Способ управления синхронным генератором при его включении в сеть и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК H02P9/14 

управления промежуточного реле, первая группа контактов промежуточного реле включена парал/юльно контактам коммутатора, вторая группа контактов включена параллельно нелинейному элементу, а третья группа контактов соединена параллельно выходу задатчика установки реактивного тока.

1 Способ управления синхронным генератором при его включении в сеть, при котором подают напряжение на обмотку возбуищения генератора, устанавливают величину опорного напряжения , измеряют величину напряжения на якорных обмотках, регулируют указанное напряжение в зависимости от величины и знака рассогласования величины опорного напряжения и измеренного напряжения якорных обмоток, одновременно с этим синхронизируют частоту напряжения генеЬатора с частотой напряжения сети, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения надежности энергосистемы, измеряют величину и знак реактивного тока якорной цепи генератора и в соответствии с полученным сигналом изменяют напряжение на обмотке возбуждения генератора, одновременно с этим в соответствии с этой величиной изменяют величину установленного уровня опорного напряжения до тех пор, пока величина реактивного тока не станет равной нулю, после чего ре -улируют напряжение якоря в соответствии с величиной и знаком рассогласования напряжения якоря и измененного уровня опорного напряжения. 2. Устройство для управления синхронным генератором при включении его в сеть, содержащее реле, готовности включения с двумя группами, замыкающих контактов, блок изменения уставки, выходной сумматор и датчик напряжения, вход которого связан с выводами фаз якорной цепи генератора, а выход подключен к одному из входов усилителя рассогласования, к второму входу которого . i подключен выход блока дистанционного изменения уставки, вход которо(Л го связан с выходом блока изменения уставки, к входу которого подс ключен выход замыкающих контактов коммутатора, а выход усилителя рас1согласования связан с первым входом (выходного сумматора, датчик реактивного тока якоря, выходом соединен ный через нелинейный элемент с первым входом сумматора, на второй вход которого подключен выход задатчиND ка уставки реактивного тока, а выход сумматора подключен к второму входу выходного сумматора, выход которого предназначен для соединения с обмоткой возбуждения генератора, при этом один из замыкающих контактов реле готовности включен последовательно ; в цепь обмотки управления выключателем генератора, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, дополнительно введены реле времени с одной группой замыкающих контактов и промежуточное реле с тремя группами закв кающих контактов, при этом обмотка реле времени включена последовательно с второй группой замыкаквдих контактов реле готовности, контакты реле времени включены последовательно с обмоткой

f

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования тока возбулздения синхронных машин при их включении на параллельную работы в общую энергосистему.

HsBecteH способ управления синхронным генератором при пуске и включении в сеть на параллельную работу заключающийся в том, что генератор сишсронизируют с сетью, т.е. в обмотку возбуждения подают ток возбуждения, и, регулируя напряжение синхронного генератора, а также регулируя скорость его вращения, добиваются равенства частоты, фазы и величины напряжения генератора частоте, фазе и величине напряжения сети, после чего генератор включают в сеть 1.

Абсолютного равенства указанных параметров генератора и сети добиться весьма сложно, поэтому на практике допускают некоторое несоответствие параметров генератора параметрам сети. При этом при включении генератора в сеть в обмотке его якоря протекает уравнительный ток Э р , определяемый разностью напряжений сети и генератора, а также реактансом связи межлу сетью и генератором. При наличии автоматического регулятора вобуждения (АРВ) на уравнительный ток накладывается дополнительный ток, обусловленный изменением тока возбулодения за счет несоответстия устаки напряжения АРВ напряжению сети, При наличии АРВ быстродействующего и с большим коэффициентом усиления ртклонение уставки АРВ от напряжени сети сопровождается значительным Изменением тока возбуждения и столь же значительным изменением тока яко генератора, что может привести к нарушению устойчийости сети. Отклонение напряжения сети на 2% от уставки АРВ должно сопровождаться именением возбуждения на 50% от: номинального, что приводит к значительному увеличению тока якоря. Таким образом, известный способ управления синхронным генератором характеризуется узкой областью применения (инерционные системы возбуждени и не применим для генераторов с быстродействующим АРВ.

Наиболее близким к изобретению является способ управления синхронным генератором при его включении в сеть, при котором подают напряже5 ние на обмотку возбуждения генератора, устанавливают величину опорного напряжения, измеряют величину напряжения на якорных обмотках, регулируют указанное напряжение в

Q зависимости от величины и знака рассогласования величины опорного напряжения и измеренного напряжения якорнызс обмоток, одновременно с этим синхронизируют частоту напряжения генератора с частотой напряжения

5 сети, а также устройство для управления синхронным генератором при его включении в сеть, содержащее реле готовности включения с двумя группами замыкающих контактов, блок

0 изменения уставки и выходной сумматор, датчик напряжения вход которого связан с выводами фаз якорной цепи генератора, а выход подключен к одному из входов усилителя рассогла5 сования, ко второму входу которого подключен выход блока изменения уставки, вход которого связан с выходом блока изменения уставки, к входу которого подключен выход замы0 кающих контактов коммутатора, а выход усилителя рассогласования связан с первым входом выходного сумматора датчик реактивного тока якоря, вы- , ходом соединенный через нелинейный

5 элемент с первым входом сумматора, на второй вход которого подключен выход задатчика уставки реактивного тока, а выход сумматора подключен к второму входу выходного сумматора, выход которого предназначен

0 для соединения с обмоткой возбуждения генератора, при этом один из замыкающих контактов реле готовности включен последовательно в цепь обмотки управления выключателем ге5 нератора в сеть. Использование

известного способа позволяет генераторы с быстродействующими АРВ включать в сеть с меньшими бросками тока якоря 2 ,

0 Однако известный способ существенно затягивает процесс синхрониза,ции, так как выравнивание напряже. ния должно осуществляться с большей точностью. При аварийньпг ситуациях,

5 когда необходима максимальная oneративность в производстве различных переключений, в синхронизации резервных и отключившихся во время аварии генераторов, задержка процесса синхронизации способствует развитию аварии. Кроме того, этот способ не ис ключает бросков реактивного тока, препятствующих устойчивости сети, а Следовательно, снижающих надежность работы энергосистемы.

Цель изобретения - повышение надежности энергосистемы.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу для управления синхронным генератором при ег включении в сеть, при котором подают напряхсение на обмотку возбуждени генератора, устанавливают величину опорного напряжения, измеряют величину напряжения на якорных обмотках регулируют указанное напряжение в зависимости от величины и знака рассогласования величины опорного напряжения и измеренного напряжения якорных обмоток, одновременно с эти синхронизируют частоту напряжения гнератора с частотой напрял ения сети измеряют величину и знак реактивно- го тока якорной цепи генератора и в соответствии с полученным сигналом изменяют напряжение на обмотке возбуходения генератора, одновременно с этим в соответствии с этой величиной изменяют величину установленного уровня опорного напряжения до тез: пор, пока величина реактивного тока не станет равной нулю, после чего регулируют напряжение якоря в соответствии с величиной и зна ком рассогласования напряжения якор и измененного уровня опорного напряжения.

В устройство для управления синхронным генератором при включении его в сеть, содержащее реле готовности включения с двумя группами замыкающих контактов, блок изменения уставки, выходной сумматор и датчик напряжения, вход которого связан с выводами фаз якорной цепи генератора, а выход подключен к одному из входов усилителя рассогласования к второму входу которого подключен выход блока дистанционного изменения уставки, вход которого связан с выходом блока изменения уставки, к входу которого подключен выход замыкающих контактов KOMiviyтатора, а выход усилителя рассогласования связан с первым входом выходного сумматора датчик реактивного тока якоря, выходом соединенный через нелинейный элемент с первым входом сумматора,на второй вход котрого подключен выход задатчика уставки реактивного тока, а выход сумматора подключен ко второму входу выз:одного сумматора, выход которого предназначен для соединения с обмоткой возбуждения генератора, при этом один из замыкающих контактов реле готовности включен последовательно в цепь обмотки управления включателем генератора, дополнительно введены реле времени с одной группой замыкающих контактов и промежуточное реле с тремя группами замыкающих контактов,при этом обмотка ре0ле времени включена последовательно с второй группой замыкакхцих контактов реле готовности, контакты реле времени включены последовательно с обмоткой управления промежуточного репе, первая группа контактов промежу-.

5 точного реле включена параллельно контактам коммутатора, вторая группа контактов включена параллельно нелинейному элементу, а третья группа контактов соединена параллель0но выходу задатчика уставки реактивного тока.

На фиг. 1 представлена диаграмма алгоритма последовательности операций способа,- на фиг. 2 - расшифров5ка операций(Обозначенных на фиг.1; на фиг. 3 - электрическая блок-схема устройства, реализующего способ.

Начальная ситуация 1 {фиг.1) следующая - генератор на холостом

0 ходу, без возбуждения, скорость номинальная; операция 2 - выбор режима синхронизации. При выборе включения в сеть методом: точной синхронизации следующая операция 3 - подача тока в обмотку возбуждения ге5нератора, при этом появляется напряжение генератора; операция 4 контроль напряжения и разрешение включения следующей операции 5 при достижении напрялсением генератора 80%

0 номинального. Операция 5 - включение автосинхронизатора, при этом подключается устройство подгонки напряжения генератора к напряжению сети - операция б, одновременно под5ключается .частночувствительный контур регулятора скорости операции 7. Идет процесс синхронизации генератора с сетью по величине напряжения, частоте и фазе. Когда напряжение ге0нератора приблизительно равно напряжению сети (операция 8), частота и фаза генератора равны частоте и фазе сети {операция 9) включается реле готовности включения генератора в сеть {операция 10) .

5

Если синхронизация генератора с сетью осуществляется методом грубой : синхронизации {самосинхронизации), то при выборе этого режима (операция 2) следующая операция 11 - конт0роль отсутствия напряжения генератора, при выполнении этого условия включается реле разности частот {операция 12). Идет процесс синхронизации генератора с сетью по час5тоте. При приблизительном раэенстве частот генератора и сети (операция 13) включается реле готовности включения генератора в сеть (операция 10). Генератор включают в сеть (операция 14), при этом одновременно вводят в работу канал регулирования тока возбуйадения в функции отклонения реактивного тока от нулевого значения (операция 15), контролируют включение генератора в сеть (операция 16), л при включении последнего включают блок изменения уставки напряжения АРВ в функции отклонения реактивного тока от нуля (операция 17), и ведут процесс подгонки уставки автоматического регулятора напряжения к напряжению сети. Одновременно осуществляют набор активной мощности генератора (операция 18). Процесс подгонки (операция 19), осуществляют в течени времени, достаточного для. завершения процесса. По завершении этого времени (операция 20) отключают блок изменения уставки напряжения в функции .отклонения реактивного тока от нуля (операция 21), и канал регулиро вания тока возбуждения в функции отклонения реактивного тока от нулевого значения (операция 22). После этого осуществляют при необходимости набор реактивной нагрузки (операция 23) и Продолжают набор.активйой нагрузки (операция 18), Конечная ситуация - 24 (генератор работает в сети с заданной активной и реактивной нагрузкой). , Устройство (фиг.З) содержит синхронный генератор 25, подключенный к .сети 26 выключателем 27. К обмотке 28 возбуждения генератора 25 подключей возбудитель 29. Система 30 управления возбуждением содержит регулятор 31 напряжения с датчиком 32 напряхсения генератора 25, блоком 33 дистанционного изменения уставки и усилителем 34 рассогласования; регулятор 35 реактивного тока с датчиком 36 реактивного тока, задатчиком 37 уставки, нелинейным элементом 38 и сумматором 39, блок 40 изменения уставки напряжения в функции отклонения реактивного тока от нуля, к входу которого подключен коммутатор 41, а выход соединен с входом блока 33 дистанционного изменения уставки выходной сумматор 42, Jc входу которо го подключены регулятор 31 напряжени и регулятор 35 реактивного то.;а, а выход сумматора 42 подключен к упргш ляющему входу возбудителя 29. Катушка включения 43 выключателя 27 соеди нена последовательно с первым контак том 44 реле 45 готовнбсти. Второй контакт 46 реле 45 готовности включе последовательно с катушкой 47 реле 4 .времени и катушкой 49 промежуточного реле 50. Контакт 51, размыкающий с выдержкой времени на включение реле 48 времени, включен последовательно с катушкой 49 реле 50. Контакт 52 реле 50 подсоединен параллельно коммутатору 41, контакт 53 реле 50 подсоединен параллельно нелинейному элементу 38, контакт 54 реле 50 подключен параллельно выходу задатчика 37 уставки реактивного тока. Управление генератором 25 в процессе синхронизации здесь не рассматривается так как этот процесс общеизвестен и реализуется операциями 3-9 (фиг.1) при включении в сеть методом точной синхронизации или операциями 11-13 (фиг. 1) при вклйчении в сеть методом самосинхронизации. По завершении процесса синхронизации включается реле 45 готовности. Через контакт 4б реле 45 готовности подается напряжение на катушку 49 реле 50 и на катушку 47 реле 48 времени. Реле 50 и 48 включаются. Контакты 53 и 54 реле 50, замыкаясь, шунтируют нелинейный элемент 38 и выход задатчика 37 уставки, при этом регулятор 35 реактивного тока преобразуется из ограничите.пя минимального возбуждения с уставкой ограничения, равной нулю. Через контакт 44 реле 45 на катушку включения 43 подается напряжение. Выключатель 27 подключает генератор 25 к сети 26. Зашснувшийся контакт 52 реле 50 включает блок 40 изменения уставки напряжения в функции о.тклонения реактивного тока от нуля. После того, как генератор 25 включится в сеть 26 и под действием разницы напряжения сети 26 и ЭДС генератора 25 пртечет уравнительный реактивный ток, который является одновременно и сигналом контроля включения генератора в сеть (операция 16 на фиг.1), сиг;Нал, пропорциональный реактивному току генератора 25 поступает в блок 40. Под действием этого сигнала на выходе блока 40 появляется напряжение, поступающее на вход блока 33 дистанционного изменения уставки. Выходное напряжение блока 33 изменяется и приближается к выходному напряжению датчика 32 напряжения. Выходное напряжение усилителя 34 рассогласования уменьшается, что приводит, к уменьшению выходного напряжения выходного сумматора 42, поступающего на управляющий вход возбудителя 29. В результате изменяется ток возбуждения генератора 25 и уменьшается потребляемая или выдаваемая реактивная мтацность. Этот процесс происходить до тех пор пока реактивная мсадность генератора 25 и выходное напряжение датчика 36 реактивного тока не будут равны нулю. Временная уставка реле 48 времени выбирае ся большей времени процесса подгонки уставки напряжения АРВ. По истечении времени, заданного уставкой реле 48 времени, контакт 51 отключи катушку 49 реле 50. Контакты 52-54 реле 50 размыкаются, выводя из работы блок 40 и преобразуя снова регулятор реактивного тока с уставкой ограничения, равной нулю обратно в ограничитель минимального возбуждения. Еще в процессе подгонки уставки возможен набор активной мощности генератором, после отключения ре ле 50 возможен кабор как активной, так и реактиной мощности . .Для включения генератора в сеть по изобретению не требуется сколько-нибудь высокая точность подгонки напряжения генератора к напряжению, сети, что упрощает и ускоряет процесс синхронизации. При этом переходной электромагнитный процесс, возникающий при включении генератора в сеть, протекает быстрее и с меньшими токами. Кроме того, нагрузка генератора активной мощности может осуществляться сразу же после включения генератора в сеть, которое происходит значительно раньше, чем в известном способе, а это в аварийной ситуации может иметь решающее значение для обеспечения устойчивости энергосистемы и значительно повысить ее надежность.

Ситуация

- Решение.

/ 7 - uf ni/льс

PuiA

Рункци § гмени

Разделение цепей

оздетёие

.Фиг.2

J/ 30

26