Регулирование частоты в объединенной ЭЭС

ЭЭС включает в себя большое количество электростанций, работающих параллельно на общую электрическую сеть. При изменении потребляемой активной мощности частота в энергосистеме меняется. Если дежурный персонал каждой электростанции начнет регулировать частоту, то частота в ЭЭС не сможет быть восстановлена на уровне номинального значения из-за несогласованных действий персонала различных станций. Поэтому задача регулирования частоты в ЭЭС возлагается не на все, а на одну или несколько электростанций с суммарной мощностью, достаточной для покрытия всех возможных изменений потребляемой мощности в ЭЭС. Такие станции называются балансирующими по частоте.

Рассмотрим сначала случай, когда в ЭЭС для регулирования частоты выделена одна балансирующая станция. Остальные электростанции ЭЭС работают с заданной постоянной мощностью.

Статические характеристики балансирующей станции и остальных станций ЭЭС приведены на рис. 2.2,а соответственно справа и слева от вертикальной оси. При суммарной потребляемой мощности SР_п значения мощностей балансирующей станции и остальных станций характеризуются величинами Р_б и Р_с соответственно. В ЭЭС имеет место баланс активной мощности

Р_б+Р_с=SР_п, (2.4)

а частота в ЭЭС имеет номинальное значение f_ном.

При увеличении суммарной потребляемой мощности до значения SР_п' в результате первичного регулирования частота в ЭЭС уменьшится до значения f, а мощности балансирующей станции и остальных станций ЭЭС увеличатся до значений Р_б' и Р_с' соответственно. В ЭЭС вновь будет баланс мощности

Р_б'+Р_с'=SР_п', (2.5)

но при частоте f, отличающейся от номинальной f_ном.

На балансирующей станции вступает в действие вторичное регулирование частоты, увеличивается впуск энергоносителя в турбину и характеристика станции перемещается параллельно самой себе до положения, при котором весь прирост суммарной потребляемой мощности

DР_п=SР_п–SР_п' (2.6)

ляжет на генераторы балансирующей станции. Мощность этой станции увеличится до значения Р_б”. Мощность остальных станций в ЭЭС восстановится до исходного значения Р_с, а частота в ЭЭС – до номинального значения f_ном.

В мощных ЭЭС, как правило, недостаточно одной станции для покрытия возможных колебаний потребляемой активной мощности. В этом случае для регулирования частоты выделяются две или более балансирующих станций. Рассмотрим случай, когда в ЭЭС для регулирования частоты выделены две балансирующие станции.

а)

б)

Рис. 2.2. Регулирование частоты в ЭЭС с одной (а) и двумя (б) балансирующими станциями

Статические характеристики двух балансирующих станций 1 и 2 показаны на рис. 2.2,б. При суммарной потребляемой в ЭЭС мощности SР_п частота равна номинальной f_ном, станция 1 имеет нагрузку Р_б1, а станция 2 – нагрузку Р_б2. Нагрузка остальных станций составляет Р_с.

Суммарная потребляемая активная мощность в ЭЭС увеличивается до значения SР_п'.В результате первичного регулирования частота в ЭЭС уменьшится до значения f, а мощности балансирующих станций увеличатся до значений Р'_б1 и Р'_б2 соответственно. Нагрузка остальных станций ЭЭС увеличится до значения Р'_с.

В результате вторичного регулирования частоты характеристики балансирующих станций будут смещаться параллельно самим себе до достижения частотой номинального значения f_ном. При этом мощность электростанций, кроме балансирующих, уменьшится до исходной мощности Р_с, а балансирующие станции примут на себя все увеличение потребляемой в ЭЭС мощности

SР_п–SР'_п=DР_б1+DР_б2. (2.7)

Загрузка этих станций будет Р''_б1 и Р''_б2.

Из рис. 2.2,б видно, что приращения мощностей балансирующих станций обратно пропорциональны коэффициентам статизма их регуляторов

DР_б1/DР_б2=k_ст2 /k_ст1=tga₂/tga₁. (2.8)

Чем меньше статизм регуляторов турбин балансирующей станции, тем большую мощность возьмет на себя эта станция при увеличении суммарной потребляемой мощности. И наоборот, чем больше статизм регуляторов турбин балансирующей станции, тем меньшую мощность возьмет на себя станция при увеличении суммарной потребляемой мощности.