Автор: А. Г. Москалев
Издательство: М.-Л.: Госэнергоиздат, 1960
В книге рассмотрены следующие вопросы: влияние изменения частоты на экономичность работы энергетической системы и потребителей электрической энергии; экономически наивыгоднейшее распределение активной нагрузки системы между электрическими станциями и отдельными агрегатами; методы регулирования частоты и активной мощности; регулирование с учетом индивидуальных регулировочных диапазонов отдельных агрегатов и станций; системы автоматического регулирования тепловых и гидравлических станций, режима работы энергетической системы, объединения систем и единой энергетической системы страны; схемы и характеристики отдельных органов регуляторов и систем регулирования; устойчивость и качество процесса регулирования.
По конструктивному выполнению рассмотрены два отечественных типа регуляторов.
Книга рассчитана на инженерно-технических и научных работников, работающих в области проектирования, эксплуатации и разработки систем автоматического регулирования режима работы электростанций и энергетических систем. Книга может быть также полезна для аспирантов и лиц, желающих изучить данную область техники.
Данная книга рекомендуется в качестве учебного пособия для слушателей факультета усовершенствования дипломированных инженеров Всесоюзного заочного энергетического института.
За последнее время произошли существенные изменения в подходе к проблеме автоматического регулирования частоты и активной мощности в энергосистемах. Раньше с регулированием частоты связывалось только поддержание качества электрической энергии, в чем в, первую очередь были заинтересованы потребители электроэнергии. В настоящее время задача регулирования частоты, тесно связывается с задачей распределения активных мощностей в энергосистеме. Таким образом, обе эти задачи сливаются в одну общую проблему - регулирования режима работы энергосистемы по частоте и активной мощности. Связь указанных задач обусловливается тем, что восстановление частоты в энергосистеме достигается за счет изменения активной мощности, развиваемой электростанциями. Целью регулирования по частоте и активной мощности является достижение экономически наивыгоднейшего режима работы энергосистемы при обеспечении должного качества электроэнергии (частоты). В решении данной задачи в первую очередь заинтересованы энергосистемы. Это качественное изменение целей автоматического регулирования частоты привело к тому, что оно стало внедряться в энергосистемах в более широких масштабах.
Новый подход к проблеме регулирования частоты и активной мощности привел к переоценке известных методов регулирования и созданию новых, отвечающих современным требованиям.
Произошли также изменения и в аппаратуре автоматического регулирования частоты и активной мощности. Прежде всего, в связи с новым подходом к рассматриваемой проблеме появился ряд новых автоматических устройств и усовершенствованы некоторые старые, чтобы они могли решать задачу по-новому.
В связи с вышеизложенным материал книги «Автоматическое регулирование частоты в энергосистеме», которую можно рассматривать как первое издание, подвергся коренной переработке; кроме того, добавлен ряд новых глав.
Первоначально регулирование частоты в энергосистемах и мощности нагрузки на агрегатах осуществлялось регуляторами скорости двигателей по статическим характеристикам с внесением поправок от руки при значительных изменениях нагрузки.
В СССР первый регулятор частоты был разработан инж. Я. Я. Острым и установлен на Свирской ГЭС в сентябре 1937 г.
В дальнейшем были разработаны более совершенные регуляторы, в частности, в ЦНИЭЛ (теперь Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики), ОРГРЭС, ЭНИН, (ЛУМС) АН СССР.
Рост энергетических систем привел к необходимости регулировать частоту несколькими агрегатами одной станции, затем несколькими станциями и, наконец, регулировать режим работы энергосистемы по частоте и активной мощности всеми основными электростанциями энергосистемы. Для этой цели был предложен ряд способов. Здесь следует указать на различные пути решения данной проблемы у нас и за границей. За границей в силу наличия частной собственности на электростанции и энергосистемы, входящие в объединения, автоматизация шла и пока идет по пути обеспечения качества электрической энергии при
выполнении договорных отношений, хотя при этом все объединение в целом работает неэкономично. В СССР автоматизация энергосистем идет по пути обеспечения нужного качества электрической энергии с обеспечением наименьших затрат на ее производство во всем энергообъединение в целом. Такие способы разработаны во ВНИИЭ (бывш. ЦНИЭЛ), ОРГРЭС, ЭНИН АН СССР, ЛПИ.
В настоящее время во многих энергосистемах Советского Союза осуществляется автоматическое регулирование частоты и активной мощности и число таких энергосистем непрерывно увеличивается.
В 1958 г. Техническое и Эксплуатационное управления МЭС решили осуществить в создаваемой Единой энергетической системе СССР, на первой стадии ее развития, автоматическое регулирование режима работы по частоте и активной мощности по децентрализованной системе регулирования, разработанной во ВНИИЭ. В 1959 г. Союзглавэнерго при Госплане СССР при участии заинтересованных энергоуправлений совнархозов были рассмотрены и утверждены проектные задания по осуществлению такого регулирования по децентрализованной системе ВНИИЭ в Объединенной Южной энергосистеме, Объединенных энергосистемах Центра и Урала и в Объединенной энергосистеме Западной Сибири, являющихся основными частями создаваемой Единой энергетической системы СССР. (Предусматривается осуществить такое регулирование во всех крупных энергосистемах страны (Мосэнерго, Донбассэнерго, Днепроэнерго, Свердловэнерго, Челябэнерго, Пермьэнерго и др.) с привлечением 84 электростанций. Работы по практическому осуществлению указанного регулирования уже начались.
В 1959 г. на шести станциях Объединенной Южной энергосистемы - Днепровской ГЭС имени В. И. Ленина, Каховской ГЭС, Мироновской ГРЭС, Днепродзержинской ГРЭС и Харьковских ГРЭС-2 и ТЭЦ-3 - уже установлены системы регулирования и проведены их первые испытания. Ведутся работы на Волжской ГЭС имени В. И. Ленина, Горьковской ГЭС и многих других электростанциях. Эффект от автоматизации регулирования режима работы по частоте и активной мощности тем больше, чем больше энергообъединение.
Естественно, что наибольший эффект будет получен в создаваемой ныне Единой энергетической системе СССР. Автоматизация режима работы электростанций по частоте и активной мощности, а также по напряжению и реактивной мощности, наряду с автоматизацией записи показателей работы станции за сутки
создает условия, при которых становится ненужным дежурство оперативного персонала в электрических цехах электростанций - как гидравлических, так и тепловых, а также значительного сокращения численности оперативного персонала в котельных и турбинных цехах тепловых электростанций.
Содержание
Предисловие
Глава первая. Влияние изменения частоты на экономичность работы энергетической системы
1-1. Постановка вопроса
1-2. Влияние изменения частоты на работу электрической станции
1-3. Влияние изменения частоты на нагрузку базовых агрегатов (станций) энергетической системы
1-4. Изменения мощности нагрузки и частоты в энергетической системе
Глава вторая. Экономически наивыгоднейшее распределение активной нагрузки системы между электростанциями и агрегатами
2-1. Принцип экономически наивыгоднейшего распределения нагрузки между электростанциями и агрегатами
2-2. Экономически наивыгоднейшее распределение нагрузки между котельными агрегатами, работающими на общий паропровод
2-3. Экономически наивыгоднейшее распределение нагрузки между турбоагрегатами, питающимися от общего паропровода
2-4. Экономически наивыгоднейшее распределение нагрузки между блоками котел - турбина - генератор - трансформатор
2-5. Экономически наивыгоднейшее распределение нагрузки между агрегатами электростанции, имеющей предвключенные турбины
2-6. Экономически наивыгоднейшее распределение нагрузки между агрегатами гидроэлектростанции
2-7. Выбор состава работающих агрегатов и характеристики относительных приростов электростанции
2-8. Экономически наивыгоднейшее распределение нагрузки между электростанциями энергетической системы
2-9. Экономический выбор электростанций, привлекаемых в первую очередь к автоматическому регулированию режима работы энергетической системы по частоте и активной мощности
Глава третья. Технический регулировочный диапазон агрегатов и электростанций и скорость изменения нагрузки
3-1. Постановка вопроса
3-2. Технический регулировочный диапазон котельных агрегатов и котельного цеха и скорость изменения нагрузки
3-3. Технический регулировочный диапазон паровых турбоагрегатов и скорость увеличения нагрузки
3-4. Технический регулировочный диапазон тепловых электростанций и очередность их при, влечения к автоматическому регулированию
3-5. Технический регулировочный диапазон и скорость увеличения нагрузки у гидроэлектростанций
3-6. Влияние технологической автоматики на регулировочный диапазон, скорость изменения нагрузки и надежность работы электростанций
Глава четвертая. Основные понятия из теории автоматического регулирования
4-1. Понятие о регулирующих системах
4-2. Понятие об устойчивости систем автоматического регулирования
4-3. Звенья систем автоматического регулирования
4-4. Критерии устойчивости систем автоматического регулирования
4-5. Структурные схемы и характеристики установившегося режима систем автоматического регулирования
4-6. Обеспечение устойчивости процесса регулирования
4-7. Зона нечувствительности
4-8. Построение амплитудно-фазовой характеристики
4:9. Качество систем автоматического регулирования
Глава пятая, Методы автоматического регулирования режима работы энергетической системы по частоте и активной мощности
5-1. Основные положения
5-2. Метод статических характеристик
5-3. Метод астатической характеристики
5-4. Метод ведущего генератора
5-5. Метод мнимого статизма
5-6. Метод мнимоастатических характеристик
5-7. Метод синхронного времени
5-8. Метод комбинированного регулирования частоты и синхронного времени
5-9. Метод внутреннего статизма
5-10. Метод уравновешивающей э. д. с.
Глава шестая. Регуляторы скорости турбин
6-1. Основные положения
6-2. Регуляторы паровых турбин
6-3. Регуляторы гидравлических турбин
6-4. Электрогидравлические, электромагнитные и электромеханические корректоры регуляторов скорости
6-5. Требования к регуляторам скорости при автоматическом регулировании режима работы по частоте и активной мощности
Глава седьмая. Системы автоматического регулирования режима работы электростанций по частоте и активной мощности
7-1. Основные положения
7-2. Системы регулирования режима работы тепловых электростанций по частоте и активной мощности по методу уравновешивающей э. д. с.
7-3. Системы регулирования частоты и мощности для гидроэлектростанций по методу мнимого
статизма
7-4. Системы регулирования режима работы ГЭС по частоте и активной мощности по методу, уравновешивающей э. д. с.
7-5. Применение вычислительных машин для регулирования режима работы тепловой электростанции
Глава восьмая. Автоматическое регулирование режима работы в энергетических системах с сильными связями и в концентрированных энергетических системах
8-1. Основные положения
8-2. Централизованная система автоматического распределения нагрузок, разработанная в ЭНИН АН СССР
8-3. Централизованная система автоматического регулирования, разработанная в ОРГРЭС
8-4. Первая децентрализованная система автоматического регулирования, разработанная во ВНИИЭ
8-5. Вторая децентрализованная система автоматического регулирования, разработанная во ВНИИЭ
Глава девятая. Автоматическое регулирование режима работы объединенных энергетических систем и единой энергетической системы страны
9-1. Основные положения
9-2. Централизованная система регулирования, разработанная в ЭНИН АН СССР
9-3. Централизованная система регулирования, разработанная в ЛПИ
9-4. Децентрализованная система регулирования, разработанная во ВНИИЭ для объединенных энергетических систем и ЕЭС
9-5. Перспективы применения устройств вычислительной техники для ведения режима ЕЭС
Глава десятая. Измерительные органы частоты
10-1. Требования к измерительному органу частоты
10-2. Измерительный орган с контуром из г и L
10-3. Измерительный орган с контуром из г и С
10-4. Измерительный орган с контуром из параллельно включенных ветвей с г и С и с г и L
30-5. Измерительный орган с контуром из параллельно включенных ветвей с С, г и L и с г
10-6. Орган по дифференциальной фазочувствительной схеме с включенным в средний провод контуром из С, г и L
10-7. Измерительный орган с частотным мостом
10-8. Измерительный орган с частотным фильтром
10-9. Измерительный орган с камертоном
Глава одиннадцатая. Измерительные органы мощности
11-1. Требования к измерительному органу мощности
11-2. Измерительный орган активного тока
11-3. Электромагнитный измерительный орган активной мощности
11-4. Измерительный орган активной мощности, выполненный на полупроводниках
11-5. Измерительный орган, построенный на принципе эффекта Холла
Глава двенадцатая. Магнитнофильтровый регулятор частоты и активной мощности
12-1. Принцип действия
12-2. Измерительный блок
12-3. Устройство задания графика нагрузки
12-4. Устройство распределения нагрузки (УРАН)
12-5. Измеритель активной мощности (ИМ)
12-6. Исполнительный блок (ИБ)
12-7. Ограничитель минимальной мощности (ОММ)
Глава тринадцатая. Камертонный регулятор частоты
13-1. Принцип действия
13-2. Блок измерения частоты
13-3. Блок статизма
13-4. Блок распределения нагрузки
13-5. Блок выходных усилителей
Глава четырнадцатая. Автооператоры ГЭС
14-1. Основные задачи автооператора
14-2. Модернизированный автооператор, разработанный в OATH ГИДЭП
14-3. Автооператор, разработанный во ВНИИЭ
Глава пятнадцатая. Датчики и измерители относительных приростов
15-1. Датчик относительного прироста стоимости электроэнергии (расхода топлива)
15-2. Измерители относительного прироста потерь (ИПП)
15-3. Измерители относительного прироста сети (ИОПС)
Глава шестнадцатая. Устойчивость и качество автоматического регулирования частоты и активной мощности
164. Постановка вопроса
16-2. Статические коэффициенты передачи
16-3. Структурные схемы систем автоматического регулирования частоты и активной мощности в энергосистемах
16-4. Характеристические уравнения звеньев систем автоматического регулирования
16-5. Анализ устойчивости и качества систем автоматического регулирования
Приложения
Литература