СПОСОБ СИНХРОНИЗАЦИИ ЧАСТЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ
METHOD FOR SYNCHRONIZING PARTS OF ELECTRICAL GRID

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для синхронизации частей электрической сети при изменениях коммутационного состояния или синхронизации возбужденной синхронной машины с сетью.
Известен способ размыкания и замыкания электрических сетей для снижения потерь путем принудительного потокораспределения [Идельчик В.И. Электрические системы и сети: Учебник для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 592 с.] и для обеспечения надежного электроснабжения разомкнутых электрических сетей за счет резервирования питания одной части сети от другой, подключенной к другому центру питания (ЦП), с возможностью последующего восстановления исходного состояния.
Изменение точек размыкания электрической сети для предотвращения перерывов в электроснабжении осуществляют путем замыкания контура с последующим размыканием в новой точке.
Недостатком способа размыкания и замыкания электрических сетей является невозможность изменения точек размыкания сети и восстановления исходного состояния без синхронизации ЦП в случае, если ЦП электрически не связаны, а запитаны от несинхронных источников генерации, например, от энергосистемы и источника малой генерации.
Известен способ синхронизации частей электрических сетей при размыкании и замыкании электрических сетей в случае, если ЦП питаются от разных, электрически не связанных источников, в том числе от источника несинхронизированной генерации [патент РФ №2450406, С1 МПК 7 H02J 3/00, H02J 3/06, опубл. 10.05.2012]. В способе замыкание электрической сети осуществляется выключателями с синхронизацией объединяемых частей на основе измерений параметров режима с каждой стороны выбранного для замыкания выключателя.
Недостатком способа является необходимость выполнения измерений параметров режима и установки контрольно-измерительных приборов на каждом выключателе, используемом для замыкания цепи, сложности алгоритмов работы единого распределительного контроллера, что усложняет реализацию, снижает надежность, а также невозможность выполнения замыкания всех выключателей, замыкающих цепь, одновременно, что затягивает процесс синхронизации.
Наиболее близким, принятым за прототип, является способ синхронизации частей электрической сети, одной из которой выступает возбужденная синхронная машина [патент РФ №2359384, МПК H02J 3/40, H02J 3/42 (2006.01), опубл. 20.06.2009], в котором измеряют и регулируют частоту напряжения возбужденной синхронной машины в направлении сближения с частотой сети, измеряют разность фаз и включают возбужденную синхронную машину в сеть в момент совпадения фаз.
В способе измеряют значение частоты, напряжений и разности фаз напряжений на замыкающем цепь выключателе. На первом подинтервале регулирования движения ротора синхронизируемой возбужденной синхронной машины приводят скольжение ее ротора к нулевому значению. На втором подинтервале регулирования регулируют возбуждение возбужденной синхронной машины до достижения разности напряжений нулевого значения. На третьем подинтервале регулируют разность фаз в соответствие с движением ротора возбужденной синхронной машины до достижения разностью фаз нулевых значений или близких к нулевым значениям, включают замыкающий цепь выключатель, переводя синхронную машину на параллельную работу с сетью.
Недостатками способа являются:
- сложность реализации, требующей выполнения измерений параметров режима с двух сторон каждого из выключателей, используемых для замыкания частей сети, запитанных от электрически несвязанных ЦП, с соответствующим их оснащением контрольно-измерительными приборами и синхронизаторами,
- затянутость процесса синхронизации при множественных разрывах цепи замыкания электрической сети с необходимостью первоначально последовательно включать без синхронизации выключатели, не создающие замыкание цепи, а затем включать с синхронизацией последний выключатель, замыкающий цепь, соединяющую части электрической сети.
Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является упрощение реализации и ускорение процесса синхронизации частей электрической сети при множественных разрывах цепи замыкания электрической сети.
Это достигается тем, что в способе синхронизации частей электрической сети измеряют и регулируют напряжение и частоту напряжения одной части сети в направлении сближения с напряжением и частотой второй части сети, измеряют и регулируют угол между напряжениями частей сети до достижения нулевого или близкого к нулевому значений, включают все выключатели, замыкающие синхронизируемые части сети, причем указанные параметры режима измеряют только на шинах центров питания, непосредственно связываемых замыкаемой цепью синхронизируемых частей электрической сети, а все выключатели, замыкающие цепь, включают одновременно.
На чертеже представлена структура электрической сети и контрольно-измерительные устройства, реализующие предлагаемый способ.
Схема содержит: центр питания ЦП1(1), запитанный через трансформатор (2) от энергосистемы ЭС (3), на шинах которого подключена нагрузка НГ1(4), центр питания ЦП2 (5), запитанный от электрически несвязанного с энергосистемой генератора Г(6), на шинах которого подключена нагрузка НГ2 (7). Цепь между ЦП1 и ЦП2 содержит линии электропередачи Л1(8), Л2(9), Л3(10), на каждой из которых с двух концов установлены выключатели В1(11), В2(12), В3(13), В5(14), В7(15), В8(16), которые могут размыкать цепь образуя разрыв, или замыкать ее, а так же промежуточные распределительные пункты РП1(17) и РП2(8), каждый из которых содержит по две секции с нагрузками НГ3(19), НГ4(20), НГ5(21), НГ6(22), и секционные выключатели между ними В3(23), В6(24), которые также могут размыкать или замыкать цепь.
Контрольно-измерительные устройства состоят из контрольно-измерительных приборов КИП1(25) и КИП2(26) на шинах центров питания, и блока управления синхронизацией БУ(27).
Способ осуществляется следующим образом. Поступает информация (мгновенные значения или векторные измерения напряжений шин ЦП) от контрольно-измерительных приборов ((25), (26)) о параметрах режимов центров питания ((1), (5)) в блок управления (27). Определяются частоты напряжений центров питания и производится регулирование частоты одного из центров питания в направлении сближения с частотой другого центра питания. При разности частот равной или близкой к нулю, определяются и регулируются модуль и фаза напряжения одного из центров питания до достижения разностями модулей и фаз нулевого или близкого к нулевому значениям. Выдается команда из Блока управления (27) на включение всех выключателей (11-16, 23, 24) в цепи между центрами питания, включение которых должно замкнуть цепь.
Таким образом, в отличие от прототипа, предлагаемый способ решает задачу (получает технический результат) упрощения реализации за счет уменьшения числа и мест измерений параметров режима, ускорения процесса синхронизации частей электрической сети при множественных разрывах цепи замыкания электрической сети за счет одновременного включения всех выключателей, образующих разрыв цепи между частями электрической сети до синхронизации.