Устройство для связи двух энергосистем переменного тока

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (6t) Дополнительное к авт. саид-ву (22} Заявлено 14.07. 78(2! ) 2644154/24-07 (51)М. KJI ° с присоединением заявки Мо

Н 02 J 3/06

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений н открытий

Рз) Г риоритет

Опубликовано 300780. Бюллетень Мо 28 (53) MK 621 314.52(088.8) Дата опубликования описания 07р88р (72) Авторы изобретен и я

P. С. Цгоев и Ю. Г. Шакарян

Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЯЗИ ДВУХ ЭНЕРГОСИСТЕМ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к электро. технике, а именно к электромеханическим преобразователям частоты для связи источников. переменного тока.

При объединении отдельных энергосистем в единую систему часто оказывается- невозможной взаимная синхронная работа систем из-за слабых межсистемных связей. В некоторых случаях при объединении систем с нестабильной частотой с системами с повышенными требованиями к качеству электроэнергии частоты возникают трудности взаимной синхронной работы.

Известны вставки постоянного тока для связи двух энергосистем, построенные на высоковольтных тиристорных блоках f1) .

Недостатком вставок постоянного тока является необходимость дополнительных источников реактивной мощности и дороговизна.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для связи двух энергосистем, содержащее синхронную машину и асинхронизйрованную синхрон. ную машину с жестко. соединенными валами, статорные обмотки каждой из которых подключены к своей энергосистеме. При этом асинхрбнизированная синхронная машина снабжена управляемым преобразователем частоты и регулятором, один из. входов которого

5 соединен с датчиком частоты системы переменного тока, к которой подключены статорные обмотки этой машины, выходы преобразователя частоты подключены к обмоткам ротора асинхронизированной синхронной машины, статорные обмотки синхронной машины под,ключены к энергосистеме переменного тока с переменной частотой, а другой вход регулятора соединен с датчиком опорного вектора (датчиком частоты) системы переменного тока стабильной частоты (21 .

Недостатком указанного устройства является недостаточная устойчивость. Если синхронная машина известного устройства подключена к узлу сво ей эйергосистемы, где требуется работа с недовозбуждением или в режимах с потреблением реактивной мощности из сети, она должна работать при углах между ротором синхронной машины и вектором опорного напряжения

"з-Однако, при использовании из-! вестных способов управления асинхронизированной синхронной машиной и

752б11

t0 !

60 синхронной машинОй, при независимом (взаимно не связанном) управлении машинами устройства для связи двух энергосистем устойчивость последнего определяется устойчивостью синхронной машины. При управлении синхронной машиной способом сильного регулирова ния предел устойЧивости по углу линий электропередачи составляет 90, затем происходит нарушение устойчивости.

Такой >ке предел устойчивости имеет известное устройство для связи двух энергосистем.

Цель изобретения — повышение устойчивости устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для связи двух энергосистем переменного тока, содержащее синхронную и асинхронизированную синхронную машины, статорные обмотки которых подключены к указанным энергосистемам, датчик углового положения вала синхронной машины и датчик вектора опорного напряжения энергосистемы, к которой подключены статорные обмотки синхронной машины, причем асинхронизированная синхронная машина снабжена управляемым преобразователем частоты для питания обмоток ротора и регулятором с каналом .управления моментом, снабжено формирователем углового положения ротора синхронной машины относительно вектора опорного напряжения, задатчиком углового положения ротора и регулятором угла, первый вход котОрого соединен с задатчиком углового положения ротора синхронной машины относительно вектора опорного напря>кения, при этом входы формирователя углового голожения ротора синхронной машины соединены с датчиком углового положения вал;. синхронной машины и датчиком вектора опорного напряжения, а выход соединен со вторым входом регулятора угла, выход которого соединен со входом канала управления момен. том регулятора асинхронизированной— синхронной машины.

Кроме того, с целью повышения качества переходного процесса, регулятор угла выполнен пропорционально-интегрально-дифференциальным.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства для связи двух энергосистем.

Устройство содержит асинхронизированную синхронную машину (ACM) 1, преобразователь 2 частоты (ПЧ) системы возбуждения АСМ, трансформатор

3 питания ПЧ, регулятор 4 АСМ с каналом управления моментом, синхронную машину (CM) 5, датчик б углового положения вала СМ, датчик 7 вектора опорного напряжения той энергосистемы, к которой подключены статорные обмотки СИ, формирователь 8 углового положения ротора СМ относительно вектора опорного напряжения, задатчик 9 углового положения ротора СМ относительно вектора опорного напряжения, регулятор 10 угла.

К обмоткам статора ACM 1 по, водится напряжение энергосистемы 1 с частотой (d,. К обмоткам ротора

АСМ 1 подводится напряжение возбуждения.требуемой частоты и амплитуды от тиристорного ПЧ 2. Питание ПЧ 2 осуществляется от источника через трансформатор 3. Управление работой

ПЧ 2 осуществляется с помощью регулятора 4. К обмоткам статора CM 5 подводится напряжение энергосистемы 13. с частотой > . Выход датчика б углового положения вала CM 5 и выход датчика 7 вектора опорного, напряжения соединены со входами формирователя 8 углового поло>кения ротора СМ 5 относительно вектора опорного напря>кения. Выход формирователя 8 и выход задатчика 9 углового положения ротора СМ относительно вектора опорного напряжения соединены со входами регулятора 10 угла.

Выход регулятора 10 угла соединен с каналом управления моментом регулятора 4 ACM 1.

Регулятор 4 имеет также связи с датчиком б углового поло>кения и источником (энергосистемой ) 1 на чертеже не показаны

Устройство работает следующим образом.

По сигналам датчиков б и 7 формирователь 8 формирует сигнал углового положения ротора CM 5 относительно вектора опорного напря>кения. Этот сигнал совместно с сигналом задания по углу от задатчика 9 поступает в регулятор 10 Как показывает анализ, для того, чтобы устройство для связи двух энергосистем устойчиво работало при любых углах синхронной машины, достаточно пропорционально-дифференциального воздействия регулятора 10 на ACM 1 через канал момента регулятора 4 по отклонению угла

CM 5 от задания. Однако при этом хорошего качества переходных процессов не удается получить. Поэтому регулятор -10 осуществляет пропорционально-интегрально-дифференциальное воздействие на АСМ 1 через канал момента регулятора 4 при отклонении угла

CM 5 от задания, что обеспечивает устойчивость устройства для связи двух энергосистем при любых углах между ротором CN 5 и вектором опорного напряжения и высокое качество переходных процессов, соответствующих техническому оптимуму.

На .аналоговой вычислительной машине были проведены расчеты устойчивости работы предлагаемого устройства для связи двух энергосистем. Расчеты показывают, что устойчивость агрега752611

Формула изобретения (8mb g () та сохраняется при любых углах синхронной машины в диапазоне

О 6 4м 2" .

Таким образом, предлагаемое устройство устойчиво работает при любых углах CN и может быть установлено 5 а рассечку линии электропередачи в любом месте независимо от длины линии, подключено к любым узлам энергосистемы, включая и узлы, где требуется работа в режимах с потреблением реактив-fO ной мощности иэ сети.

1. Устройство для связи двух энергосистем переменного тока, содержащее синхронную машину и асинхронизированную синхронную машину, статорные обмотки которых подключены к указанным энергосистемам, датчик углового положения вала синхронной машины и датчик вектора опорного напряжения энергосис. темы, к которой подключены статорные обмотки синхронной машины, причем асинхронизированная синхронная машина снабжена управляемым преобразователем частоты для питания обмоток ротора с каналом управления моментом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения устойчи- ЗО вости, оно снабжено формирователем углового положения ротора синхронной машины относительно вектора опорного на пря>кения, задатчиком углового положения ротора и регулятором угла, первый вход которого соединен с задатчиком углового положения ротора синхронной машины относительно вектора опорного напряжения, при этом входы формирователя углового положения ротора синхронной машины соединены с датчиком углового положения вала синхронной машины и датчиком вектора опорного напряжения, а выход соединен со вторым входом регулятора угла, выход которого соединен со входом канала управления моментом регулятора асинхронизированной синхронной машины.

?. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества переходного процесса, регулятор угла выполнен пропорционально-интегрально-дифференциальным.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гройс E. С. Перспективные области применения электропередач и вставок постоянного тока. — "Электричество", Р 3, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

У 600662, кл. H 02 3 3/06, 1976. цнИИПИ Заказ 4758/14

Тираж 783 Подписное

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