Способ управления синхронным генератором при его включении в сеть и устройство для его осуществления

 

1 Способ управления синхронным генератором при его включении в сеть, при котором подают напряжение на обмотку возбуищения генератора, устанавливают величину опорного напряжения , измеряют величину напряжения на якорных обмотках, регулируют указанное напряжение в зависимости от величины и знака рассогласования величины опорного напряжения и измеренного напряжения якорных обмоток, одновременно с этим синхронизируют частоту напряжения генеЬатора с частотой напряжения сети, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения надежности энергосистемы, измеряют величину и знак реактивного тока якорной цепи генератора и в соответствии с полученным сигналом изменяют напряжение на обмотке возбуждения генератора, одновременно с этим в соответствии с этой величиной изменяют величину установленного уровня опорного напряжения до тех пор, пока величина реактивного тока не станет равной нулю, после чего ре -улируют напряжение якоря в соответствии с величиной и знаком рассогласования напряжения якоря и измененного уровня опорного напряжения. 2. Устройство для управления синхронным генератором при включении его в сеть, содержащее реле, готовности включения с двумя группами, замыкающих контактов, блок изменения уставки, выходной сумматор и датчик напряжения, вход которого связан с выводами фаз якорной цепи генератора, а выход подключен к одному из входов усилителя рассогласования , к второму входу которого . i подключен выход блока дистанционного изменения уставки, вход которо (Л го связан с выходом блока изменения уставки, к входу которого подс ключен выход замыкающих контактов коммутатора, а выход усилителя рас1согласования связан с первым входом (выходного сумматора, датчик реактивного тока якоря, выходом соединен ный через нелинейный элемент с первым входом сумматора, на второй вход которого подключен выход задатчиND ка уставки реактивного тока, а выход сумматора подключен к второму входу выходного сумматора, выход которого предназначен для соединения с обмоткой возбуждения генератора, при этом один из замыкающих контактов реле готовности включен последовательно ; в цепь обмотки управления выключателем генератора, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, дополнительно введены реле времени с одной группой замыкающих контактов и промежуточное реле с тремя группами закв кающих контактов , при этом обмотка реле времени включена последовательно с второй группой замыкаквдих контактов реле готовности, контакты реле времени включены последовательно с обмоткой

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) З(51> H 02 P 9 14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

", Р)

:) (1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3348337/24-07 (22) 29.10.81 (46) 15.05.84. Бюл. Р 18 (72) Р.Г.Гольдин, В.Г,Любарский, A.С.Шелепов и В.Г.Якименко (71) Производственное объединение Уралэлектротяжмаш им. В.И.Ленина и Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики (53) 621.313.322(088.8) (56) 1. Иванов-Смоленский A.Â. Электрические машины. М., Энергия, 1980, с.616-617.

2. Методические указании по наладке тиристорной системы возбуждения с автоматическим регулятором сильного действия турбогенераторов ТГВ-300, и ТГВ-200 СПО ОРГРЭС, М., 1976. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СИНХРОННЫМ

ГЕНЕРАТОРОМ ПРИ ЕГО ВКШОЧЕНИИ В

СЕТЬ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ управления синхронным генератором при его включении в сеть, при котором подают напряжение на обмотку возбуждения генератора, устанавливают величину опорного напряжения, измеряют величину напряжения на якорных обмотках, регулируют указанное напряжение в зависимости от величины и знака рассогласования величины опорного напряжения и измеренного напряжения якорных обмоток, одновременно с этим синхронизируют частоту напряжения генератора с частотой напряжения сети, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности энергосистемы, измеряют величину и знак реактивного тока якорной цепи генератора и в соответствии с полученным сигналом изменяют напряжение на обмотке возбуждения генератора, одновременно с этим в соответствии с этой величиной изменяют величину установленного уровня опорного напряжения до тех пор, пока величина реактивного тока не станет равной нулю, после чего регулируют напряжение якоря в соответствии с величиной и знаком рассогласования напряжения якоря и измененного уровня опорного напряжения.

2. Устройство для управления синхронным генератором при включении его в сеть, содержащее реле. готовности включения с двумя группами, замыкающих контактов, блок изменения уставки, выходной сумматор и датчик напряжения, вход которого связан с выводами фаз якорной цепи генератора, а выход подключен к одному из входов усилителя рассогласования, к второму входу которого подключен выход блока дистанционно- щ с: го изменения уставки, вход которого связан с выходом блока изменения уставки, к входу которого подключен выход замыкающих контактов коммутатора, а выход усилителя рас! согласования связан с первым входом Я выходного сумматора, датчик реактивного тока якоря, выходом соединен ный через нелинейный элемент с первым входом сумматора, на второй вход которого подключен выход задатчика уставки реактивного тока, а выход сумматора подключен к второму входу выходного сумматора, выход которого предназначен для соединения с обмоткой возбуждения генератора, при этом один из замыкающих контактов реле готовности включен последовательно в цепь обмотки управления выключателем генератора, о т л и ч а ю щ ее с я тем,,что, с целью повышения надежности, дополнительно введены реле времени с одной группой замыкаю. щих контактов и промежуточное реле с тремя группами замыкающих контактов, при этом обмотка реле времени включена последовательно с второй группой замыкающих контактов реле готовности, контакты реле времени включены последовательно с обмоткой

1092691

Наиболее близким к изобретению является способ управления синхронным генератором при его включении в сеть, при котором подают напряже5 ние на обмотку возбуядения генератора, устанавливают величину опор- ного напряжения, измеряют величину напряжения на якорных обмотках, регулируют указанное напряжение в зависимости от величины и знака рассогласования величины опорного напряжения и измеренного напряжения якорньв: обмоток, одновременно с этим синхронизируют частоту напряжения генератора с частотой напряжения сети, а также устройство для управления синхронным генератором при

его включении в сеть, содержащее реле готовности включения с двумя группами замыкающих контактов, блок

20 изменения уставки и выходной сумматор, датчик напряжения вход которого связан с выводами фаз якорной цепи генератора, а выход подключен к одному из входов усилителя рассогла25 сования, ко второму входу которого подключен выход блока изменения уставки, вход которого связан с выходом блока изменения уставки, к входу которого подключен выход замы3(} кающих контактов коммутатора, а выход усилителя рассогласования связан с первым входом выходного сумматора датчик реактивного тока якоря, выходом соединенный через нелинейный 5 элемент с первым входом сумматора, на второй вход которого подключен выход задатчика уставки реактивного тока, а выход сумматора подключен к второму входу выходного сумматора, выход которого предназначен для соединения с обмоткой возбуждения генератора, при этом один из замыкающих контактов реле готовности включен последовательно в цепь обмотки управления выключателем re45 нератора в сеть. Использование известного способа позволяет генераторы с быстродействующими APB включать в сеть с меньшими бросками тока якоря f23 .

50 Однако известный способ существенно затягивает процесс синхрониза,ции, так как выравнивание напряже. ния должно осуществляться с большей

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования тока возбуядения синхронных машин при их включении на параллельную работы в общую энергосистему.

Известен способ управления синхронным генератором при пуске и включении в сеть на параллельную работу, заключающийся в том, что генератор сиихронизируют с сетью, т.е. в обмотку возбуждения подают ток возбуждения .и, регулируя напряжение синхронного генератора, а также регулируя скорость его вращения, добиваются равенства частоты, фазы и величины напряжения генератора частоте, фазе и величине напряжения сети, после чего генератор включают в сеть fl}.

Абсолютного равенства указанных параметров генератора и сети добиться весьма сложно, поэтому на практике допускают некоторое несоответствие параметров генератора параметрам сети. При этом при включении генератора в сеть в обмотке его якоря протекает уравнительный ток З р, определяемый разностью напряжений сети и генератора, а также реактансом связи меяду сетью и генератором. При наличии автоматического регулятора возбуждения (APB) на уравнительный ток накладывается дополнительный ток, обусловленный изменением тока возбуждения за счет несоответстия уставки напряжения APB напряжению сети, При наличии APB быстродействующего и с большим коэффициентом усиления ртклонение уставки АРВ от напряжения сети сопровождается значительным изменением тока возбуждеййя и столь же значительным изменением тока якоря генератора, что может привести к нарушению устойчиВости сети. Отклонение напряжения сети на 2% от . уставки АРВ должно сопровождаться изменением возбуждения на 50% от.номинального, что приводит к значительному увеличению тока якоря. Таким образом, известный способ управления синхронным генератором характеризуется узкой областью применения (инерционные системы возбуждения) и не применим для генераторов с быстродействующим APB. управления промежуточного реле, первая группа контактов промежуточного реле включена параллельно контактам коммутатора, вторая группа контактов включена параллельно нелинейному элементу, а третья группа контактов соединена параллельно выходу задатчика установки реактивного тока.

1точностью. При аварийных ситуациях, 55 когда необходима максимальная опе1092691 ративность в производстве различных переключений, в синхронизации резервных и отключившихся во время аварии генераторов, задержка процесса синхронизации способствует развитию asa puu. Кроме того, .этот способ не исключает бросков реактивного тока, препятствующих устойчивости сети, а "следовательно, снижающих надежи ос ть работы э нергосис темы.

Цель изобретения — повышение на- f0 дежности энергосистемы.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу для управления синхронным генератором при его включении в сеть, при котором пода--: 15 ют напряжение на обмотку возбуждения генератора, устанавливают величину опорного напряжения, измеряют величину напряжения на якорных обмотках, регулируют указанное напряжение в зависимости от величины и знака рассогласования величины опорного напряжения и измеренного напряжения якорных обмоток, одновременно с этим синхронизируют частоту напряжения ге- нератора с частотои напряжения сети, 25 измеряют величину и знак реактивного тока якорной цепи генератора и в соответствии с полученным сигналом изменяют напряжение на обмотке возбуждения генератора, одновременно с этим в соответствии с этой величиной изменяют величину установленного уровня опорного напряжения до тех пор, пока величина реактивного тока не станет равной нулю, после 35 чего регулируют напряжение якоря в соответствии с величиной и знаком рассогласования напряжения якоря .и измененного уровня опорного напряжения. 40

В устройство для управления синхронным генератором при включении

его в сеть, содержащее реле готовности включения с двумя группами замыкающих контактов, блок изменения уставки, выходной сумматор и датчик напряжения, вход которого связан с выводами фаз якорной цепи генератора, а выход подключен к одному из входов усилителя рассогласования к второму входу которого 50 подключен выход блока дистанционного изменения уставки, вход которого связан с выходом блока изменения уставки, к входу которого подключен выход замыкающих контактов комму- 55 татора, а выход усилителя рассогласования связан с первым входом выходного сумматора датчик реактивноГо тока якоря, выходом соединенный через нелинейный элемент с первым 60 входом сумматора,на второй вход которого подключен выход задатчика уставки реактивного тока, а выход сумматора подключен ко второму входу выходного сумматора, выход кото, 65 рого предназначен для соединения с обмоткой возбуждения генератора, при этом один из замыкающих контактов реле готов нос ти включен последовательно в цепь обмотки управления включателем генератора, дополнительно введены реле времени с одной группой замыкающих контактов и промежуточное реле с тремя группами замы« кающих контактов,при этом обмотка реле времени включена последовательно второй группой замыкающих контактов

1 реле готовности, контакты реле времени включены последовательно с обмоткой управления промежуточного репе, первая группа контактов промежуточного реле включена параллельно контактам коммутатора, вторая группа контактов включена параллельно нелинейному элементу, а третья группа контактов соединена параллельно выходу задатчика уставки реактивного тока.

На фиг. 1 представлена диаграмма алгоритма последовательности операций способа; на фиг. 2 - расшифровка операций, обозначенных на фиг.l; на фиг. 3 — электрическая блок-схема устройства, реализующего способ.

Начальная ситуация 1 (фиг.1) следующая - генератор на холостом ходу, без возбуждения, скорость номинальная; операция 2 — выбор режима синхронизации. При выборе включения в сеть методом. точной синхронизации следующая операция 3 — подача тока в обмотку возбуждения генератора, при этом появляется напряжение генератора; операция 4 - контроль напряжения и разрешение включения следующей операции 5 при достижении напряжением генератора 80Ъ номинального. Операция 5 — включение автосинхронизатора, при этом подключается устройство подгонки напряжения генератора к напряжению сети — операция 6, одновременно подключается частночувствительный контур регулятора скорости операции 7.

Идет процесс синхронизации генератора с сетью по величине напряжения, частоте и фазе. Когда напряжение генератора приблизительно равно напряжению сети (операция 8), частота и фаза генератора равны частоте и фазе сети (операция,9) включается реле готовности включения генератора в сеть (операция 10) .

Если синхронизация генератора с сетью осуществляется методом грубой синхронизации (самосинхронизации), то при выборе этого режима (операция 2) следующая операция ll - контроль отсутствия напряжения генератора, при выполнении этого условия включается реле разности частот (операция 12) . Идет процесс синхро- низации генератора с сетью по час1092691 тоте. При приблизительном равенстве частот генератора и сети (операция 13) включается реле готовности включения генератора в сеть (операция 10) . Генератор включают в сеть (операция 14), при этом одно« 5 временно вводят в работу канал регулирования тока возбуждения в функции отклонения реактивного тока от нулевого значения (операция 15), контролируют включение генератора в 10 сеть (операция 16), .и при включении последнего включают блок изменения уставки напряжения APB в функции отклонения реактивного тока от нуля (операция 17), и ведут процесс подгонки уставки автоматического регулятора напряжения к напряжению сети. Одновременно осуществляют набор активной мощности генератора (операция 18) . Процесс подгонки (операция 19), осуществляют в течение времени, достаточного для завершения процесса. По завершении этого времени (операция 20) отключают блок изменения уставки напряжения в функ- 2> ции отклонения реактивного тока от нуля (опврация 21), и канал регулирования тока возбуждения в функции отклонения реактивного тока от нулевого значения (операция 22) . После этого осуществляют при необходимости набор реактивной нагрузки (операция 23) и продолжают набор активйой нагрузки (операция 18) . Конечная ситуация — 24 (генератор работает в сети с заданной активной и реактивной нагрузкой).

Устройство (фиг.3) содержит синхронный генератор 25, подключенный к сети 26 выключателем 27. К обмотке 28 возбуждения генератора 25 под- 40 ключен возбудитель 29. Система 30 управления возбуждением содержит регулятор 31 напряжения с датчиком 32 напрялсения генератора 25, блоком 33 дистанционного изменения уставки 45 и усилителем 34 рассогласования; регулятор 35 реактивного тока с датчиком 36 реактивного тока, задатчиком 37 уставки, нелинейным элементом

38 и сумматором 39, блок 40 измене- 5() ния уставки напряжения в функции отклонения реактивного тока от нуля, к входу которого подключен комкутатор

41, а выход соединен с входом блока °

33 дистанционного изменения уставки; 55 выходной сумматор 42, 1с входу которого подключены регулятор 31 напряжения и регулятор 35 реактивного то.;а, а выход сумматора 42 подключен к управляющему входу возбудителя 29. Катушка включения 43 выключателя 27 соеди-6О иена последовательно с первым контактом 44 реле 45 готовности. Второй конТакт 46 реле 45 гоТовности включен последовательно с катушкой 47 реле 48 ,времени и катушкой 49 промежуточного 65 реле 50. Контакт 51, размыкающий с выдержкой времени на включение реле 48 времени, включен последовательно с катушкой 49 реле 50. Контакт 52 реле 50 подсоединен параллельно коммутатору 41, контакт 53 реле 50 подсоединен параллельно нелинейному элементу

38, контакт 54 реле 50 подключен параллельно выходу эадатчика 37 уставки реактивного тока.

Управление генератором 25 в процессе синхронизации здесь не рассматривается так как этот процесс общеизвестен и реализуется операциями

3-.9 (фиг.1) при включении в сеть методом точной синхронизации или операциями 11-13 (фиг. 1) при включении в сеть методом самосинхрони- . зации. По завершении процесса синхронизации включается реле 45 готовности. Через контакт 46 реле 45 готовности подается напряжение на катушку 49 реле 50 и на катушку 47 реле 48 времени. Реле 50 и 48 включаются. Контакты 53 и 54 реле 50, замыкаясь, шунтируют нелинейный элемент 38 и выход задатчика 37 уставки, при этом регулятор 35 реактивного тока преобразуется иэ ограничителя минимального возбуждения с уставкой ограничения, равной нулю.

Через контакт 44 реле 45 на катушку включения 43 подается напряжение. Выключатель 27 подключает генератор

25 к сети 26.

Замкнувшийся контакт 52 реле 50 включает блок 40 изменения уставки напряжения в функции отклонения реактивного тока от нуля. После того, как генератор 25 включится в сеть 26 и под действием разницы напряжения сети 26 и ЭДС генератора 25 пртечет уравнительный реактивный ток, который является одновременно и сигналом контроля включения генератора в сеть (операция 16 на фиг.l), сиг.нал, пропорциональный реактивному

:току генератора 25 поступает в блок 40. Под действием этого сигнала на выходе блока 40 появляется напряжение, поступающее на вход блока 33 дистанционного изменения уставки. Выходное напряжение блока

33 изменяется и приближается к выходному напряжению датчика 32 напряжения. Выходное напряжение усилителя 34 рассогласования уменьшается, что приводит к уменьшению выходного напряжения выходного сумматора 42, поступающего на управляющий вход возбудителя 29. В результате изменяется ток возбуждения генератора 25 и уменьшается потребляемая или выдаваемая реактивная мощность. Этот процесс происходить до тех пор пока реактивная мощность генератора 25 и выходное на,пряжение датчика 36 реактивного

1092691 — йпуация — Решение продвижение, ахи уообия соблюдены

Функция едрени

1аз3епение цемй дцное Ьз3ецсм3ии

Аг.2 тока не будут равны нулю. Временная уставка реле 48 времени выбирается большей времени процесса подгонки уставки напряжения АРВ. По истечении времени, заданного уставкой реле 48 времени, контакт 51 отключит катушку 49 реле 50. Контакты 52-54 реле 50 размыкаются, выводя из работы блок 40 и преобразуя снова регулятор реактивного тока с уставкой ограничения, равной нулю обрат- 10 но в ограничитель минимального возбуждения.

Еще в процессе подгонки уставки возможен набор активной мощности 15 генератором. после отключения реле 50 возможен кабор как активной, так и реактиной мощности. Ф:.Для включения генератора в сеть по изобретению не требуется сколько-нибудь высокая точность подгонки.напряжения генератора к напряжению .сети, что упрощает н ускоряет процесс синхронизации. При этом переходной электромагнитный процесс, возникающий при включении генератора.в сеть, протекает быстрее и с меньшими токами.

Кроме того, нагрузка генератора активной мощности может осуществляться сразу же после включения генератора в сеть, которое происходит значительно раньше, чем в известном способе, а это в аварийной ситуации может иметь решающее значение для обеспечения устойчивости энергосистемы и значительно повысить ее надежность ° — ф Ьяюяии u ngzsc

1092691

Составитель A.Ëåáåäåâ

Редактор Т. Парфенова Техред ж.Кастелевич

Корректор А.Дзятко

Подписное

Заказ 3273/42 Тираж 667

ВНИИПИ ГосударственноГо комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж«35у Раушская наб., д. 4/5

1

t ! ! ! !

i!

)! !

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4