revised. and add.

2. Рабинович Р.С. Автоматическая частотная разгрузка энергосистем. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 352 с.2. Rabinovich R.S. Automatic frequency unloading of power systems. - 2nd ed., Revised. and add. - M .: Energoatomizdat, 1989 .-- 352 p.

3. Вайнштейн Р.А., Коломиец Н.В., Шестакова В.В. Основы управления режимами энергосистем по частоте и активной мощности, по напряжению и реактивной мощности. - Издательство Томского политехнического университета, 2010.3. Weinstein R.A., Kolomiyets N.V., Shestakova V.V. Fundamentals of controlling the regimes of power systems in frequency and active power, in voltage and reactive power. - Publishing house of Tomsk Polytechnic University, 2010.

4. Стернинсон Л.Д. Переходные процессы при регулировании частоты и мощности в энергосистемах. - М.: Энергия, 1975.4. Sterninson L. D. Transients in the regulation of frequency and power in power systems. - M .: Energy, 1975.

5. Витек В., Молиш З. К определению крутизны естественной частотной характеристики энергетической системы ЧССР // Известия Академии наук СССР. Энергетика и транспорт. 1965, №1. С. 38-42.5. Vitek V., Molish Z. To determining the steepness of the natural frequency response of the energy system of Czechoslovakia // News of the USSR Academy of Sciences. Energy and transport. 1965, No. 1. S. 38-42.

Claims (16)

Способ автоматического определения крутизны частотной характеристики изолированно работающего энергообъединения устройством противоаварийной автоматики, заключающийся в том, что производят измерения мощностей нагрузок, определяют сумму мощностей нагрузочных узлов, задают: номинальные мощности турбинного оборудования электростанций согласно паспортным данным, коэффициент регулирующего эффекта нагрузки по частоте, отличающийся тем, что задают номинальные мощности энергоблоков электростанций согласно паспортным данным, крутизну статической характеристики автоматических регуляторов частоты вращения энергоблоков электростанций согласно паспортным данным, показатель функции аппроксимации экспериментальных или расчётных данных об изменениях частоты переменного напряжения при аварийном отключении энергоблоков при различных значениях коэффициента резерва, производят измерение температуры наружного воздуха на электростанциях, корректируют значения номинальных мощностей энергоблоков электростанций в зависимости от температуры наружного воздуха, в текущем режиме работы изолированно работающего энергообъединения определяют коммутационное состояние энергоблоков и определяют крутизну частотной характеристики согласно следующим уравнениям:A method for automatically determining the steepness of the frequency response of an isolated energy connection by an emergency control device, namely, that they measure the load capacities, determine the sum of the power of the load nodes, specify: the rated power of the turbine equipment of power plants according to the passport data, the coefficient of the regulatory effect of the load in frequency, characterized in what the rated power of the power units of the power plants is set according to the passport data, the slope of the static characteristic of the automatic speed controllers of the power units of the power plants according to the passport data, an indicator of the approximation function of the experimental or calculated data on changes in the frequency of the alternating voltage during emergency shutdown of the power units at various values of the reserve coefficient, measure the outdoor temperature at power plants, adjust the values of the nominal capacities of power units of a power plant d, depending on the outdoor temperature, in the current operating mode of an isolated power system, the switching state of the power units is determined and the frequency response slope is determined according to the following equations:
Figure 00000009
Figure 00000009
где σ - крутизна частотной характеристики изолированно работающего энергообъединения;where σ is the steepness of the frequency response of an isolated energy connection; K’ г f - крутизна статической характеристики автоматического регулятора частоты вращения эквивалентного генератора; K ' g f - the steepness of the static characteristics of the automatic speed controller of the equivalent generator; ρ - коэффициент резерва;ρ is the reserve ratio; n - количество генераторов, находящихся в работе в изолированно работающем энергообъединении; n is the number of generators that are in operation in an isolated operating energy combination; f(ρ) - функция аппроксимации экспериментальных или расчётных данных об изменениях частоты переменного напряжения при аварийном отключении генераторов (энергоблоков) при различных значениях ρ; f (ρ) is the function of approximating experimental or calculated data on changes in the frequency of the alternating voltage during emergency shutdown of generators (power units) at various values of ρ; r - показатель функции аппроксимации экспериментальных или расчётных данных об изменениях частоты переменного напряжения при аварийном отключении энергоблоков при различных значениях ρ; r is an indicator of the approximation function of experimental or calculated data on changes in the frequency of an alternating voltage during an emergency shutdown of power units at various values of ρ; ΣP т i ном - сумма номинальных мощностей турбинного оборудования, участвующего в первичном регулировании частоты, МВт; ΣP t i nom - the sum of the nominal capacity of the turbine equipment involved in the primary frequency regulation, MW; K н f - коэффициент регулирующего эффекта нагрузки по частоте; K n f - coefficient of the regulatory effect of the load in frequency; ΣP н - сумма мощностей нагрузочных узлов ЭС, МВт; ΣP n - the sum of the power of the load nodes of the ES, MW; K г i f – паспортное значение крутизны статической характеристики автоматического регулятора частоты вращения i-го энергоблока; K g i f - passport value of the slope of the static characteristic of the automatic speed controlleripower unit; Р г i ном.t - номинальная мощность i-го энергоблока для текущей температуры наружного воздуха, МВт, R g i number t - rated poweripower unit for the current outdoor temperature, MW, при этом уравнения дополняются логическим условием, характеризующим отсутствие резерва активной мощности на i-м энергоблоке и неучастие его в первичном регулировании частоты:in this case, the equations are supplemented by a logical condition characterizing the absence of a reserve of active power at the i- th power unit and its non-participation in the primary frequency control:
Figure 00000010
,
Figure 00000010
,
где Р г i – текущая мощность i-го энергоблока, МВт.where R g i is the current power of the i- th power unit, MW.
RU2020105797A 2020-02-06 2020-02-06 Method for automatic determination of frequency characteristic steepness of an isolated power connection RU2722642C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020105797A RU2722642C1 (en) 2020-02-06 2020-02-06 Method for automatic determination of frequency characteristic steepness of an isolated power connection

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020105797A RU2722642C1 (en) 2020-02-06 2020-02-06 Method for automatic determination of frequency characteristic steepness of an isolated power connection

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2722642C1 true RU2722642C1 (en) 2020-06-02

Family

ID=71067356

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020105797A RU2722642C1 (en) 2020-02-06 2020-02-06 Method for automatic determination of frequency characteristic steepness of an isolated power connection

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2722642C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1095305A1 (en) * 1983-03-18 1984-05-30 Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Method of automatic frequency off-loading of power systems
SU1096729A1 (en) * 1983-01-05 1984-06-07 Ордена Октябрьской Революции Всесоюзный Государственный Проектно-Изыскательский И Научно-Исследовательский Институт Энергетических Систем И Электрических Сетей "Энергосетьпроект" Device for determining coefficient of rate of change of frequency response of power pool
US20190006848A1 (en) * 2016-08-24 2019-01-03 General Electric Technology Gmbh Primary power grid frequency response characterization using phasor measurement unit data
CN109193701A (en) * 2018-10-15 2019-01-11 国网河南省电力公司电力科学研究院 Electric system low-limit frequency calculation method and device under high-power missing
US20190027933A1 (en) * 2015-07-28 2019-01-24 Battelle Memorial Institute Frequency threshold determination for frequency-responsive load controllers

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1096729A1 (en) * 1983-01-05 1984-06-07 Ордена Октябрьской Революции Всесоюзный Государственный Проектно-Изыскательский И Научно-Исследовательский Институт Энергетических Систем И Электрических Сетей "Энергосетьпроект" Device for determining coefficient of rate of change of frequency response of power pool
SU1095305A1 (en) * 1983-03-18 1984-05-30 Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Method of automatic frequency off-loading of power systems
US20190027933A1 (en) * 2015-07-28 2019-01-24 Battelle Memorial Institute Frequency threshold determination for frequency-responsive load controllers
US20190006848A1 (en) * 2016-08-24 2019-01-03 General Electric Technology Gmbh Primary power grid frequency response characterization using phasor measurement unit data
CN109193701A (en) * 2018-10-15 2019-01-11 国网河南省电力公司电力科学研究院 Electric system low-limit frequency calculation method and device under high-power missing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11289910B2 (en) Method and apparatus for impedance matching in virtual impedance droop controlled power conditioning units
RU2605085C2 (en) Method and apparatus for feeding electric energy into electric supply grid
CN105678105B (en) The online evaluation method and apparatus of steam turbine Primary frequency control ability
CN109973300B (en) Power control method and device for wind generating set
US20140379152A1 (en) Coordinated control method of generator and svc for improving power throughput and controller thereof
CN107341559B (en) A kind of Primary frequency control ability Forecasting Methodology based on main vapour pressure tolerance
CN107742893B (en) Multi-target unit combination method for wind power load shedding participation system primary frequency modulation
CN108695863A (en) A kind of power supply friendly receiving end primary frequency regulation of power network control method and system
Jain et al. Review of load frequency control methods, Part-I: Introduction and pre-deregulation scenario
JP2017229125A (en) Micro grid control device and method
RU2722642C1 (en) Method for automatic determination of frequency characteristic steepness of an isolated power connection
Radwan et al. Bidirectional power management in hybrid AC-DC islanded microgrid system
US9970417B2 (en) Wind converter control for weak grid
Chauhan et al. Impact of distributed generation in single area load frequency control on system frequency
US20220239109A1 (en) Method for monitoring an electricity supply grid
US10416620B2 (en) Method and control device for robust optimization of an electricity grid
Luo et al. Internal modal resonance analysis for full converter-based wind generation using analytical inertia model
US11404879B2 (en) Systems and methods for improved rate of change of frequency ride-through in electric power systems
Sun et al. Stability control method for hybrid AC-DC transmission systems considering cross-region multi-energy coordination
Cano et al. Influence of micro-turbines on distribution networks stability
Chang et al. Simplified frequency estimation for unit scheduling criteria for grids with high wind penetration
Shrestha et al. Minimum-cost generation-shedding for dynamic remedial action scheme
RU2723544C1 (en) Automatic emergency load control system in isolated power system
Guliyev Method and algorithm of fuzzy control of reactive capacity and voltage providing regime reliability of electric networks
Niu et al. An Analytical Model for Frequency Nadir Prediction Based on Probabilistic Production Simulation