СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ РАБОТЫ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С ПОМОЩЬЮ УПРАВЛЯЕМОГО КОМПЕНСАТОРА МОЩНОСТИ
METHOD FOR CONTROL OF POWER LINE OPERATION MODES USING CONTROLLED POWER COMPENSATOR

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники и может быть использовано для управления компенсатором мощности с целью обеспечения управления мощностью в точке его подключения. Такая технология реализуется в различных устройствах силовой электротехники, применяемых в электроэнергетике, электроприводе, электротермии, электролизе, преобразовательной технике, для компенсации реактивной мощности нагрузки.
Известен способ управления реактивным сопротивлением управляемого компенсатора мощности, основанный на дискретном регулировании сопротивления реактивного элемента, использующий синхронизацию управления относительно приложенного к нему синусоидального напряжения. (Патент на изобретение №2641643 от 19.01.2018 «Способ управления управляемым шунтирующим реактором и устройство для его осуществления»). Недостатком способа является ограниченная область его применения, поскольку реализующее его устройство применимо только для управления устройствами компенсации реактивной мощности индуктивного характера.
Известен способ управления управляемого компенсатора мощности, состоящего из конденсаторов, реакторов, управляемых силовых переключателей, и устройства управления, обеспечивающий переключение управляемых силовых переключателей в соответствии с заданным уровнем мощности управляемого компенсатора мощности (Энергосбережение в системах промышленного электроснабжения: Справочно-методическое издание / Под редакцией Э.А. Киреевой. - М.: «Интехэнерго-Издат», «Теплоэнергетик», 2014, 304 с. Стр. 137, рис 5.10). К недостаткам способа управления следует отнести тот факт, что способ не обеспечивает автоматического поддержания требуемого режима работы линии электропередачи в условиях изменяющихся параметров режима линии электропередачи, в то время как изменение параметров режима линии электропередачи является характерным признаком современных энергосистем, где характер потребления мощности нагрузками не является постоянной во времени величиной.
Технической задачей, на решение которой направлен заявляемый способ управления, является расширение функциональных возможностей управляемого компенсатора мощности для автоматического поддержания требуемого режима работы линии электропередачи.
Техническим результатом заявляемого способа управления является обеспечение автоматической коррекции мощности управляемого компенсатора мощности с целью поддержания требуемого режима работы линии электропередачи в условиях изменяющихся параметров режима линии электропередачи.
Технический результат достигается тем, что в способе управления режимами работы линии электропередачи с помощью управляемого компенсатора мощности, использующем измерение напряжения на зажимах управляемого компенсатора мощности, вычисление и задание требуемой величины мощности управляемого компенсатора мощности, для автоматического поддержания режима работы линии электропередачи задают требуемый режим работы линии электропередачи и границы отклонения текущего режима работы линии электропередачи от требуемого, измеряют токи линии электропередачи в месте подключения управляемого компенсатора мощности в линию электропередачи, периодически определяют текущий режим работы линии электропередачи и сравнивают его с требуемым режимом работы и, в случае отклонения текущего режима от требуемого за заданные границы отклонения, вычисляют новые значения параметров режима линии электропередачи и новое значение мощности управляемого компенсатора мощности и корректируют соответствующее управление на управляемый компенсатор мощности.
Сущность предлагаемого способа управления режимами работы линии электропередачи с помощью управляемого компенсатора мощности поясняется на фиг. 1, на которой представлена блок-схема устройства управления, реализующего заявляемый способ.
В соответствии с фиг. 1, управляемый компенсатор мощности 1 отображает схемы управляемых компенсаторов мощности, построенных на основе реакторов 2, конденсаторов 3 и управляемых силовых переключателей 4. Устройство управления управляемого компенсатора мощности 1 включает в себя подключенный параллельно управляемому компенсатору мощности 1 блок 5 измерения синусоидального напряжения линии электропередачи, выход которого соединен с первым входом блока 6 определения мощности управляемого компенсатора мощности 1. Выход блока 6 определения мощности управляемого компенсатора мощности 1 соединен с входом блока 7 управления управляемых силовых переключателей 4, при этом со вторым входом блока 6 определения мощности управляемого компенсатора мощности 1 соединен выход блока 8 задания мощности управляемого компенсатора мощности 1. В устройстве управления имеются датчики 9 и 10 тока линии электропередачи в точке подключения управляемого компенсатора мощности 1 к линии электропередачи, блок 11 вычисления текущего режима работы линии электропередачи, блок 12 задания режима работы линии электропередачи, блок 13 сравнения режимов работы линии электропередачи и блок 14 вычисления требуемой мощности управляемого компенсатора мощности 1. Датчик 9 тока линии электропередачи подключен в ветвь, соединяющую управляемый компенсатор мощности 1 с линией электропередачи, а датчик 10 тока линии электропередачи подключен в ветвь, соединяющую управляемый компенсатор мощности 1 с нагрузкой. При этом, выход блока 5 измерения синусоидального напряжения линии электропередачи и выходы датчиков 10 и 9 тока линии электропередачи в точке подключения управляемого компенсатора мощности 1 к линии электропередачи, подключены соответственно к первому, второму и третьему входам блока 11 вычисления текущего режима работы линии электропередачи, а также к первому, второму и третьему входам блока 14 вычисления требуемой мощности управляемого компенсатора мощности 1. Выход блока 11 вычисления текущего режима работы линии электропередачи подключен к первому входу блока 13 сравнения режимов работы линии электропередачи, ко второму и третьему входу которого подключены первый и второй выходы блока 12 задания режима работы линии электропередачи соответственно. Выход блока 13 сравнения режимов работы линии электропередачи подключен к четвертому входу блока 14 вычисления требуемой мощности управляемого компенсатора мощности 1, выход которого в свою очередь подключен к входу блока 8 задания мощности управляемого компенсатора мощности 1.
Заявляемый способ управления режимами работы линии электропередачи с помощью управляемого компенсатора мощности работает следующим образом.
Устройство управления использует измерение напряжения, приложенного к управляемому компенсатору мощности 1 с помощью блока 5 измерения синусоидального напряжения линии электропередачи, а также использует измерение токов в точке подключения управляемого компенсатора мощности 1 к линии электропередачи с помощью датчиков тока 9 и 10 соответственно. На основании измеренных величин, блок 11 вычисления текущего режима работы линии электропередачи по сигналам синхронизации со второго выхода блока 12 задания режима работы линии электропередачи периодически, через фиксированные интервалы времени, осуществляет расчет текущего режима работы линии электропередачи. Блок 12 задания режима работы линии электропередачи осуществляет задание на своем первом выходе требуемого режима работы линии электропередачи и границы расхождения текущего режима работы линии электропередачи от требуемого. В зависимости от способа построения управляемого компенсатора мощности 1 в качестве задаваемых режимов работы могут выступать: компенсация реактивной мощности, регулирование активной и/или реактивной мощностей, стабилизация или регулирование напряжения.
В блоке 13 сравнения режимов работы линии электропередачи по сигналам синхронизации со второго выхода блока 12 задания режимов работы линии электропередачи, на основе информации от блока 11 вычисления текущего режима работы линии электропередачи, и информации с первого выхода блока 12 задания режима работы линии электропередачи, осуществляется сравнение текущего режим работы линии электропередачи с заданным режимом ее работы. В случае, если по результатам сравнения обнаруживается, что текущий режим работы не выходит за пределы заданных границ расхождения, блок 13 сравнения режимов работы линии электропередачи не формирует на своем выходе никаких сигналов.
В случае, обнаружения отклонения текущего режима работы линии электропередачи от требуемого за заданные границы отклонения, задаваемые с первого выхода блока 12 задания режима работы линии электропередачи, сигнал на выходе блока 13 сравнения режимов работы линии электропередачи инициализирует вычисление нового значения требуемой мощности в блоке 14 вычисления требуемой мощности управляемого компенсатора мощности 1. При этом на основе информации о токах линии электропередачи в точке подключения управляемого компенсатора мощности 1 к линии электропередачи, измеренных с помощью датчиков тока 9 и 10 соответственно, а также на основе информации о напряжении, приложенном к управляемому компенсатору мощности 1, измеренного с помощью блока 5 измерения синусоидального напряжения линии электропередачи блок 14 вычисляет новые текущие значения параметров режима линии электропередачи и на их основе рассчитывает новое значение требуемой мощности управляемого компенсатора мощности 1, которое обеспечивало бы требуемый режим работы линии электропередачи в условиях изменившихся параметров режима линии электропередачи.
Вычисленная в блоке 14 вычисления требуемой мощности управляемого компенсатора мощности 1 на основе актуальных для текущего момента данных о параметрах режима работы линии электропередачи величина требуемой мощности поступает на блок 8 задания мощности управляемого компенсатора мощности 1. В свою очередь, блок 6 определения мощности управляемого компенсатора мощности 1, с учетом информации от блока 8 задания мощности управляемого компенсатора мощности 1, а также информации о текущем значении напряжения в линии электропередачи, поступающей от блока 5 измерения синусоидального напряжения линии электропередачи, используя регулировочную характеристику управляемого компенсатора мощности 1, осуществляет определение нового возможного в данный момент (в условиях текущего напряжения линии электропередачи) значения мощности управляемого компенсатора мощности 1. На основе нового значения мощности управляемого компенсатора мощности 1, блок 6 определения мощности управляемого компенсатора мощности 1, формирует на своем выходе новые, скорректированные значения состояния управляемых силовых переключателей 4, которым будет соответствовать новое, скорректированное значение мощности управляемого компенсатора мощности 1.
На основе информации о комбинации включаемых управляемых силовых переключателей 4, информация о которых поступает с блока 6 определения мощности управляемого компенсатора мощности 1, блок 7 управления управляемых силовых переключателей осуществляет изменение состояния силовых переключателей 4.
Периодический процесс оценки текущего режима работы линии электропередачи повторяется через фиксированные промежутки времени, синхронизируемые со второго выхода блока 12 задания режима работы линии электропередачи, и в случае выхода текущего режима работы линии электропередачи за границы требуемого режима будет проводится соответствующая коррекция мощности управляемого компенсатора мощности 1.
Таким образом, описанный способ управления управляемым компенсатором мощности обеспечивает достижение технического результата, направленного на расширение функциональных возможностей способа управления режимами работы линии электропередачи с помощью управляемого компенсатора мощности в условиях изменяющихся параметров режима линии электропередачи.