Устройство для управления асинхронизированным электромеханическим преобразователем частоты

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности, к асинхронизированным электромеханическим преобразователям частоты (АС ЭМПЧ) для гибкой связи энергосистем с различающимися частотами. Целью изобретения является повышение надежности функционирования межсистемной связи путем сохранения работоспособности АС ЭПМЧ при потере возбуждения одной из фаз обмотки ротора. При потере возбуждения одной из фаз первой машины срабатывает устройство релейной защиты первой машины, в результате чего первая машина работает в синхронном режиме, поддерживая заданное значение напряжения, вторая же машина обеспечивает заданные значения мощности и напряжения и демпфирует колебания частоты вращения. При потере возбуждения одной из фаз второй машины срабатывает устройство релейной защиты второй машины, в результате чего уже вторая машина работает в синхронном режиме, поддерживая заданное значение напряжения, первая же машина обеспечивает заданные значения мощности и напряжения и демпфирует колебания частоты вращения. Устройство позволяет сохранить заданный переток мощности по межсистемной связи при потере возбуждения одной из фаз обмотки ротора, т.е. сохранить работоспособность АС ЭМПЧ. 10 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСаУБЛИК 511 4 Н 02 3 3/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPHTHRM

ПРИ fKHT ССОР

1. (61) 1246239 (21) 4279792/24-07 (22) 09,07.87 (46) 23.09.89. Бюл. ¹ 35 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики (72) В.В.Саркисян, P.Ñ,Öãoåâ, И.Ю.Мирошников и Ю.Г.Шакарян (53) 621.311.016 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1246239, кл. H 02 3 3/06, .1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОНИЗИРОВАННЫМ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к асинхронизированным электромеханическим преобразователям частоты (АС ЭМПЧ) для гибкой связи энергосистем с различающимися частотами. Целью изобретения является повьппение надежности функционирования межсистемной связи путем сохранения работоспособности АС ЭПМЧ при

Изобретение относится к электротехнике, в частности к передаче электрической энергии по линиям переменного тока, а более конкретно к электромеханическим преобразователям частоты для гибкой связи энергосистем с различающимися частотами, и является усовершенствованием известного устройства по авт.св. № 1246239 п.1.

Цедью изобретения является повьппение надежности функционирования меж..Я0„„1510047 А 2

2 потере возбуждения одной из фаз об-, мотки ротора. При потере возбуждения одной из фаз первой машины срабатыЭ вает устройство релейной защиты первой машины, в результате чего первая машина работает в синхронном режиме, поддерживая заданное значение напряжения, вторая же машина обеспечивает заданные значения мощности и напряжения и демпфирует колебания частоты вращения. При потере возбуждения одной из фаз второй машины срабатывает устройство релейной защиты второй машины, в результате чего уже вторая машина работает в синхронном режиме, поддерживая заданное значение напря- с е жения, первая же машина обеспечивает заданные значения мощности и напряжения и демпфирует колебания частоты вращения, Устройство позволяет сохранить заданный переток мощности по межсистемной связи при потере возбуждения одной из фаз обмотки ротора, т.е. сохранить работоспособность АС

ЭМПЧ. 10 ил, системной связи путем сохранения работоспособности АС ЭМПЧ при потере возбуждения одной из фаз обмотки ротора.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства для управления

АС ЭМПЧ; на фиг. 2 и 3 — схемы регуляторов; на фиг. 4 — схема измерителя частоты вращения вала; на фиг. 5задатчик частоты вращения вала; на фиг. 6 - датчик напряжения; на фиг. 7—

151004 преобразователь координат; на фиг. 8 - формирователь проекций тока ротора; на фиг. 9 и 10 — графики переходных процессов, рассчитанные на

ЦВМ, при потере возбуждения соответственно на машине, управляемой по мощности, а также на машине, управляемой по частоте вращения вала.

Схема устройства для управления

АС ЭМПЧ, связывающего энергосистемы

1 и 2 и состоящего из двух АСМ 3 и

4 с жестко соединенными валами, включает в себя управляемые преобразователи 5 и 6 частоты, входы которых 15 соединены с выходами регуляторов 7 и 8 возбуждения. На входы регуляторов

7 и 8 поступает информация от датчиков 9 и 10 напряжения и датчиков 11 и 12 частоты энергосистем, сигнал от 20 которых поступает также на вход задатчика 13 частоты. На входы регуляторов 7 и 8 поступает также информация от измерителя 14 частоты вращения вала и датчиков 15 и 16.активной мощ- 25 ности первой .и второй машины, причем информация от датчика 16 активной мощности поступает на вход регулятора 8 через нелинейный элемент 17, усилитель 18 и элемент 19 сравнения. 30

Другой вход элемента 19 сравнения подключен к выходу формирователя 20 уставки активной мощности. Сигнал с другого выхода формирователя 20 через размыкающий ключ 21 поступает на вход регулятора 7, на другой вход которого поступает сигнал от датчика

15 через размыкающий ключ 22. Замыкающие 23, 24 и размыкающие 25, 26 ключи служат для передачи сигналов 40 соответственно от дополнительного усилителя 27, измерителя 14, задатчика 13 частоты и нелинейного элемента 17. Устройство содержит элемент

ИЛИ 28, сумматор 29 и элемент 30 45 сравнения, На вход дополнительного усилителя 27 поступает сигнал от элемента 30 сравнения, подключенного к выходам датчиков 12 и 14. Один из входов сумматора 29 соединен с выходом датчика 11 частоты, а на другой

50 вход поступает информация через замыкающий ключ 23 от дополнительного усилителя 27. На входы регулятора

8 поступают также сигналы от измерителя 14 частоты вращения через замы55 кающий ключ 24, от эадатчика 13 частоты вращения через размыкающий ключ 25, от нелинейного элемента 17

7 4 через размыкающий ключ 26. Управляющие входы ключей 21 и 22 подсоедине1 ны К выходу устройства релейной защиты от потери возбуждения первой машины, входы ключей 23 и 26 - к выходу устройства релейной защиты второй машины, входы ключей 24 и 25 — к выходу элемента ИЛИ 28, входы которого соединены с выходами устройств релейной защиты, На входы задатчика 13 подаются сигналы от датчиков 11 и 12 частоты соответственно для формирования на выходе задатчика сигнала задания

+ И, +Ц

Ю

Устройства релейной защиты от потери возбуждения на фиг. 1 не показаны, так как они известны. В простейшем случае могут быть использованы сигналы, например, состояния выходных выключателей управляемых преобразователей частоты.

Каждый из регуляторов 7 и 8 имеет два параллельных канала, один из которых предназначен для поддержания

+ заданного значения напряжения U u

4.

U . Другой канал предназначен в первой машине — для поддержания мощности Р,, во второй машине †для поддерМ жания частоты вращения вала AC

ЭМПЧ Я „. Регулятор 7 состоит из блока 31 регулирования скольжения, блока 32 регулирования активной мощности, блока 33 регулирования напряжения, блоков 34 и 35 регулирования проекций тока ротора, блока 36 преобразования координат и формирователя

37 проекций тока ротора. Блок 38 регулирования скольжения регулятора

8 аналогичен блоку 32 регулятора 7, а все остальные блоки 39-44 регуля- тора 8 аналогичны соответствующим блокам регулятора 7.

На входы блоков 33 и 39, представляющих собой пропорционально-интегральные преобразователи, подаются через элементы сравнения сигналы от датчиков 9 и 10 напряжения и сигналы напряжения задания U< и 0

4 Ф

В другом параллельном кайале формируется сумма выходных сигналов соответственно блоков 31 и 40 регулирования скольжения, представляющих собой усилители, и блоков 32 регулирования активной мощности для первой

Задатчик 13 частоты вращения вала (фиг, 5) представляет собой суммирующий усилитель, на входы которого подаются сигналы, пропорциональные частотам энергосистем с коэффициентом

1/2, Датчик 9 напряжения (фиг. 6) представляет собой трехфазный измерительный трансформатор 49 напряжения, соединенный своим выходом с входом диодного выпрямителя 50 и преобразователя 51 трехфазного сигнала в двухфазный, выход которого соединен с входами преобразователя 36 координат и формирователя 37 проекций тока ротора, Преобразователь 36 координат (фиг. 7) состоит иэ блоков 52-59 перемножения и суммирующих усилителей 60-63, Формирователь 37 проекций тока ротора (фиг. 8) содержит интеграторы 64 и 65, инверторы 66 и 67, суммирующие усилители 68-71, блоки 72ротора, подаваемый на вход схемы управления тиристорами управляемого преобразователя частоты. Соответствукнцим управлением амплитудой и фазой изменяющегося по гармоническому закону напряжения возбуждения и компенсацией электромагнитной инерционности цепи ротора осуществляется связь энергосистем с различающимися параметрами режима. При этом частота напряжения возбуждения каждой из АСМ поддерживается равной разности частоты статора машины .и частоты вращения вала.

Функции регулирования машин агрегата в данном случае могут быть опиU, f»».» + h» j(»»(P, — Р,) +

» t

+ (,, j <р", — P<)dt) + k, (и, -(,, > + б о

Структура измерителя 1 4 частоты вращения вала показана на фиг. 4. Выход преобразователя 45 соединен с входом блока 46 интеграторов, выходом которого является двухфазный сигнал x 9.

e >", поступающий на входы преобразователей 34 и 41 координат. К входам диодного выпрямителя 47 н преобразователя 45 трехфазного сигнала в двухфазный подключен своей .статорной цепью синхронный тахогенератор 48, соединенный с валом АС ЭМПЧ.

+ h k (с -с „) + jP,+ 1с (Б, — U,) +

+ (» j (и, — u, ))») u»; (() ()

t )1 (»(»»»((»)»» ) (»» (h»». (А+@2. 1

I .)(.

"(— — --И )) dc+k(Р-P) +

2 ".1

6 2 2

5 1510047 е машины, усилителя 18 и блока 38 регулирования частоты вращения вала для второй машины. На входы блоков 31 и

40 подаются через элементы сравнения

5 сигналы от датчиков 11 и 12 частоты и измерителя 14 частоты вращения вала. Кроме того, на вход блока 31 подается через элемент сравнения сигнал от дополнительного усилителя 27 через замыкающий ключ 23. На вход блока 32, представляющего собой пропорционально-интегральный преобразователь подаются через элементы сравt

+ нения сигнал Р, с первого выхода фор- 15 мирователя 20 и сигнал от датчика

15 активной мощности. На вход блока

38, представляющего собой интегральный преобразователь, через элемент сравнения подаются сигналы от задатчика 13 и измерителя 14 частоты вращения, а также от нелинейного элемента 17. Выходы блоков 31-33 и 38-40 и усилителя 18 через элементы сравнения подсоединены к входам блоков 25

34, 35, 41 и 42 регулирования проекций тока ротора, представляющих со- . руется сигнал с частотой скольжения

Ф бой усилители, а именно: выходы блоков 31 и 32 — к входу блока 34, выход 33 — к входу блока 35, выходы 30 блоков 38 и 40 — к входу блока 42, выход блока 39 - к входу блока 41.

Кроме того, на указанные входы через элементы сравнений подаются сигналы от формирователей 37 и 44 проекций тока ротора и сигналы начального задания проекций напряжения ротора с4)() о(()"ы (оа °

Выходы усилителей 34, 35, 41 и

42 подсоединены к входам соответству- 4р ющих преобразователей 36 и 43 координат, на другие входы которых поступают двухфазные сигналы соответственно от датчиков 9 и 10 напряжения и саны следующим образом: от измерителя 14 частоты вращения вала.

1510047

Ы „+ k (ó,-ug) Ф

1 + (2 <) 3 Lp02 8

0 > + k ) (и" — Uz>dtj>„.U. (2> 5 о

> где k — коэффициент усиления усили3 теля 27 (составляет значение на порядок больше k );

h,, h — выходные сигналы устройств релейной защиты, принимающие значения "0" кпи "1";

h», h — - логические отрицания сигналов h иh, И > — логическая сумма сигналов

h, иЬ

В нормальном режиме h< = h

h = О, в результате чего ключи

23 и 24 разомкнуты, а ключи 21, 22, 25, 26 замкнуты.

При потере возбуждения одной из фаз первой машины появляется логическая единица на выходе устройства релейной защиты первой машины, в результате чего h, = h> 1 (по-прежнему h =. О).

Теперь оказались замкнутыми ключи

24 и 26, разомкнуты ключи 21, 22, 23 и 25. В канале активной мощности первой машины остается сигнал релейной защиты второй машины, в результате чего h< = h = 1 (h О).

В данном случае замкнуты ключи

21, 22 и 24, 23, разомкнуты ключи

25 и 26. В канале активной мощности первой машины получают сигнал, .,+ и,(ei — p,> + >, l (p p,>а + о

+ k (caÐ 11) + kÇ,((>7 4) в том же канале второй машины

etÎ(б(u «) б(2 й)

Теперь уже вторая машина работает в синхронном режиме, поддерживая saф данное значение U, первая машина обеспечивает заданные значения Р< и.

l

U и благодаря сигналу k> (Я -Q ) демпфирует колебания частоты вращения Я, Таким образом, предлагаемое устройство для управления АС ЭИПЧ позволяет сохранить заданный переток мощности по межсистемной связи при потере возбуждения одной иэ фаз обмотки ротора, т,е. сохранить работоспособность АС ЭИПЧ.и, тем самым, повысить надежность функционирования межсистемной связи.

t (P — Р ) Й, о

40 в том же канале второй машины

oC + k,(Ö, -Я„) + б(Р РУ) +., и, есть суммы соответственно сигналов К и 0(и выходных сигналов интеграторов (в момент пос- 45 тупления сигнала от устройства релейной защиты) мощности на первой машине и частоты вращения на второй . машине.

Таким образом, первая машина работает в синхронном режиме, поддерживая заданное значение U вторая машина обеспечивает заданные значения

Р и Uz и благодаря сигналу

k (Qg -Яя) демпфирует колебания частоты вращения g < .

При потере возбуждения одной из фаз второй машины появляется логическая единица на выходе устройства

Кроме того, данное устройство повышает надежность работы и самого

: АС ЭИПЧ, поскольку позволяет исключить переход на резервный регулятор синхронного режима (АРВ-С) вместо ,регулятора асинхронизированного режима (АРВ-A) при потере возбуждения одной из фаэ ротора. Из приведенных на фиг. 9 и 10 графиков, где на фиг. 9 — процесс при потере возбуждения на машине, управляемой по мощности в соответствии с формулой (1), а на фиг, 10 — в соответствии с формулой (2), следует, что переход от доаварийного установившегося процес са к послеаварийному протекает устой" чиво.

Формула изобретения

Устройство для управления асинхронизированным электромеханическим преобразователем частоты по авт. св.

У 1246239 п.1, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения на 1%10047

Фие. 1 дежности функционирования межсистемной связи путем сохранения работоспособности асинхрониэированных электромеханических преобразователей частоты при потере возбуждения одной из фаз обмотки ротора, в него дополнительно введены усилитель, элемент сравнения, сумматор, элемент ИЛИ, четыре размыкающих и два замыкающих ключа, причем с первого по четвертый размыкающий ключи включены между соответствующими входами регуляторов и соответственно задатчиком частоты, нелинейным элементом с зоной нечув" ствительности, зажимом для приема сигнала задания активной мощности и датчиком активной мощности первой машины, через первый замыкающий ключ аналоговый выход измерителя частоты вращения вала связан с входом интегрального преобразователя второго регулятора, через второй замыкающий ключ выход дополнительного усилителя связан с первым входом сумматора, с вторым входом которого связан датчик частоты первой энергосистемы, 5 выход сумматора подключен к соответствующему входу первого регулятора, вход дополнительного усилителя подключен к выходу элемента сравнения, входы которого связаны с датчиком

10 частоты второй энергосистемы и с аналоговым выходом измерителя частоты вращения вала, входы элемента ИЛИ предназначены для подключения к выходам устройств релейной защиты от

15 потери возбуждения одной иэ фаз первой и второй машин, первый из указанных входов также соединен с управляющими входами третьего и четвертого размыкающих ключей, а второй2р с управляющими входами вторых размыкающего и замыкающего ключей, выход элемента ИЛИ подключен к управляющим входам первых размыкающих и замыкающих ключей.

1510047 фив. 2

1510047

S ир», cosg<

sLnga ою тй . УузЕтф

1510047

-0,5

-1,5

Фиг. 9

%8в

0,5 О, 0 0

-05

9иг. f0

Составитель М.Поляков

Техред Л.Олийнык Корректор М.Васильева

Редактор И.шмакова

Заказ 5825/54 Тираж 608 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, 101