Название: вероятностные модели режимов ээс(Гамм А.З)

Жанр: Информатика

Просмотров: 1569


3.3. объемы и уставки ачр

Теоретические сведения

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР) отключает часть потребителей (иногда значительную) в случае понижения частоты и возникновения небалансов активной мощности таких размеров, при которых регуляторы частоты вращения турбин уже полностью открыли регулирующие клапаны. После отключения потребителей небалансы активной мощности устраняются и частота в системе восстанавливается.

АЧР выполняют в виде ряда категорий:

АЧР-I – быстродействующая разгрузка, имеющая различные уставки по частоте;

АЧР-II – медленно действующая разгрузка с близкими уставками по частоте и разными уставками по времени;

дополнительная – действующая при больших дефицитах мощности и предназначенная для ускорения отключений.

Назначение АЧР-I – предотвращение падения частоты после возникновения дефицита мощности.

Назначение АЧР-II – подъем частоты в область 49.2…50 Гц.

Назначение дополнительной разгрузки – ускорение действия АЧР, предотвращение недопустимо глубоких понижений частоты при больших дефицитах мощности.

При раздельном исполнении АЧР осуществляется отключение одной группы потребителей при работе АЧР-I, а другой – при работе АЧР-II. При совмещенном исполнении АЧР одни и те же потребители могут быть отключены как при работе АЧР-I, так и при работе АЧР-II.

Уставки АЧР-II

Верхний уровень уставок по частоте АЧР - II от 48.8 до 48.6 Гц.

Нижний уровень уставок по частоте АЧР - II на 0.3 Гц ниже верхнего уровня.

Интервал по частоте между очередями 0.1 Гц. Начальная уставка по времени АЧР-II 5…10 с. Конечная уставка по времени АЧР-II 60 с, в условиях возможной мобилизации мощности на ГЭС 70…90 с, очереди с более низкими уставками по частоте должны иметь большие уставки по времени. Минимальный интервал уставок по времени порядка 3 с.

Уставки АЧР-I

Верхний уровень уставок по частоте АЧР-I на 0.2 Гц ниже соответствующего верхнего уровня АЧР-II.

Нижний уровень уставок по частоте АЧР-I не ниже 46.5 Гц.

Уставка по времени АЧР-I минимальная (по условиям предотвращения ложной работы реле частоты). Интервал по частоте между очередями 0.1 Гц.

Объемы при раздельном исполнении АЧР

            РАЧРI > DРген + 0.05 – DРРЕЗ       (3.17)

Здесь все величины выражены в относительных единицах, за базисную мощность принята мощность нагрузки в исходном доаварийном режиме. Значение вращающегося резерва DРрез ТЭС, как правило, относится в запас и не учитывается. Исключение – наличие гарантированного вращающегося резерва, обеспеченного по паропроизводительности котлов

            РАЧРII > 0.4РАЧРI, (3.18)

но не менее 0.1 мощности нагрузки в исходном режиме.

Рекомендуется равномерное распределение выбранного объема по очередям.

Объемы при совмещенном исполнении АЧР

Объем АЧР-I остается тем же, что и при раздельном исполнении АЧР.

Объем АЧР-II:

            РАЧРII ³ 0.1.             (3.19)

Задачи

Задача 1

Авария произошла в энергорайоне с первоначальной мощностью нагрузки Рн0 =1000 МВт. В результате аварии дефицит мощности составил 40 \%, DРген = 400 МВт. Принять kн = 1.8,

tf = 10 с, пусть kн и tf остаются постоянными.

1. Определить объемы и размещение АЧР по очередям.

2. Рассчитать процесс изменения частоты во времени. В расчете допустимо выбрать единую уставку по частоте для АЧР-II, например, fАЧРII = 48.8 Гц; допустимо принять, что вся АЧР-I состоит из 3 очередей с уставками 48.6, 47.8, 47 Гц.

3. Построить график изменения частоты и сравнить его с предельно допустимой частотно-временной зоной.

Решение

1. Примем раздельное исполнение АЧР и выберем объемы.

В соответствии с (3.17): РАЧРI > DРген + 0.05 = 0.4 + 0.05 = 0.45 о.е., или 450 МВт. По (3.18) РАЧРII > 0.4РАЧРI = 0.4×0.45 = 0.18 о.е., или 180 МВт.

Выберем уровень уставки по частоте АЧР-II fАЧРII = 48.8 Гц.

Верхний уровень уставок по частоте АЧР-I должен быть на 0.2 Гц ниже верхнего уровня АЧР- II. Выбираем fАЧРI НАЧ = 48.6 Гц. Нижний уровень уставок по частоте должен быть не ниже 46.5 Гц. Выберем fАЧРI КОН = 47 Гц. Интервал по частоте между очередями 0.1 Гц. Число очередей: n = (48.6 – 47)/0.1 + 1 = 17.

В целях упрощения решения учебной задачи выберем три очереди в АЧР-I и распределим равномерно: 48.6, 47.8, 47 Гц. Объем каждой очереди: Роткл АЧРI = РАЧРI / n = 450/3 = 150 МВт.

Пусть суммарное время запаздывания каждой очереди Dt, состоящее из времен срабатывания реле частоты, действия выключателя и отстройки, будет минимальным Dt = 0.5 с.

2. Возьмем основную формулу для расчета динамики процесса (3.15):

f = f0 – (DРген f0 / Рн 0 k н) (1 - e - t / t f) = f0 - Df (1-e - t / t f),

где Df = DРген f0 / (Рн0 kн).

Промежуток времени, за которое частота снизится от первоначального значения f0 = 50 Гц до f1 = 48.6 Гц (запуск первой очереди АЧР-I), определим логарифмированием выражения (3.15):

Dt 0 - 1= –tf ln [(f1 – f0 + Df0-1)/Df0-1]=

= –10ln [(48.6 – 50 +11.1)/11.1] = 1.35 c,

где Df0 - 1 = DРген f0 /(Рн 0k н)= 400×50/(1000×1.8) = 11.1 Гц.

С запаздыванием 0.5 с отключится первая очередь АЧР-I, частота к этому моменту времени: f2 = f1 – Df (1 – e -t / t f) = 48.6 –

– 11.1(1 – e-0.5/10) = 48.07 Гц. Текущее время t = Dt 0 - 1 + Dt = 1.35 + + 0.5 = 1.85 с.

Промежуток времени, за которое частота снизится от

f2 = 48.07 Гц до уставки второй очереди f3 = 47.8 Гц:

Dt2-3 = –tfln[(f3 – f2 + Df2-3)/Df2-3] =

= –10ln[(47.8 – 48.07 +7.85)/7.85] = 0.35 c.

где Df2-3 = (DРген – РотклАЧРI)f2/[(Рн0 – РотклАЧРI)kн] =

       = (400 –150)48.07/[(1000 – 150)1.8] = 7.85 Гц.

С запаздыванием 0.5 с отключится вторая очередь АЧР-I, частота к этому моменту времени: f4 = f3 – Df2-3(1 – e - t / t f) =

= 47.8 – 7.85(1 – e- 0. 5/10) = 47.42 Гц. Текущее время t = Dt 0-1 + Dt + + Dt2 - 3 + Dt = 1.35 + 0.5 + 0.35 + 0.5 = 2.7 с.

Промежуток времени, за которое частота снизится от

f4 = 47.42 Гц до уставки третьей очереди f5 = 47 Гц:

Dt4-5 = –tfln[(f5 – f4 + Df4-5)/Df4-5] =

= –10ln[(47.0 – 47.42 +3.76)/3.76] =1.18 c.

где Df4-5 = (DРген – 2Роткл АЧРI) f4/[(Рн0 – 2Роткл АЧРI) kн] =

       = (400 –300)47.42/[(1000 – 300)1.8] = 3.76 Гц.

С запаздыванием 0.5 с отключится третья очередь АЧР-I,

частота к этому моменту времени: f6 = f5 – Df4 - 5(1 – e-t / t f) =

= 47.0 – 3.76 (1 – e-0. 5/10) = 46.82 Гц. Текущее время t = Dt0-1 + Dt + + Dt2-3 + Dt + Dt4-5 + Dt = 1.35 + 0.5 + 0.35 + 0.5 + 1.18 + 0.5 = 4.38 с. После отключения третьей очереди частота будет меняться по закону:

f (t) = f6 – Df6-¥(1 – e - t / t f) = 46.82 + 2.36 (1 – e - t/10).

где D f6-¥ = (DРген – 3Роткл АЧРI) f6/[(Рн0 – 3Роткл АЧРI) kн] =

       = (400 –450)46.82/[(1000 – 450)1.8] = –2.36 Гц.

Желательно, чтобы АЧР-II вступала в работу после срабатывания последней очереди АЧР-I. Начальная уставка по времени АЧР-II 5…10 с, возьмем 6 с. К этому моменту времени с учетом задержки 0.5 с частота составит:

f 7 = f6 – Df6 - 7 (1 – e - t / t f) = 46.82 + 2.36 (1 – e - t/10) =

= 46.82 + 2.36 (1 – e - (6 + 0. 5 - 4. 38) /10) = 47.27 Гц.

Пусть АЧР-II состоит из n = 18 равных очередей. Объем каждой очереди Роткл АЧРII = РАЧРII / n = 180/18 = 10 МВт. После срабатывания первой очереди с задержкой 0.5 с частота меняется по закону:

f(t) = f7 – Df7 - ¥(1 – e-t / t f) = 47.27 + 2.92 (1 – e - t/10)

где: Df7 - ¥ = (DРген – 3Роткл АЧРI – Роткл АЧРII) f7 / [(Рн0 – 3Роткл АЧРI –

        – Роткл АЧРII) kн] = (400 – 450 – 10)47.27/[(1000 – 450 – 10)1.8] =

        = –2.92 Гц.

Из последней формулы видно, что установившееся значение частоты f после срабатывания первой очереди АЧР-II составит:

f = 47.27 + 2.92 = 50.19 Гц, т. е. объем АЧР- II в рассмотренной аварии вполне достаточен. Реально сработает несколько очередей АЧР-II. Балансировка режима после подъема частоты в область 49.2…50 Гц будет выполняться действием АРЧВ блоков генератор – турбина.

3. Построение графиков выполнить самостоятельно.