Способ автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для устройств , регулирующих ток возбуждения Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для автоматического регулирования возбуждения синхронных генераторов, работающих в энергосистемах общепромышленного применения . Целью изобретения является повышение надежности энергоснабжения и улучшение качества регулирования напряжения за счет повышения запаса динамической устойчивости и скорости восстановления накрупныхсинхронных генераторов, работающих на энергосистему. Цель изобретения - повышение надежности энергообеспечения и качества регулирования напряжения за счет повышения запаса динамической устойчивости и скорости восстановления напряжения генератора при апериодических возмущениях в сети. Новым в способе является то, что при указанных возмущениях в сети осуществляется блокирование воздействия гибкой отрицательной обратной связи (ГОС) на автоматический регулятор возбуждения , причем блокирование ГОС производится по превышении первой производной напряжения якорной обмотки генератора определенного значения. Отключение ГОС производится либо на заданный промежуток времени, либо до тех пор, пока дополнительно выделенный сигнал о производной величины напряжения на обмотке возбуждения генератора не станет равным нулю. Выполнение операций способа позволяет исключить отрицательное действие ГОС при скачкообразных возмущениях в сети без ухудшения запаса устойчивости в статических и динамических режимах работы энергосистемы , 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил пряжения генератора при динамических возмущениях в сети. На чертеже приведена блок-схема устройства , реализующего способ автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора. Устройство для автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора содержит автоматический регулятор 1 возбуждения (АРВ) с двумя входами управления , блок 2 гибкой обратной связи (ГОС), первый управляемый ключ 3 с размыкающиЁ XJ О О XI О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Н 02 P 9/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4640481/07 (22) 23.01.89 (46) 23.12.91. Бюл. ¹ 47 (71) П редприятие "Сибтехэнерго" П роизводственного объединения по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей "Союзтехэнерго" (72) А.В. Пташкин и В.М, Шевченко (53) 621.316.722:621.313.322(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1159147, кл. Н 02 Р 9/00, 1986.

Авторское свидетельство СССР № 858198, кл. Н 02 Р 9/10, 1981.

Эдлин М,А. Стабилизация режима синхронных генераторов, оснащенных APB пропорционального действия. Сборник научных трудов НИИПТ "Противоаварийное управление и регулирование энергосистем". — Л.: Энергоиздат, 1982, с. 46 — 63, (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для устройств, регулирующих ток возбуждения

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для автоматического регулирования возбуждения синхронных генераторов, работающих в энергосистемах общепромышленного применения.

Целью изобретения является повышение надежности энергоснабжения и улучшение качества регулирования напряжения за счет повышения запаса динамической устойчивости и скорости восстановления на Ж,, 1700740 А1 крупных синхронных генераторов, работающих на энергосистему. Цель изобретения— повышение надежности энергообеспечения и качества регулирования напряжения за счет повышения запаса динамической устойчивости и скорости восстановления напряжения генератора при апериодических возмущениях в сети. Новым в способе является то, что при указанных возмущениях в сети осуществляется блокирование воздействия гибкой отрицательной обратной связи (ГОС) на автоматический регулятор возбуждения, причем блокирование ГОС производится по превышении первой производной напряжения якорной обмотки генератора определенного значения, Отключение ГОС производится либо на заданный промежуток времени, либо до тех пор, пока дополнительно выделенный сигнал о производной величины напряжения на обмотке возбуждения генератора не станет равным нулю, Выполнение операций способа позволяет исключить отрицательное действие ГОС при скачкообразных возмущениях в сети без ухудшения запаса устойчивости в статических и динамических режимах работы энергосистемы, 2 с, и 1 з.п. ф-лы, 1 ил пряжения генератора при динамических возмущениях в сети.

На чертеже приведена блок-схема устройства, реализующего способ автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора, Устройство для автоматического регулирования возбуждения синхронного генеpampa содержит автоматический регулятор

1 возбуждения (АРВ) с двумя входами управления, блок 2 гибкой обратной связи (ГОС), первый управляемый ключ 3 с размыкающи1709740 ми контактами и входами на Вкл очение и отключение, датчик 4 выпрямительного трехфазного напряжения статора синхронного генератора и преобразователь 5 этого режимного параметра, датчик 6 напряжения возбуждения и преобразователь 7 этого режимного параметра, а TBKNe источник 8 постоянного напряжения, в качестве которого может использоваться источник питания собственных нужд системы

Возбух<фения синхроннОГО Генератора. Ïpeобразователь 5 со стороны входа содержит первый дифференциатор 9, к выходу которого подключен вход управления второго управляемого ключа 10, через замыкающие контакты которого источник 8 соединяется с входом управления на отключение управляемого ключа 3. Датчик 6 напрях<ения Возбуждения через дифференциатор 11 подключен к таймеру 12, вход управления которога соединен с выходом блока 5 преобразования напряжения статора синхронного генератора, К Выходу таймера 12 через диод 13 и размыкающие контакты управляемого ключа 14 подключен включаюший вход первого управляемого ключа, а через

Диод 15 подключен включающий вхОД управляемого ключа 14, при этом диоды 13 и

15 включены так, что первый из них допускает протекание тока, соответствующего положительному, а Второй отрицательному значениям производной напряжения возбуждения, выявляемой дифференциатором

11. Кроме того, замыкающие входы управленля На замыкание управляемых ключей обозначены знаком (+), э на размыкание— знаком (-), Вход управления на отклизчение преобразователя 5. Выход блока 2 ГОС -,е- 40 реэ замыкающие контакты управляемого ключа 3 соединен свторым вх,одом управления АРВ 1, на первый вход которого подаетсЯ сигнал с выхода Датчика 4 напряжения якорной обмотки генератора.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии в установившемся (стационарном) режиме синхронного генератора первый управляемый ключ 3 находится в замкнутом состоянии, APB 1 оказывается охваченным гибкой GTpw48тельной обратной связью. Связь этэ, уменьшая динамический коэффициент усиления и создавая дополнительный фазовый сдвиг выходного сигнала автоматического регулятора в сторону опережения rlo Отношению к входному сигналу в зоне частот собственных колебаний роТор3 синхронногo Генеоатора, существенно увеличивает запас колебательной устойчивости статических и динамических режимов этого генератора.

Вместе с тем, создавая замедление скорости прохождения сигнала через APB npu сильных скачкообразных возмущениях в сети, эта связь уменьшает запас динамической устойчивости генератора на первом вылете ротора (апериодический предел динамической устойчивости генератора на первом вылете ротора — апериодический предел динамической устойчивости), а также затягивает процесс восстановления напряжения статора генератора. Первый иэ

8TLtIx побочных эффектов Beer+3 Является НеГативным, поэтому устранение его всегда является полезным. В орой эффект в случае, если в послеаварийном режиме напряжение генератора становится в какой-то момент переходного процесса Выше его доаварийного уровня и продолжает некоторое

Время оставаться таковым, следует, при небольших в количественном отношении его проявлениях (по величине и продолжительнос?и), рассмэтриВэть KBK положительный.

В Остальных случаях, т.е, при его обратной направленности, а также при той же направленности в сторону "Выше", но при черезмерно сильном (на 10"-,ь и более) повышении напряжения против нормального уровня или при черезмерно большой его продолжительности (более 3 — 5 с), рассматриваемый побочный эффект также становится отрицательным и требует принятия специальных мер для его ограничения. управляемый ключ 10 В исходном стационарном, с малым уровнем случайных колебаний, режиме генератора разомкнут, таймер 12 замкнут, а управляемый кл.оч 14 может находиться В произвольном (замкнуг или разомкнут) состоянии — при замкнутом сОстОЯнии упраВляемоГО ключа 3 состояние управляемого ключа 14 значения не имеет.

При скачкообразном нарушении режима генератора в выходном сигнале датчика

4, представляющем собой выпрямленное трехфазное напряжение стэторэ генератора с Отфильтровэнными ВысокОчэстотными пульсациями (частота пульсаций 300 Гц), появляется практически также скачкообразное изменение величины напряжения, в выходной цепи дифференциатора 9 появляется ток. Если этот ток превышает некоторое его пороговое значение, соответствующее срабатыванию ключа 10, lepe3 замыкающий вход управления кОтОрого он протекает, то ключ 10 замыкается, на размыкающий вход управления ключа 3 поступает команда, и он переходит в разомкнутое состояние, блоклруя действие ГОС.

Параметры дифференциаторэ 9 выбираются иэ условия, что при заданной величине

1700740 ком 6 напряжения возбуждения и замыкаю- 40

55 скачкообразного изменения напряжения на входе в его выходной цепи возникает ток, достаточный для срабатывания ключа 10.

Вместе с тем, должно быть выполнено условие, что при максимально возможной частоте электромеханических колебаний ротора синхронного генератора и максимально возможной при этих колебаниях амплитуде колебаний его напряжения статора ток в цепи выхода дифференциатора 9 остается ниже порогового значения, при котором происходит срабатывание ключа 10.

Выбранное таким образом выполнение дифференциатора 9 обеспечивает надежность срабатывания ключа 10 и, следовательно, отключение ГОС уже при относительно небольших скачкообразных возмущениях в сети, но не допускает такого отключения даже при самых глубоких алектромеханических качаниях генератора.

Принимают для определенности, что рассматриваемое динамическое нарушение стационарного режима генератора представляет собой близкое короткое замыкание в сети. В этом случае в момент его возникновения начинается под действием

АРВ 1 процесс нарастания напряжения возбуждения, однако сразу же после срабатывания ключа 10 происходит размыкание ключа 14, если он перед этим замкнут, или этот ключ остается разомкнутым, если в исходном режиме он разомкнут, до его повторного включения обратная коммутация ключа 3 не происходит, т.е. ГОС остается отключенной. Сигнал на выходе ключа 10, кроме указанных коммутаций, осуществляет также запуск таймера, который на заданный промежуток времени (принимают Brî равным 0,5 с) размыкает цепь между датчищим входом управления управляемого ключа 3. Если на вход таймера не поступает повторный сигнал от ключа 10, он через 0,5 с повторно замыкает цепь прохождения сигнала от датчика 6. Если в этот момент происходит нарастание напряжения возбуждения, через этот диод 15 проходит сигнал на ключ 14, и он замыкается, однако сигнал на ключ 3 не проходит, так как диод

13 в этот момент заперт. Как только начинается снижение напряжения возбуждения после его прохождения через максимум, появляется ток в цепи диода 13 и через замкнутый ключ 14 проходит команда на включение ключа 3, повторно вводящая в работу ГОС. Все эти операции повторяются вновь при новом скачкообразном возмущении в сети. Если оно происходит в какой-то из промежуточных моментов времени, до момента замыкания ключа 3, То повторно

10 t5

35 срабатывает таймер, если он к этому моменту успел возвратиться в исходное положение, и повторное включение ГОС происходит с дополнительной задержкой по времени. Если же повторное возмущение происходит до того, как таймер возвратится в исходное положение, то отсчет выдержки его времени также начинается от момента получения повторной команды, проходящей при повторном замыкании ключа 10, Принимая максимально малым значение тока срабатывания ключа 3 по замыкающему входу управления, можно обеспечить условия, когда его замыкание происходит при близкой к нулю величине производной изменения напряжения возбуждения, т.е. в практически установившемся режиме, Исключая вероятность включения ГОС в моменты провала напряжения возбуждения, получают дополнительный положительный эффект с точки зрения повышения запаса динамической устойчивости, именно предотвращают выпадение генератора из синхронизма из-эа резкого замедления скорости восстановления напряжения возбуждения в случаях, когда включение ГОС совпадает с периодом пониженных уровней возбуждения, что всегда может иметь место в нестационарных режимах генератора после сильных возмущений. Включая же ГОС в момент повышенного напряжения возбуждения и замедляя его снижение, происходящее под действием АРВ, обеспечивают поддержание в начальной стадии послеаварийного режима генератора повышенного напряжения на выводах генератора и в примыкающем участке сети. Некоторая задержка на включение ГОС по отношению к. моменту последней коммутации в сети, т.е. к моменту отключения короткого замыкания, переносит зто включение в тот отрезок времени послеаварийного процесса, когда особенно больших по величине изменений режимных параметров генератора уже не происходит. По этой причине можно не опасаться, что указанное свойство приведет после включения ГОС к."застреванию" напряжения генератора на черезмерно большой величине. Следовательно, без отрицательных последствий получается выигрыш, заключающийся в ускорении момента восстановления нормального режима работы генератора и сети.

Следовательно, при использовании предлагаемого способа и устройства, реализующего этот способ, обеспечивается существенное увеличение предела динамической устойчивости синхронного генератора при скачкообразных, типа короткого замыкания, возмущениях в сети эа

1700740

50. счет кратковременного блокирования ГОС s начальной стадии переходного. процесса и рационального выбора момента ега деблокирования. При этом практически не снижается запас колебательной устойчивости как в статических, так и в динамических режимах, т.е, обеспечивается надежное предотвращение самораскачивания в послеаварийных режимах, Исключение необходимости учета требований динамической устойчивости при выборе параметров

ГОС позволяет выполнять ее более эффектйвной с точки зрения предотвращения самараскачивания.

Формула изобретения

1. Способ автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора, по которому измеряют величину напряжения якорной обмотки, сравнивают ее с заданной величиной, определяют величину и знак сигнала рассогласования, одновременно формируют сигнал гибкой отрицательной обратной связи по величине изменения режимного параметра синхронного генератора и в зависимости от суммы указанных сигналов регулируют его возбуждение, контролируют сигнал, характеризующий переходный процесс, .и при превышении им заданного значения, регулируют возбуждение только па значению сигнала рассогласования напряжения, а т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности энергоснабжения эа счет повышения запаса динамической устойчивости и скорости восстановления напряжения генератора при динамических возмущениях в сети, дополнительно формируют сигнал, пропорциональный производной напряжения якорной обмотки, который используют как сигнал, характеризующий переходный процесс, а возбуждение регулируют па значению сигнала рассогласования напряжения только в течение заданного от момента превышения периода времени, 2, Способ по и. 1, о тли ч 8 ю шийся тем, что, с целью улучшения качества регулирования напряжения генератора, дополнительно измеряют величину напряжения на обмотке возбуждения генератора, дифференцируют полученное значение, определяют знак полученного сигнала и продолжают регулирование возбуждения только по значению сигнала рассагласования напряжения до тех пар, пока не будет зафиксирован от положительного знака этого сигнала к нулю, 3. Устройство для автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора, содержащее автоматический регулятор тока возбуждения с двумя входа5

35 ми управления, блок гибкой отрицательной обратной связи. два блока преобразования режимных параметров генератора и управляемый ключ с размыкающими контактами и включающим и отключающим входами, причем первый вход управления автоматического регулятора тока возбуждения соединен с выходом датчика напряжения якорных обмоток генератора, а второй вход связан с выходом блока гибкой отрицательной обратной связи через контакты управляемого ключа, вход блока гибкой отрицательной обратной связи связан с выходом автоматического регулятора тока возбуждения, первый блок преобразования режимных параметров выполнен в виде дифференциатора, вход которого подключен к выходу датчика напряжения якорных обмоток генератора, а выход первого блока преобразования режимных параметров соединен с отключающим входом ключа, второй блок преобразования режимных параметров выполнен в виде таймера с запускающим входом и выходными раэмыкающими контактами, при этом входные выводы второго блока преобразования режимных параметров подключены к выходу датчика напряжения обмотки возбуждения генератора, а выход блока соединен с включающим входом управляем6го ключа, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности энергоснабжения и качества регулирования напряжения за счет повышения динамической устойчивости и скорости восстановления напряжения генератора при динамических возмущениях в сети, в первый блок преобразования режимных параметров введены пороговый ключ с замыкающими контактами и источник пастояннога напряжения, во второй блок преобразования режимных параметров введены дифференциатор, два диода и управляемый ключ с включающими и отключающими входами и замыкающими контактами, причем вход noporoaoro ключа первого блока соединен с выходом дифференциатара своего блока, а источник постоянного напряжения соединен через замыкающие контакты этого ключа с выходом первого блока. преобразования режимных параметров, во втором блоке преобразования режимных параметров вход дифференциатора подключен к входным выводам блока, а выход дифференциатора через размыкающие контакты таймера соединен с анодом первого и катодом второго диодов, катод первого диода подключен к включающему входу ключа этого блока, анод второго диода через замыкающие контакты этого же ключа соединен с выходом первого блока преобразования ре1700740

Составитель А.Лебедев

Техред M.Moðãåêòàë

Корректор.O. Кра в цова

Редактор Н,Бобкова

Заказ 4477 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-SG, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгерод, ул.Гагарина, 101 жимных параметров, а выход первого блока преобразования режимных параметров дополнительно соединен с запускающим входом таймера и отключающим входом управляемого кгюча второго блока преобразования режимных параметров.