Автоматический контроль генерации

Система регулировки мощности электрогенераторов

Электрическая сеть может иметь множество типов генераторов и нагрузок; Генераторы должны контролироваться для поддержания стабильной работы системы.

В электроэнергетической системе автоматическое управление выработкой ( АРУ ) — это система регулирования выходной мощности нескольких генераторов на разных электростанциях в ответ на изменения нагрузки. Поскольку энергосистема требует, чтобы выработка и нагрузка постоянно балансировались, необходимы частые корректировки мощности генераторов. О балансе можно судить, измеряя частоту системы ; если оно увеличивается, генерируется больше энергии, чем используется, что приводит к ускорению всех машин в системе. Если частота системы снижается, на систему оказывается большая нагрузка, чем может обеспечить мгновенная генерация, что приводит к замедлению работы всех генераторов.

История

До использования автоматического управления выработкой один генераторный агрегат в системе назначался как регулирующий и настраивался вручную для управления балансом между выработкой и нагрузкой для поддержания частоты системы на желаемом уровне. Остальные блоки будут управляться с понижением скорости , чтобы распределить нагрузку пропорционально их номинальным характеристикам. Благодаря автоматическим системам многие устройства в системе могут участвовать в регулировании, уменьшая износ органов управления одного устройства и повышая общую эффективность, стабильность и экономичность системы.

Там, где сеть имеет межсетевые соединения с соседними зонами управления, автоматическое управление выработкой помогает поддерживать обмен электроэнергией по соединительным линиям на запланированных уровнях. Благодаря компьютерным системам управления и множеству входов система автоматического управления выработкой может учитывать такие вопросы, как наиболее экономичные блоки для настройки, координация тепловых, гидроэлектростанций и других типов генерации и даже ограничения, связанные со стабильностью системы. система и мощность присоединения к другим электрическим сетям. ^[1]

Типы

Управление турбиной-регулятором

Турбинные генераторы в энергосистеме сохраняют кинетическую энергию благодаря своей большой вращающейся массе. Вся кинетическая энергия, запасенная в энергосистеме в таких вращающихся массах, является частью инерции сети. Когда нагрузка на систему увеличивается, инерция сети изначально используется для питания нагрузки. Однако это приводит к уменьшению запасенной кинетической энергии турбогенераторов. Поскольку механическая мощность этих турбин коррелирует с отдаваемой электрической мощностью, у турбогенераторов наблюдается уменьшение угловой скорости, прямо пропорциональное уменьшению частоты в синхронных генераторах.

Стационарное соотношение частоты и мощности для регулятора турбины

Целью регулятора турбины (TGC) является поддержание желаемой частоты системы путем регулирования выходной механической мощности турбины. ^[2] Эти контроллеры стали автоматизированными, и в установившемся режиме соотношение частота-мощность для управления турбиной-регулятором равно:

${\displaystyle \Delta p_{m}=\Delta p_{ref}-1/R\times \Delta f}$

где,

${\displaystyle \Delta p_{m}}$это изменение выходной механической мощности турбины

${\displaystyle \Delta p_{ref}}$это изменение настройки опорной мощности

${\displaystyle R=-\Delta f/\Delta p_{m}=-slope}$- константа регулирования, которая количественно определяет чувствительность генератора к изменению частоты.

${\displaystyle \Delta f}$это изменение частоты.

В паровых турбинах система управления паровой турбиной регулирует механическую мощность турбины, увеличивая или уменьшая количество пара, поступающего в турбину через дроссельный клапан.

Регулирование нагрузки и частоты

Управление частотой нагрузки (LFC) используется для того, чтобы позволить зоне сначала удовлетворить свои собственные потребности в нагрузке, а затем помочь вернуть установившуюся частоту системы Δf к нулю. ^[3] Управление частотой нагрузки работает с временем отклика в несколько секунд, чтобы поддерживать стабильную частоту системы.

Экономическая отправка

Целью экономической диспетчеризации является минимизация общих эксплуатационных затрат на территории путем определения того, как реальная выходная мощность каждого энергоблока будет соответствовать заданной нагрузке. ^[4] Генерирующие блоки имеют разные затраты на производство единицы электрической энергии и несут разные затраты на потери при передаче энергии в нагрузку. Алгоритм экономичной диспетчеризации будет запускаться каждые несколько минут для выбора комбинации уставок мощности генерирующего блока, которая минимизирует общие затраты с учетом ограничений передачи или безопасности системы от сбоев. ^[5] Дополнительные ограничения могут быть связаны с водоснабжением гидроэлектростанций или наличием солнечной и ветровой энергии.

Смотрите также

• Оптимальный поток мощности

Рекомендации

1. Роберт Гершель Миллер, Джеймс Х. Малиновский, Эксплуатация энергосистемы , McGraw-Hill Professional, 1994 ISBN  0-07-041977-9 , страницы 86-87
2. Гловер, Дункан Дж. и др. Анализ и проектирование энергосистем. 5-е издание. Cengage Обучение. 2012. С. 657-658.
3. Гловер, Дункан Дж. и др. Анализ и проектирование энергосистем. 5-е издание. Cengage Обучение. 2012. стр. 663.
4. Гловер, Дункан Дж. и др. Анализ и проектирование энергосистем. 5-е издание. Cengage Обучение. 2012. С. 667.
5. Ричард К. Дорф (редактор), Раздел 9.3 «Автоматическое управление выработкой» в Справочнике по электротехнике Тейлор и Фрэнсис, 2006 ISBN 978-0-8493-2274-7