RU2723544C1 - Automatic emergency load control system in isolated power system - Google Patents

Automatic emergency load control system in isolated power system Download PDF

Info

Publication number
RU2723544C1
RU2723544C1 RU2020105795A RU2020105795A RU2723544C1 RU 2723544 C1 RU2723544 C1 RU 2723544C1 RU 2020105795 A RU2020105795 A RU 2020105795A RU 2020105795 A RU2020105795 A RU 2020105795A RU 2723544 C1 RU2723544 C1 RU 2723544C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
power
generators
control actions
unit
current
Prior art date
Application number
RU2020105795A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Богдан Андранович
Борис Ильич Аюев
Евгений Петрович Грабчак
Сергей Иванович Демидов
Пинкус Янкелевич Кац
Тарас Вячеславович Купчиков
Сергей Анатольевич Павлушко
Андрей Андреевич Лисицын
Алексей Васильевич Николаев
Евгений Иванович Сацук
Евгений Альбертович Тен
Сергей Владимирович Чаплюк
Михаил Аронович Эдлин
Original Assignee
Акционерное общество "Системный оператор Единой энергетической системы" (АО "СО ЕЭС")
Акционерное общество "Научно-технический центр Единой энергетической системы" (АО "НТЦ ЕЭС")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Системный оператор Единой энергетической системы" (АО "СО ЕЭС"), Акционерное общество "Научно-технический центр Единой энергетической системы" (АО "НТЦ ЕЭС") filed Critical Акционерное общество "Системный оператор Единой энергетической системы" (АО "СО ЕЭС")
Priority to RU2020105795A priority Critical patent/RU2723544C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2723544C1 publication Critical patent/RU2723544C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00Arrangements for measuring electric power or power factor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/12Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • H02J3/14Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by switching loads on to, or off from, network, e.g. progressively balanced loading
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/10Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
    • Y02B70/3225Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/20End-user application control systems
    • Y04S20/222Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, in particular to systems for automatic prevention of instability and automatic systems for limiting frequency reduction in isolated power systems.EFFECT: technical result consists in improvement of accuracy of selection of control actions at disconnection of power units of power plants in isolated power system and is achieved by the fact that invention contains a control element of previous mode, unit for comparing current loads of generators (power units) by active power, unit for implementing control actions, actuating and launching elements, is supplemented with a unit for calculating optimum control actions, which performs calculation of control actions in accordance with the proposed algorithm.1 cl, 2 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для оптимизации работы систем автоматического предотвращения нарушения устойчивости и автоматических систем ограничения снижения частоты в изолированных энергетических системах.The invention relates to the field of electric power and can be used to optimize the operation of automatic stability control systems and automatic systems to limit frequency reduction in isolated energy systems.

Уровень техникиState of the art

Согласно СТО 59012820.29.020.004-2018 «Стандарт АО «СО ЕЭС». Релейная защита и автоматика. Автоматическое противоаварийное управление режимами энергосистем. Противоаварийная автоматика. Нормы и требования» автоматическое противоаварийное управление предназначено для выявления, предотвращения развития и ликвидации аварийного режима энергетической энергосистемы, которое реализуется посредством устройств противоаварийной автоматики (ПА). According to STO 59012820.29.020.004-2018 "Standard of JSC" SO UES ". Relay protection and automation. Automatic emergency control of power system modes. Emergency Automation. Standards and requirements "automatic emergency control is designed to identify, prevent the development and liquidation of the emergency power system, which is implemented by means of emergency control devices (PA).

Условно, все существующие системы ПА возможно разделить на локальные подсистемы, которые реализуют объёмы управляющих воздействий (УВ), полученные на основании предварительно выполненных расчётов для группы наиболее тяжёлых схемно-режимных ситуаций, и централизованные системы противоаварийного управления (ЦСПА), которые рассчитывают и реализуют УВ на основании данных о текущем режиме работы энергетической системы, полученных в режиме реального времени. Conventionally, all existing PA systems can be divided into local subsystems that implement the volume of control actions (HC), obtained on the basis of previously performed calculations for the group of the most difficult circuit-mode situations, and centralized emergency control systems (CSPA), which calculate and implement the HC based on data on the current operating mode of the energy system obtained in real time.

В общем случае, устройства ПА могут выполнять следующие функции:In general, PA devices can perform the following functions:

- предотвращение нарушения устойчивости параллельной работы генераторов электростанций;- prevention of instability in the parallel operation of power plant generators;

- предотвращение возникновения недопустимых токовых перегрузок оборудования;- preventing the occurrence of unacceptable current overloads of equipment;

- ликвидация асинхронных режимов генерирующего оборудования;- elimination of asynchronous modes of generating equipment;

- ограничение снижения или повышения частоты переменного напряжения в электроэнергетической системе (ЭЭС);- limiting the reduction or increase in the frequency of alternating voltage in the electric power system (EPS);

- ограничение снижения или повышения напряжения в узлах электрической сети.- limiting the reduction or increase in voltage in the nodes of the electric network.

В настоящее время локальные устройства ПА используются для решения всех вышеперечисленных задач в структуре противоаварийного управления, а централизованные - только для предотвращения нарушения устойчивости параллельной работы генераторов электростанций, ограничения снижения напряжения в узлах электрической сети и предотвращения недопустимых токовых перегрузок оборудования.Currently, local PA devices are used to solve all of the above problems in the emergency control structure, and centralized devices are used only to prevent instability in the parallel operation of power plant generators, to limit voltage drop in the nodes of the electric network and to prevent unacceptable current overloads of equipment.

Анализ принципов развития современных энергосистем показывает, что в последние десятилетия во всем мире существует тенденция к увеличению доли участия газотурбинных (ГТУ) и парогазовых установок (ПГУ), а также альтернативных источников электроэнергии (АИЭ), в общем энергетическом балансе отдельных ЭЭС. Прежде всего данное обстоятельство обусловлено экологичностью и энергоэффективностью применения указанных энергетических установок.An analysis of the principles of development of modern energy systems shows that in recent decades there has been a tendency around the world to increase the participation of gas turbine (gas turbine) and combined cycle plants (CCGT), as well as alternative sources of electricity (AIE), in the overall energy balance of individual power plants. First of all, this circumstance is due to the environmental friendliness and energy efficiency of the use of these power plants.

С точки зрения влияния ГТУ, ПГУ и АИЭ на протекание аварийных процессов в энергетических системах указанные энергоустановки обладают негативной особенностью, связанной с невозможностью осуществления длительной (а в некоторых случаях и кратковременной) работы в условиях пониженной частоты переменного напряжения. Во многих случаях указанное обстоятельство приводит к их отключению от технологических защит или автоматик еще до срабатывания локальных устройств ПА, ограничивающих снижение частоты в ЭЭС (в т.ч. устройств автоматической частотной разгрузки (АЧР)), увеличению начального дефицита активной мощности в энергосистеме и развитию каскадной аварии с неконтролируемым отключением потребителей во время её протекания. From the point of view of the influence of gas turbines, combined cycle plants and nuclear power plants on the course of emergency processes in power systems, these power plants have a negative feature associated with the inability to carry out long-term (and in some cases short-term) operation under conditions of a reduced frequency of alternating voltage. In many cases, this circumstance leads to their disconnection from technological protections or automation even before the operation of local PA devices that limit the decrease in frequency in the EPS (including automatic frequency unloading devices (AFR)), increase the initial deficit of active power in the power system and develop cascade accident with uncontrolled disconnection of consumers during its course.

В связи с тем, что по сравнению с крупными энергообъединениями изолированные ЭЭС более чувствительны к возникновению аварийных дефицитов активной мощности, приводящих к изменению частоты переменного напряжения сверх допустимых пределов, а также тенденцией к повсеместному внедрению ГТУ, ПГУ и АИЭ, становится актуальной задача применения в таких энергетических системах интеллектуальных систем ПА, оптимально компенсирующих аварийные дефициты активной мощности и обеспечивающих устойчивость работы генераторов электростанций по условию недопущения их отключения технологическими защитами и автоматиками.Due to the fact that, compared with large power systems, isolated power plants are more sensitive to the occurrence of emergency active power deficits, which lead to a change in the frequency of the alternating voltage beyond the permissible limits, as well as the tendency to the widespread introduction of gas turbines, combined cycle plants and nuclear power sources, it becomes relevant to use energy systems of intelligent PA systems that optimally compensate for emergency shortages of active power and ensure the stability of power plant generators under the condition of preventing their shutdown by technological protections and automation.

Наиболее распространённым способом компенсации аварийных небалансов активной мощности, возникающих в изолированных ЭЭС, в настоящее время является применение устройств дополнительной автоматической разгрузки (ДАР) или устройств автоматической разгрузки при отключении генератора или энергоблока (АРОГ или АРОБ), которые относятся к локальным устройствам ПА.The most common way to compensate for emergency imbalances in active power arising in isolated power plants is currently the use of additional automatic unloading (DAR) devices or automatic unloading devices when the generator or power unit (AROG or AROB) is turned off, which relate to local PA devices.

Согласно СТО 59012820.29.020.004-2018 устройства ДАР должны применяться для ликвидации больших местных дефицитов активной мощности (более 45% от потребления) со скоростью снижения частоты более 1,8-2,0 Гц/сек, при этом реализация управляющих воздействий указанными устройствами ПА должна быть направлена на повышение эффективности работы или обеспечение возможности срабатывания устройств АЧР. Назначение устройств АРОБ (АРОГ) в изолированных ЭЭС строго не регламентируется и, как правило, оно аналогично назначению устройств ДАР (например, устройства АРОБ и АРОГ Калининградской энергосистемы).According to STO 59012820.29.020.004-2018, DAR devices should be used to eliminate large local deficiencies in active power (more than 45% of consumption) with a frequency reduction rate of more than 1.8-2.0 Hz / s, while the implementation of control actions by these PA devices should be aimed at increasing the efficiency of work or providing the possibility of triggering of AChR devices. The purpose of the AROB (AROG) devices in isolated power plants is not strictly regulated and, as a rule, it is similar to the purpose of the DAR devices (for example, the AROB and AROG devices of the Kaliningrad power system).

В качестве прототипа выбрана автоматика разгрузки при отключении генератора (АРОГ) [Гуревич Ю.Е., Либова Л.Е., Окин А.А. Расчёты устойчивости и противоаварийной автоматики в энергосистемах. - М.: Энергоатомиздат, 1990].As a prototype, automatic unloading was selected when the generator was turned off (AROG) [Gurevich Yu.E., Libova L.E., Okin A.A. Calculations of stability and emergency automation in power systems. - M .: Energoatomizdat, 1990].

Указанная автоматика, включает в себя:The specified automation includes:

- пусковые органы, фиксирующие аварийные отключения генераторов (энергоблоков);- starting bodies fixing emergency shutdowns of generators (power units);

- орган контроля предшествующего режима, задачей которого является приём и обработка информации о текущих загрузках генераторов (энергоблоков) по активной мощности;- the control body of the previous mode, the task of which is to receive and process information about the current load of generators (power units) by active power;

- блок сравнения текущих загрузок генераторов (энергоблоков) по активной мощности с подготовленными ранее уставками срабатывания;- a unit for comparing current loads of generators (power units) in terms of active power with previously prepared response settings;

- блок реализации управляющих воздействий, который в случае получения аварийного сигнала об отключении генераторов (энергоблоков) электростанций и превышения уставок срабатывания формирует команду на реализацию управляющего воздействия (отключение нагрузки) согласно ранее подготовленной таблице управляющих воздействий;- a block for the implementation of control actions, which, in the event of an alarm signal about turning off the generators (power units) of power plants and exceeding the setpoints of operation, generates a command for implementing control actions (load disconnection) according to the previously prepared table of control actions;

- исполнительные органы, реализующие управляющие воздействия (отключение нагрузки);- executive bodies implementing control actions (load shedding);

- каналы связи и передатчики и приемники телеинформации и исполнительных команд.- communication channels and transmitters and receivers of television information and executive teams.

Автоматика измеряет предшествующую отключению мощность генератора и суммарную предшествующую передаваемую мощность в контролируемом сечении и - при фиксации аварийного отключения генератора (энергоблока) - осуществляет дозированное воздействие в зависимости от этих величин.Automation measures the generator power preceding the shutdown and the total previous transmitted power in a controlled section and, when the emergency shutdown of the generator (power unit) is detected, it performs a metered effect depending on these values.

Уставки и воздействия выбираются по условию обеспечения статической устойчивости с нормативным запасом в послеаварийном режиме, вызванном отключением контролируемого генератора и набросом мощности в сечении.The settings and actions are selected on the condition of ensuring static stability with a standard margin in the emergency mode, caused by the shutdown of the controlled generator and the surge of power in the section.

В связи с тем, что устройства ДАР и АРОБ (АРОГ) в своих алгоритмах не используют информацию о текущем режиме работы энергетической системы, то:Due to the fact that DAR and AROB (AROG) devices do not use information about the current operating mode of the energy system in their algorithms, then:

- объёмы управляющих воздействий, реализуемые указанными устройствами, в большинстве случаев являются избыточными. Данное обстоятельство приводит к необоснованному отключению потребителей электроэнергии;- the volume of control actions implemented by these devices, in most cases are redundant. This circumstance leads to an unjustified disconnection of electricity consumers;

- в тех случаях, когда загрузка генератора (энергоблока) электростанции меньше предварительно заданной уставки срабатывания устройств ДАР или АРОБ (АРОГ) могут возникать ситуации, когда частота переменного напряжения выходит за допустимые пределы, а реализация УВ не происходит.- in those cases when the load of the generator (power unit) of the power plant is less than the predefined setpoint for the operation of the DAR or AROB (AROG) devices, situations may arise when the frequency of the alternating voltage is outside the permissible limits, and the HC is not realized.

Недостатком является и невозможность учета в алгоритмах ДАР, АРОБ (АРОГ) характера протекания переходного процесса (ПП) после реализации управляющих воздействий и, как следствие, определение их избыточности или недостаточности для недопущения срабатывания устройств АЧР и технологических защит ГТУ, ПГУ и АИЭ.A disadvantage is the impossibility of taking into account the nature of the transition process (PP) after the implementation of control actions in the DAR, AROB (AROG) algorithms and, as a result, the determination of their redundancy or insufficiency to prevent the operation of AChR devices and technological protections of gas turbines, gas-fired power plants and nuclear power generators.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Технический результат - создание системы автоматического противоаварийного управления нагрузкой в изолированно работающей энергетической системе с повышенной точностью выбора (оптимизацией необходимого объёма) УВ при отключении энергоблоков электростанций, которая обеспечивает недопущение возникновения условий для срабатывания устройств автоматической частотной разгрузки и технологических защит ГТУ, ПГУ и АИЭ, а также поддержание уровня частоты в послеаварийном режиме согласно требованиям ГОСТ 32144-2013 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» с использованием информации о текущем режиме работы изолированной ЭЭС.EFFECT: creation of an automatic emergency load control system in an isolated operating energy system with increased accuracy of selection (optimization of the required volume) of HC when power units of a power plant are turned off, which ensures that conditions for triggering of automatic frequency unloading devices and technological protection of gas turbines, gas turbine units, and nuclear power generators are prevented, and also maintaining the frequency level in the emergency mode according to the requirements of GOST 32144-2013 “Electric energy. Electromagnetic compatibility. Quality standards for electric energy in general-purpose power supply systems ”using information on the current operating mode of an isolated EPS.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство АРОБ или АРОГ, содержащее:The specified technical result is achieved by the fact that the device AROB or AROG containing:

- пусковые органы, фиксирующие аварийные отключения генераторов (энергоблоков), сигналы о срабатывании которых по каналам связи поступают в блок реализации управляющих воздействий;- start-up bodies that record emergency shutdowns of generators (power units), the signals of which are triggered via communication channels enter the block for the implementation of control actions;

- орган контроля предшествующего режима, на вход которого поступает информация о текущей загрузке генераторов (энергоблоков) по активной мощности и выход которого связан с первым входом блока сравнения текущих загрузок генераторов (энергоблоков) по активной мощности с уставками срабатывания;- the control body of the previous mode, the input of which receives information about the current load of generators (power units) by active power and the output of which is connected with the first input of the unit for comparing the current load of generators (power units) by active power with operation settings;

- блок сравнения текущих загрузок генераторов (энергоблоков) по активной мощности с уставками срабатывания, выход которого связан с первым входом блока реализации управляющих воздействий; - a unit for comparing current loads of generators (power units) by active power with the operation settings, the output of which is connected to the first input of the control actions implementation block;

- блок реализации управляющих воздействий, осуществляющий передачу аварийных команд на отключение нагрузки по каналам связи в исполнительные органы, реализующие управляющие воздействия (отключение нагрузки);- a block for the implementation of control actions, transmitting emergency commands to disconnect the load through communication channels to executive bodies that implement control actions (load disconnection);

- исполнительные органы, реализующие управляющие воздействия (отключение нагрузки),- executive bodies implementing control actions (load shedding),

дополняется блоком расчёта оптимальных управляющих воздействий, первый выход которого связан с вторым входом блока сравнения текущих загрузок генераторов (энергоблоков) с уставками срабатывания и реализации управляющих воздействий, а второй выход связан с вторым входом блока реализации управляющих воздействий. В качестве исходных данных указанный блок использует информацию о:It is supplemented by a block for calculating optimal control actions, the first output of which is connected to the second input of the unit for comparing current loads of generators (power units) with the settings for operating and implementing control actions, and the second output is connected to the second input of the block for implementing control actions. As source data, the specified block uses information about:

1) составе генераторов (энергоблоков) электростанций, работающих в сети (ТСген);1) the composition of generators (power units) of power plants operating in the network (TS gene );

2) загрузке по активной мощности энергоблоков электростанций, работающих в сети (Р ген);2) loading on the active power of power units of power plants operating in the network ( P gene );

3) текущей температуре наружного воздуха на электростанциях (ТНВ);3) the current outside temperature at power plants (TNV);

4) текущем значении частоты переменного напряжения в ЭЭС (f тек);4) the current value of the frequency of the alternating voltage in the EPS ( f tech );

5) текущей мощности потребителей, отключаемых действием устройств ПА (Р САОН);5) the current capacity of consumers that are disabled by the action of PA devices ( R SAON );

6) текущем потреблении активной мощности в ЭЭС (Р потр).6) the current consumption of active power in the EPS ( R consumption ).

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг. 1 изображена общая схема системы автоматического противоаварийного управления нагрузкой в изолированно работающей энергетической системе, которая содержит: орган контроля 1 предшествующего режима, блок 2 сравнения текущих загрузок генераторов (энергоблоков) с уставками срабатывания, блок 3 реализации управляющих воздействий, пусковые органы 4 (устройства, фиксирующие аварийные отключения генераторов (энергоблоков), исполнительные органы 5 (устройства, реализующие отключение нагрузки), блок 6 расчёта оптимальных объёмов управляющих воздействий.In FIG. 1 shows a general diagram of an automatic emergency load control system in an isolated operating energy system, which contains: a control unit 1 of the previous mode, a unit 2 for comparing current loads of generators (power units) with operation settings, a unit 3 for implementing control actions, start-up bodies 4 (fixing devices emergency shutdowns of generators (power units), executive bodies 5 (devices that realize load shedding), block 6 for calculating the optimal volumes of control actions.

На фиг. 2 представлен алгоритм расчета управляющих воздействий, реализованный в блоке 6.In FIG. 2 presents an algorithm for calculating control actions implemented in block 6.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Орган контроля 1 предшествующего режима осуществляет приём и обработку телеметрической информации о загрузке генераторов электростанций по активной мощности, которую передает в блок 2 сравнения текущих загрузок генераторов (энергоблоков) с уставками срабатывания. В блоке 2 происходит сравнение доаварийной загрузки генераторов с уставками срабатывания, рассчитанными блоком 6 расчёта оптимальных объёмов управляющих воздействий, и в случае их превышения блок 2 передает информацию о превышении уставки в блок 3 реализации управляющих воздействий. В блоке 3 происходит запоминание информации о случаях превышения уставок срабатывания и в случае получения аварийного сигнала от блока 4 об отключении генератора (энергоблока), мощность которого превышала уставку срабатывания, блок 3 формирует управляющее воздействие, рассчитанное блоком 6 расчёта оптимальных объёмов УВ, которое реализуется посредством исполнительных органов 5.The control body 1 of the previous mode receives and processes telemetric information about the load of generators of power plants by active power, which is transmitted to block 2 comparing the current load of generators (power units) with the operation settings. In block 2, the pre-emergency loading of generators is compared with the operation settings calculated by block 6 for calculating the optimal volumes of control actions, and if they are exceeded, block 2 transmits information about the excess of the set point to control actions implementation block 3. In block 3, information is stored on cases of exceeding the operation settings and, in the case of an alarm from unit 4 about turning off the generator (power unit), the power of which exceeded the operation setting, block 3 generates a control action calculated by unit 6 for calculating the optimal HC volumes, which is implemented by executive bodies 5.

Информация о составе генераторов (энергоблоков) электростанций, работающих в сети, загрузке по активной мощности энергоблоков электростанций, работающих в сети, текущей температуре наружного воздуха на электростанциях, текущем значении частоты переменного напряжения в энергетической системе, текущей мощности потребителей, отключаемых действием устройств ПА и текущем потреблении активной мощности в энергетической системе поступает по каналам связи из оперативно-измерительного комплекса (ОИК) в блок 6. В блоке 6: Information on the composition of the generators (power units) of power plants operating in the network, the load by active power of the power units of power plants operating in the network, the current temperature of the outside air in power plants, the current value of the frequency of the alternating voltage in the power system, the current power of consumers disconnected by the action of PA devices and the current the consumption of active power in the energy system comes through communication channels from the operational measuring complex (DEC) to block 6. In block 6:

- выполняется расчёт величины максимально допустимого небаланса активной мощности для текущей схемно-режимной ситуации, приводящего к недопустимому изменению частоты переменного напряжения согласно выражению (1):- calculates the value of the maximum allowable imbalance of active power for the current circuit-mode situation, leading to an unacceptable change in the frequency of the alternating voltage according to the expression (1):

Figure 00000001
, (1)
Figure 00000001
, (1)

где Р НБ max - максимально допустимый небаланс активной мощности для текущей схемно-режимной ситуации, МВт;where R NB max - the maximum allowable imbalance of active power for the current circuit-mode situation, MW;

f тек - текущее значение частоты переменного напряжения в изолированной ЭЭС (по данным ОИК), Гц; f tech - the current value of the frequency of the alternating voltage in an isolated EPS (according to the OIC), Hz;

f ном - номинальное значение частоты переменного напряжения в изолированной ЭЭС, Гц (50 Гц); f nom - nominal value of the frequency of the alternating voltage in an isolated EPS, Hz (50 Hz);

D ƒ - допустимое изменение частоты в послеаварийном режиме, о.е. (задаётся технологом, допустимому отклонению частоты ±0,4 Гц в послеаварийном режиме соответствует значение D f , равное 0,008);D ƒ - permissible frequency change in the emergency mode, p.u. (set by the technologist, the permissible frequency deviation of ± 0.4 Hz in the emergency mode corresponds to a value of D f equal to 0.008);

K г f - регулирующий эффект генерации по частоте (задается технологом изменяется в достаточно широких пределах (от 0 до 25 и более), зависит от состава генераторов электростанций, схемно-балансовой ситуации, наличия вращающегося резерва, положения рабочей точки регуляторов частоты вращения в зоне нечувствительности и др.); K g f - the regulatory effect of frequency generation (set by the technologist varies within a fairly wide range (from 0 to 25 or more), depends on the composition of the generators of power plants, the circuit-balance situation, the availability of a rotating reserve, the position of the operating point of the speed controllers in the dead band, etc. );

K н f - регулирующий эффект нагрузки по частоте (задаётся технологом, по умолчанию принимается равным 1,0); K n f - the regulatory effect of the load in frequency (set by the technologist, defaults to 1.0);

P т.ном . i - номинальная мощность i-го энергоблока, участвующего в первичном регулировании частоты, МВт (задаётся технологом, при этом для энергоблоков ПГУ и ГТУ необходимо указывать номинальную мощность энергоблоков при температуре +15°С. Указанный параметр автоматически корректируется в блоке 6 в зависимости от ТНВ на электростанции с ПГУ и ГТУ по данным из ОИК); P so . i - rated poweriof the 1st power unit involved in the primary frequency regulation, MW (set by the technologist, while for the CCGT and GTU power units it is necessary to indicate the rated power of the power units at a temperature of + 15 ° C. The indicated parameter is automatically corrected in block 6 depending on the high-voltage pump at power plants with CCGT and GTU according to the data from the OIC);

s i - состояние энергоблока (0 - энергоблок отключен от сети, 1 - энергоблок включен в сеть, автоматически корректируется в блоке 6 по данным из ОИК); s i - state of the power unit (0 - the power unit is disconnected from the network, 1 - the power unit is connected to the network, is automatically adjusted in block 6 according to the data from the DEC);

P потр - суммарное потребление ЭЭС (по данным ОИК), МВт. P consumption - total consumption of EPS (according to OIC), MW.

формируются таблицы (вектор-столбцы) минимально необходимых объёмов УВ для каждого пускового органа (ПОр), согласно выражению (2):tables (column vectors) of the minimum required hydrocarbon volumes for each launching organ (POR) are formed, according to expression (2):

Figure 00000002
, (2)
Figure 00000002
, (2)

где УВПОр - минимально необходимый объём УВ, МВт;where HC POR is the minimum required volume of HC, MW;

Р ген.ПОр - текущее значение мощности генератора, отключение которого является ПОр по данным из ОИК, МВт; R gene.Por - the current value of the generator power, the shutdown of which is POR according to the data from the DEC, MW;

Р с.н. - активная мощность собственных нужд отключенного энергоблока, по данным из ОИК, МВт; R s.n. - active auxiliary power of the disconnected power unit, according to data from the DEC, MW;

Р НБ max - максимально допустимый небаланс активной мощности для текущей схемно-режимной ситуации, рассчитанный в блоке 6, МВт. P NB max - the maximum allowable imbalance of active power for the current circuit-mode situation, calculated in block 6, MW.

- формируется таблица (вектор-столбец) доступных для Системы автоматического противоаварийного управления нагрузкой в изолированно работающей энергетической системе объёмов ОН (УВдост);- a table is formed (a column vector) available for the Automatic Emergency Load Management System in an isolated working energy system of OH volumes (HC add );

- для каждого пускового органа формируется таблица (вектор-столбец) управляющих воздействий (ТУВ), согласно алгоритму, представленному на фиг. 2.- for each launching organ, a table (column vector) of control actions (TUV) is formed, according to the algorithm presented in FIG. 2.

После обработки информации в блоке 6 уставки передаются в блок 2, а сформированная таблица управляющих воздействий передается в блок 3.After processing the information in block 6, the settings are transferred to block 2, and the generated control action table is transmitted to block 3.

Предлагаемая система прошла апробацию во время испытаний в мае 2019 года в энергосистеме Калининградской области. Результаты испытаний показали, что применение устройства в ЭЭС позволяет не только оптимизировать и сократить объёмы отключения потребителей за счёт «быстрой» реализации УВ, но и предотвратить срабатывание технологических автоматик генерирующего оборудования, учитывающих факторы снижения или скорости снижения частоты в ЭЭС, и дальнейшее развитие частотных аварий.The proposed system was tested during testing in May 2019 in the power system of the Kaliningrad region. The test results showed that the use of the device in EES allows not only to optimize and reduce the volume of disconnection of consumers due to the “quick” implementation of HC, but also to prevent the operation of technological automation of generating equipment, taking into account factors of reduction or speed of frequency reduction in EES, and the further development of frequency accidents .

Заявляемая система автоматического противоаварийного управления нагрузкой в изолированно работающей энергетической системе обеспечивает требуемый технический результат, связанный с повышенной точностью выбора (оптимизации необходимого объёма) УВ при отключении энергоблоков электростанций, а также с обеспечением недопущения возникновения условий для срабатывания устройств автоматической частотной разгрузки и технологических защит ГТУ, ПГУ и АИЭ, и поддержанием уровня частоты в послеаварийном режиме согласно требованиям ГОСТ 32144-2013 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» с использованием информации о текущем режиме работы изолированной ЭЭС.The inventive system of automatic emergency load control in an isolated operating energy system provides the required technical result associated with increased accuracy of selection (optimization of the required volume) of HC when power units are turned off, as well as ensuring that conditions are not triggered for automatic frequency unloading devices and technological protection of gas turbines, CCPP and AIE, and maintaining the frequency level in the emergency mode according to the requirements of GOST 32144-2013 “Electric energy. Electromagnetic compatibility. Quality standards for electric energy in general-purpose power supply systems ”using information on the current operating mode of an isolated EPS.

Claims (1)

Система автоматического противоаварийного управления нагрузкой в изолированно работающей энергетической системе, содержащая орган контроля предшествующего режима, на вход которого поступает информация о текущей загрузке генераторов (энергоблоков) по активной мощности, связанный с блоком сравнения текущих загрузок генераторов (энергоблоков) по активной мощности с уставками срабатывания, связанный с блоком реализации управляющих воздействий, осуществляющим передачу аварийных команд на отключение нагрузки в исполнительные органы, реализующие управляющие воздействия; и пусковые органы, фиксирующие аварийные отключения генераторов (энергоблоков), сигналы о срабатывании которых поступают в блок реализации управляющих воздействий, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит блок расчёта оптимальных управляющих воздействий, использующий информацию о составе генераторов (энергоблоков) электростанций, работающих в сети, о загрузке по активной мощности генераторов (энергоблоков) электростанций, работающих в сети; текущей температуре наружного воздуха на электростанциях; текущем значении частоты переменного напряжения в энергетической системе; текущей мощности потребителей, отключаемых действием устройств противоаварийной автоматики, текущем потреблении активной мощности в энергетической системе, и передающий рассчитанные уставки и сформированную таблицу управляющих воздействий в блок сравнения текущих загрузок генераторов (энергоблоков) с уставками срабатывания и блок реализации управляющих воздействий соответственно.An automatic emergency load control system in an isolated operating energy system containing a control unit of the previous mode, the input of which receives information about the current load of generators (power units) by active power, associated with the unit for comparing current loads of generators (power units) by active power with operation settings, associated with the control actions implementation unit transmitting emergency commands to disconnect the load to the executive bodies implementing control actions; and start-up bodies that record emergency shutdowns of generators (power units), the triggering signals of which are sent to the control actions implementation unit, characterized in that it additionally contains an optimal control actions calculation unit using information about the composition of generators (power units) of power plants operating in the network, on loading the active power of generators (power units) of power plants operating in the network; current outdoor temperature at power plants; the current value of the frequency of the alternating voltage in the energy system; the current power of consumers, which are switched off by the operation of emergency control devices, the current consumption of active power in the energy system, and transmitting the calculated settings and the generated control actions table to the unit for comparing current generators (power units) loads with the operation settings and the control actions implementation unit, respectively.
RU2020105795A 2020-02-06 2020-02-06 Automatic emergency load control system in isolated power system RU2723544C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020105795A RU2723544C1 (en) 2020-02-06 2020-02-06 Automatic emergency load control system in isolated power system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020105795A RU2723544C1 (en) 2020-02-06 2020-02-06 Automatic emergency load control system in isolated power system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2723544C1 true RU2723544C1 (en) 2020-06-15

Family

ID=71095838

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020105795A RU2723544C1 (en) 2020-02-06 2020-02-06 Automatic emergency load control system in isolated power system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2723544C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2812195C1 (en) * 2022-08-30 2024-01-25 Публичное акционерное общество энергетики и электрификации "Магаданэнерго" (ПАО "Магаданэнерго") Method for intelligent load control in isolated power systems in emergency modes and device for its implementation

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2216847C2 (en) * 1996-12-20 2003-11-20 ДА ПОНТЕ Мануэл Душ Сантуш Hybrid generating device
RU2295189C1 (en) * 2005-10-26 2007-03-10 16 Центральный научно-исследовательский испытательный институт Министерства обороны Российской Федерации Mobile power plant
US20090230928A1 (en) * 2004-07-09 2009-09-17 Microgen Energy Limited Connecting a Prime Mover Driven Alternator to a Circuit With an Existing Alternating Current
WO2012114114A2 (en) * 2011-02-23 2012-08-30 Responsiveload Limited Virtual power station
US10243371B2 (en) * 2016-12-15 2019-03-26 Caterpillar Inc. System, apparatus, and method for controlling load sharing of generator sets

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2216847C2 (en) * 1996-12-20 2003-11-20 ДА ПОНТЕ Мануэл Душ Сантуш Hybrid generating device
US20090230928A1 (en) * 2004-07-09 2009-09-17 Microgen Energy Limited Connecting a Prime Mover Driven Alternator to a Circuit With an Existing Alternating Current
RU2295189C1 (en) * 2005-10-26 2007-03-10 16 Центральный научно-исследовательский испытательный институт Министерства обороны Российской Федерации Mobile power plant
WO2012114114A2 (en) * 2011-02-23 2012-08-30 Responsiveload Limited Virtual power station
US10243371B2 (en) * 2016-12-15 2019-03-26 Caterpillar Inc. System, apparatus, and method for controlling load sharing of generator sets

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2812195C1 (en) * 2022-08-30 2024-01-25 Публичное акционерное общество энергетики и электрификации "Магаданэнерго" (ПАО "Магаданэнерго") Method for intelligent load control in isolated power systems in emergency modes and device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107577148B (en) Primary frequency modulation optimization control system and method for thermal power generating unit based on water supply compensation
EP2393179A2 (en) System and process for controlling active power in a power generation plant
US8901764B2 (en) Method for controlling a wind farm, wind farm controller, wind farm, computer-readable medium and program element
US11322267B2 (en) Fault tolerant turbine speed control system
CN104810851B (en) Load regulation speed dynamic regulating method and device under AGC mode of thermal power generating unit
CN108695863A (en) A kind of power supply friendly receiving end primary frequency regulation of power network control method and system
CN103840476A (en) High-cycle cut-off machine setting method based on stand-alone equivalent model
CN111512513A (en) Power control for hybrid power devices
CN107465198B (en) A kind of wind power field automatic voltage control and system
RU2723544C1 (en) Automatic emergency load control system in isolated power system
Smolovik et al. Special automation for isolated power systems emergency control
US20170288404A1 (en) Method and control device for controlling an electricity grid
CN117175698A (en) Reactive power control method and device for wind turbine group
Li et al. Study on the frequency control method and AGC model of wind power integration based on the full dynamic process simulation program
Naik et al. Effect of generator reactive power limit on proximity to voltage instability of multibus power system
Trinh et al. Utilization of embedded VSC-MTDC system for supporting power flow during primary frequency control
Petrichenko et al. Development and integration of adaptive underfrequency load shedding into the smart grid
Prasad et al. Wind farm dynamic effect mitigation on power sharing and stability of MTDC grid through a supplementary controller
You Solar PV Frequency Control in the US EI and ERCOT Interconnections--Case Studies and Recommendations
CN210106061U (en) Hydraulic turbine stator state feedback device and hydraulic turbine speed regulator
RU2792334C1 (en) SYSTEM OF AUTOMATIC LIMITATION OF VOLTAGE REDUCTION IN INDUSTRIAL POWER DISTRICTS 6-220 kV WITH SOURCES OF DISTRIBUTED GENERATION
Zhao et al. Study on frequency and voltage regulation strategy of thermal power generating units in wind power uniting thermal power outgoing system
CN101359891B (en) Method and apparatus for controlling ouput of hydropower station
RU2722642C1 (en) Method for automatic determination of frequency characteristic steepness of an isolated power connection
CN110566288B (en) Primary frequency modulation system and method for steam turbine set of nuclear power station