Спосіб коригування балансу активної потужності і частоти в енергосистемі

Реферат: Спосіб коригування балансу активної потужності і частоти в енергосистемі включає контроль електричних параметрів об'єднаної енергосистеми, коригування співвідношення генерованих і споживаних потужностей шляхом включення, відключення або зміни потужності групи споживачів-регуляторів, виконаних у вигляді перетворювачів електричної енергії в теплову енергію та об'єднаних системою централізованого управління. Споживачів-регуляторів розташовують по всій енергосистемі, об'єднують в окреме навантаження по регіонах енергосистеми та змінюють потужність виділеної групи споживачів-регуляторів, яку регулюють тиристорним регулятором потужності за допомогою системи централізованого керування, системи керування перетоками потужностей в магістральних та розподільних мережах або слідкуючою системою залежно від завантаженості трансформатора, від якого вони живляться. UA 92684 U (54) СПОСІБ КОРИГУВАННЯ БАЛАНСУ АКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ І ЧАСТОТИ В ЕНЕРГОСИСТЕМІ UA 92684 U UA 92684 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області електроенергетики, зокрема до стабілізації навантаження в розподільних електричних мережах, і може знайти застосування для коригування співвідношення генерованої і споживаної потужностей та частоти в енергосистемі. Електроенергетична система функціонує в умовах реального часу відповідно до зміни графіка навантаження. За нормами країн СНД припустимий діапазон утримання частоти становить 50±0,1 Гц, а за нормативами ENTSO-E цей діапазон - 50±0,02 Гц. Компенсація небалансу потужності та підтримка частоти електричного струму в енергосистемі здійснюється зміною потужності генерації, завдяки системам первинного регулювання енергоблоків. Відомий спосіб зниження витрат на електроенергію, який передбачає зміну рівня живильної напруги під час максимуму навантаження та відключення споживачів в години максимуму, починаючи з більш низької категорії, що забезпечує зниження споживаної потужності [Патент України № 22214 А, МПК H02J 3/24, бюл. № 3, 1998 p.]. Підключення споживачів в години мінімального навантаження відбувається в зворотному порядку. Недоліками даного відомого способу є цілеспрямоване погіршення рівня напруги, яка подається споживачам та примусове відключення споживачів електроенергії. Найбільш близьким до пропонованого технічного рішення є спосіб експлуатації об'єднаної енергосистеми, який включає безперервний контроль електричних параметрів об'єднаної енергосистеми. Коригування співвідношення генерованих і споживаних потужностей виконують включенням, відключенням або зміною потужності виділеної групи споживачів-регуляторів [Патент України № 89502, МПК H02J 3/00, H02J 3/28, бюл. № 3, 2010 р.]. Споживачамирегуляторами є перетворювачі електричної енергії в теплову енергію, які виконані як гідродинамічні теплогенератори (одна частина споживачів-регуляторів виконана з асинхронним електричним приводом, а інша - з синхронним електричним приводом), що об'єднані системою централізованого управління. Включення, відключення або зміну потужності виділеної групи споживачів-регуляторів виконують за командами диспетчерського центра. Недоліками такого способу, прийнятого за прототип, є наступне: регулювання потужності гідродинамічного теплогенератора, тобто споживання електроенергії з мережі, можливе тільки в режимі "Включено-виключено"; - при прямому включенні двигуна гідродинамічного теплогенератора неминучі пускові кидки струму споживання електроенергії з мережі; - при плавному (частотному) включенні в електричну мережу збільшується час виходу теплогенератора на робочий режим; - час включення гідродинамічного теплогенератора, після надходження відповідної команди, визначається часом включення пускової апаратури, часом виходу теплогенератора на робочий режим і може досягати декількох секунд; - режим "включено-виключено" вимагає як мінімум подвійного резерву потужності джерела електроенергії; - не висока надійність гідродинамічного теплогенератора через наявність електродвигуна і режиму його управління "включено-виключено"; - система регулювання активної потужності, що містить асинхронні і синхронні двигуни, вимагає управління реактивною потужністю. В основу корисної моделі поставлено задачу створення такого способу коригування балансу активної потужності і частоти в енергосистемі, у якому за рахунок певної послідовності операцій здійснюється більш точне підтримання частоти та потужності в енергосистемі за рахунок зменшення часу реакції впливу споживачів-регуляторів на зміну балансу виробництва і споживання електроенергії та досягається регулювання перетоків потужності на місцевому рівні (в магістральних і розподільних мережах), що сприяє покращенню маневреності, надійності та якості електропостачання. Поставлена задача вирішується тим, що в запропонованому способі коригування балансу активної потужності і частоти в енергосистемі, який включає контроль електричних параметрів об'єднаної енергосистеми, коригування співвідношення генерованих і споживаних потужностей шляхом включення, відключення або зміни потужності групи споживачів-регуляторів, виконаних у вигляді перетворювачів електричної енергії в теплову енергію та об'єднаних системою централізованого управління, згідно з корисною моделлю, споживачів-регуляторів розташовують по всій енергосистемі, об'єднують в окреме навантаження по регіонах енергосистеми та змінюють потужність виділеної групи споживачів-регуляторів, яку регулюють тиристорним регулятором потужності за допомогою системи централізованого керування, 1 UA 92684 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 системи керування перетоками потужностей в магістральних та розподільних мережах або слідкуючою системою залежно від завантаженості трансформатора, від якого вони живляться. Відмінною від прототипу суттєвою ознакою способу, що заявляється, є наступне: - споживачів-регуляторів об'єднують по регіонах енергосистеми в групи та з тиристорного регулятора потужності подається команда на включення, відключення чи зміну їх потужності залежно від балансу потужності та частоти в енергосистемі. Заявлений спосіб коригування балансу активної потужності і частоти в енергосистемі ілюструється на фіг. 1 та фіг. 2, де показано: На фіг. 1 відображена принципова схема системи управління об'єднаною енергосистемою. В енергосистемі електроенергія вироблена електростанціями 1 магістральними електричними мережами 2 подається в розподільні мережі обленерго 3, де по регіонах виділена група споживачів-регуляторів 4. Контроль та управління роботою енергосистеми виконується з центрального диспетчерського пункту (ЦДП) 5. ЦДП 5 з'єднаний лініями зв'язку 6 з потужностями електростанцій 1. ЦДП лініями зв'язку 7 з'єднаний з диспетчерськими центрами магістральних електричних мереж 2 та лініями зв'язку 8 з розподільними мережами обленерго 3. Лінією зв'язку 9 ЦДП 5 з'єднується з системою централізованого управління 10, до якої (показано умовно) лінією зв'язку 11 підключені споживачі-регулятори 4. Лініями інформації 12 споживачі-регулятори 4 з'єднуються з ЦДП 5. З ЦДП 5 до системи централізованого управління 10 лініями зв'язку 9 надходить поточна інформація про споживання електричної потужності споживачами-регуляторами 4 і допустиму величину зміни потужності електроспоживання в бік збільшення або зменшення. Споживачірегулятори 4 лініями зв'язку 13 підключаються до системи управління перетоків магістральних електричних мереж 2 та лініями зв'язку 14 до системи управління розподільними мережами обленерго 3. При порушенні балансу активної потужності в енергосистемі відхиляється від номінального значення частоти. За швидкістю і зміною частоти в більший чи менший бік можна робити висновок про величину і знак небалансу активної потужності. Для відновлення частоти з ЦДП 5 в ручному або автоматичному режимі системою централізованого управління 10 лініями зв'язку 11 споживачам-регуляторам 4 надходить команда на зменшення або збільшення потужності, після чого відновлюється баланс потужності і частоти в енергосистемі. На точність підтримки балансу потужності і частоти в автоматичному режимі впливає час зміни потужності споживачів-регуляторів 4, після надходження відповідної команди. Застосування тиристорних регуляторів потужності для зміни потужності споживачів-регуляторів 4 дозволяє скоротити час впливу на зміну балансу і частоти до величини напівперіоду синусоїди, тобто до 0,01 с, після чого потужність споживачів-регуляторів 4 почне змінюватися. Підтримка балансу потужності вимагає регулювання перетоків потужності як всередині, так і між частинами енергосистеми, що виконується по лініям зв'язку 13 і 14. Це може бути пов'язане з технічною або економічною необхідністю частин енергосистеми або з недостатньою пропускною здатністю ліній електропередачі. На фіг. 2 представлена принципова схема підключення споживачів-регуляторів до електричної мережі і до системи управління балансу потужності та частоти в енергосистемі. Споживачі-регулятори 4 кабельними лініями з'єднуються з ТП. У ТП споживачі-регулятори 4, виділені в окрему групу, підключаються до трансформатора Т. У системі обліку та регулювання потужності споживачів-регуляторів 4 для вимірювання поточного значення потужності та обліку електричної енергії призначені програмні багатотарифні електролічильники 15 з керуванням навантаженням за часом протягом доби, тижня, місяця та року. Залежно від завантаженості трансформатора, потужність споживання електроенергії споживачами-регуляторами 4 управляється слідкуючою системою 16. Наприклад, вночі дозволяється споживати установкою 100 кВт, а вранці, коли навантаження на трансформатор збільшується, тільки 20 кВт. Слідкуюча система 16 вимірює струм електричного навантаження і перетворює вимірювальним-перетворювачем (ВП) 17 у систему команд, які мережею команд управління 18 надходять до тиристорного регулятора потужності (ТРП) 19, який здійснює керування споживачами-регуляторами 4, підключеними до цього трансформатора. Це можуть бути електронагрівальні елементи установок 20 споживачів-регуляторів 4, домові установки нагріву води на гаряче водопостачання, квартирні водонагрівачі, електронагрівальні печі та інше, які збираються у групи, рівні за потужністю, і підключаються до виходів ТРП 19. Кількість входів і виходів ТРП 19 відповідає кількості команд, що надходять з вимірювальногоперетворювача 17 слідкуючої системи 16, мережею команд управління 18 до споживачіврегуляторів 4. 2 UA 92684 U 5 10 15 20 25 30 35 Тиристорний регулятор потужності 19 є багатоканальним, фазним з синхронізацією регулятором потужності з керуванням методом пропуску числа періодів, коли тиристори ввімкнені і вимкнені протягом деякого цілого числа періодів. Перехід від відкритих періодів до закритих періодів однієї групи навантаження до іншої групи відбувається по колу у момент проходження синусоїди через нуль. Зміна потужності споживачів-регуляторів 4 після надходження відповідної команди починається після першого напівперіоду, тобто після 0,01 с. Застосування ТРП 19 дозволяє плавно змінювати потужність, плавно переходити від однієї потужності до іншої, плавно включати і відключати споживачі-регулятори 4. Тиристорний регулятор потужності 19 не вносить в мережу імпульсних перешкод і нелінійних спотворень, а також не споживає реактивний струм, тому що навантаження активне і комутація відбувається при переході через нуль. Завдяки плавному включенню та відключенню нагрівальних елементів в установок збільшується термін їх служби. Управління споживачами-регуляторами 4 з боку ЦДП, магістральних електричних мереж і розподільних мереж обленерго, здійснюється мережею 21 команд системи централізованого управління, які надходять на ВП 17 слідкуючої системи. Інформація про споживання потужності на поточний момент споживачами-регуляторами 4, яка збирається і підсумовується від усіх споживачів в регіонах з електролічильників 15, по лініях зв'язку надходить в систему управління розподільних мереж обленерго, магістральних електричних мереж та на ЦДП. Таким чином, використання запропонованого способу дозволить забезпечити регулювання балансу активної потужності та частоти в енергосистемі, що сприятиме покращенню маневреності, надійності та якості електропостачання. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб коригування балансу активної потужності і частоти в енергосистемі, який включає контроль електричних параметрів об'єднаної енергосистеми, коригування співвідношення генерованих і споживаних потужностей шляхом включення, відключення або зміни потужності групи споживачів-регуляторів, виконаних у вигляді перетворювачів електричної енергії в теплову енергію та об'єднаних системою централізованого управління, який відрізняється тим, що споживачів-регуляторів розташовують по всій енергосистемі, об'єднують в окреме навантаження по регіонах енергосистеми та змінюють потужність виділеної групи споживачіврегуляторів, яку регулюють тиристорним регулятором потужності за допомогою системи централізованого керування, системи керування перетоками потужностей в магістральних та розподільних мережах або слідкуючою системою залежно від завантаженості трансформатора, від якого вони живляться. 3 UA 92684 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4