Բեռնային հաճախության կարգավորում (LFC) և տուրբինային գubernator-ի կառավարում (TGC) էլեկտրաէներգետիկայում

Տեղաբաշխող միավորների կարճ ներկայացում

Էլեկտրաէներգիայի ստեղծումը հիմնված է և թարմացել է և ոչ թարմացել է էներգետիկ ռեսուրսների վրա։ Տեղաբաշխող միավորները ներկայացնում են էլեկտրաէներգիայի ստեղծման սովորական մոտեցումը։ Այդ միավորներում պայմանական են այն վառելիքները, ինչպիսիք են անтраցիտը, նուկլեար էներգիան, բնական գազը, բիովառելիքները և բիոգազը, որոնք կորցնում են բոյլերում։

Միավորի բոյլերը բարձրահարթ կոմպլեքս համակարգ է։ Նրա ամենապարզ ներկայացման մեջ կարող է պատկերացվել որպես փորձարկատարած տարածություն, որի անդամները լինելով խողովակներով, որոնց միջոցով անընդհատ շրջում է ջուր։ Վառելիքի կորցման ժամանակ բոյլերում ազատվող ջերմական էներգիան փոխանցվում է այդ ջրին։ Այս պրոցեսի ընթացքում ջուրը ձևափոխվում է այն սուր գազային վիճակ, որը կոչվում է նախատեսված ճնշում (150-380 ksc-ի միջակայքում նախատեսման կառուցվածքից կախված) և բարձր ջերմաստիճան (530-732°C-ի միջակայքում նախատեսման կառուցվածքից կախված)։

Այնուհետև այդ սուր գազը ներկայացվում է տեւրբինում, որտեղ այն ընդլայնվում է և նրա ջերմաստիճանը նվազում է։ Այս ընդլայնման պրոցեսում գազը փոխանցում է իր ջերմական էներգիան տեւրբինի առանցքի պտտման էներգիային։ Գազի հոսքը տեւրբինում կարգավորվում է կառավարման սահմանափակի միջոցով, որը կառավարվում է տեւրբինի կառավարման համակարգի կողմից։ Արդյունքում տեւրբինի ակտիվ ուժի ելքը կառավարվում է կառավարի կողմից։ Տեւրբինը կապված է համալին գեներատորի հետ։

Համալին գեներատորը փոխանցում է տեւրբինի մեխանիկական էներգիան էլեկտրաէներգիային։ Համալին գեներատորները ստեղծում են էլեկտրաէներգիան համապատասխանաբար ցածր լարման միջակայքում, սովորաբար 11-26 kV-ի միջակայքում նոմինալ հաճախությամբ։ Այնուհետև այդ լարումը բարձրացվում է 220 kV/400 kV/765 kV-ի կառավարող տրանսֆորմատորի միջոցով էլեկտրաէներգիայի ցանցում տեղափոխման համար։ Էլեկտրաէներգետիկ համակարգների հետազոտություններում այս ամբողջ ինտեգրված համակարգը կոչվում է տեղաբաշխող միավոր։

Տեւրբինի կառավարի կառավարում (TGC)

Ինչպես նախորոշվել է, կառավարը կառավարում է ակտիվ ուժի հոսքը տեւրբինին կառավարման սահմանափակի դիրքը կառավարելով։ Հիդրավլիկ կառավարը կարող է մոդելավորվել որպես ինտեգրալ կոնտրոլեր, որը հարկավոր է տեւրբինի իրական պտտման արագության հետ կապված հետադարձ կապը ստանալու համար։ Նկար 1-ը ցույց է տալիս կառավարի գործողությունը արագության կառավարման ռեժիմում։

Տեւրբինի իրական արագությունը համեմատվում է նախատեսված արագության հետ (որը համապատասխանում է նոմինալ ցանցի հաճախությանը)։ Ստացված արագության սխալի ազդանշանը (∆ωᵣ) ապա ներկայացվում է կառավարին։ Այս սխալի ազդանշանի հիման վրա կառավարը կառավարում է կառավարման սահմանափակի դիրքը. եթե դրական սխալի ազդանշան հայտնվում է (որը ցույց է տալիս, որ իրական հաճախությունը գերազանցում է նոմինալ հաճախությունը), կառավարը կարող է մի քիչ փակել սահմանափակը. հակառակ դեպքում, եթե ստացվում է բացասական սխալի ազդանշան, սահմանափակը բացվում է։

"R"-ը ներկայացնում է կառավարի droop կարգը, որը սովորաբար տարածվում է 3% - 8% միջակայքում։ Մաթեմատիկորեն դա սահմանվում է հետևյալ կերպ.
R = (հաճախության միավոր փոփոխությունը) / (ուժի միավոր փոփոխությունը)

Droop կարգը կրիտիկական է մի քանի տեղաբաշխող միավորների կայուն զուգահեռ գործողության համար, քանի որ դա որոշում է բեռը ինչպես կիսվում է կառավարման տարածաշրջանում։ Ավելի փոքր droop արժեքով միավորները ավտոմատ կերպով կընդունեն ավելի մեծ բեռի բաժինը։

Կառավարման տարածաշրջան

Էլեկտրաէներգետիկ համակարգում տեղաբաշխող միավորները և բեռները բաշխված են մեծ տարածական շրջաններում։ Կայունությունը պահպանելու համար ամբողջ ցանցը բաժանվում է փոքր կառավարման տարածաշրջանների (գլխավորությամբ տարածական հիմքով)։ Այս բաժանումը հնարավորություն է տալիս.

• Օգտակար բեռնահոսքի հաշվարկներ

• Հաճախության և ուժի հավասարակշռության ճշգրիտ կառավարում

Կառավարման տարածաշրջանում բազմաթիվ տեղաբաշխող միավորներ և բեռներ կայանում են միասին։ Էլեկտրաէներգետիկ համակարգը բաժանելով կառավարման տարածաշրջանների համար գործում են մի քանի կարևոր նպատակներ.

1. Բեռնի հաճախության կառավարում

Այս կառուցվածքը հնարավորություն է տալիս կիրառել բեռնի հաճախության կառավարման մեթոդները ցանցի հաճախության պահպանման համար, որը ավելի մանրամասն կանգ կառնալու է հետագայում։

2. Նախատեսված փոխանցումների որոշումը

Եթե կառավարման տարածաշրջանի ստեղծումը չի բավարարում բեռնի պահանջմանը, էներգիան հոսում է նրա մեջ կից կառավարման տարածաշրջաններից կապող գիծների միջոցով (և հակառակը)։

3. Բեռնի արդյունավետ կիսվումը

Բեռնի պահանջը փոփոխվում է օրը ըստ (օրինակ, կիսագիշերին նվազում է, կամ կիսագիշերի հետո առավոտյան և երեկոյան հասնում է առավոտյան գագաթին)։ Կառավարման տարածաշրջանները պարզեցնում են հետևյալ գործընթացները.

• Բեռնի նախատեսված պահանջման և միավորի տարածքի հիման վրա բեռնի կիսվումը միավորների միջև

• Նախատեսված էներգիայի փոխանցումների հաշվարկը այլ կառավարման տարածաշրջանների հետ

Ուժի հավասարակշռություն

Էլեկտրաէներգիան օգտագործվում է իրական ժամանակում (այն չի կարող լինել շարունակական պահել մեծ մասշտաբով)։ Այսպիսով, ուժի հավասարակշռությունը հիմնական պահանջն է.
Ստեղծված ուժ (P₉) = Բեռնի պահանջ (Pd) + Փոխանցման կորուստներ (Pₗ)

Փոխանցման կորուստները սովորաբար կազմում են ստեղծված էներգիայի մոտ 2% և երբ կենտրոնանում են հաճախության կառավարման վրա, դրանք սովորաբար անտեսվում են։ Պարզության համար մենք մոտարկում ենք.
Ստեղծված ուժ (P₉) ≈ Բեռնի պահանջ (Pd)

Հաճախության փոփոխությունը

Ցանցի հաճախությունը փոփոխվում է բեռնի պահանջման և ստեղծման միջև հակահամարleanorության պատճառով։ Ոչ մի համարleanorությունները կայունեցվում են համակարգի իներցիայի համար, բայց նշանակալի տարբերությունները (օրինակ, միավորների կամ փոխանցման գիծների հանումը, մեծ բեռների հաջորդականությունը) կարող են հաճախությունը փոփոխել ±5% միջակայքում։ Կարևոր դեպքերն են.

• Տեղաբաշխող միավորների կամ փոխանցման գիծների չնախատեսված հանումը

• Մեծ բեռների հաջորդական կամ հանումը

Մի շարք դեպքերում (օրինակ, միավորների կամ գիծների հանումը, մեծ բեռների հաջորդականությունը) պահանջման ավելի մեծ է ստեղծման քանակից, որը հանգեցնում է հաճախության նվազմանը։ Հակառակ դեպքում, եթե մեծ բեռն սերվող փոխանցման գիծը հանվում է, ստեղծումը կարող է գերազանցել պահանջումը, որը հանգեցնում է հաճախության աճմանը։ Չնայած համակարգը հակառակ ձևով պատասխանում է այս դեպքերին, հաճախության նվազման հասկացությունը բավարար է հասկանալու երկու վարքերը։

Ինչու հաճախության նվազումները տեղի ունենում են

Երկու հիմնական համակարգի վարք են տեղի ունենում հաճախության նվազումների պատճառով.

1. Բեռնի հեղուկայինությունը

Ինդուկտիվ մոտորները (օրինակ, տնային վենտիլատորները, ինդուստրական դրայները) ստանում են գլխավոր բեռնը ցանցում։ Այդ բեռնի օգտագործումը հաճախության վրա կախված է. հաճախության 1% նվազումը հասար է մեծ համակարգերում ակտիվ ուժի օգտագործման մոտ 2% նվազմանը։ Երբ նոր բեռներ հաջորդական են, հաճախությունը նվազում է, և արդյունքում արդեն գոյություն ունեցող ինդուկտիվ բեռները ավտոմատ կերպով նվազում են ուժի օգտագործումը, մասնակի հանգեցնելով պահանջման և ստեղծման միջև տարբերության միջոցով։

2. Տեւրբին-գեներատոր (TG) խմբերից կինետիկ էներգիայի ազատումը

Սովորական TG խմբերը ունեն մեծ ռոտորներ (սովորաբար >25 տոննան) որոնք պտտվում են 3000 պտ/ր (50Hz ցանցների համար)։ Երբ պահանջումը գերազանցում է ստեղծումը, այդ ռոտորները առանց դիմադրության առաջացնում են պահպանված կինետիկ էներգիան (սովորաբար 3