СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АКТИВНОЙ МОЩНОСТЬЮ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
CONTROL METHOD OF ACTIVE POWER OF ELECTRIC POWER PLANT

Способ относится к области газотурбинного двигателестроения и может найти использование в электронных системах автоматического управления газотурбинными двигателями со свободной турбиной, применяемых в составе газотурбинных установок для привода электрогенераторов газотурбинных электростанций.
тек
Известен способ управления активной мощностью электрогенератора, согласно которому определяют рассогласование частоты сети и частоты электрогенератора как разницу измеренного значения фактической мощности генератора Р и заданной мощности, умноженную на коэффициент регулирования по мощности, затем формируют сигнал на исполнительный орган управления частотой турбогенератора, пропорциональный рассогласованию частоты сети и частоты электрогенератора [Павлов Г.М., Меркурьев Г.В. Автоматика энергосистем. Санкт-Петербург: Издательство «Папирус», 1996 г., стр.229].
Однако в известном способе не формализовано формирование управляющего воздействия на дозатор топлива, т.к. он ориентирован на измерение частоты вырабатываемого тока на клеммах генератора, а не датчика частоты вращения привода генератора, что вносит ошибку при измерении тока и снижает качество регулирования. Данный способ не учитывает особенности управления газотурбинным приводом, пропорциональный закон управления не позволяет поддерживать заданный режим активной мощности с требуемой точностью.
тек
ст
тек
зад
ст уст
Наиболее близким к заявляемому является способ управления активной мощностью электростанции, включающий замер текущего значения активной мощности Р, передаваемой в сеть электростанции, и частоты вращения свободной турбины n, вычисление отклонения Р от заданного Р (ΔP), вычисление величины уставки по частоте вращения свободной турбины n и дальнейшее формирование управляющего воздействия на дозатор топлива (Патент РФ №2383755, F02C 9/00, 2010 г.).
тек
Однако известный способ не обеспечивает высокого качества управления при работе электростанции в сети большой мощности при малых значениях отклонения ΔP и наличии ошибки измерения текущего значения активной мощности Р.
вкл
выкл
Техническая задача заключается в повышении качества управления при работе электростанции в сети большой мощности при малых значениях отклонения текущей величины активной мощности от заданной путем формирования управляющего воздействия на дозатор с учетом ΔP после превышения ΔP порогового значения ΔP и формирования управляющего воздействия без учета ΔP после снижения ΔP ниже порогового значения ΔP.
тек
ст
тек
зад
ст уст
ст уст
Сущность изобретения заключается в том, что в способе управления активной мощностью электростанции, включающем замер текущего значения активной мощности Р, передаваемой в сеть электростанцией, и частоты вращения свободной турбины n, вычисление отклонения Р от заданного Р (ΔP), вычисление величины уставки по частоте вращения свободной турбины n и дальнейшее формирование управляющего воздействия на дозатор топлива, величину n вычисляют по формуле:
ст уст
c
ycт
p
n=k×f+k×ΔP',
c
ст
где k - коэффициент, связывающий частоту вращения генератора и частоту вращения свободной турбины n;
уcт
f - уставка по частоте сети электростанции;
p
k - коэффициент регулирования по мощности,
тек
зад
ΔP' - величина отклонения Р от заданного Р, равная 0 или ΔP,
вкл
выкл
вкл
выкл
вкл
вкл
выкл
выкл
верх
верх
низ
низ
верх
низ
верх
низ
при этом дополнительно задают величины ΔP , ΔP , ΔP , ΔP , а управляющее воздействие на дозатор формируют с учетом ΔP в момент, когда ΔP>ΔP  или ΔP<ΔP , и без учета ΔP - в момент, когда ΔP<ΔP  или ΔP>ΔP , где
вкл
верх
ΔP  - верхнее пороговое значение включения ΔP, при достижении которого ΔP' становится равным ΔP;
выкл
верх
ΔP  - верхнее пороговое значение выключения ΔP, при достижении которого ΔP' становится равным 0;
вкл
низ
ΔP  - нижнее пороговое значение включения ΔP, при достижении которого ΔP' становится равным ΔP;
выкл
низ
ΔP  - нижнее пороговое значение выключения ΔP, при достижении которого ΔP' становится равным 0.
Дополнительное введение пороговых значений величины отклонения ΔP, при переходе через которые начинается формирование управляющего воздействия на дозатор топлива с учетом ΔP или без учета ΔP, позволяет значительно улучшить качество управления электростанцией, повысить статическую и динамическую точности поддержания заданной активной мощности.
На фиг.1 представлена структурная схема устройства, реализующего заявляемый способ.
На фиг.2, 3 показаны графики изменения активной мощности по времени процесса при осуществлении заявляемого способа, где
ном
Р - номинальное значение активной мощности, выдаваемой электростанцией.
тек
зад
Блок 1 является блоком вычисления отклонения Р от заданного Р (ΔP).
вкл
ном
вкл
1
верх
верх
Блок 2 осуществляет сравнение ΔP с ΔP  (например, 0,6% Р). При ΔP>ΔP  блок 2 формирует сигнал I=1.
выкл
ном
выкл
2
верх
верх
Блок 3 осуществляет сравнение ΔР с ΔP  (например, 0,2% Р) и при условии ΔP<ΔP  формирует сигнал I=1.
выкл
ном
выкл
3
низ
низ
Блок 4 выполняет сравнение ΔP с ΔP  (например, - 0,2% Р) и при ΔP>ΔP  формируют сигнал I=1.
вкл
ном
вкл
4
низ
низ
Блок 5 выполняет сравнение ΔP с ΔP  (например, - 0,6% Р), который при ΔP<ΔP  формирует сигнал I=1.
5
Блок 6 - логическое устройство «И» с выходным сигналом I.
6
Блок 7 - логическое устройство «И» с выходным сигналом I.
7
8
9
Блоки 8, 9, и 10 - логические устройства «ИЛИ» с выходными сигналами I, I, I соответственно.
9
Блоки 11, 12 - умножающие. Блок 11 осуществляет умножение величины ΔP на значение логического сигнала I (1 или 0), поступающего с блока (ΔP').
p
Блок 12 осуществляет операцию умножения k×ΔP'.
ст уст
c
ycт
p
Блок 13 - блок вычисления величины уставки по частоте вращения свободной турбины n=k×f+k×ΔP'.
ст
ст
ст уст
ст
Блок 14 - блок вычисления ошибки поддержания n (Δn=n-n).
Блок 15 - блок формирования управляющего воздействия на дозатор топлива.
Заявляемый способ осуществляется следующим образом.
9
вкл
выкл
3
5
8
1
7
7
8
9
верх
низ
В зависимости от значения ΔP в блоках 2-10 формируется и фиксируется логический сигнал I=1 либо в момент превышения ΔP величины ΔP  (фиг.2, участок II), либо в момент уменьшения ΔP ниже величины ΔP  (фиг.3, участок IV). При наличии сигнала I=1 сигналы I и I «сбрасываются». По сигналу I=1 блок 8 и блок 6 формируют сигнал I=1, при наличии которого информация о величине ΔP поступает в блок 10, который по сигналам I=1 и I=1 формирует сигнал I.
выкл
выкл
9
9
верх
низ
В момент снижения величины ΔP меньше ΔP  (фиг.2, участок III), либо в момент превышения ΔP величины ΔP  (фиг.3, участок I) значение логического сигнала I формируется и фиксируется как 0 (I=0).
9
I фиксируется и принимает значение 1 при выполнении условий:
вкл
вкл
9
верх
низ
ΔP>ΔP  или ΔP<ΔP ; I=1.
9
I фиксируется и принимает значение 0 при выполнении условий:
выкл
выкл
9
верх
низ
ΔP<ΔP  или ΔP>ΔP ; I=0.
9
9
Далее блок 11 осуществляет умножение значения ΔP на величину логического сигнала I (1 или 0). При I=0 величина ΔP принимает нулевое значение (ΔP'=0).
9
ст уст
ст
ст уст
ст
ст
При I=1 величина ΔP'=1, при этом выходной логический сигнал с блока 11 поступает на вход блока 12, с выхода которого сигнал о величине n поступает на вход блока 14, который выдает сигнал о величине Δn, в величине n поступает на вход блока 14, который выдает сигнал о величине Δn, в зависимости от этого сигнала блок 15 формирует управляющее воздействие на дозатор топлива пропорционально Δn, что позволяет поддерживать величину активной мощности электростанции с необходимой точностью.