Устройство для автоматического управления активной мощностью гидроэлектростанции Советский патент 1983 года по МПК H02P9/04 

агрегатных блоков разрешения, вторые входы которых соединены с выходами агрегатных сравнивающих сумматоров, а выходы агрегатных блоков разрешения подключены к вторым вЪсодам вторых агрегатных сумматоров в цепях задания мощности гидроагрегатов, имекедих запретные зоны работы, и к входам второго станционного сумматора выход которого соединен с первым входом второго управляемого делителя, второй вход которого подключен к дополнительному датчику числа работакяцих в генераторном режиме гидоагрегатов, не имеющих запретных зон аботы,а выход присоединен к третьим входам агрегатных сумматоров в цеях задания мощности гидроагрегатову не именадих запретных зон работы, первые входы блоков переключения

присоедШнены к выходам первых агрегатных Сумматоров в цепях задания мощности гидроагрегатов, не имеющих запретных зон работы, вторые входы блоков переключения подключены к перв,ым выходам агрегатных ограничителей в тех же цепях, вторые выходы которых подключены к первым входам вторых блоков И, выходы которых присоединены через блоки переключения к первым входам первого станционного сумматора, к другим входам которого присоединены выходы агрегатных ограничителей гидроагрегатов имеющих запретные зоны работы, а вторые входы вторых блоков И соединены с выходом станционного блока разрешения, входы которого присоединены к йыходам первых блоков И.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ АКТИВНОЙ МСЯЦНОСТЫб ГВДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ, содержащее станционный ограничитель, к выходу которого подключен первый вход станционного сравнивгиощего суммато ра, второй вход которого соединен с выходом первого стандионного сум1матора, а выход соединен через первый 9Ьравляелвлй делитель с входами управляющего и безынерционного усилителей, эадатчик прироста, вход которого соединен с выходом управляющего усилителя, причем в цепях задания мощности каждого гидроагрегата расположены функциональные преобразователи, входы которых соединены с выходом задатчика прироста, выходы преобразователей присоединены к первым входом первых агрегатных сумматоров, вторые входы которых подключены к выходу безынерционного усилителя, агрегатные ограничители, при этом первые входы агрегатных ограничителей в цепях задания мощности гидро-,агрегатов, не имеющих запретных зон работы, подключены к выходам первых агрегатных сумматоров, а выходы всех, агрегатных .ограничителей предназна Ч ы для подключения к входам следящих устройств управления активной мощностью гидроагрегатов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы гидроэлектростанции путем исключения возможности работы гидроагрегатов с мощностями, лежащими в запретных зонах, дополнительно введены для к гик дого гидроагрегата, имекяцего запретную зону работы, агрегатный сравнивакхций сумматор, первый и второй блоки сравнения, датчики нижних и верхних границ запретных зон, первый блок И, агрегатный блок разрешения и второй агрегатный сумматор, а для .гидроагрегатов, не имеющих запретных зон работы, - второй станционный сумматор, второй управляемый делитель, станционный блок разрешения и в цепи задания мощности каждого такого гидроагрегата - блок переключения и второй блок И, а первые агрегатные сумматоры в цепях задания мощности гидроагрегатов, не имеющих запретных зон, выполнены с третьими дополнительными входами, агрегатные ограничители в тех же цепях выполнены с вторыми пороговыми выходами, при этом первые входы агрегатных сравнивающих сумматоров, вторых агрегатных сумматоров, первого и второ; гр блоков сравнения подключены к вы-1 . ходам первых агрегатных сумматоров, вторые входы агрегатных сравнивающих сумматоров и перв.ых блоков сравнения подключены к датчикам верхних границ запретных зон работы гидроагрегатов, вторые входы вторых бло, ков сравнения подключены к датчикам нижних границ запретных зон работы гидроагрегатов, выходы первых и вторых блоков сравнения подключены.coojЪётственно к первым и вторым входам первых блоков И, а выходы первых блоков И подключены к первым входам

1

Изобретение относится к электро технике, в частности к управлению режимами энергосистем по активной мсидности.

Известны устройства автоматического управления мощностью гидроэлектростанций, в которых экономичное распределение заданной мощности межд гидроагрегатами обеспечивается включением в состав устройства функциовальных преобразователей, где воспроизводятся агрегатные характеристики относительного прироста энергоносителя, а предотвращение выхода мощности гидроагрегатов за пределы зон допустимых значений осуществляется благодаря включению в состав устройства -ограничителей зёшанной гидро-. агрегатами мощности верхним и нижним предельными значениями и I 2.

Однако данные устройства не могут обеспечить стабильности динамических характеристик электростанций вследствие зависимости коэффициента передачи устройства от изменения коэффициента передачи функциональных преобразователей в течение переходного процесса.

Наиболее близким по технической сущности к -предлагаемому является устройство для автоматического управления активной мощностью гидроэлектростанций, содержащее станционный ограничитель, сравнивающий сумматор, один из входов которого соединен с выходом станционного сумматора, а выход соединен с входом управляеьюго делителя, подключенного своим выходам

на входы станционного безынерционного усилителя и управляющего усилителя, задатчик прироста, вход которого соединен с выходом управлякнцего усилителя, а в цепях задания мощности каждого гидроагрегата - функциональные преобразователи, выходы которых присоединены к первым входам агрегатных сумматоров, вторые входы которых подключены к выходу станционного безынерционного усилителя, ограничители, входы которых подключены к выходам агрегатных сумматоров, а выходы предназначены для присоединения к следящим устройствам управления активной мощностью гидроагрегатов f 3 .

Указанное устройство имеет широкие перспективы применения на ГЭС любого типа с гидроагрегатами, юлеющими любые энергоэкономические характеристики и окрашенными автоматическими регуляторами частоты вращения любого типа. Однако существуют гидроэлектростанции, для которых оно не 1ожет обеспечить выполнения всех эксплуатационных требований, обусловленных технологическими особенностями гидроагрегатов. Это гидроэлектростанции с гидроагрегате ™, у которых внутри зон допустимых значений мощности имеются запретные зоны. Работа таких гидроагрегатов с мощностями, лежащими внутри Запретных зон, по условиям сохранности гидротурбин не разрешается. Следовательно, недостатком устройства является возможность работы гидроагрегатов в запретных зонах; при этом не обеспечивается сохранность гидроагрегатов и, таким образом, надежность гидроэлектростанции в целом. Цель изобретения - повышение надежности работы гидроэлектростанции путем исключения возможности работы гидроагрегатов с мощностями, лежащими в запретных зонах. Поставленная цель достигается тем что в устройство для автоматического управления активной мощностью гидроэлектростанции, содержащее стан ционный ограничитель, к выходу которого подключен первый вход станционного сравнивакяцего сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого станционного сумматора, а выход соединен через первый управляемый делитель с входами управляющего и безынерционного усилителей, задатчик прироста, вход которого соединен с выходом управляющего уси лителя, причем в цепях задания мощности каждого гидроагрегата располо жены функциональные преобразователи входы которых соединены с выходом задатчика прироста, чыходы преобразователей присоединены к первна вхо дам первых агрегатных сумматоров, вторые входы которых подключены к выходу безынерционного усилителя, агрегатные ограничители, при этом первые входы агрегатных ограничителей в цепях задания мощности гидроагрегатов, не имеющих запретных зон работы, подключены к выходам первых агрегатных сумматоров, а выходы всех агрегатных ограничителей предназначены для подключения к входам следящих устройств управления актив ной мощностью гидроагрегатов, допол нительно введены для каждого гидроагрегата, имеющего запретную зону работы, агрегатный сравнивающий сум матор, первый и второй блоки сравне ния, датчики нижних и верхних границ запретных зон, первый блок И, агрегатный блок разрешения и второй агрегатный сумматор, а для гидроагре гатов. Не имеющих запретных зон работы, - второй станционный сумматор второй управляемый делитель, станционный блок разре1иения и в цепи задания мощности каждого такого гидроагрегата - блок переключения и второй блок И, апервые агрегатные сумматор .в цепях задания мощности гидроагретатов, не имеющих запретных зон, выполнены с третьими дополнительнЕЛ«1Н входами, агрегатные ограничители в тех же цепях выполнены с вторьми пороговыми выходами, при этом первые входы агрегатных сравнивающих сумматоров, вторых агрегатных сумматоров, первого и второго блоков сравнения подключены к выходам первых агрегатных сумматоров, вторые входы агрегат ных сравнивающих сумматоров и первых блоков сравнения подключены к датчикам верхних границ запретных зон работы гидроагрегатов, вторые входы вторых блоков сравнения подключены к датчикам нижних границ запретных зон работы гидроагрегатов, выходы первых и вторых блоков сравнения подключены соответственно к первым и вторым входам первых блоков И, а выходы первых блоков И подключены к первым входам агрегатных блоков разрешения, вторые входы которых соединены с выходами агрегатных сравнивающих сумматоров, а выходы .агрегатных блоков разрешения подключены к вторым входам вторых агрегатных сумматоров в цепях задания мощности гидроагрегатов, имеющих запретные зоны работы,и к входам второго станционного сумматора,выход, которого соединен с первым входом второго управляемого делителя, второй вход которого подключен к дополнительному датчику числа работающих в генераторном режиме гидроагрегатов, не имеющих запретных зон работы, а выход присоединен к третьим входам агрегатных сумматоров в цепях задания мощности гидроагрегатов, не имеющих запретный зон работы, первые входы блоков переключения присоединены к выходам первых агрегатных сумматоров в цепях задания мощности гидроагрегатов, не имеющих запретных зон работы, вторые входы блоков переключения подключены к первьв выходам агрегатных ограничителей в тех же цепях, вторые выходы которых подключены к первым входам вторых блоков И, выходы которых присоединены через блоки переключения к первым входам первого станционного сумматора, к другим входсш которого присоединены выходов агрегатных ограничителей гидроагрегатов, имеющих запретные зоны работы, а вторые входы вторых блоков И соединены с выходом станционного блока разрешения, входа которого присоединены к выходам первых блоков И. На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства. В состав устройства входит станционный ксмчплекс блоков, включакяций станционный ограничитель 1,станционный сравнивающий сумматор 2,первый управляемый делитель 3,управляющий усилитель 4,задатчик 5 прироста расхода воды, безынерционный усилитель 6. первый станционный сумматор 7,каждый агрегатный .комплекс блоков содержит функциональный преобразователь 8,первый агрегатный сумматор 9,агрегатный ограничитель 10. Кроме того, для гидроагрегатов, имеющих зайретные зоны, введены агрегатный сравнивающий сумматор 11, первый 12 и второй 13 влеки сравнения, первый блок И 14, агрегатный блок 15 разрешения и второй агрегатной сумматор 16, В станционный комплекс блоков вхо дят так же второй станционный сумматор 1.7; второй управляемый делите,пь 18, станционный блок 19 paapetneHHH. Для гндроагрегатов, не имект их запретных зон, комплекс блоков содержи также второй блок И 20 и блок 21 переключения. Входным блоком устройства является станционный ограничитель 1, к пер вому входу которого подводится задай ная гидроэлектростанции целиком мощность . двум другим входам предельные (верхнее Ьшо нижнее %1лн значения этой мощности. Выход ограничителя 1 соединен с первым входом станционного сумматора 2. Входной сигнал сумматора 2 по этому входу соответствует cfy %.flie %-.; /Рр„н , или тому предельному значению, которое задайная мощность превысила. Сигнал на втором входе сумматора 2 соответствует сумме мощностей, заданных работакяцим в геиераторном режиме И, гидроагрегатам группы I и Jf,f гидроагрегатам группы П (соответственно имеющим и не имеющим запретные зоны работы). Выходным сигналом; блока 2 является отклонение суммы мощностей, заданных гидроагрегатам, от мощности, заданной (Гидроэлектростанции целиком. f/r..K-.i В управляющем делителе 3 сигнал дРс делится на общее число и и, + И(, работающих гидроагрегатов. Результат делений является входным сигналом управляющего усилителя, предназначенного для управления задатчиком 5 прироста, и безынерционного усилителя 6. Задатчик 5 прироста выполняет функцию интегрирования по времени выходного сигнала делителя 3 а выходной сигнал его соответствует заданному значению относительного прироста расхода воды )/ Выход задат чика 5 прироста присоединен к входам агрегатных функциональных преобразователей 8, в которых заданный относительный прирост о, преобразуется в 1м мощности РО, . и РП, « экономично заданные гидроагрегатам групп I и II в соответствии с их индивидуальными характеристиками относительных пр ростов. Первые агрегатные сумматоры 9 слу жат для сложения экономично заданных мощностей с выходным сигналом безынерционного усилителя б с приходящейся на каждый работающий гидроагрегат долей отклонения суммы мощностей, заданных гидроагрегатам, от. мощности, заданной гидроэлектростанции целиком. В соответствии с этим заданные гидроагрегатам мощности равны Ру к Чу-.к Рс,/и В первом 12 и втором 13 блоках сравнения каждого гидроагрегата группы I осуществляется проверка попадания заданных гидроагрегатам этой группы мощностей в запретную зону работы, определяемую граничными значениями мощнос гъ к. гн,к (датчики нижних и верх них границ запретных зон не показаны) , а в агрегатном сравнивающем сумматоре 11 - определение разности между верхним граничн{р4 и заданным значениями мощности Р„ -р при условии ,,. . .f Выходам блоков сравнения соединены с входами первых блоков И 14, предназначенных для подачи на агрегатные блоки 15 команды на пропуск сигналов, соответствующих разностям Г&,к 1К входы соответствующих вторых агрегатных сумматоров 16 и на вход второго станционного сумматора 17 при попадании мощностей, заданных гидроагрегатам, в запретные зоны pa-i боты, т.е. прирге,к ,к- гн,; Во втором станционном сумматоре 17 суммируются разности граничных и заданных мощностей VK тех И| гидроагрегатов группы I, заданные которым мощности попали в запретные зоны работы. Сумма этих разностей hi I I J (Р - Р ) во втором управляемом кч 1 делителе 18 делится на число и ц гидроагрегатов группы II, работающих в генераторном режиме. Результат де- ления,вычитаясь в первых агрегатных сумматорах 9 гидроагрегатов группы II из экономически заданных мощностей Pq,,n, уменьшает таким образом суммарную мощность, заданную всем работающим гидроагрегатам группы II, на ту се величину, на которую понадобилось увеличить- суммарную мощность,задан-ную тем работающим гидроагрегатам группы I,мощность которых попали в запретную зону работы для того,чтобы вывести эти гидроагрегаты группы I из запретных зон.Станционный блок разрешения 19 предназначен для разрешения формирования команды на переключение входов первого станционного сумматора 7, подключенных через блоки 21 переключения гидроагрегатов группы II к выходам агрегатных ограничитеей 10, на выходы первых агрегатных умматоров 9. Это разрешение блок 19 ыдает при подаче команды первым локом И 14 любого гидроагрегата группы I, независимо от числа последних. Команда на упомянутое переклюение поступает от второго блока 20 того гидроагрегата группы II, заданная которому мощность достигла нижнего предельного значения. Факт этого яостижения фиксируется агрегат ньо4 ог|раничителем 10 того гидроагрегата, для чего вторые выходы ограничителей всех гкдроагрегатов группы II соеш1нены с вторил входами вторых блоков И 20. Введенные в предлагаемое устройство, блоки реализуются простейшими широко известнЕФ и аппаратами, в том числе выпускающимися про1«ышленностью Так, в качертве агрегатных сравниваюсцих сумматоров 11 предлагается ис пользовать су1ь мирукхций усилитель (н пример, типа операционного) однополярного действия, выдающий сигнал, пропорциональный входному. Первый и второй блоки 12 и 13 сравнения - ус лители однополярного действия работающие в режиме ключа. Блоки 14 и 20 - блоки И заводского изготовления. Блоки 15 и 19 - блоки релейного типа, пропускают через свои нормально открытые контакты первый аналоговое управляющее, второй дискретное командное воздействия. Блоки 16 и 17 - суммирующие усилители также, например, операционного 7ипа Переключгиощий блок 21 может быть вы полнен в виде реле с по крайней мер одним переключакхцим контактом. Блок .18 - блок деления заводского изготговления. Устройство ра(5отает следукадим образом. В установившемся режиме, если мощ ности, заданные гидроагрегатам группы I, находятся вне границ запретных зон их работы, действие и состояние предлагаемого устройства и устройства-прототипа одинаковы. Если заданные мощности Р-,к I поступающие с выходов первых агрегатных зумл аторов (а они равны экономично заданным мощ ностям Р(К, поступающим с выходов функциональных преобразователей 8, так как в установившемся режиме отклонение С)4.%мы мощностей, заданных гидроагрегат ам, от мощности, заданной гидроэлектростанции целиком,ДР равно нулю), попадают в запретную зону работы, то осуществляется коррекция заданной мощности. При рЛ Р,к PpHiK блоки 12 и 1-3 сравнения подают управляницие воздействия в( блсис И 14. Блок 12 действует при Ргв,к- Pi, блок 13 - при Р . Блок и 14, получив оба упо мянутых воздействия, приводит & дей ствие блок 15 разрешения, который при этсш пропускает на второй вход второго.агрегатного сумматора 16 управляющее воздействие, сформирован ное в агрегатном сравнивакхцем сумматоре 11. В результате сумма входных управлякж1их воздействий сумматора 16 становится равной Р „ (Р.. I Iо|К ) - Р- Т.е. заданная гидроагре- re, к гату мощность становится равной значению верхнего предела запретной зо ны работы. Полученное превышение заданной мощности гидроагрегатам группы I скомпенсировано разгрузкой работаюпшх гидроагрегатов группц II на равные доли суммарного увеличения мощности гидроагрегатов группы I, потребовавшегося- для вывода их из запретной зоны работы.. ; Если при зтом регулировочные диапазоны гидроагрегатов группы II достаточны, то сумма мощностей, задаваемых всем .работающим в генератори, I ном режиме гидроагрегатам, 1 Р,. + ян - « ; Дл.к Р мощности, згшаваемой гидроэлектростанции целиком, посколб ку при этом на вход первого станци-г одного сумматора 7 поступают через блок 21 переключения выходные управ,ляющие воздействия рГ агрегатных ог.раничителей 10. Если работающие в генераторном режиме гидроагрегаты группы II выходят на нижние пределы зон допустимых значений мощности из-за недостаточности их регулировочного диап азона, т.е. становятся равными то на втором выходе агрегатных ограничителей 10 этой группы гидроагрегатов появляется командное воздействие, поступающее на входы вторых блоков И 20; второе командное воздействие поступает на второй вход блока И 20 от станционного блока 19 разрешения. Командные воздействия с выходов блоков И 20 поступают на вхо-, ды блоков 21 переключения, в -результате чего на входы первого агрегатного сумматора 7 поступают вместо выходных управляющих воздействий агрегатных ограничителей 10 Р,,выходные управляющие воздействия агрегатных сумматоров 9 .. При этом часть заданной гидроэлектростанции мощности РС, компенсируется (от работающих гидроагрегатов групйы II) суммой мощ ностей Р()1ц соответствующих относительному приросту q, . Действительно, сумма мощностей, задаваемых гидроагрегата группы I, w, , равна 1 Р...,, а сумма управляющих . .-., йОЗДёйствий поступающих на входы первого станционного сумматора. ..Kai fecTBe воздействий, изображающих задаваемые гидроагрегатам группы II мощности, ,к-(,%к-Т V В результате полная воздейстВИЙ, подводимых к входам сумматора соответствует , 1 I Ин в / 1 1 I . spi.v(b.V.f;) цг1 : r.s I « л,.р;. Действительная мощностей, згшаваемая всем работакмцим гидроагм и, и,1 «1 p...V%.%Kr,,V бедет превышать мощность, задаваему гидроэлектростанции целиком, так ка нижние пределы зон допустимых значе ний мощности гидроагрегатов второй группы будут превышать задаваемые и после действия коррекции мощности т р -f Р р -, р - к-ч гй.к к.т-1 Ч.к . . . «V. . Если мощностиj заданные работающим гидроагрегатам группы II, выходят на нижние пределы зон допустимы значений мощности, когда мощности, заданные гидроагрегатам группы I, н попадают в запретные зоны работы, т нарушения соответствия суммы мощнос тей, заданных гидроагрегатам, сумме мощностей, подводимых к входам первого станционного сумматора 7, не возникает (поскольку .блоки И 20 в этом случае бездействуют). Отмеченный недостаток - несоответствие сум мы мощностей, заданных гидроагрегатам, мощности, задаваемой гидроэлек ростанции целиком - не присущ орган чески предлагаемому устройству. Про явление его определяется режимными условиями работы, создающимися для ГЭС, - располагаемый регулировочный диапазон работающих гидроагрегатов группы II в сторону разгрузки недос таточен для того, чтобы компенсировать увеличение мощности гидроагрегатов группы 1, необходимое для вывода их из запретной зоны работы. В этих условиях для того, чтобы возвратить гидроэлектростанцию в со стояние, при котором действительная сумма заданных гидроагрегатам мощностей был«1 равна мощности, заданно гидроэлектростанции целике, необхаЕ(имо либо изменить общее число ра ботакйцих гидроагрегатов, уменьшив числа работающих гидроагрегатов группы I или увеличив число работающих гидроагрегатов группы II, либо оставить общее число работаюетх гид роагрегато § неизменным, одновременно уменьшив число первых и увеличив число вторых. В переходном режиме предлагаемое устройство действует следующим образсм. Если в режиме, предшествующем переходному, мощности, заданные гидп роагрегатам группы I с выходов первых агрегатных сумматоров 9, были меньше мощностей, соответствующих нижним границам запретной зоны работы, а при переходном режиме, возникшем в результате увеличения мощности % -у заданной гидроэлектростанции целиком, мощности, защанные гидроагрегатам группы I, равные (P,jc + ,|й попадают в запретную зону, то аналогично состоянию в установившемся режиме, описанному ньоие, гидроагрегатам группы I задаются мощности РГЬ мощности, заданные гидроагрегатам группы II, уменьшаются на I 1 / : (1.-1.ЧГ Такое поло8 ниё сохранится и по окончании переходного режима, т.е. при , в случае если останется в запретной зоне работы. Если по окончании переходного режима Р2, выходит за пределы запретной 3OHtR то часть устройства, формирующая коррекцию зашанных гидроагрегатам мощностей, возвращается в исходное состояние. Если в предшествующем переходному режиме мощности, заданные гидроагрегатам группы I с выходов п.ервых агрегатных сумматоров 9, выходили за верхние границы запретной зоны работы, а при переходном режиме, возникшем в результате уменьшения мощности Ifc, заданной гидроэлектростанции целиком, мощности, заданные гидроагрегатам группы I, попадают в запретные зоны, то гидроагрегатам группы I, как и в предыдущем случае, будут задаваться мощности а мощности, заданные гидроагрегатам группы II, будут уменьшаться. Так происходит до тех пор, пока мощности, задаваемые гидроагрегатг1М группы I, не снизятся до нижних границ запретных зон Pj.f,K . В момент достижения заданной мощностью этой границы коррейтирующий сигнал с второго агрегатного сумматора 17 снимается и заданные им мощности соответствуют нижним границам запретных зон Рук гик Мощности, заданные гидроагрегатам группы II, скачкообразно увеличиваются в результате снятия с третьих входов агрегатных сумматоров 9 ) | действия ч РГР,,- . ° К.И ли по окончании переходного режима мощности, заданные гидроагрегатам группы I с выходов первых агрегатных сумматоров 9, останутся внутри запретных зон, то мощности, заданные гидроагрегатам группы I с выходов вторых агрегатных сумматоров 16, останутся равными Р . гдк. Таким образом, при оснащении гидроэлектростанций предлагаемым устрой