КОМПЛЕКС УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕТОКОМ МОЩНОСТИ ПО МЕЖСИСТЕМНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ В РЕЖИМЕ АСИНХРОННОГО ХОДА

Область техники
Полезная модель относится к электроэнергетике и может быть применена на межсистемных связях в составе средств автоматического предотвращения нарушения устойчивости энергосистем.
Уровень техники
Известно устройство для управления перетоком активной мощности по межсистемной линии электропередачи, выполненное в виде включенного в линию фазоповоротного устройства с блоком управления [RU 107414].
Прототип обеспечивают быстрое регулирование перетока активной мощности по межсистемной линией электропередачи, снижающее вероятность выхода в режим асинхронного хода. Однако, прототип не обеспечивает быстрого восстановления синхронной работы частей энергосистемы в случае перехода в режим асинхронного хода по межсистемной линии электропередачи.
Раскрытие полезной модели
Технический результат полезной модели состоит в повышении вероятности и ускорении возврата объединенной энергосистемы в синхронный режим в случае ее выхода в режим асинхронного хода, что предотвращает дальнейшее развитие аварии.
1
2
1
2
Предметом полезной модели является комплекс управления перетоком мощности по межсистемной линии электропередачи в режиме асинхронного хода, содержащий, по меньшей мере, два соединенных последовательно или параллельно выключателя, предназначенных для включения в межсистемную линию, и блок управления выключателями, связанный каналом передачи данных с центром сбора информации от приборов векторных измерений, установленных на концах межсистемной линии, при этом блок управления выполнен с возможностью отключающего воздействия на выключатели при смене направления перетока мощности от энергоизбыточной системы к энергодефицитной на обратное, вычисления разности фазных углов Ó и Ó векторов напряжений, синхронно измеренных на концах отключенной линии со стороны энергоизбыточной и энергодефицитной систем соответственно, и включающего воздействия на выключатели при значении разности Ó-Ó, лежащем в пределах (±30°+n*360°), где n - целое число, начиная с единицы.
Развития полезной модели для частных случаев ее использования состоят в том, что:
12/
1
2
уст
12/
уст
- блок управления выполнен с возможностью вычисления модуля скорости /ω/ изменения разности Ó-Ó, его сравнения с уставкой ω и блокировки включающего воздействия на выключатели при /ω/>ω;
- блок управления снабжен блокирующим входом и выполнен с возможностью задержки воздействий на выключатели на время, достаточное для получения сигнала срабатывания релейной защиты на указанном блокирующем входе.
Осуществление полезной модели с учетом ее развитий
На фиг.1 представлена схема связи между энергосистемами, выполненная с использованием предлагаемого комплекса.
L
1
2
1
2
На фигуре показаны шины энергоизбыточной системы 1 и шины энергодефицитной системы 2, связанные межсистемной линией 3 электропередачи, имеющей реактивное сопротивление X. В линию 3 включены (например, параллельно) выключатели 4 и 5, связанные с блоком управления 6. Каналом 7 передачи данных блок 6 связан с центром 8 сбора информации, получающим данные от приборов 9 и 10 векторных измерений, установленных по концам межсистемной линии 3 на шинах энергосистем 1 и 2 соответственно. Блок 6 выполнен с возможностью отключающего воздействия на выключатели при смене направления перетока мощности от энергосистемы 1 к энергосистеме 2 на обратное, вычисления разности фазных углов Ó и Ó векторов напряжений, синхронно измеренных в концах отключенной линии со стороны шин 1 и 2 соответственно, и включающего воздействия на выключатели при значении разности Ó-Ó, лежащем в пределах 350°÷370°.
Блок 6 снабжен блокирующим входом 11, предназначенным для подключения сигнала срабатывания, поступающего от релейной защиты линии 3.
Комплекс работает следующим образом.
1
2
1
2
×
При устойчивой синхронной работе энергосистем линия 3 включена, например, через выключатель 4 и обеспечивает возможность перетока мощности от энергоизбыточной системы 1 к энергодефицитной системе 2. При этом разность фазовых углов (Ó-Ó)<90° и переток мощности ΔP, вычисляемый в блоке 6 как векторное произведение векторов напряжений Ú Ú, измеряемых приборами 9 и 10 соответственно, имеет положительный знак. В этом режиме возрастанию активной мощности ΔP, которая приближенно (без учета активного сопротивления) определяется формулой
,
1
2
1
2
соответствует увеличение разности (Ó-Ó), а снижению мощности ΔP уменьшение разности (Ó-Ó).
1
2
1
2
При возникновении аварийных ситуаций баланс активной мощности временно нарушается и возможна потеря устойчивости совместной работы энергосистем 1 и 2 с переходом разности (Ó-Ó) за 90°. Если баланс активной мощности не восстанавливается, возможен дальнейший переход в режим асинхронного хода, характеризующийся возрастанием угла (Ó-Ó) и циклической сменой направления (знака) ΔP. Оптимальная стратегия, ускоряющая выведение из этого режима, которую осуществляет блок 6, состоит в том, чтобы в режиме асинхронного хода передавать максимум электроэнергии от энергоизбыточной системы 1 в энергодефицитную систему 2 и исключить передачу энергии в обратном направлении.
1
2
Для этого блок 6 определяет знак перетока мощности ΔP, совпадающий согласно вышеприведенной формуле со знаком разности (Ó-Ó), и при смене направления перетока от энергоизбыточной системы к энергодефицитной на обратное отключает линию 3, воздействуя на включенные выключатели 4 и 5 или на один из них, если другой отключен ранее.
1
2
1
2
12/
1
2
уст
После этого системы 1 и 2 работают независимо с различными частотами, обусловленными балансами мощностей внутри каждой системы, а угол (Ó-Ó) продолжает возрастать. При возрастании угла (Ó-Ó) до значения, устанавливаемого в диапазоне 330°÷390°, блок 6 восстанавливает включенное состояние линии 3, воздействуя поочередно на один из выключателей 4 или 5. После этого положительное направление ΔP некоторое время сохраняется. Если оно меняется на обратное, то блок 6 снова разрывает связь между энергосистемами 1 и 2, отключая соответствующий выключатель 4 или 5. Этот процесс цикличного отключения и включения линии электропередачи продолжается до выхода систем 1 и 2 из режима асинхронного хода и прекращения циклических изменений направления перетока активной мощности ΔP. Использование двух выключателей 4 и 5 вместо одного, позволяет коммутировать линию 3 с малым интервалом между переключениями. Если скорость /ω/ изменения разности Ó-Ó недопустимо возрастает до уставки ω, блок 6 запрещает (блокирует) включающие воздействия на выключатели 4 и 5. Переход в описанный режим коммутации линии 3 начинается с задержкой, достаточной для получения сигнала срабатывания релейной защиты линии 3 на блокирующем входе 11, чем исключается ложный запуск блока 6 при близких коротких замыканиях.