Устройство для связи двух энергосистем

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЯЗИ ДВУХ ЭНЕРГОСИСТЕМ, содержащее две асинхронизированные синхронные машины с жестко соединенными валами, статорные обмотки которых подключены к соответствующим энергосистема, а роторные обмотки через управляемые преобразователи частоты подключены к выходам своих регуляторов возбуждения, первые, вторые и третьи входы которых соответственно подсоединены к выходам своих датчиков напряжения и частоты энергосистем и датчику углового положения вала, четвертый вход одного из регуля торов возбуждения соединен с выходом датчика активной мощности межсистемной связи, вход управления которого служит для приема сигнала задания, а четвертый вход другого регулятора возбуждения соединен с выходом блока .скольжения, входы которого соединены с выходами датчика углового положения вала и датчиков частот связываемых энергосистем, отличающееся тем, что, с целью повьшения надежности работы устройства и его удешевления, оно дополнительно снабжено блоком задания активной мощности. выход которого соединен с входом управления датчика активной мощности, первый вход блока задания активной мощности служит для приема сигнала задания, а второй его вход соединен с выходом блока скольжения, при этом блок задания активной мощности содержит три потенциометра, пять сумматоров , формирователь сигналов управления ключами, шесть замыкаюпцих ключей и два размыкающих ключа и блок произведения , причем первый и второй выводы первого потенциометра через первый и второй замыкающие ключи соединены с входом второго потени ометра , движок которого соединен с первым входом первого сумматора, движок Л первого потенциометра через второй сумматор соединён с входом потенциометра, движок которого соединен с вторым входом первого сумматорами выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, вход и выход второго сумматора через третий и четвертый замыкаюпще ключи К) соединены с первым входом четвертого сумматора, второй вход которого соединен с вторым выводом первого потенциометра, а выход соединен с первым входом блока произведения, выход которого соединен с вторым входом третьего cyMijiaTopa, выход которого через пятый и шестой замыкающие ключи соединен с первым входом пятого сумматора, второй вход которого через первый и второй размыкающие ключи соединен с выходом второго сумматора, при этом выводы первого потенциометра соединены с источником напряжения,- второй вход блока

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК аю Влив цр Н 02 J 3/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

@ (. Ж )3НЯ ."а": ).", )i

1. . к . 4.е 1 . - А

ВИИЦОТЕЦ„

К) Ь

С:Р, (21) 3632858/24-07 (22) 12.08.83 (46) 30. 10,84. Бюл. -40 (72) Н.Н.Блоцкий, В.А.Марков, В.К.Стрюцков, P.Ñ.Öãoåâ и Ю.Г.Шакарян (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики (53) 621.316.728(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

%502445, кл. Н 02 3 3/06, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

9762087, кл. Н 02 3 3/06, 1978. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЯЗИ ДВУХ

ЭНЕРГОСИСТЕМ, содержащее две асинхронизированные синхронные машины с жест ко соединенными валами, статорные обмотки которых подключены к соответствующим энергосистемаш, а роторные обмотки через управляемые преобразователи частоты подключены к выходам своих регуляторов возбуждения, первые, вторые и третьи входы которых соответственно подсоединены к выходам своих датчиков напряжения и частоты энергосистем и датчику углового положения вала, четвертый вход одного из регуля

I торов возбуждения соединен с выходом датчика активной мощности межсистемной связи, вход управления которого служит для приема сигнала задания, а четвертый вход другого регулятора возбуждения соединен с выходом блока .скольжения, входы которого соединены с выходами датчика углового положения вала и датчиков частот связываемых энергосистем, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства и его удешевления, оно дополнительно снабжено блоком задания активной мощности, выход которого соединен с входом управления датчика активной мощности, первый вход блока задания активной мощности служит для приема сигнала задания, а второй его вход соединен с выходом блока скольжения, при этом блок задания активной мощности содержит три потенциометра, пять сумматоров, формирователь сигналов управления ключами, шесть замыкающих ключей и два размыкающих ключа и блок произведения, причем первый и второй выводы первого потенциометра через первый и второй замыкающие ключи соединены с входом второго потенциометра, движок которого соединен с первым входом первого сумматора, движок первого потенциометра через второй сумматор соединен с входом третьего потенциометра, движок которого соединен с вторым входом первого сумматора выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, вход и выход второго сумматора через третий и четвертый замыкающие ключи соединены с первым входом четвертого сумматора, второй вход которого ,соединен с вторым выводом первого !

1 потенциометра, а выход соединен с первым входом блока произведения, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора, выход которого через пятый и шестой замыкаю щие ключи соединен с первым входом пятого сумматора, второй вход кото" рого через первый и второй размыкающие ключи соединен с выходом второго сумматора,. при этом выводы первого потенциометра соединены с источником напряжения, второй вход блока

1121740 произведения и вход формирователя сигналов управления ключами соединены вместе и образуют второй вход блока задания активной мощности, выход

Изобретение относится к электротехнике1к установкам для передачи электрической энергии по линиям переменного тока, а более конкретно к электромеханическим преобразовате- 5 лям частоты для гибкой связи энергосистем с различающимися частотами.

Известны устройства для связи электроэнергетических систем, выполненные на базе двух асинхронизирован; 10 ных синхронных машин (АСМ) с жестко соединенными валами, статорные обмотки которых. подключаются. раздельно к энергосистемам, содержащие в системе управления АСМ управляемые преобразо- 15 ватели частоты и регуляторы возбуждения, на входы которых поступают сигналы от датчиков углового положения вала агрегата, частот и напряжений объединяемых энергосистем и от датчика активной мощности межсистемной связи.

На выходе каждого регулятора возбуждения формируется сигнал с частотой скольжения ротора, подаваемый на вход схемы управления тиристора управляе-25 мого преобразователя частоты. Соот- ветствукнцим управлением амплитудой и фазой изменяющегося по гармоническому закону напряжения возбуждения и компенсацией электромагнитной инер- 30 ционности ротора осуществляется связь энергосистем с различающимися параметрами режима. При этом частота напряжения возбуждения каждой из ACN ,поддерживается равной разности, частоты напряжения статора и частоты вращения вала агрегата $1) .

Недостатком известного устройства является снижение качества элект роэнергии и нарушение динамической 40 устойчивости энергообъединения, так как в системе управления устройства .используются параметры режима, не обеспечивающие в достаточной степени управление протеКающей через устройст 4» во активной мощностью, поддержание пятого сумматора, выполненного с ° ограничителями, является выходом блока задания активной мощности. напряжения на линии и частоты в энергодефицитной системе и быстрое демпфирование качаний в связываемых энерго системах.

Наиболее близко к предлагаемому устройство, содержащее две асинхронизированные синхронные машины с жестко соединенными валами, статорные обмотки которых подключены к со.ответствующим энергосистемам, управляемые преобразователи частоты, датчик углового положения вала, датчики частоты и напряжения объединяемых энергЬсистем, датчик частоты враще.ния вала агрегата, датчик активной мощности межсистемной связи и регуля" торы возбуждения, при этом регулятор возбуждения АСМ, обеспечивающий под- держание межсистемного перетока активной мощности, снабжен интегрирующими и дифференцирующими элементами по активной мощности и напряжению, регулятор возбуждения АСМ, обеспечивающей заданную скорость вращения вала агрегата, снабжен интегрирующими и дифференцирующими элементами ло скорости вращения вала и по напряжению, а также суммирующим элемен. том по скорости вращения, входы регуляторов подключены к соответствующим, датчикам, а выходы — к входам своих управляемых преобразователей частоты (2).

При работе в энергосистеме на связи могут произойти такие аварии, кото. рые приводят к отключению отдельных участков транзита. Поэтому для управления устройством для связи двух энергосистем необходимо в регуляторы вводить дополнительную информацию для управления мощностью передачи. Эта.информация передается от подстанций по телеканалам.

Недостатком такого устройства является необходимость в указанных телеканалах для передачи дополни1121740 тельной информации о состоянии тран, зистной линии электропередачи, что в целом удорожает устройство и снижает надежность его работы при выходе телеканалов иэ строя.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства и его удешевление

Поставленная цель достигается тем, что устройство для связи двух энергосистем, содержащее две асинхронизиро. ванные синхронные машины с жестко соединенными валами, статорные обмотки которых подключены к соответствующим

15 энергосистемам, а роторные обмотки через управляемые преобразователи частоты подключены к выходам своих регуляторов возбуждения, первые, вторые и третьи входы которых соответст-. венно йодсоединены к выходам своих датчиков напряжения и частоты энерго систем и датчику углового положения вала, четвертый вход одного из регуляторов возбуждения соединен с выходом датчика активной мощности межсистемной связи, вход управления кото рого служит для приема сигнала задания, а четвертый вход другого регулятора возбуждения соединен с выходом блока скольжения, входы которого соединены с выходами датчика углового положения вала и датчиков частот связываемых энергосистем, снабжено дополнительно блоком задания активной мощности, выход которого соединен с входом управления датчика активной мощности, первый вход блока задания активной мощности служит для приема сигнала задания, а второй его вход соединен с выходом блока скольжения, 4О при этом блок задания активной мощности содержит три потенциометра, пять сумматоров, формирователь сигналов управления ключами, шесть замыкающих и два размыкающих ключа 45 и блок произведения, причем первый и второй выводы первого потенциометра через первый и второй замыкаю=. щие ключи соединены с входом второго потенциометра, движок которого соединен с первым входом первого сумматора, движок. первого потенциометра через второй сумматор соединен с входом третьего потенциометра, двюкок которого соединен с вторым входом 55 первого сумматора, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, вход и выход второго сумматора через третий и четвертый замыкающие ключи соединены с первым входом четвертого сумматора, второй вход которого соединен с вторым выводом первого потенциометра, а выход соединен с первым входом блока произведения, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора, выход которого через пятый и шестой замыкающие ключи соединен с первым входом пятого сумматора, второй вход которого через первый и второй размыкающие ключи соединен с выходом вто-. рого:сумматора, при этом выводы * первого потенциометра соединены с источником напряжения, второй вход блока произведения и вход. формирователя сигналов управления ключами соединены вместе и образуют второй вход блока задания активной мощности, выход пятого сумматора, выпол ненного с ограничителями, является выходом блока задания активной мощности

На фиг.1 приведена блок-схема предлагаемого устройства на фиг.2— представлена схема блока задания активной мощности; на фиг.3 — график зависимости Р„ „ =1(б,), реализуемой в предлагаемом устройстве; на фиг.4 — схема сумматора с ограничителями, на фиг.5 — график, поясняющий работу сумматора с ограничителями.

Устройство для связи двух энергосистем содержит асинхронизированные синхронные машины 1 и 2 с жестко соединенными валами, статорные обмот. ки которых подключены к энергосистемам 3 и 4, а роторные обмотки через управляемые преобразователи 5 и 6 частоты подключены к выходам своих регуляторов 7 и 8 возбуждения,первые, вторые и третьи входы которых соответственно подключены к выходам своих датчиков 9 и 10 напряжения и частоты энергосистем и датчику 11 углового положения вала, четвертый вход регулятора

7 возбуждения соединен с выходом датчика 12 активной мощности межсистемной связи, а четвертый вход регулятора 8 возбуждения соединен с выходом блока 13 скольжения, входы которого соединены с выходами датчика 11 углового положения вала и датчиков частоты связываемых энергосистем. Входы датчика 12 ак1121740 метра, например, перетока по параллельной линии электропередачи. В пред. лагаемом устройстве реализован закон изменения уставки Р,ь по активной мощности в функции скольжения

61, который используется в аварийных ситуациях

1

1рзчд14оп, если 5„!5 I4„., 1О A,,6,+8„) если 1пред«iсl 4oo

1ъа4„1лаА,ЕСЛИ -151npe4ñ o„ I o! пред >

А о„«8,,если -1+14on co, <-1 1преА э

I зад1Аоп,еcnи S, -! 514 р где с 6, 1а1пРЕА. тивной мощности соединены с энерго.-. системой и с выходоу блока 14 задания активной мощности, один из входов которого соединен с вторым выходом блока 13 скольжения. Блок

14 задания активной мощности содержит потенциометры 15, 16 и 17 сумматоры 18-22, формирователь 23 сигналов управления ключами ключи

24-3 1 и блок 32 произведения. Первый и второй выводы потенциометра

15 через замыкающие ключи 24 и 25 соединены с входОм потенциометра

16, датчик которого соединен с первым входом сумматора 18, движок потенциометра 15 через сумматор .19 соединен с входом сумматора 18, выход которого соединен с первым входом сумматора 20. Вход и выход сумматора 19 через замыкающие ключи 20

26 и,27 соединены с первым входом сумматора 2) второй вход которого соединен с вторым выводом потенциометра 15, а выход — с первым входом блока 32 произведения, выход которого соединен с вторым входом сумматора 20 выход которого через замыкающие ключи 28 и 29 соединен с первым входом сумматора 22, второй вход которого через ключи 30 и 31 соединен30 с выходом сумматора. 19. Выводы потенциометра 15 соединяются с источником напряжения (не показан), второй вход блока 32 произведения и вход формирователя 23 сигналов управления ключа-. ми соединены с выходом блока 13 сколь жения, выход сумматора 22, выполненного с ограничителями, соединен с вхо дом датчика 12 активной мощности.

Работа устройства для связи двух

40 энергосистем основывается на одновременном управлении напряжениями машин, скоростью вращения вала атрегата и перетоком активной мощности по межсистемной связи.. Заданныи переток . 45 мощности устройство обеспечивает в диапазоне скольжений между частотами связываемых энергосистем, определяемом потолочным значением напряжения возбуждения асинхронизированных син- 50 хронных машин. При этом в нормальных режимах уставка 1„ »<. по активной мощности может быть представлена как суточный график изменения мощ- . ности перетока через устройство свя- 55 зи двух энергосистем и отрабатываться вручную или автоматически, или как функция какого-либо системного пара-Р

1 ьQ414оп 1 A@4 1 ъа414оп+ Р1ъс 4

А,—

Ь14оп ®1преА 1 -1 1„

Р1 ъад1514оп 1Рза41*оп 1 1пред

81о

1 1доп -151npe*

1ъад Aon ъад,! g,рп 1 1пр

161 + 1Р

8z

1 14оп э1 и ре* !

На фиг.2 приведена схема, соответствующая этому закону управления, в нормальном (неаварийном) режиме.

В этом состоянии ключи 24,27,28 и

25,26,29 разомкнуты, а ключи 30 и 3 1 замкнуты. Этому состоянию отвечают скольжения 51, лежащие в рабочем диапазоне

На потенциометр 15 от калиброванного источника поступают напряжения

+U соответствующие в выбранном маср) штабе предельно допустимым значениям уставки по активной мощности+1Р>д41 р„

Соответственно с движка потенциометра 15 снимается сигнал, отвечающий заданному значению уставки

Р ад.в нормальном рабочем режиме.

Этот сигнал в нормальном режиме, дважды инвертируясь (в сумматореинверторе 19 и сумматоре 22) и проходя через замкнутые ключи 30 и 31, появляется с исходным знаком на выходе сумматора 22 и поступает в основную схему регулирования. Та ким образом реализуются заданные рабочие режимы устройства по активной мощности.

На потенциометр 16 поступают сигна,лы !Р ад дрп, через ключ 24 либо— Реард 1дрп через ключ 25, на потенцио1121740 Aors .

p,s,= Аоп Ü ïðåä

15 при неравенствах

7 метр 17 поступает сигнал — Р1 д4 от инвертора 19. Сигналы, снимаемые с потенциометров 16 и 17, суммируются сумматором 18.

Коэффициент усиления КЧ, сумма- . тора 18 и коэффициенты потенциометров 16 .и 17 Р и (г соответственно выбираются таким,образом, чтобы выполнялись соотношения:

l6l„ред

1О ! Дон 1 вред

OiP, <, 0

На выходе сумматора 18 формируется сигнал В. Если замкнут ключ 24 и ра-, зомкнут 25, то В=R, при разомкнутом ключе 24 и замкнутом 25 В=В . На сумматор 21 поступает сигнал—

1р рд)до„, сигнал Р „через ключ

27 и сигнал — Р,, через ключ 26.

Коэффициент усиления сумматора 21

"Чгравен

Зо

)г.

SlPen !54Ð4A поэтому на выходе сумматора 21 образуется сигнал А, причем, если замкнут ключ 27 и разомкнут -ключ 26, А=А а при разомкнутом ключе 27 и замкну3S том 26. А=А . Сигнал А с выхода сумматора 21 поступает на вход блока 32 произведения, на другой вход которого поступает сигнал скольжения 51 из

40 блока 13. Следовательно, на выходе блока 32 произведения получаем сигнал

Д6, (т.е. либо 415, либо А г 5,) . Сигнал A 6 q с блока 3 2 и. сигнал

В с выхода сумматора 18 суммируются

45 сумматором 20, на выходе которого, таким образом, формируется сигнал— (A5„+R), так как сумматор 20 инверти. рует входные сигналы. Этот сигнал че., рез ключи 28 и 29 поступает на вход . 50 выходного сумматора схемы 22 и инвертируется им, поэтому на выходе сумматора 22 образуется сигнал требуемого знака (A5„+8).

Йеобходимую логику состояния клю- 55 чей обеспечивает формирователь 23 сиг налов. Логика состояния ключей отражена в таблице, где замкнутое состояние ключа обозначено единицей разомкнутое - нулем.

Формирователь 23 может быть выпол-. нен в виде блока реле> состоящего из двух реле, одно из которых управляет ключами 24,27,28 и 30 и имеет порог срабатывания б б (др д, а другое управляет ключами 25,26,20 и 3 1 и имеет порог срабатывания 5 =-l5lqpq*

Таким образом, в нормальных режимах, когда скольжение 61 находится в рабочем диапазоне, ни одно из этих реле не достигает порога срабатывания, и обеспечивается второе состояние ключей (см.таблицу) . При .5„ 1 Iцред срабатывает первое реле (второе находится далеко от порога срабатывания) и обеспечивается первое положение ключей (см.таблицу). При срабатывании первого реле на выходе сумматора

22 реализуется зависимость

Р» од(61 1 4151 + 81 р (при срабатывании второго--зависимость

Допустимые значения зависимости уставк" р1 ъод (), т.е. p1ъад =1 рзод1доя при 5„ Iб!А д Р,,=-1Р, „,„при 5) Я1,ц, формируются ограничителем, подключенным к выходному сумматору

22, с уровнями ограничения р „(В режимах, когда скольжение между частотами объединяемых энергосистем выходит за диапазон, допускаемый параметрами асинхронизированных синхронных машин устройства для связи энергосистем, блок задания активной мощности обеспечивает изменение уставки по активной мощности (вплоть до реверса), наиболее благоприятст вующей сохранению как межсистемной связи, так и питанию консольной нагрузки при отключении части этой связи. При этом нет необходимости в дополнительной телеинформации. Это в целом повышает надежность работы предлагаемого устройства для связи двух энергосистем. Задатчик мощности может быть применен в устройствах для связи двух энергосистем, состоящих как Hs двух асин-, хронизированных синхронных машин, так и из асинхронизированной синхронной машины и синхронной машины, а также в асинхронизированных синхронных .двигателях и генераторах.

1121740

Таким образом, технико-экономический эффект от применения предлагае мого устройства состоит в использовании для управления местной информации, что позволяет снизить стоимость исключения надежность вательно, бителей.

Состояние ключей (((Г(I!

Номер

Диапазон скольжения к24 к22 к28 к30 к25 к26 к29 к31

1 1 0 0 0 0 1

0 О 1 . О О 0 1

0 0 1 1 1 1 0

Юл Завчико5 жжщуду юргжисмэ

ФФ?. 1 (sf„ðå,ä„ (пред 1 ) пред

s,<-lsi „,„ устройства вследствие телеканалов и повысить его работы, а- следои энергопитания потре1121740

112 f740

1121740

Заказ 7992/41 Тираж 613

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

Составитель М. Поляков

Редактор Л. Веселовская Техред Т.Маточка Корректор,R. Сирохман