RU2790322C1 - Frequency control method in electric power systems - Google Patents

Frequency control method in electric power systems Download PDF

Info

Publication number
RU2790322C1
RU2790322C1 RU2022112388A RU2022112388A RU2790322C1 RU 2790322 C1 RU2790322 C1 RU 2790322C1 RU 2022112388 A RU2022112388 A RU 2022112388A RU 2022112388 A RU2022112388 A RU 2022112388A RU 2790322 C1 RU2790322 C1 RU 2790322C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
power
regulation
frequency
reserve
time
Prior art date
Application number
RU2022112388A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Георгиевич Фишов
Владимир Александрович Фишов
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2790322C1 publication Critical patent/RU2790322C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical engineering and can be used in electric power systems, electric networks with distributed generation to automatically maintain the balance of the normal mode in terms of active power during changes in load and power output by power plants. The method for frequency and power control in electric power systems consists in the fact that in case of frequency deviation, the power regulators of the primary engines of power plants carry out static control of the speed of rotation of the generator rotors with a given time for introducing the primary control reserve. The regulator of the power plant allocated for secondary frequency control performs astatic frequency control with a given time for introducing a secondary regulation reserve that exceeds the time for introducing primary regulation reserves, power correctors of generators not participating in secondary astatic regulation, if the secondary regulation power reserve is insufficient, change their power in the opposite direction in relation to the frequency deviation to restore the reserve of secondary regulation with the time of input of its reserve, equal to the time of input of the reserve of secondary regulation. Equal time intervals of a given multiplicity are formed synchronized with the external signal of the satellites in relation to the time of entering the secondary regulation reserve to allocate a secondary frequency regulation power plant, the participation of other power plants in restoring the secondary regulation reserve by correcting their output power, permitting changes in the planned load, at each power plant in the control system. For all power plants of the power system, uniform rules for participation in frequency regulation and changes in the output power, priority for participation in secondary frequency regulation are established once. At each time interval at all power plants, the process controllers, according to the specified rules, identify the compliance of the process with the state class of the frequency and power control system and, depending on the identified state class and their sequence, each controller independently decides on the nature of its participation in frequency control and power balance change in the electric power system without disturbing the power balance in the power system.
EFFECT: simplification of the frequency and power control system in power systems, increasing the reliability of its operation.
1 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано в электроэнергетических системах, электрических сетях с распределенной генерацией для автоматического поддержания сбалансированности нормального режима по активной мощности при изменениях нагрузки и выдаваемой электростанциями мощности.The present invention relates to the field of electric power industry and can be used in electric power systems, electric networks with distributed generation to automatically maintain the balance of the normal mode in terms of active power with changes in load and power output by power plants.

Известен способ регулирования частоты в энергосистемах (Operation hand вook UCTE/ UCTE OH – Policy 1: Load – Frequency Control – Final version (approved by SC jn 19 March 2009) B. Secondary Control) при котором в энергосистеме выделяется несколько областей регулирования. Первичное (статическое) регулирование частоты с требуемым статизмом и временем ввода резерва первичного регулирования осуществляют регуляторы скорости на всех электростанциях энергосистемы, а вторичное астатическое регулирование сальдо перетоков по внешним связям осуществляется внутри каждой из областей регулирования, входящих в энергосистему, причем к регулированию баланса (частоты) внутри области регулирования привлекается электростанция только в том случае, если отклонение баланса вызвано изменением нагрузки в ней самой. Способ основан на следующем свойстве энергосистем.A known method of frequency control in power systems (Operation hand book UCTE / UCTE OH - Policy 1: Load - Frequency Control - Final version (approved by SC jn 19 March 2009) B. Secondary Control) in which several control areas are allocated in the power system. Primary (static) frequency control with the required droop and the time of input of the primary control reserve is carried out by speed controllers at all power plants of the power system, and secondary astatic control of the balance of flows through external connections is carried out within each of the control areas included in the power system, and balance (frequency) control inside the control area, a power plant is involved only if the balance deviation is caused by a change in the load in itself. The method is based on the following property of power systems.

Если в какой-либо области регулирования изменилась нагрузка, то в ней уменьшению частоты сопутствует уменьшение сальдо перетоков по внешним связям, в то время как в остальных областях снижению частоты сопутствует увеличение сальдо перетоков мощности по внешним связям. Это объясняется тем, что все энергоблоки энергосистемы, имея на электростанциях статическое регулирование, стремясь поддержать частоту, увеличивают выдаваемую мощность. If in any area of regulation the load has changed, then in it a decrease in frequency is accompanied by a decrease in the balance of flows through external connections, while in other areas a decrease in frequency is accompanied by an increase in the balance of power flows through external connections. This is explained by the fact that all power units of the power system, having static regulation at power plants, in an effort to maintain the frequency, increase the output power.

Таким образом, для области регулирования, в которой возникло изменение нагрузки, знак отклонения частоты и знак отклонения сальдо перетоков мощности по внешним связям от предшествующего изменению значения совпадают, а в остальных областях эти знаки противоположны.Thus, for the control area in which the load change occurred, the sign of the frequency deviation and the sign of the deviation of the balance of power flows through external connections from the value preceding the change are the same, and in other areas these signs are opposite.

В каждой области выделяется одна регулирующая станция, на которой реализуется астатическое регулирование частоты или обменной мощности, а также создается блокировка этого регулирования, срабатывающая при совпадении знаков отклонений частоты и обменного перетока мощности от предшествующего изменению значения.In each region, one control station is allocated, at which astatic regulation of frequency or exchange power is implemented, and a blocking of this regulation is created, which is triggered when the signs of frequency deviations and exchange power flow from the previous value change coincide.

При нарушении баланса мощности в какой-либо области регулирования знаки изменения частоты и обменной мощности совпадают, вторичное регулирование не блокируется и под действием астатического регулятора частоты увеличивается или уменьшается нагрузка на агрегатах регулирующей электростанции. В других областях регулирования знаки изменения частоты и обменной мощности противоположные и поэтому астатическое регулирование блокируется.If the power balance is disturbed in any area of regulation, the signs of the change in frequency and exchange power coincide, the secondary regulation is not blocked, and under the action of the astatic frequency controller, the load on the units of the regulating power plant increases or decreases. In other areas of regulation, the signs of the change in frequency and exchange power are opposite, and therefore astatic regulation is blocked.

Однако указанный способ обладает следующими недостатками:However, this method has the following disadvantages:

Для регулирования данным способом в каждой из областей регулирования требуется наличие телеканалов для передачи данных между подстанциями, от которых отходят линии внешних связей, и станцией, регулирующей частоту или обменный переток мощности. For regulation in this way, in each of the areas of regulation, the presence of TV channels is required for data transmission between substations, from which external communication lines depart, and the station that regulates the frequency or power exchange flow.

При нарушениях в системе регулирования частоты ведущей электростанции или исчерпании резервов мощности, необходимых для увеличения или снижения загрузки электростанции, астатическое регулирование не осуществляется, что нарушает нормальные режимы энергосистемы и снижает качество электроэнергии по частоте.In case of violations in the frequency control system of the leading power plant or the depletion of power reserves necessary to increase or decrease the load of the power plant, astatic regulation is not carried out, which violates the normal modes of the power system and reduces the quality of electricity in terms of frequency.

Также известен способ регулирования частоты в энергосистемах (ГОСТ Р 55890-2013 Национальный стандарт Российской Федерации. Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Оперативно-диспетчерское управление. Регулирование частоты и перетоков активной мощности. Нормы и требования) являющийся прототипом предлагаемого изобретения, при котором первичное (статическое) регулирование частоты с требуемым статизмом и временем ввода резерва первичного регулирования осуществляют регуляторы скорости на всех электростанциях энергосистемы, вторичное (астатическое) регулирование осуществляет назначенная единым центром управления одна электростанция (ведущая по частоте) со временем ввода требуемого резерва вторичного регулирования, значительно превышающим время ввода резервов первичного регулирования. Для увеличения резервов вторичного регулирования на ведущей по частоте электростанции единым центром управления дополнительно назначаются одна или несколько электростанций для осуществления вторичного регулирования по методу долевого участия в мощности ведущей по частоте электростанции. При исчерпании резерва вторичного регулирования на электростанции ведущей по частоте (на снижение или повышение частоты) с учетом его увеличения за счет регулирования мощности электростанций с долевым участием, единый центр управления осуществляет коррекцию заданий по мощности одной или нескольким электростанциям, не участвующим во вторичном регулировании, для загрузки или разгрузки электростанций, осуществляющих вторичное регулирование. Also known is a method of frequency control in power systems (GOST R 55890-2013 National standard of the Russian Federation. Unified power system and isolated power systems. Operational dispatch control. Frequency control and active power flows. Norms and requirements) which is a prototype of the present invention, in which the primary (static) regulation of frequency with the required droop and input time of the primary regulation reserve is carried out by speed controllers at all power plants of the power system, secondary (astatic) regulation is carried out by one power plant designated by a single control center (leading in frequency) with the input time of the required secondary regulation reserve significantly exceeding the time input of reserves of primary regulation. To increase the reserves of secondary regulation at the frequency-leading power plant, a single control center additionally assigns one or more power plants for secondary regulation according to the method of share participation in the power of the frequency-leading power plant. When the reserve of secondary regulation at the power plant leading in frequency (to reduce or increase frequency) is exhausted, taking into account its increase due to power regulation of power plants with shared participation, a single control center corrects the power tasks for one or more power plants not participating in secondary regulation, for loading or unloading power plants that carry out secondary regulation.

При назначении ведущей по частоте электростанции и помогающих ей электростанций при регулировании по методу долевого участия, коррекциях заданий по мощности другим электростанциям для восстановления резервов вторичного регулирования на загрузку или разгрузку единый центр управления получает информацию о возможностях электростанций по изменению режимов их работы, а также передает команды на их изменение по технологическим каналам телепередачи данных. When assigning the leading power plant in terms of frequency and power plants that help it in the regulation according to the equity method, adjusting power targets to other power plants to restore reserves of secondary regulation for loading or unloading, a single control center receives information about the capabilities of power plants to change their operating modes, and also transmits commands to their change through technological channels of data teletransmission.

Однако указанный способ обладает следующими недостатками: However, this method has the following disadvantages:

Необходимость в едином центре управления не позволяет использовать данный способ при отсутствии такого центра в энергосистемах и электрических сетях с распределенной малой генерацией.The need for a single control center does not allow the use of this method in the absence of such a center in power systems and electrical networks with distributed small generation.

При нарушениях передачи данных по каналам связи между ведущей по частоте электростанцией и электростанциями, участвующими в регулировании по методу долевого участия, их участие в регулировании становится невозможным.In case of violations of data transmission over communication channels between the frequency-leading power plant and power plants participating in the regulation according to the equity method, their participation in the regulation becomes impossible.

При нарушениях передачи данных по каналам связи между единым центром управления и электростанциями, участвующими в восстановлении резервов вторичного регулирования, их использование для регулирования частоты становится невозможным.In case of violations of data transmission over communication channels between a single control center and power plants participating in the restoration of secondary regulation reserves, their use for frequency regulation becomes impossible.

Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является упрощение системы регулирования частоты и мощности в энергосистемах, повышение надежности ее работы.The objective (technical result) of the invention is to simplify the frequency and power control system in power systems, to increase the reliability of its operation.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе решения об участии в осуществлении вторичного регулирования, коррекции мощности для восстановления резервов вторичного регулирования и разрешении на изменение мощности электростанции принимаются устройством управления (контроллером), расположенном непосредственно на самой электростанции. При этом для работы этого устройства на нем создаются фиксированные по времени и синхронизированные для всех таких устройств на электростанциях энергосистемы такты времени двойной продолжительности по отношению ко времени ввода резервов вторичного регулирования. На каждом такте времени контроллер по характеру изменения частоты в энергосистеме идентифицирует класс состояния системы регулирования частоты из заданного множества, используя для этого условия принадлежности к тому или иному классу с учетом текущего и предшествующих классов и самостоятельно принимает решения о характере участия в регулировании частоты на основании общих для всех электростанций правил.The problem is solved due to the fact that in the known method, decisions on participation in the implementation of secondary regulation, power correction to restore secondary regulation reserves and permission to change the power of the power plant are taken by the control device (controller) located directly at the power plant itself. At the same time, for the operation of this device, fixed in time and synchronized for all such devices at power plants of the power system, time cycles of double duration are created on it with respect to the time of input of secondary regulation reserves. At each time step, the controller, by the nature of the frequency change in the power system, identifies the state class of the frequency control system from a given set, using the conditions for belonging to a particular class, taking into account the current and previous classes, and independently makes decisions about the nature of participation in frequency control based on general for all power plants rules.

На Фиг.1 приведен пример схемы электрической сети энергосистемы с тремя электростанциями и контроллерами, представляющий реализацию предлагаемого способа. Figure 1 shows an example of an electrical network diagram of a power system with three power plants and controllers, representing the implementation of the proposed method.

На Фиг.2 приведен график изменения частоты в энергосистеме под воздействием возмущений в виде нарушений баланса активной мощности и реакций на эти изменения системы регулирования частоты и мощности.Figure 2 shows a graph of the change in frequency in the power system under the influence of disturbances in the form of violations of the balance of active power and reactions to these changes in the frequency and power control system.

Схема электрической сети энергосистемы с тремя электростанциями и контроллерами (фиг. 1), представляющая реализацию предлагаемого способа, содержит: генераторы энергоблоков электростанций 1, 2, 3, линии электропередачи 4, 5, 6, образующие электрическую сеть, нагрузки в узлах электрической сети 7, 8, 9, интеллектуальные контроллеры управления мощностью энергоблоков электростанций 10, 11, 12, каналы измерения частоты и выдаваемой генераторами энергоблоков мощности 13, 14, 15, каналы воздействия контроллеров на выдаваемую генераторами энергоблоков мощность 16, 17, 18.The scheme of the electrical network of the power system with three power plants and controllers (Fig. 1), representing the implementation of the proposed method, contains: generators of power units of power plants 1, 2, 3, power lines 4, 5, 6, forming an electrical network, loads in the nodes of the electrical network 7, 8, 9, intelligent controllers for controlling the power of power units of power plants 10, 11, 12, channels for measuring the frequency and power output by generators of power units 13, 14, 15, channels for influencing controllers on power output by generators of power units 16, 17, 18.

На графике изменения частоты в энергосистеме под воздействием возмущений в виде нарушений баланса активной мощности и реакций на эти изменения системы регулирования частоты и мощности (фиг. 2) показаны номера синхронизированных для всех контроллеров (10-12 Фиг.1) тактовых интервалов времени 19-27, график изменения частоты в энергосистеме 28, верхняя 29 и нижняя 30 границы эффективного удержания частоты в ЭЭС вторичным регулированием, классы состояния системы регулирования частоты и мощности в энергосистеме В (с модификациями), указатель участника регулирования частоты на такте времени и характера его участия А (с модификациями).On the graph of frequency changes in the power system under the influence of disturbances in the form of active power balance disturbances and reactions to these changes in the frequency and power control system (Fig. 2), the numbers of clock time intervals 19-27 synchronized for all controllers (10-12 Fig.1) are shown , graph of frequency change in the power system 28, upper 29 and lower 30 limits of effective frequency retention in the EPS by secondary regulation, state classes of the frequency and power control system in the power system B (with modifications), indicator of the frequency control participant on the time step and the nature of his participation A ( with modifications).

Способ осуществляется следующим образом:The method is carried out as follows:

До ввода системы автоматического регулирования частоты в работу на контроллерах (10-12, Фиг.1) устанавливается приоритетность их использования для вторичного регулирования частоты, а также вводятся следующие параметры: единая для всех длительность тактов времени, синхронизируемых спутниками, времена ввода резервов первичного, вторичного регулирования, коррекции мощности для восстановления резервов вторичного регулирования.Before the automatic frequency control system is put into operation on the controllers (10-12, Fig.1), the priority of their use for secondary frequency control is set, and the following parameters are introduced: the same for all the duration of the time cycles synchronized by the satellites, the input times of the reserves of the primary, secondary regulation, power correction to restore reserves of secondary regulation.

С шин генераторов (1, 2, 3) по каналам измерения (13, 14, 15) в интеллектуальные контроллеры управления мощностью энергоблоков электростанций (10, 11, 12) постоянно поступают измеренные значения частоты. Интеллектуальные контроллеры управления мощностью энергоблоков электростанций (10, 11, 12) на основании заданных условий идентифицируют класс состояния системы регулирования частоты и по заданным правилам принимают решение о характере своего участия в регулировании частоты, переходя к астатическому регулированию, блокируя астатическое регулирование, производя коррекцию выдаваемой мощности для восстановления резервов вторичного регулирования в энергосистеме или переходя к изменению своей плановой выдаваемой мощности.From the generator buses (1, 2, 3) through the measurement channels (13, 14, 15) the measured frequency values are constantly received by the intelligent power control controllers of power generating units (10, 11, 12). Intelligent controllers for power control of power units of power plants (10, 11, 12) on the basis of specified conditions identify the class of state of the frequency control system and, according to specified rules, decide on the nature of their participation in frequency control, switching to astatic control, blocking astatic control, correcting the output power to restore reserves of secondary regulation in the power system or proceed to change its planned output power.

Для этого запускаются алгоритмы идентификации классов состояния системы регулирования частоты внутри такта времени и принятия решений по установленным единым правилам участия электростанций в поддержании баланса мощности в ЭЭС и разрешений на изменение их загрузки.To do this, algorithms are launched for identifying the state classes of the frequency control system within the clock cycle and making decisions on the established unified rules for the participation of power plants in maintaining the power balance in the EPS and permissions to change their load.

При принятии решений об участии электростанций в регулировании частоты и выдаваемой мощности контроллеры используют следующие классы состояния системы регулирования частоты и мощности, а также условия для их идентификации:When making decisions about the participation of power plants in regulating the frequency and output power, the controllers use the following classes of the state of the frequency and power control system, as well as the conditions for their identification:

1. Эффективная работа вторичного регулирования в текущем такте времени (В)1. Efficient operation of the secondary regulation in the current tact of time (B)

В этом состоянии баланс активной мощности на большей части продолжительности такта времени поддерживается ведущей по частоте электростанцией, т.е. частота находится в зоне значений ее эффективного поддержания вторичным регулированием с суммарной длительностью 0.5 – 1.0 от длительности такта времени:In this state, the balance of active power for most of the duration of the time cycle is maintained by the frequency-leading power plant, i.e. the frequency is in the range of values of its effective maintenance by secondary regulation with a total duration of 0.5 - 1.0 of the duration of the time cycle:

Δf

Figure 00000001
fуставки
Figure 00000002
Δfдоп. втор. рег., ∆f
Figure 00000001
fsettings
Figure 00000002
Δfadm. sec. reg.,

где fуставки – уставка вторичного регулирования частоты,where fset is the secondary frequency control setting,

Δfдоп. втор. рег - допустимая погрешность восстановления частоты вторичным регулированием,Δfadm. sec. reg - permissible error of frequency recovery by secondary regulation,

Δf - текущее значение частоты.Δf - current frequency value.

Неэффективная работа вторичного регулирования в текущем такте времени (

Figure 00000003
)Inefficient operation of the secondary control in the current time step (
Figure 00000003
)

В этом состоянии баланс активной мощности ведущей по частоте электростанцией на большей части продолжительности такта времени не поддерживается, т.е. не выполняется условие для класса состояния В.In this state, the balance of active power by the frequency-leading power plant is not maintained for most of the duration of the time cycle, i.e. the condition for state class B is not met.

2. Неэффективная работа вторичного регулирования в текущем такте времени с дефицитом активной мощности (

Figure 00000004
)2. Inefficient operation of the secondary regulation in the current tact of time with a shortage of active power (
Figure 00000004
)

Этот класс состояния соответствует отказу вторичного регулирования или исчерпанию резерва на повышение частоты при дефиците мощности в ЭЭСThis class of state corresponds to a failure of the secondary regulation or the depletion of the reserve for increasing the frequency in the event of a power shortage in the EPS

Δf

Figure 00000005
0∆f
Figure 00000005
0

с суммарной длительностью более 0.5 от длительности такта времени.with a total duration of more than 0.5 of the duration of the clock cycle.

3. Неэффективная работа вторичного регулирования в текущем такте времени с избытком активной мощности (

Figure 00000006
)3. Inefficient operation of the secondary regulation in the current cycle of time with an excess of active power (
Figure 00000006
)

Этот класс состояния соответствует отказу вторичного регулирования или исчерпанию резерва на снижение частоты при избытке мощности в ЭЭСThis class of state corresponds to a failure of the secondary regulation or the depletion of the reserve for frequency reduction in case of excess power in the EPS

Δf

Figure 00000007
∆f
Figure 00000007

с суммарной длительностью более 0.5 от длительности такта времени.with a total duration of more than 0.5 of the duration of the clock cycle.

4. Необходимость блокировки вторичного регулирования на ведущей станции с последующим его вводом на второй в списке приоритетности электростанции (C+1)4. The need to block the secondary regulation at the leading station with its subsequent introduction to the second power plant in the priority list ( C + 1 )

Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010

Этот класс состояния соответствует отказу вторичного регулирования с необходимостями блокирования на ранее выполнявшего его электростанции и вводе в работу на следующей по приоритету электростанции.This class of state corresponds to a failure of the secondary control with the need to block at the power plant that performed it earlier and put it into operation at the next power plant in priority.

5. Необходимость блокировки вторичного регулирования на второй ведущей станции с последующим его вводом на электростанции третьей в списке приоритетности (C+2)5. The need to block secondary regulation at the second leading station with its subsequent introduction at the third power plant in the priority list (C + 2)

Figure 00000011
Figure 00000012
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
Figure 00000012
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010

Этот класс состояния соответствует отказу вторичного регулирования с необходимостями блокирования на ранее выполнявшего его электростанции второй по приоритетности This class of condition corresponds to a failure of the secondary control with the need for blocking at the previously performing power plant of the second priority

6. Разрешение команд внешних систем на изменение выдаваемой электростанцией мощности внешними системами (D)6. Permission of commands from external systems to change the power output of the power plant by external systems (D)

Figure 00000013
Figure 00000013

7. Разрешение команд внешних систем на увеличение выдаваемой электростанцией мощности (

Figure 00000014
)7. Permission of commands from external systems to increase the power output by the power plant (
Figure 00000014
)

Figure 00000013
Figure 00000015
Figure 00000004
Figure 00000013
Figure 00000015
Figure 00000004

8. Разрешение команд внешних систем на снижение выдаваемой электростанцией мощности (

Figure 00000016
)8. Permission of commands from external systems to reduce the power output by the power plant (
Figure 00000016
)

Figure 00000013
Figure 00000015
Figure 00000006
Figure 00000013
Figure 00000015
Figure 00000006

9. Запрос на увеличение выдаваемой электростанцией мощности для восстановления резерва вторичного регулирования (

Figure 00000017
)9. Request for an increase in the power output of the power plant to restore the reserve of secondary regulation (
Figure 00000017
)

Figure 00000004
Figure 00000004

10. Запрос на снижение выдаваемой электростанцией мощности для восстановления резерва вторичного регулирования (

Figure 00000018
)10. Request to reduce the power output of the power plant to restore the reserve of secondary regulation (
Figure 00000018
)

Figure 00000006
Figure 00000006

Для управления электростанциями при осуществлении регулирования частоты и мощности в ЭЭС, а также разрешения изменения их плановой загрузки контроллеры используют следующие общие правила:To control power plants in the implementation of frequency and power regulation in EPS, as well as to allow changes in their planned load, controllers use the following general rules:

1. Все генераторы участвуют в первичном регулировании.1. All generators participate in primary regulation.

2. Для астатического (вторичного) регулирования используются электростанции с заблаговременно установленной приоритетностью их участия в регулировании.2. For astatic (secondary) regulation, power plants are used with a predetermined priority for their participation in regulation.

3. При выявлении неэффективности вторичного регулирования длительностью более 2-х тактов, вторичное регулирование на электростанции прекращается.3. If the inefficiency of the secondary regulation with a duration of more than 2 cycles is revealed, the secondary regulation at the power plant is terminated.

4. При выявлении неэффективности вторичного регулирования на интервале времени заданной кратности такта времени для генераторов, включенных в ранжированный перечень их привлечения ко вторичному регулированию, вторичное регулирование вводится на соответствующей электростанции из этого перечня.4. If the inefficiency of secondary regulation is detected within a time interval of a given time tact for generators included in the ranked list of their involvement in secondary regulation, secondary regulation is introduced at the corresponding power plant from this list.

5. При одностороннем отклонении частоты на полном такте времени, на электростанциях, не входящих в перечень для участия во вторичном регулировании, запускается коррекция мощности, направленная на устранение возникшей несбалансированности режима, продолжительностью не более длительности такта времени. Фиксируется величина изменения мощности до восстановления частоты и производится дополнительное изменение заданной кратности по отношению к введенной до восстановления частоты для восстановления резерва мощности на ведущей по частоте электростанции.5. In case of a unilateral frequency deviation at a full time step, at power plants that are not included in the list for participation in secondary regulation, a power correction is launched aimed at eliminating the mode imbalance that has arisen, with a duration not exceeding the duration of the time step. The value of power change before frequency recovery is fixed, and an additional change in the specified multiplicity is made in relation to the frequency entered before frequency recovery to restore the power reserve at the frequency-leading power plant.

6. Изменение загрузки электростанций, помимо воздействий для регулирования частоты, разрешается в двух случаях и со временем отработки не более длительности тактового интервала:6. Changing the load of power plants, in addition to impacts for frequency control, is allowed in two cases and with a working time of no more than the duration of the clock interval:

После выявления зависания отклонения частоты от уставки, разрешается изменение загрузки в направлении снижения этого отклонения.After detecting the hang of the frequency deviation from the setpoint, it is allowed to change the load in the direction of reducing this deviation.

После подтверждения эффективности вторичного регулирования на предшествующем такте времени.After confirming the effectiveness of the secondary regulation at the previous time step.

После синхронизации электростанций и их включения на параллельную работу система регулирования частоты и мощности вводится в работу.After synchronization of power plants and their inclusion in parallel operation, the frequency and power control system is put into operation.

На первом и втором такте времени графика (19,20 Фиг. 2) частота удерживается электростанцией 1, ведущей по частоте (класс

Figure 00000019
), в коридоре эффективности вторичного регулирования, т.е. более половины такта времени, даже несмотря на то, что во втором такте возникло нарушение баланса мощности (класс
Figure 00000013
). На этих тактах времени контроллерами электростанций 2,3 разрешено изменение загрузки электростанций для такта 21 (при условиях сохранения эффективности вторичного регулирования), однако на такте 21 условие эффективности не выполнилось.On the first and second time steps of the graph (19.20 Fig. 2), the frequency is held by the power plant 1, leading the frequency (class
Figure 00000019
), in the secondary regulation efficiency corridor, i.e. more than half of the clock cycle, even though there was a power imbalance in the second cycle (class
Figure 00000013
). At these time cycles, power plant controllers 2,3 allowed changing the load of power plants for cycle 21 (under conditions of maintaining the efficiency of secondary regulation), however, at cycle 21, the efficiency condition was not met.

На третьем такте времени (21) контроллерами выявлена неэффективность вторичного регулирования с дефицитом активной мощности в ЭЭС (класс

Figure 00000004
). Электростанциям 2,3 на четвертом такте времени (22) дается задание на коррекцию мощности для восстановления резерва вторичного регулирования на электростанции 1. Увеличение загрузки этими электростанциями производится с фиксацией введенной мощности до восстановления номинальной частоты с последующей дополнительной загрузкой на величину с заданной кратностью по отношению к введенной (
Figure 00000020
,
Figure 00000021
). После восстановления резерва вторичного регулирования на электростанции 1 частота в ЭЭС на четвертом такте времени (22) восстановилась (частота суммарно находится в коридоре эффективности вторичного регулирования более половины такта времени).At the third time step (21), the controllers revealed the inefficiency of secondary regulation with a shortage of active power in the EPS (class
Figure 00000004
). At the fourth time step (22), power plants 2,3 are given the task of adjusting the power to restore the secondary regulation reserve at power plant 1. The increase in load by these power plants is carried out with fixing the input power until the nominal frequency is restored, followed by additional load by a value with a given multiplicity with respect to entered (
Figure 00000020
,
Figure 00000021
). After the restoration of the secondary regulation reserve at power plant 1, the frequency in the EPS was restored at the fourth time step (22) (the frequency in total is in the secondary regulation efficiency corridor for more than half of the time step).

На 5-ом такте времени (23) контроллерами выявлена неэффективность вторичного регулирования с избытком активной мощности в ЭЭС (класс

Figure 00000022
). Электростанциям 2,3 на 6 такте времени (24) дается задание на коррекцию мощности для восстановления резерва вторичного регулирования на электростанции 1, а также разрешается снижение мощности. При этом, допустим, что на 3-ей электростанции возникло отсутствие возможности снижения мощности, а на второй стало предпочтительным снижение загрузки электростанции (класс
Figure 00000023
).At the 5th time step (23), the controllers revealed the inefficiency of secondary regulation with excess active power in the EPS (class
Figure 00000022
). Power plants 2,3 at the 6th time step (24) are given the task of power correction to restore the reserve of secondary regulation at power plant 1, and power reduction is also allowed. In this case, let us assume that at the 3rd power plant there was no possibility of reducing the power, and at the second it became preferable to reduce the load of the power plant (class
Figure 00000023
).

Снижение загрузки электростанции 2 на 6-м такте времени (24) приводит к восстановлению резерва вторичного регулирования на электростанции 1 и эффективности вторичного регулирования (класс

Figure 00000013
).Reducing the load of power plant 2 at the 6th time step (24) leads to the restoration of the reserve of secondary regulation at power plant 1 and the efficiency of secondary regulation (class
Figure 00000013
).

На 7-ом (25) и 8-ом тактах времени (26) (двух подряд) контроллеры на электростанциях выявляют длительную неэффективность вторичного регулирования (

Figure 00000024
Figure 00000009
Figure 00000025
), при этом на контроллере электростанции 1 вторичное регулирование выводится, а на следующей по приоритетности для вторичного регулирования электростанции 2 вводится (
Figure 00000026
).At the 7th (25) and 8th time steps (26) (two in a row), controllers at power plants detect a long-term secondary regulation inefficiency (
Figure 00000024
Figure 00000009
Figure 00000025
), while at the controller of power plant 1 secondary control is output, and at the next priority for secondary control of power plant 2 it is entered (
Figure 00000026
).

На 9-ом такте времени (27) контроллерами идентифицируется эффективное вторичное регулирование (

Figure 00000013
) в энергосистеме электростанций 2 (
Figure 00000026
).At the 9th time step (27), the controllers identify effective secondary regulation (
Figure 00000013
) in the power system of power plants 2 (
Figure 00000026
).

Таким образом, в отличие от прототипа, в предлагаемом способе регулирования частоты назначение и изменение ведущей по частоте электростанции, поддержание ее резервов мощности вторичного регулирования, разрешение и осуществление изменения плановой мощности на электростанциях энергосистемы осуществляется без централизованного управления и использования технологических каналов передачи данных, что упрощает систему регулирования частоты и повышает ее надежность.Thus, in contrast to the prototype, in the proposed frequency control method, the assignment and change of the frequency-leading power plant, maintaining its reserves of secondary control power, permitting and implementing changes in the planned power at the power plants of the power system are carried out without centralized control and the use of technological data transmission channels, which simplifies frequency control system and increases its reliability.

Claims (1)

Способ регулирования частоты и мощности в электроэнергетических системах, заключающийся в том, что при отклонении частоты регуляторы мощности первичных двигателей электростанций осуществляют статическое регулирование скорости вращения роторов генераторов с заданным временем ввода резерва первичного регулирования, регулятор выделенной для вторичного регулирования частоты электростанции осуществляет астатическое регулирование частоты с заданным временем ввода резерва вторичного регулирования, превышающим время ввода резервов первичного регулирования, корректоры мощности генераторов, не участвующих во вторичном астатическом регулировании, при недостаточности резерва мощности вторичного регулирования, изменяют свою мощность в противоположном направлении по отношению к отклонению частоты для восстановления резерва вторичного регулирования со временем ввода своего резерва, равным времени ввода резерва вторичного регулирования, отличающийся тем, что для выделения электростанции вторичного регулирования частоты, участия других электростанций в восстановлении резерва вторичного регулирования путем коррекции своей выдаваемой мощности, разрешений изменения плановой загрузки, на каждой электростанции в системе управления формируются синхронизированные внешним сигналом спутников одинаковые интервалы времени заданной кратности по отношению ко времени ввода резерва вторичного регулирования, для всех электростанций энергосистемы однократно устанавливаются единые правила участия в регулировании частоты и изменения выдаваемой мощности, приоритетности участия во вторичном регулировании частоты, на каждом интервале времени на всех электростанциях контроллеры процесса выявляют по заданным правилам соответствие процесса классу состояния системы регулирования частоты и мощности и, в зависимости от выявленного класса состояния и их последовательности, каждый контроллер самостоятельно принимает решение о характере своего участия в регулировании частоты и изменении баланса мощности в электроэнергетической системе, а именно, перехода к астатическому регулированию частоты, корректировке выдаваемой мощности для восстановления резерва вторичного регулирования на электростанции, осуществляющей вторичное регулирование, или изменению своей плановой загрузки без нарушения баланса мощности в энергосистеме.A method for regulating frequency and power in electric power systems, which consists in the fact that in case of frequency deviation, the power regulators of the primary engines of power plants carry out static regulation of the speed of rotation of the generator rotors with a given time for introducing the primary regulation reserve, the regulator of the power plant allocated for secondary frequency regulation performs astatic frequency regulation with a given time for introducing the secondary regulation reserve exceeding the time for introducing the primary regulation reserves, correctors the power of generators not participating in the secondary astatic regulation, in case of insufficient secondary regulation power reserve, change their power in the opposite direction with respect to the frequency deviation to restore the secondary regulation reserve with the time of entering their reserve equal to the time of introducing the secondary regulation reserve, characterized in that to allocate a power plant of secondary frequency regulation, participation of other power plants in restoring the reserve of secondary regulation by correcting its output power, permitting changes in the planned load, at each power plant in the control system, the same time intervals of a given multiplicity are formed synchronized with an external satellite signal in relation to the time of introducing a secondary regulation reserve, for all power plants of the power system, uniform rules for participation in frequency regulation and change output power, the priority of participation in the secondary frequency control, at each time interval at all power plants, the process controllers identify, according to the specified rules, the compliance of the process with the state class of the frequency and power control system and, depending on the identified state class and their sequence, each controller independently decides on the nature of their participation in frequency regulation and change in the power balance in the electric power system, namely, the transition to astatic frequency regulation, the adjustment of output available capacity to restore the secondary regulation reserve at the power plant performing secondary regulation, or to change its planned load without disturbing the power balance in the power system.
RU2022112388A 2022-05-06 Frequency control method in electric power systems RU2790322C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2790322C1 true RU2790322C1 (en) 2023-02-16

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012008979A2 (en) * 2009-11-03 2012-01-19 Spirae, Inc. Dynamic distributed power grid control system
RU2697510C1 (en) * 2018-04-10 2019-08-15 Общество с ограниченной ответственностью "Торнадо Модульные системы" Method for controlling composition and loading of generators of a power plant with own loads, operating in isolation and in parallel to a receiving power system
RU2699048C1 (en) * 2018-09-27 2019-09-03 Руслан Анатольевич Травников Method for aggregated control of spatially distributed electric load
US11190024B2 (en) * 2012-10-30 2021-11-30 Siemens Aktiengesellschaft Method for regulating a power supply system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012008979A2 (en) * 2009-11-03 2012-01-19 Spirae, Inc. Dynamic distributed power grid control system
US11190024B2 (en) * 2012-10-30 2021-11-30 Siemens Aktiengesellschaft Method for regulating a power supply system
RU2697510C1 (en) * 2018-04-10 2019-08-15 Общество с ограниченной ответственностью "Торнадо Модульные системы" Method for controlling composition and loading of generators of a power plant with own loads, operating in isolation and in parallel to a receiving power system
RU2699048C1 (en) * 2018-09-27 2019-09-03 Руслан Анатольевич Травников Method for aggregated control of spatially distributed electric load

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xu et al. Stable multi-agent-based load shedding algorithm for power systems
Xu et al. Novel multiagent based load restoration algorithm for microgrids
US9671807B2 (en) Power grid stabilization system and power grid stabilization method
US9876361B2 (en) Method for controlling the operation of electric energy generators and control device for performing the method
EP2506383B1 (en) System and method for operating capacitor banks
US10096998B2 (en) Distributed reactive power control in power distribution systems
JP6168528B2 (en) Power control system, method, and information transmission capability control system, method
US10644507B2 (en) Management apparatus, management method, and management program
JP2023044636A (en) Power sharing control method, power sharing control system, and power sharing control device for charging pile cluster
CN106569897B (en) The polling method and device of shared bus based on collaborative multi-task scheduling mechanism
RU2690667C1 (en) Method for automatic frequency unloading of a power district
JP2020054040A (en) Aggregator device for controlling charge/discharge electric power amount of each storage battery, program and supply-demand adjusting method
RU2790322C1 (en) Frequency control method in electric power systems
Liu et al. Distributed real-time multi-objective control of a virtual power plant in dc distribution systems
JP2017175908A (en) Power generation control device and control method
EP4147322A1 (en) Method and control systems for voltage control in renewable energy power plant
JP2013158081A (en) Distributed power management system
Sehloff et al. Self-sufficient participation in cloud-based demand response
Nazari et al. Communication-failure-resilient distributed frequency control in smart grids: Part II: Algorithmic implementation and system simulations
CN114265683A (en) New system for power task allocation, calculation and management
Trojan et al. Agent based power system management—Concept of congestion management
SE1750063A1 (en) Black start of nested microgrids
US20200076201A1 (en) Island Grid And Method For Operating An Island Grid
RU2697510C1 (en) Method for controlling composition and loading of generators of a power plant with own loads, operating in isolation and in parallel to a receiving power system
RU2812195C1 (en) Method for intelligent load control in isolated power systems in emergency modes and device for its implementation