5. Методы автоматического регулирования частоты и

активной мощности

5.5.1. Общие сведения

В многофункциональной системе автоматического регулирования час­тоты и активной мощности (САРЧМ) исполнительными устройствами яв­ляются регуляторы турбин, воздействующие через регулирующие органы турбин на изменение расхода энергоносителя (пара, газа, воды).

Каждая турбина оборудована быстродействующим автоматическим ре­гу­лятором частоты вращения (АРЧВ). Уравнение характеристики регу­лиро­вания – закон регулирования АРЧВ (в рабочем диапазоне мощности, без учета зоны нечувствительности по частоте) для каждого i-го агрегата имеет вид

(5.6)

где – установившиеся отклонения частоты и активной мощности гене­ратора от предшествующего значения; в рабочих режимах у всех генера­торов синхронно работающей энергосистемы одинаковы

– коэффициент статизма регулирования частоты по активной мощ­ности; – статизм регулирования – обычно находится в диапазоне 0,02÷0,06 и может устанавливаться равным нулю.

Для управления активной мощностью генератора с коррекцией по час­тоте применяют автоматические регуляторы мощности – АРМ (п.5.6.2). За­кон ре­гулирования АРМ i-го агрегата имеет вид

(5.7)

где – отклонение фактической мощности от задаваемой ус­тавки + ;

– коэффициент коррекции по частоте ( );

– отклонение частоты за верхнюю или нижнюю границу зоны нечувст­ви­тельности.

Частота в единой энергосистеме, распределение активной нагрузки ме­жду генераторами, электростанциями, районными и объединенными энерго­систе­мами, перетока мощности по линиям зависят от совместного действия регуля­торов всех агрегатов (турбина–генератор). Совместная согласованная работа АРЧВ и АРМ для выполнения требований к регулированию частоты и актив­ной мощности (п.5.2) может обеспечиваться методами, аналогич­ными рас­смотренным в п.3.2.

5.5.2. Регулирование с положительным статизмом

Простейшим методом, широко применяемым для первичного регулиро­ва­ния частоты с пропорциональным распределением активной нагрузки между генераторами энергосистемы, является регулирование всеми АРЧВ, настроен­ными с положительным статизмом.

Закон регулирования энергосистемы описывается системой уравнений за­конов регулирования (5.6) всех агрегатов с учетом условий их параллель­ной синхронной работы:

Решив систему уравнений (5.8), получим:

где s_i, s_c – коэффициенты статизма регулирования любого – i-го агрегата и всей энергосистемы;

n – количество регулирующих агрегатов с АРЧВ.

Соотношения (5.9) означают, что частота в энергосистеме регулируется с положительным статизмом по суммарной активной мощности (не астатиче­ски), а нагрузка между агрегатами распределяется обратно пропор­ционально коэффициентам статизма АРЧВ (не наивыгоднейшим образом).

Статизм регулирования (в относительных единицах) агрегата и энерго­сис­темы:

Поскольку где n – количество регулирующих агрегатов с АРЧВ, а , где – номинальная мощность агрега­тов, не участвующих в регулировании частоты, то .

Значение s_i* обычно находится в диапазоне 0,02÷0,06; значение s_с* в ЕЭС СССР составляло 0,05÷0,1; значение s_с* в ЕЭС РФ в период реформи­рования экономики страны из-за уменьшения количества агрегатов, участ­вующих в первичном регулировании, увеличилось до . Последствия этого изменения поясня­ются ответом на вопрос: какое внезапное относи­тельное изменение нагрузки энергосистемы допустимо, т.е. вызовет пре­дельно допустимое в рабочем ре­жиме «квазистационарное» отклонение час­тоты Гц или 0,4%?

По определению «статизма»

В ЕЭС СССР

В ЕЭС РФ

Если внезапное изменение нагрузки будет больше, то отклонение час­тоты превысит 0,2 Гц.

Для улучшения сложившегося положения РАО «ЕЭС России» приняло административные меры (приказы №368 от 03.07.2000, №553 от 15.10.2001, №524 от 18.09.2002 и др.) и планируется создание рынка систем­ных услуг.