Устройство для связи двух энергосистем

 

Изобретение относится к области электротехники. Цель изобретения - повышение динамической устойчивости связываемых энергосистем и надежности электроснабжения потребителей в аварийных режимах. Устройство содержит две асинхронизированные синхронные машины, связанные общим валом. В нормальном режиме на одну из асинхронизированных синхронных машин возлагаются функции обеспечения заданного перетока активной мощности, а на вторую - регулирование требуемой скорости вращения вала в зависимости от отклонения частот связываемых энергосистем. На обе машины возложены функции поддержания заданного уровня напряжения на шинах энергосистем. В аварийных режимах при набросах мощности выше допустимой устройство изменяет не только величины токов в обмотках возбуждения асинхронизированных синхронных машин, но и частоту напряжения возбуждения на максимально допустимое значение. Это дает возможность быстро изменять мощность машин для восстановления баланса или в максимальной степени уменьшения величины небаланса, что приводит к повышению динамической устойчивости связываемых энергосистем. 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5g 4 Н 02 3 3/06

3т"" Ч !Й!:,, р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4109673/24-07

1 (22) 29.08.86 (46) 15,04,89. Бюл. N9 14 (71) Белорусский политехнический институт (72) Т.Н.Стрелова и Е,В.Калентионок (53) 621.316.)3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 762087, кл. Н 02 J 3/06, 1980.

Авторское свидетельство СССР

N - 1142874, кл . Н 02 J 3/06, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЯЗИ ДВУХ ЭНЕРГОСИСТЕМ (57) Изобретение относится к области электротехники. Цель изобретенияповышение динамической устойчивости ,связываемых энергосистем и надежности электроснабжения потребителей в аварийных режимах. Устройство содержит две асинхронизированные синхронные машины, связанные общим валом. В нормальном режиме на одну из асинхрони1

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к устройствам для гибкой связи энергосистем с различающимися частотами.

Цель изобретения — повьппение динамической устойчивости связываемых энергосистем и надежности электроснабжения потребителей в аварийных режимах.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — схема регулятора возбуждения; на фиг.3— схема второго блока управления; на фиг,4 — схема первого блока управле„„80„„1473ОО2 А1 зированных синхронных машин возлагаются функции обеспечения заданного перетока активной мощности, а на вторую — регулирование требуемой скорости вращения вала в зависимости от отклонения частот связываемых энергосистем, На обе машины возложены функции поддержания заданного уровня напряжения на шинах энергосистем. В аварийных режимах при набросах мощности выше допустимой устройство изменяет не только величины токов в обмотках возбуждения асинхронизирован— ных синхронных машин, но и частоту напряжения возбуждения на максимально допустимое значение. Это дает возЩ можность быстро изменять мощность машин для восстановления баланса или в максимальной степени уменьшения величины небаланса, что приводит к повышению динамической устойчивости связываемых энергосистем, 7 ил.

1. рддр

2 ния; на фиг.5 — блок-схема датчика предельной частоты; на фиг.6,7 — ха- рактеристики переходного процесса устройства при аварийных возмущениях в одной из связываемых энергосистем.

Устройство для связи двух энергосистем 1 и 2 состоит из двух асинхронизированных синхронных машин (АСИ)

3 и 4 с жестко соединенными валами и турбиной 5, статорные обмотки которых подключены к соответствующим энергосистемам, а роторные обмотки .с датчиками 6 и 7 тока ротора соот1473002 ветственно через управляемые преобразователи 8 и 9 частоты подключены соответственно к выходам регуляторов

10 и 11 возбуждения, входы которых соединены с выходами датчика 12 угло5 ного полбжения и скорости вращения вала, датчика частоты своей энергосистемы 13 или 14, датчика 6 или 7 тока ротора. Кроме того, входы регу20

30

40

50 лятора 10 соединены с выходами суммирующего элемента 15 и интегрирующего элемента 16, вход которого соединен вторым выходом суммирующего элемента 15, а вход последнего соединен с датчиком 17 напряжения энергосистемы 1. Последующие входы регулятора 10 соединены соответственно с выходами суммирующего элемента 18, интегрирующего элемента 19, с одним из выходов блока 20 управления, второй выход последнего присоединен к второму входу суммирующего элемента

18, первый вход которого соединен с датчиком 21 активной мощности энергосистемы 1, Вход интегрирующего элемента 19 соединен с вторым выходом суммирующего элемента 18. Входы блока 20 управления соединены с выходами датчиков 21 и 22 активной мощности энергосистем 1 и 2 соответственно. Задатчика 23 активной мощности, датчика 24 реактивной мощности энергосистемы 1, датчиков 25 и 26 сброса и наброса мощности энергосистемы

2 и с вторым выходом регулятора 10 возбуждения, Входы регулятора 11 возбуждения

АСМ 4 соединены с выходами суммирующего элемента 27 и интегрирующего элемента 28, вход которого соединен с вторым выходом суммирующего элемента 27, а вход последнего соединен с датчиком 29 напряжения энергосистемы, 2, Последующие входы регулятора 11 возбуждения соединены соответственно с выходами суммирующего элемента 30, интегрирующего элемента 31, блока 32 управления, Вход интегрирующего элемента 31 соединен с вторым выходом суммирующего элемента 30, а входы последнего соединены с датчиками 13 и 14 частоты энергосистем 1 и 2 соответственно и датчиком 12 углового поло" жения и скорости вращения вала. Входы блока 32 управления соединены с выходами датчиков 21 и 22 активной .мощности энергосистем 1 и 2 соответственно, датчика ЗЗ реактивной мощности энергосистемы 2, датчиков 34 и 35 сброса и наброса мощности энер госистемы 1 и с вторым выходом регулятора il возбуждения.

Регулятор 10 (или 11) возбуждения (фиг.2) содержит преобразователи 36 и 37 координат, сумматор 38, усилитель 39. На входы преобразователя

36 поступают сигналы с датчика 12 углового положения и скорости вращения вала и с датчика 13 (или 14) частоты энергосистем 1 (или 2), с выхода преобразователя 36 сигнал подается в блок 20 (или 32) управления, с выхо-. да которого подается на вход преобразователя 37. На последующие входы преобразователя 37 поступают суммарный сигнал с выходов элементов 15, 16 и суммарный сигнал с выходов элементов 18 и 19 (или суммарный сигнал от элементов 27, 28 и суммарный сигнал от элементов 30 и 31) ° Гармонические сигналы управления частоты скольжения АСМ 3 (или 4), получаемые на выходе преобразователя 37, суммируются в сумматоре 38 с сигналом odратной связи по току ротора от датчиков 6 (или 7). Сигнал с выхода сумматора 38 поступает на вход усилителя 39, на выходе которого формируется управляющий сигнал напряжения возбуждения, поступающий на вход управляемого преобразователя 8 (или 9) частоты.

Блоки 32 и, 20 управления (фиг.З, 4) содержат элементы 40-43 сравнения, релейные элементы 44-49, логические элементы И 50-53, элементы 54 и 55 памяти, логический элемент 56 ИЛИ, дифференцирующий элемент 57, суммирующий элемент 58, инвертор 59, датчик 60 предельной частоты, размыкающие контакты 61-64 и замыкающие контакты 65-68 релейных элементов 4549 соответственно. Один из входов блока 32 управления соединен с входом элемента 40 сравнения, выход последнего соединен с одним из входов релейного элемента 44, выход которого соединен с одним из входов двух логических элементов 50 и 51, второй вход элемента 50 и второй вход эле5 мента 51 через инвертор 59 присоеди-. нен к второму входу блока 32 управления. Выход элемента 50 соединен с входом релейного элемента 45 ° а выход элемента 51 — с входом релейного

5 147 элемента 46 ° Третий вход блока 32 управления присоединен к входу эле.мента 41 сравнения, выход которого соединен с одним из входов релейного элемента 47, выход которого соединен с одним из входов двух логических элементов 52 и 53. Второй вход элемента 52 присоединен к второму входу блока 32 управления, второй вход элемента 53 присоединен к второму входу инвертора 59. Выход элемента 52 соединен с входом релейного элемента 48, а выход элемента 53 соединен с входом релейного элемента 49.

Вход элемента 54 памяти присоединен к четвертому входу блока 32 управления, а вход элемента 55 памяти присоединен к пятому входу блока 32, Входы суммирующего элемента 58 присоединены к выходам элементов 54 и 55 памяти и четвертому входу блока 32, вы-, ход суммирующего элемента 58 присоединен к одному из входов элемента

42 сравнения, второй вход которого присоединен к пятому входу блока 32, Выход элемента 42 сравнения присоединен к второму входу релейного элемента 47 и к одному из входов логического элемента 56, второй вход которого через последовательно соединенные элемент сравнения 43 и дифференцирующий элемент 57 присоединен к пятому входу блока )2 управления. Выход элемента 56 присоединен к второму входу релейного элемента 44. Один из выходов датчика 60 предельной частоты через параллельно соединенные замыкающие контакты 65 и 68 релейных элементов 45 и 49 соответственно, а второй выход через параллельно соединенные замыкающие контакты 66 и 67 релейных элементов 46, 48 соответственно подключены к.выходу блока 32 управления, который через цепочку последовательно соединенных размыкаю,щих контактов 61-64 релейных элементов 45, 46 и 48, .49 соответственно присоединен к шестому входу блока

32 управления, при этом выход блока

32 присоединен к входу, а шестой вход блока 32 присоединен к второму выходу регулятора 11 возбуждения. Элементы 34 сброса 35 наброса мощности энергосистемы 1, датчик 21 активной мощности шин энергосистемы 1 присоединены соответственно к первому, третьему и четвертому входам блока 32 управления, к второму и пятому вхо3002

1О

55 дам которого присоединены соответственно датчики реактивной 3" и активной 22 мощности шин энергосистемы 2.

Блок 20 управления (фиг.4) дополнительно содержит релейный элемент

69, суммирующий элемент 70, нормально разомкнутые контакты 71 и нормально замкнутые контакты 72 релейного элемента 69.

Входы релейного элемента 69 присоединены к выходам элементов 40, 41 сравнения. Входы суммирующего элемента 70 блока 20 управления соединены с первым и седьмым входами блока 2Ь, а выход суммирующего элемента 70 через замыкающие контакть: 71 релейного элемента 69 присоединен к второму выходу блока 20 управления, который через размыкающий контакт 72 релейного элемента 69 соединен с седьмым входом блока 20, который соединен с задатчиком 23 активной мощност», Второй выход блока 20 управления присоединен к второму входу суммирующего элемента 18. Элементы сброса 25 и наброса 26 мощности энергосистемы 2, датчик 22 активной мощности шин энергосистемы 2 присоединены соответственно к первому, третьему и четвертому входам блока 20, к второму и пятому входам которого присоединены соответственно датчики 24 реактивной и

21 активной мощностей шин энергосистемы 1, Один из выходов блока 20 присоединен к входу, а шестой вход блока 20 присоединен к второму выходу регулятора 10 возбуждения.

Датчик 60 предельной частоты, показанный на фиг,5 содержит синхронный генератор частоты 73, выходы которого соединены со входами двух интеграторов 74, 75, на выходе послед- них получают гармонические сигналы е! °, е а соответственно.

В нормальных режимах устройство работает следующим образом.

Механическая мощность у турбины

5, преобразованная машинами 3 и 4 в электрическую, может в зависимости от режима работы объединенной энергосистемы передаваться одновременно в обе энергосистемы 1 и 2 или только в одну из них. Значение активной мощности, передаваемое через устройство, задается задатчиком 23 активной мощности, сигнал с выхода которого через размыкающий контакт 72 релейного элемента 69 поступает на вто!

473002 рой вход суммирующего элемента 18, на первый вход последнего поступает сигнал с датчика 2! активной мощности шин энергосистемы 1. С одного из выходов суммирующего элемента 18 и с выхода интегрирующего элемента 19 на вход последнего поступает сигнал с второго выхода элемента 18, а с одного из выходов суммирующего элемента 15, на входы которого поступа ют сигналы с датчика 17 напряжения энергосистемы .1 и заданное значение напряжения на шинах энергосистемы 1 и с выхода интегрирующего элемента

16, на вход последнего поступает сигнал с второго выхода суммирующего элемента 5, на входы преобразователя

37 координат регулятора !0 возбуждения . поступают сигналы, пропорциональные от-,20

Клонению перетока активной мощности через ACN 3 устройства от заданного значения и интегралу этого отклонения, отклонению напряжения на шинах энергосистемы 1 от заданного эначе- 25 ния и интегралу этого отклонения, т ° е. при работе устройства элементы

15 и 16 обеспечивают пропорционально-интегральные регулирование напряжения на шинах энергосистемы 1, эле- 30 менты 18 и 19 — пропорционально-интегральное регулирование перетока активной мощности через устройство.

На входы преобразователя 36 координат Регулятора 10 возбуждения поступают сигналы с датчика.12 углового положения и скорости вращения. вала и с датчика 13 частоты энергосистемы 1. С выхода преобразователя 36 регулятора 10 гармонический сигнал 40 частоты скольжения, равной разности частот энергосистемы 1 и частоты вращения вала устройства, поступает на шестой вход блока 20 управления и через цепочку нормально замкнутых контактов 61-64 обесточенных релейных элементов 45, 46 и 48, 49 соответственно подается на вход преобразователя 36 координат регулятора

10 возбуждения, куда поступают также суммарные сигналы с выходов элементов 15, 16 и 18, 19. Гармонические сигналы управления частоты скольжения АСМ 3, получаемые на выходе преобразователя 37, суммируются в сумматоре 38 сигналом обратной связи по току ротора от датчика 6, сигнал с выхода сумматора 38 поступает на вход усилителя 39, на выходе которого формируется управляющий сигнал напряжения возбуждения, поступающий на вход управляемого преобразователя 8 частоты., с выхода которого подводится к роторным обмоткам возбуждения

АСМ 3, С одного из выходов суммирующего элемента 30, в котором формируется задание на требуемую частоту вращения вала устройства в зависимости от отклонения частот связываемых энергосистемы 1 и 2 как полусумма частот энергосистем 1 и 2, на входы которого поступают сигналы с датчиков 13 и 14 частоты энергосистемы 1 и 2, датчика 12 углового положения и скорости вращения вала и с выхода интегрирующего элемента 31, на,вход последнего поступает сигнал с второго выхода суммирующего элемента 30, а с одного из выходов суммирующего элемен— та 27, на вход которого поступают сигнал с датчика 29 напряжения энергосистемы 2 и заданное значение напря- жения на шинах энергосистемы 2 и с выхода интегрирующего элемента 28,, на вход которого поступает сигнал со второго выхода элемента 27, на входы преобразователя 37 координат регулятора 11 возбуждения поступают сигна-. лы, пропорциональные отклонению скорости вращения вала от требуемого значения и интегралу этого отклонения, отклонению напряжения на шинах энергосистемы 2 от заданного значения и интегралу этого отклонения, таким образом элементы 27 и 28 обеспечивают пропорционально-интегральное регулирование напряжения на шинах энергосистемы 2, элементы 30 и 31 — пропорционально-интегральное регулирование скорости вращения вала устройства.

На входы преобразователя 36 регулятора 11 возбуждения поступают сигналы с датчика 12 углового положения и скорости вращения вала и с дат" чика 14 частоты энергосистемы 2. С выхода преобразователя 36 гармонический сигнал частоты скольжения, равной разности частот энергосистемы 2 и частоты вращения вала устройства, поступает на шестой вход блока 32 управления и через цепочку размыкающих контактов 61-64 обесточенных релейных элементов 46, 45 и 48, 49 подается на вход преобразователя 37 координат регулятора 11, куда поступают также

147300 суммарные сигналы с выходов элементов 27, 28 и 30, 31. Гармонические сигналы управления частоты скольжения ACM 4 получаемые на выходе преЭ

5 образователя 37, суммируются в сумматоре 38 с сигналом обратной связи по . току ротора от датчика 7. Сигнал с выхода сумматора 38 поступает на вход усилителя 39, нв. выходе которог о формируется управляющий сигнал напряжения возбуждения, поступающий на вход управляемого преобразователя 9 частоты, с выхода которого подводится к роторным обмоткам возбуждения

ACM 4.

Итак, на АСМ 3 возлагаются функции обеспечения заданного перетока активной мощности, на АСМ 4 — регулирование требуемой скорости вращения вала в зависимости от отклонения частот связываемых энергосистем

7 на обе ACM 3 и 4 — поддержание задан- ного уровня напряжения на шинах энергосистем l и 2. 25

В аварийных режимах устройство работает следующим образом.

Например, при коротком замыкании в энергосистеме 1 в момент времени электромагнитная мощность АСМ 3 рез- Зр ко снижается. Величина сброса мощности 1 Р, фиксируется элементом 34 . сброса моц ности энергосистемы I.

Сигнал с выхода элемента 34 поступает в элемент 40 сравнения блока 32 управления, где сравнивается с вели- чиной сброса мощности, допустимой по условию сохранения устойчивости.

При этом, если величина ЬРС, больше допустимой величины сброса по усло- 4р вию сохранения устойчивости, то с выхода элемента 40 сигнал поступает на первый вход релейного элемента 44.

Элемент 44 срабатывает, подавая сигналы на первые входы логических эле- 45 ментов 50 и 51. Срабатывание элементов 50 и 51 зависит от знака ввличины реактивной мощности Q энергосистемы 2, Например, если Q ) О, то на вход элемента 50 поступает положи- 5р тельный сигнал от.датчика 33 реактивной мощности энергосистемы 2 и сигнал от элемента 44, а на выходе появляется сигнал, поступающий в релейный элемент 45. Элемент 45 срабатывает, размыкая свой размыкающий контакт 61 и замыкая замыкающий контакт

65. При этом снимается управляющий сигнал с выхода преобразователя 36

2 10 координат регулятора 11 возбуждения, а на вход преобразователя 37 координат регулятора 11 поступает сигнал е" от датчика 60 предельной частоты. На последующие входы преобразо.вателя 37 поступают также суммарные сигналы с выходов элементов 27, 28 и 30, 31. На выходе преобразователя

37 появляется управляющий сигнал на изменение предельно возможной частоты напряжения возбуждения ACM 4, который суммируется в сумматоре 38 с сигналом обратной связи по току ротора от датчика 7, суммарный сигнал поступает в усилитель 39, с выхода которого поступает в управляемый преобразователь 9 частоты, с выхода последнего подводится к роторным обмоткам возбуждения АСМ 4, Этим обеспечивается поворот вектора напряжения возбуждения ACM 4 относительно вектора напряжения энергосистемы 2 и соответственно увеличсчие активной мощности АСМ 4. Элементы 54 и 55 периодически запоминают мощности нормального установившегося режима, поэтому в рассматриваемом переходном режиме на выходе элементов 54 и 55 имеются сигналы, пропорциональные доаварийным значениям мощностей Р,, P ACM 3 и 4 соответственно по<о

9 ступающие на вход суммирующего элемента 58, куда поступает также текущее значение мощности АСМ 3 Р, На выходе элемента 58 появляется сигнал (Р о +Р4 +Р ),пропорциональный доаварийным мощностям обеих АСМ и текущему значению мощности ACN 3, поступающий на первый вход элемента 42 сравнения, на второй вход которогc поступает сигнал с выхода датчика 22 о текущем значении мощности АСМ 4 Р„. Когда . значение Р сравняется со значением (Р +Р о +Р + ), что свидетельствует о возникшем балансе мощностей на валу устройства, то на выходе элемента

42 появляется сигнал, поступающий на вход логического элемента 56, с выхода которого сигнал поступает на второй вход релейного элемента 44, который возвращается в исходное положение, снимается сигнал с элемента

50 и релейный элемент 45 приходит в исходное состояние, тем самым размыкая свой контакт 65 и замыкая кон- такт 61, отключая от регулятора 11 возбуждения датчик 60 предельной частоты и подключая через цепочку

3002 12 который дифференцирует текущее значение мощности АСМЧ Р41 с выхода датчика 22. В элементе 43 значение с1РоЬ

5 - -- сравнивается наибольшим значениdt

11

147 размыкающих контактов 61, 62, 63, 64 релейных элементов 45, 36, 48, 49 выход преобразователя 36 координат регулятора 11 к входу преобразователя

37 регулятора ll на выходе которого формируется гармонический сигнал

Ji i с управления частоты скольжения е) аналогично нормальному режиму.

Таким образом, временное изменение частоты напряжения возбуждения позволяет восстановить баланс мощности на валу устройства, однако не всегда в аварийных режимах изменением частоты напряжения возбуждения можно восстановить баланс мощности.

Известно, что при компенсации электромагнитной инерционности роторов АСМ электромагнитная мощность

ACM определяется по уравнению

U - Е

p = -- — — sin6, {1) х где F. — - ЭДС, наведенная потоком ротора в обмотке статора;

Ъ вЂ” напряжение на шинах энергосистемы; угол между вектором ЭДС в об- мотке статора и вектором на-, ) пр)пкения шин энергосистемы

Величины ЗДС Е и угла 8 определяются значением напряжения возбуждения, приложенным к роторным обмоткам возбуждения АСМ, и углом вектора напряжения возбуждения Ug относительно вектора напряжения энергосистемы U, . Поэтому при изменении угла вектора U относительно вектора Б изменяется Е и угол h, что согласно (1) приводит к изменению активной мощности АСМ. При о =90 активная мощность

АСМ принимает максимальное значение.

При дальнейшем увеличении 8 свыше

90 активная мощность ACM начинает

Ф уменьшаться, что приведет к еще большему небалансу мощности на валу устройства.

Поэтому, если угол 3 достигает 90, а возникший небаланс не ликвидируется, то дальнейший поворот вектора

U относительно вектора U а следовательно, и поворот вектора Е относительно вектора П) не приводит к увеличению активной мощности АСМ, а наоборот увеличивает небаланс. Чтобы этого непроизошло, на второй вход логического элемента 56 поступает сигнал с выхода элемента 43 сравнения, на вход последнего поступает сигнал с дифф ренцирующего элемента 57, dPqq ем производной. Если — — этой веdt

«1 Р4Ь личины, т.е ° — -- c О, это значит что

10 dt 1 мощность ACN 4 достигла максимального значения и на выходе элемента 43 появляется сигнал, поступающий на второй вход элемента 56, с выхода ко15 торого сигнал возвращает в исходное положение релейный элемент 44.Таким образом, с максимальным быстродействием можно ликвидировать или уменьшить возникший небаланс мощности

2р на валу устройства. Оставшаяся величина небаланса мощности устраняется по цепям пропорционально-интегрального регулирования заданного перетока активной мощности через устройство

26 и требуемой частоты вращения вала устройства.

При отключении КЗ получается наброс мощности hP« Hs ACM 3. Данная величина наброса фиксируется блоком

30 35 наброса мощности энергосистемы сравнивается в элементе 41 сравнения с заданной величиной, определяемой условиями устойчивости или качеством переходного процесса. Если величина наброса мощности АРц больше эадан1 ной величины, то на выходе элемента

41 появляется управляющий сигнал на срабатывание релейного элемента 47, который срабатывает, подавая сигнал

40 на логические элементы 52 и 53. Срабатывание элементов 52 и 53 зависит от знака величины реактивной мощности энергосистемы 2. Поскольку на элемент 52 поступает положительный сиг4б нал от датчика 33, то на выходе элемента 52 появляется управляющий сигнал на срабатывание релейного элемента 48, Элемент 48 срабатывает, размыкая свой размыкающий контакт 63 и замыкая замыкающий. контакт 67. При этом снимается управляющий сигнал с выхода преобразователя 36 координат регулятора ll возбуждения, а на вход преобразователя 37 координат регулятора 11 поступает сигнал е)

)ею от датчика предельной частоты. На последующие входы блока 37 поступают также суммарные сигналы с выходов элементов 27, 28 и 30, 31. На выходе

13

147 блока 37 появляется управляющий сигнал на изменение предельно возможной частоты напряжения возбуждения ACM . 4, который суммируется в сумматоре

38 с сигналом обратной связи по току ротора от датчика 7, суммарный сигнал поступает в усилитель 39, с выхода которого поступает в управляемый преобразователь 9 частоты, с выхода последнего подводится к роторным обмоткам возбуждения ACM 4. Этим обеспечивается поворот вектора напряжения возбуждения ACM 4 относительно вектора напряжения энергосистемы 2 и соответственно уменьшение активной мощности АСМ 4. Уменьшение мощности

ACM 4 происходит до тех пор, пока на релейный элемент 47 не придет управляющий сигнал с блока 42 на возвращение релейного элемента 47 в исходное состояние. Тем самым снимается сигнал с логического элемента 52 и ре-. лейный элемент 48 возвращается в исходное состояние, размыкая свой контакт .67 и замыкая контакт 63, отключая от регулятора 11 возбуждения датчик 60 предельной частоты и подключая через цепочку размыкающих контактов

61-64 релейных элементов 45, 46 и 48, 49 выход преобразователя 36 координат регулятора 11 к входу преобразователя 37 регулятора 11, на выходе которого формируется гармонический сигнал управления частот скольжения е аналогично нормальному режиму.

Управляющий сигнал с элемента 42 достигает элемента 47 в том случае, если на валу устройства наступит баланс мощности, т.е, когда сравняет- ся в элементе 42 сравнения текущее значение мощности ACM 4 Р4 датчика 22 . со значением (P4o +Р о -Р ) с выхода суммирующего элемента 58, На входы элемента 58 поступают сигналы с выходов элементов 54 и 55 па мяти, пропорциональные доаварийным значениям мощностей Р „, Р „ ACM

3 и 4 соответственно, и сигнал,пропорциональный текущему значению мощности ACM 3 P . Элементы 54 и 55 памяти периодически запоминают мощности нормального установившегося режима с датчиков 21 и 22.

Такое управление мощностью обес, печивает плавный переход .к нормальному установившемуся режиму без больmoro затормаживания машины.

3002

55

Если, например, значение реактивной мощности Q с датчика 33 отрицаг тельное, то на логические элементы

50 и 52 поступают отрицательные сигналы, и через инвертор 59 на логические элементы 51 и 53 поступают положительные сигналы, поэтому при К сигнал на выходе элемента 50 отсутствует, а появляется управляющий сигнал на выходе логического элемента 51; при набросе мощности íà ACM

3 отсутствует сигнал на выходе элемента 52 и появляется управляющий сигнал на выходе элемента 53.

Поэтому срабатывает при К релейный элемент 46, а при набросе мощности — репейный элемент 49, В остальном работа устройства аналогична описанному.

При повреждении вызванном К в

) энергосистеме 2, устройство работает аналогично его работе при аварийном возмущении в энергосистеме 1, но при этом управление осуществляет блок

20 управления. При этом происходит дополнительное изменение задания на переток мощности через АСИ 3 устройства на время переходного процесса, Осуществляется это следующим образом, При К> в энергосистеме 2 сигнал с выхода элемента 25 сброса мощности .энергосистемы 2 поступает в суммирующий элемент 70, куда поступает также сигнал от задатчика 23 активной мощности и на выходе элемента

70 получается суммарный сигнал величины сброса мощности энергосистемы

2 b Ðс и задания перетока мощности сг в нормальном режиме. Если величина сброса h P больше допустимой величины сброса по условиям сохранения устойчивости, то срабатывает релейный элемент 69, размыкая свой контакт 72 и замыкая контакт 71, тем самым подавая в суммирующий элемент

18 новое задание перетока активной мощности через АС11 3 устройства, на время возмущения в энергосистеме 2, При снятии возмущения, которое отражается в набросе мощности на

ACM 4, данный наброс мощности h.P

Нг фиксируется элементом 26 наброса мощности. Если величина наброса мощности hP< больше заданной величины, 2. определяемой условиями устойчивости или качеством переходного процесса, то элемент 41 сравнения срабатывает и подает управляющий сигнал на воз15 1473 вращение релейного элемента 69 в исходное состояние, при этом контакт

71 размыкается, а контакт 72 замыкается в переток мощности через АСМ 3 устройства определяется задатчиком

23 активной мощности.

Преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с известным является повышение динамической устойчивости связываемых энергосистем и надежности электроснабжения потребителей в аварийных режимах, в том числе и при установке на вал устройства турбины, за счет введения в его схему элементов сброса и наброса мощности, датчиков реактивной мощности, датчика активной мощности второй энергосистемы. второго блока управления, второго суммирующего элемента в первый блок управления, Это позволяет в переходном режиме изменять не только величины токов в обмотках возбуждения, но и частоту напряжения возбуждения на максимально допустимое значение, что дает возможность значительно быстрее изменять мощность машин АСИ для восстановления баланса или в максимальной степени уменьшения величины небаланса мощности на валу устройства по сравнению с известным, где изменение мощности АСМ обеспечивается только путем изменения токов в обмотках ротора. Поэтому предлагаемое устройство обеспечивает минимально возможное изменение скольжения как при набросе, так и сбросе мощности и позволяет сохранить динамическую устойчивость связываемых энергосистем, обеспечить необходимое качество переходного процесса и предотвратить отключение потребителей из-за нарушения устой чивости.

Формула изобретения

Устройство для связи двух энергосистем, содержащее две асинхронизи" рованные синхронные машины с жестко соединенными валами, статорные обмотки которых подключены к соответствующим энергосистемам, два управляемых преобразователя частоты, подключенных к роторным обмоткам соответствующих машин, датчик углового положения и скорости вращения вала, два датчи- ка частоты и напряжения, подключенных к шинам каждой энергосистемы, датчик

002

15.подсоединены к датчику углового положения .и скорости вращения вала, к датчику частоты соответствующей энер20

30

55 активной MQEности, подключенный к шинам первой энергосистемы, четыре интегрирующих и четыре суммирующих элемента, задатчик активной мощности, блок управления, содержащий сумматор, два регулятора возбуждения, выход которых подсоединен к управляемому преобразователю частоты каждой из машин, причем каждый регулятор . возбуждения содержит два преобразователя координат, сумматор и усилитель, при этом входы одного преобразователя координат являются двумя входами регулятора возбуждения, которые госистемы, выход второго преобразователя координат через последовательно соединенные сумматор и усилитель подключен к выходу регулятора возбуждения, а входы второго преобразователя координат являются входами регулятора возбуждения, причем входы одного из регуляторов возбуждения подсоединены к двум суммирующим и двум интегрирующим элементам, при этом вход одного из суммирующих элементов присоединен к датчику напряжения, а второй выход подсоединен к входу одного из интегрирующих элементов, вход второго суммирующего элемента присоединен к датчику мощности, а второй выход подсоединен к входу второго интегрирующего элемента, входы второго регулятора возбуждения подсоединены к третьему и четвертому суммирующим и интегрирующим элементам, при этом вход третьего суммирующего элемента присоединен к датчику напряжения, а второй выход — к входу третьего интегрирующего элемента, входы четвертого суммирующего элемента подсоединены к дат" чикам частоты и датчику углового положения н скорости вращения вала, а второй выход — к входу четвертого интегрирующего элемента, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения динамической устойчивости связываемых энергосистем и надежности энергоснабжения потребителей в аварийных режимах, оно дополнительно снабжено элементами сброса и наброса мощности, датчиками реактивной мощности, подключенными к шинам соответствующих энергосистем, датчиком активной мощности второй энергосис3002

50 мирующим элементом, причем входы седьмого релейного элемента присое55

17 147 темы, вторым блоком управления, при этом регуляторы возбуждения снабжены дополнительным выходом, к которому подключен выход первого преобразователя координат, дополйительным входом, к которому подключен один из входов второго преобразователя координат, каждый из блоков управления дополнительно снабжен четырьмя элементами сравнения, шестью релейными элементами, четырьмя логическими элементами И, двумя элементами памяти, логическим элементом ИЛИ, дифференцирующим элементом, инвертором, датчиком предельной частоты, размыкающими и замыкающими контактами релейных элементов, причем вход одного из элементов сравнения присоединен к одному из входов блока управления, а выход соединен с одним из входов одного из релейных элементов, выход которого соединен с одним из входов двух логических элементов И, второй вход одного из них и второй вход второго через инвертор присоединен к второму входу блока управления, выход первого логического элемента И соединен с входом второго релейного элемента, выход второго логического .элемента И соединен с входом третьего релейного элемента, третий вход . блока управления присоединен к входу второго элемента сравнения, выход которого соединен с одним из входов четвертого релейного элемента, выход которого соединен с одним из входов третьего и четвертого логических элементов И, второй вход третьего логического элемента И присоединен к второму входу блока управления, второй вход четвертого логического элемента И вЂ” к второму выходу инвертора, выход третьего логического элемента И соединен с входом пятого релейного элемента, выход четвертого логического элемента Vi соединен с входом шестого релейного элемента, вход одного из элементов памяти присоединен к четвертому входу блока управления, а вход другого элемента памяти — к пятому входу блока управления, входы сумматора присоединены к выходам элементов памяти и четвертому входу блока управления, выход сум,.матора присоединен к одному из входов третьего элемента сравнения, второй вход которого присоединен к пятому входу блока управления, выход треть5

45,его элемента сравнения присоединен к второму входу четвертого релейl його элемента и одному из входов логического элемента ИЛИ, второй вход которого через последовательно соединенные четвертый элемент сравнения и дифференцирующий элемент присоединен к пятому входу блока управления, выход логического элемента ИЛИ присоединен к второму входу первого релейного элемента, один из выходов датчика предельной частоты через параллельно соединенные замыкающие контакты второго и шестого релейных элементов, а другой выход через параллельно соединенные замыкающие контакты третьего и пятого релейных элементов подключены к выходу блока уп- равления, который через цепочку последовательно соединенных размыкающих контактов второго, третьего, пятого и шестого релейных элементов присоединен к шестому входу блока управления, при этом выход одного из блоков управления присоединен к дополнительному входу, а шестой вход присоединен к второму выходу первого регулятора возбуждения, выход второго блока управления присоединен к дополнительному входу, а шестой вход — к второму выходу второго регулятора возбуждения, элементы сброса и наброса мощности, датчик активной мощности шин первой энергосистемы присоединены соответственно к первому, третьему и четвертому входам второго блока управления, к второму и пятому входам которого присоединены соответственно датчики реактивной и активной мощностей шин второй энергосистемы, элементы сброса и наброса мощности, датчик активной мощности шин второй энергосистемы присоединены соответственно к первому, третьему и четвертому входам первого блока управления, к второму и пятому входам которого присоединены соответственно датчики реактивной и активной мощностей шин первой энергосистемы, первый блок управления дополнительно снабжен седьмым релейным элементом с замыкающим и размыкающим контактами, вторым сумдинены к выходам первого и второго элементов сравнения, входы второго суммирующего элемента блока управления соединены с первым и седьмым

19 го

1ИЗООг входами блока управления, а выход второго суммирующего элемента блока управления через замыкающие контакты седьмого релейного элемента при-! соединен к второму выходу первого блока управления, который через размыкающий контакт седьмого релейного элемента соединен с седьмым входом первого блока управления, который присоединен к задатчику активной мощности, второй выход первого блока управления присоединен к второму входу второго суммирующего элемента.

1473002

1473002

l473002!

473002

Составитель Yi.Поляков

Редактор М,Недолуженко Техред М,Дидык Корректор С.Черни

Заказ 1721/53 Тираж 605 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,!01