Лекция. Управление электроэнергетическими системами

Содержание лекции:оптимальное управление режимами электроэнергетических систем, системы управления электроэнергетикой.

Цели лекции: изучение характерных свойств электроэнергетических систем и современных систем управления ЭЭС.

 

Управление ЭЭС осуществляется автоматическими регуляторами и устройствами противоаварийной автоматики. В последнее время для управления стали применять ЭВМ. Настройка автоматических систем управления производится методами синтеза в соответствии с заранее выбранными характеристиками таким образом, чтобы обеспечить экономичность работы системы и высокие качества отпускаемой потребителям электроэнергии.

Выбор вида используемых автоматических устройств, оценка их эффективности и влияния на надежность работы энергосистем производятся на основе оптимизационных расчетов.

Управление режимами ЭЭС должно быть оптимальным, т.е. дающим наилучший технико-экономический эффект в условиях действия противоположных факторов. Например, желая увеличить передаваемую по линии мощность, можно вызвать аварийное отключение этой линии из-за нарушения устойчивости. Одна тенденция состоит в положительном эффекте, получаемом при увеличении передаваемой мощности, другая – в отрицательных последствиях, вызванных понижением надежности и возможностью полного прекращения передачи электроэнергии по линии, причем вероятность прекращения передачи возрастает с увеличением передаваемой мощности.

Для электроэнергетической системы как объекта управления характерны наличие большого числа сложных прямых и обратных связей между многочисленными ее элементами и целевая направленность процесса функционирования.

Электроэнергетические системы относятся к категории больших систем кибернетического типа. Управление ими должно строиться с учетом сложных взаимосвязей энергетики с другими отраслями, биосферой и социальными факторами.

В системе управления электроэнергетикой важное значение имеют ЭВМ. Роль их по мере технического развития энергетических систем возрастает. При этом функции человека становятся более ответственными и творческими.

В электроэнергетических системах вся получаемая энергия немедленно потребляется. Непосредственные колебания электрической нагрузки компенсируются за счет изменения кинетической энергии вращения ротора генератора. Если нагрузка увеличивается, то мощность, вырабатываемая электрическим генератором, возрастает. При этом ротор притормозится и его кинетическая энергия уменьшится. Снижение нагрузки приведет к увеличению кинетической энергии ротора генератора.

Ротор генератора находится на одном валу с турбиной. Уменьшение частоты вращения турбины приведет в действие автоматические устройства, которые увеличат подачу пара или воды в турбину с тем, чтобы сохранить неизменной частоту вращения ротора генератора. Это в свою очередь вызовет уменьшение давления в паропроводах и парогенераторах ТЭС и приведет в действие систему автоматического регулирования режима работы парогенераторов. В результате увеличится подача воды, топлива и воздуха, необходимого для горения топлива.

Таким образом, электрическая станция хотя и не располагает запасами готовой продукции – электрической энергии, однако имеет запасы энергии на промежуточных стадиях преобразования химической энергии топлива в электрическую: механической энергии вращения турбины и генератора, а также внутренней энергии пара.

Энергетической системе свойственна динамичность. Она проявляется в быстрых реакциях на любые изменения состояния системы. Появление возмущений в системе обусловлено многими причинами: случайными атмосферными воздействиями, короткими замыканиями, изменениями нагрузки, отключениями отдельных элементов (линий, трансформаторов, генераторов) и т.д. Под влиянием больших и малых возмущений происходит изменение состояния системы. Колеблются напряжение и частота, меняются потоки мощности по соединительным линиям и т.д.

Современные энергетические системы обладают высокой степенью организованности благодаря насыщенности автоматическими управляющими элементами. В результате работ устройств управления происходит упорядочение системы, приведение ее к большей организованности. Процесс взаимодействия управляющей и управляемой систем состоит из нескольких последовательных этапов:

а) получение данных о состоянии управляемой системы, т.е. информация о ее режиме;

б) передача этой информации в управляющую систему;

в) переработка информации управляющей системой с целью выдачи управляющего сигнала (команды управления);

г) передача команды управления исполнительному органу и выполнение ее, после чего обратная передача информации о выполнении команды в управляющую систему.