Устройство для связи двух энергосистем Советский патент 1984 года по МПК H02J3/06 

полней с вторым и третьим управляющи ми входами, при этом обмотки возбуждения обеих машин соединены между собой последовательно посредством указанных шести однофазньос выключателей, выходы для контроля управляемых преобразователей частоты соединены каждьй с входом своего блока контроля управляемого преобразователя частоты, выходы каждого из блоков контроля соответственно через .пятый и шестой коммутаторы соединены с допо нительными вторым и третьим управляющими входами первого коммутатора, а также с управляющими входами соот ветствующих однофазных вьшлючателей, выходы датчиков частоты связываемых энергосистем соединены соответственно с первым и вторьм входами блока управления режимом, выход которого соединен с управляющими входами пятого и шестого 1 :оммутаторов.

2. -Устройство по П.1, отличащееся тем, что при выполнении асинхронизированных синхронных машин с двухфазными обмотками возбуждения а управляемых преобразователей частоты с мостовыми вентильными группами И потенциальным разделением фаз обмоток возбуждения, к каждой паре выводов управляемых преобразователей частоты через выключатели подсоединена фаза обмотки возбуждения, выводы первой фазы обмотки возбуждения йервой машины соответственно через певый и второй дополнительные однофазные выключатели подсоединены параллельно выключателю, соединяющему начало первой фазы обмотки возбуждения. второй машины с соотйетствующим выводом своего управляемого преобразователя частоты, выводы первой фазы обмотки возбуждения второй машины соответственно через второй и третий дополнительные выключатели подсоединены параллельно- выключателю, соединяющему конец первой фазы обмотки возбулсдения первой машины с соответствующими вьгаодом своего управляемого преобразователя частоты, выводы вторых фаз обмоток возбуждения обеих машин соответственно через четвертый и пятьй, четвертый и шестой дополнительные однофазные выключатели подсоединены параллельно выключателям, соединяющим начала вторых фаз обмоток возбуждения обеих машин с соответствущими выводами своих управляемых преобразователей частоты, при этом вывод пятого коммутатора соединен с управляющими входами первого, второго, четвертого, пятого дополнительных выключателей и элементов шунтирования двух фаз обмотки возбуждения первой машины, и двух выключателей, соеиняющих начала обеих фаз обмотки возбуждения второй машины со своими выходами второго управляемого преобразователя частоты, вывод шестого коммутатора соединен с управляюими входами второго, третьего, четвертого, шестого дополнительных однофазных выключателей и элементов шунтирования двух фаз обмотки возбуждения второй машины, и двух выключателей, соединяющих конец перво.й и начало второй фа.з обмотки возбуждения первой машины со своими выходами первого управляемого преобразователя частоты.

3.Устройство по П.1, о т ли чающееся тем, что при выполнении асинхронизированных синхронных машин с трехфазными обмотками возбуждения и управляемых преобазователей частоты с нулевыми вентильными группами или с мостовыми вентильными группами и потенциальным разделением обмоток трансформаторов, каждый управляемый преобразователь частоты выполнен с тремя вывоами, к каждому из которых через выключатели подсоеди-нены начала фаз обмотки возбуждения соответствующей машины., начала фаз обмотки возбуждения каждой машины соединены между собай соответственно первой и второй парой дополнительных однофазных выключателей, а концы фаз обмоток возбуждения обеих машин соединены между собой с взаимно обратным чередованием фаз и перемкнуты между собой третьей парой дополнительных однофазных выключателей, вывод пятого коммутатора соединен с управляющими входами первой и третьей пар дополнительных однофазных выключателей, вывод шестого коммутатора соединен с управляющими входами второй и третьей пар дополнительных однофазных выключателей.

4.Устройство по П.1, отличающееся тем, что вход и выход трансформатора связи с питающей сетью через трехфазные выключатели с датчиками состояния соединены соответственно с источником возбуждения и входами вентильных групп управляемого преобразователя частоты, блок

контроля управляемого преобразователя частоты содержит два логических элемента И и один лотический элемент ИЛИ, выходы логических элементов И соединены с входами логического элемента ИЛИ, выход которого образует выход блока контроля управляемого преобразователя частоты,, а входы логических элементов И образуют вход блока контроля управляемого преобразователя частоты, при этом входы первого логического элемента И соединены с датчиками состояния выключателей на входе и вьосоде трансформатора, а входы второго логического элемента- с датчиками состояния выключателей на выходе трансформатора и на выходе управляемого преобразователя частоты.

164

5, Устройство-ПО п.1, отличающееся тем, что блок управления режимом содержит элемент суммирования, элемент перемножения, компаратор, диод, элемент усиления и задатчик уровня сигнала, при этом входы элемента суммирования образуют входы блока управления режимом, выход элемента суммирования соединен с входами элемента перемножения выход которого, как и выход задатчика уровня сигнала, соединен с входами компаратора, выход которого через диод соединен с входом элемента усиления, выход которого образует выход блока управления режимом.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЯЗИ ДВУХ ЭНЕРГОСИСТЕМ, содержащее две асинхронизированные синхронные машины с жестко соединенными валами, статорные обмотки которых подключены к соответствующим энергосисте- . мам, управляемые преобразователи частоты с трансформаторами связи с питающей сетью, датчик углового положения вала агрегата, датчики частоты связьюаемых энергосистем, регуляторы возбуждения, блок формирования гармонических сигналов полусуммы частот связываемых энергосистем, блок контроля регуляторов возбуждения и четыре коммутатора, первый вход каждого регулятора возбуждения соединен с выходом датчика частоты своей энергосистемы, первый и второй входы блока формирования гармонических сигналов полусуммы частот соединены соответственно с датчиками частот энергосистем, первый вход первого коммутатора соединен с выходом датчика углового положения вала 3 5ИБдШд1 г.йл агрегата, второй вход первого коммутатора соединен с выходом блока формирования гармонических сигналов полусуммы частот связываемых энергосистем, первый управляющий вход первого коммутатора соединен с первым выходом блока контроля регуляторов возбуждения, выход первого коммутатора соединен с вторыми входами регуляторов возбуждения, первые выходы которых соединены с управляемыми преобразователями частоты соответственно через второй и третий коммутаторы, управляющие входы которых соединены соответственно с вторым и третьим выходами блока контроля регуляторов (Л возбуждения, вторые выходы регуляторов возбуждения соединены соотС ветственно с первым и вторым, входами блока контроля регуляторов возбуждения, четвертый выход которого подсоединен к управляющему входу четвертого комьгутатора, соединяющего управляющие входы преобразователей частоты с взаимно обратным чередо:л ванием фаз, а выводы каждой фазы обмоток возбуждения машин соединены Эд 4 между собой элементом шунтирования и подключены к выходам своих управляемых преобразователей частоты через выключатели, отл.ичающее с я тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено дополнительно шестью однофазными выключателями, двумя блоками контроля управляемых преобразователей частоты, пятб1м и шестым коммутаторами, блоком упрйвления режимом, управляемые преобразователи частоты выполнены с выходами для контроля, первый коммутатор вы

1

Изобретение относится к электротехнике, более конкретно к устройствам для связи источников переменного тока.

Известно устройство для связи двух энергосистем, содержащее две асинхронизированные синхронные машины с жестко соединенными валами, статорные обмотки каждой из которых подключены к своей энергосистеме, управляемьш преобразователь частоты, регулятор с блоком формирования функции регулирования и блоком разностной частоты, датчики частот обеих энергосистем, причем датчик частоты первой энергосистемы соединен со входом блока разностной частоты регулятора, а регулятора подключен ко входу преобразователя частоты, при этом в качестве датчиков частоты использованы датчики половинной частоты, роторные обмотки машин соединены между собой с противоположным чередованием фаз, и к общим точкам соединения этих обмоток подключены выходы управляемого преобразователя частоты, а выход датчика частоты второй энергосистемы соединен со входом блока формирования функции регулирования регулятора 1 3.

Данное устройство обеспечивает независимое регулирование частот связываемых энергосистем, однако в силу

невозможности разделения каналов управления регулирование активных мощностей машин, а также напряжений (ре. активных мощностей) машин может рсу5 ществляться лишь связно. По. а.той причине оно не может обеспечить локализаiцию возмущений в пределах одной энергосистемы. Поэтому, несмотря на то, что данное устройство позволяет

10 обойтись одним управляемым преобразователем частоты, одним комплектом контактных колец и одним регулятором, он может иметь ограниченное применение. Кроме того, при выходе из строя одно15 го из указанных элементов устройство необходимо отключать от связьгеаемых энергосистем, что ведет к нарушению передачи заданного потока активной мощности.

20 Известно также устройство для связи двух энергосистем, содержащее две асинхронизированные синхронные машины с жестко соединенными валами, статорные обмотки которых подключены

25 к соответствующим энергосистемам, управляемые преобразователи частоты, измеритель скорости вращения вала, датчики частоты и напряжения на шинах связываемых энергосистем, дат30 чик активной мощности межсистемной связи и регуляторы возбуждения, входы одного из которых .подсоединены к датчикам частоты и напряжения. 3 ,11 к измерителю скорости вращения вала ,и к датчику активной мощности, входьл другого подсоединены к датчикам частоты и напряжения и к измерителю скорости вращения вала, а выход регуляторов возбуждения подсоединен к управляемому преобразователю частоты каждой из машин. При этом каналы управления четырьмя параметрами режима устройства (активной мощностью, скоростью вращения вала агpardta и напряжениями двух машин) содержат пропордионально-интегрально-дифференциальные (ПИД) регуляторы 2., Это устройство также обеспечивает независимое регулирование частот связьгоаемь энергосистем. Кроме того, в устройстве благодаря наличию двух регуляторов возбуждения с ПИД-ретуляторами и двух управляемых пре- образователей частоты удается осуществл гть разделение каналов управления обеих машин, т.е. независимое регул}1рование потока активной мощности через, устройство, скорость вращения вала агрегата и напряжений на шинах машин. Однако при выходе из строя одно го из регуляторов во избежание дальнейшего развития аварии соответствующую машину.агрегата необходимо отключать от энергосистемы. Например, если отказал блок питания, управляющий сигнал на выходе регулятора будет нулевым, поэтому обмотки возбуждения через управляемый преобразователь час тоты окажутся в короткозамкнутом режиме. Но на этот режим асинхронизирог ванная синхронная машина не рассчитана по условиям нагрева и электродинамической устойчивости.При этом другая электрическая машина переводится в режим асинхронизированного синхронного компенсатора. Все это приводит к невозможности передачи активной мощности ИЗ одной энергосистемы в другую. Наиболее близким к изобретению является устройство для связи двух энергосистем, содержащее две асинхронизированные синхронные машины с жест ко соединенными валами, статорные обмотки которых подключены к соответствующим энергосистемам, управляемые преобразователи частоты, датчик углового положения вала агрегата, датчики частот связываемых энергосистем и регуляторы возбуждения с дву4мя входами каждый, блок формирования гармонических сигналов полусуммы частот связываемых энергосистем, блок контроля регуляторов возбуждения и четыре коммутатора, при этом обмотки возбуждения машин подключены к выходам своих управляемых преобразователей частоты, первый вход каждого регулятора возбуждения соединен с вы-г ходом датчика частоты своей энергосистемы, первый и второй входы блока формирования гармонических сигналов полусуммы частот соединены соответственно с датчиками частот энергосистем, первый вход первого коммутатора соединен с выходом датчика углового положения вала агрегата, второй вход первого коммутатора соединен с выходом блока формирования гармонических сигналов полусуммы частот связываемых энергосистем, управляющий вход первого коммутатора соединен с первым выходом блока контроля регуляторов во.збуждения, выход указанного коммутатора соединен со вторыми входами регуляторов возбуждения, первые выходы которых соединены с управляющими преобразователями частоты соответственно через второй и третий коммутаторы, управляющие входы которых соединены соответственно с вторьм и третьим выходами блока контроля регуляторов возбуждения, вторые выходы регуляторов возбуждения соединены соответственно с первым и вторым входами блока контроля регуляторов возбуждения, четвертый выход которого подсоединен к уп-равляющему входу четвертого коммутатора, соединяющего управляющие входы преобразователей частоты и обеспечивающего взаимно обратное чередование фазобмоток возбуждения машин,3. Однако при выходе из строя управляемого преобразователя частоты одной машины эту машину во избежание ее повреждения необходимо отключать от энергосистемы, так как асинхронизированные синхронные машины по условиям нагрева и электродинамической устойчивости не рассчитаны на работу в короткозамкнутом режиме обмотки возбуждения через элементы шунтирования, например, гасительное сопротивление. При этом другая электрическая машина; переводится в режим асинхронизированного синхронного компенсатора. Все это. приводит к не5nвозможности передачи активной мощнос ти из одной энертосистемы в другую. Целью изобретения является повышение надежности устройства. Цель достигается тем, что устройство для связи двух энергосистем, содержащее две асинхронизированные синхронные машины с жестко соединенными валами, статорные обмотки которых под;слючены к соответствующим энергосистемам, управляемые преобразователи частоты с трансформаторами связи с питающей сетью, датчик углового положения вала агрегата, датчики частоты связываемых энергосистем, регуляторы возбуждения, блок формирования гармонических сигналов ПОЛУСУММЫ частот связываемых энеогосистем, блок контроля регуляторов возбуждения и четыре коммутатора, первый вход каждого регулятора возбуждения соединен с выходом датчика частоты своей энергосистемы, первый второй входы блока формирования гармонических сигналов полусуммы частот соединены соответственно с датчиками частот энергосистем, первый вход первого коммутатора соединен с выходом датчика углового положения вала агрегата, второй вход первого коммутатора соединен с выходом блока форм рования гармонических сигналов полусуммы частот связываемых энергосисте первый управляющий вход первого коммутатора соединен с первым выходом блока контроля регуляторов возбуждения, выход первого коммутатора соединен с вторыми входами регуляторов возбуждения, первые выходы которых соединены с управляемыми преобразователями частоты соответственно через второй и третий коммутаторы управляющие входы которых соединены соответственно с вторыми и третьим выходами блока контроля регуляторов возбуждения, вторые выходы регуляторов возбуждения соединены соответственно с первым и вторым входами блока контроля регуляторов возбуждения, четвертый выход которог подсоединен к управляющему входу четвертого коммутатора, соединяющего управляющие входы преобразователей частоты с взаимно обратным чередованием фаз, а выводы каждой фазы обмоток возбуждения машин соединены между собой элементом шунтирования и подключены к выходам своих управляемых преобразователей частоты че рез выключатели, снабжено дополнительно шестью однофазными выключателями, двумя блоками контроля управляемых преобразователей частоты, пя-тьпч и шестым коммутаторами, блоком управления режимом, управляемые преобразователи частоты выполнены с вьпсодами для контроля, первый коммутатор полиен с вторым и третьим управляющими входами, при этом обмотки возбуждения обеих машин соединены между собой последовательно посредством указанных шести однофазньк выключателей, выходы для контроля управляемых преобразователей частоты соединены каж-дый с входом своего блока контроля управляемого преобразователя частоты, выходы каждого из блоков контроля соответственно через пятый и шестой коммутаторы соединены с дополнительными вторым и третьим управляющими входами первого KOMM i-TaTopa, а также с управляющи 5и входами соответствующих однофазных выключателей, выходы датчиков частоты связывавмых энергосистем соединены соответственно с первьм и вторым входами блока управления режимом, выход которого соединен с управляющими входами пятого и шестого коммутаторов. При этом устройство, в котором асинхронизированные синхронные машины выполнены с двухфазными обмотками возбзшдения, а управляемые преобразователи частоты - с мостовыми вентильными группами и потенциальным разделением фаз обмоток возбуждения, к каждой паре выводов управляемых преобразователей частоты через выключатели подсоединена фаза обмотки возбуждения, выводы первой фазы обмотки возбуждения первой машины соответственно через первый и второй дополнительные однофазные выключатели соединены параллельно выключателю,, соединяющему начало первой фазы обмотки возбуждения второй машины с соответствующим вьшодом своего управляемого преобразователя частоты, выводы первой фазы обмотки возбуяздения второй машины соответственно через второй и третий дополнительные выключатели соединены параллельно выключателю, соединяющему конец первой фазы обмотки возбуждения первой машины с соответствуннцим выводом своего управляемого преобразователя частоты, выводы вторых фаз обмоток

возбуждения обеих машин соответственно через четвертый и пятьш, четвертый и шестой дополнительные однофазные выключатели подсоединены параллельно вьпслючателям, соединяющим начала вторых фаз обмоток возбуждения обеих машин с соответствующими выводами своих управляемых преобразователей частоты, при этом вывод пятого коммутатора соединен с управляющими вхрдами первого, второго, четвертого, пятого дополнительных выключателей и элементов шунтирования двух фаз обмотки возбуждения первой машины, и двух выключателей, соединяющих начала обеих фаз обмотки-возбуждения второй машины со своими выходами второго управляемого преобразователя частоты, вывод шестого коммутатора соединен с управляющими входами второго, третьего, четвертого, шестого дополнительных однофазных выключателей и элементов шунтирования двух фаз обмотки возбуждения второй машины, и двух выключателей, соединяющих конец первой и начало второй фаз обмотки возбуждения первой машины с своими выходами первого управляемого преобразователя частоты.

Кроме того, если устройство имеет асинхронизированные синхронные машины с трехфазными обмотками возбуждени управляемые преобразователи частоты с нулевыми вентильными группами или с мостовыми вентильными группами и потенциальным разделением обмоток трансформаторов, каждый управляемый преобразователь частоты выполнен с тремя выводами, .к ка кдому из которых через выключатели подсоединены, например, начала фаз обмотки возбуждения соответствующей машины, начала фаз обмотки возбу вдения каждой машины .соединены меж;.т,у собой соответственно первой и второй парой дополни тельных однофазных выключателей, а концы фаз обмоток возбуждения обеих машин соединены между собой с взаимно обратным чередованием фаз и перемкнуты между собой третьей парой дополнительных однофазных выключателей, вывод пятого коммутатора соединен с упразляющиг.ет входами первой и третьей пар дополнительных однофазных выключателей, вывод шестого коммутатора соединен с управляющими входами второй и третьей пар дополнительных однофазных, выключателей.

Устройство, содержащее трансформатор связи с питающей сетью, вход и выход которого через трехфазные выключатели с датчиками состояния соединены соответственно с источником возбуждения и входами вентильных гру управляемого -преобразователя частоты, блок контроля управляемого преобразователя частоты содержит два логических элемента И и один логический элемент Л-ШИ, выходы логических элементов И соединены с входами логического элемента ИЛИ, выход которого образует выход блока контроля управляемого преобразователя частоты, а входы логических элементов И, образу от вход блока контроля управляемого преобразователя частоть), при этом входы первого логического элемента. И соединены с датчиками состояния выключателей, на входе и. выходе трансформатора, а входы второго логического элемента - с датчиками состояния выключателей на выходе трансформатора и на выходе управляемого преобразователя частоты.

Кроме того, блок управления; режимом содержит элемент суммирования, элемент перемножения,, компаратор, диод, элемент усиления и задатчик уровня сигнала, при этом входы элемента суммирования образуют входы блока управления режимом, выход элемента суммирования соединен с входам элемента перемножения, выход которого, как и выход задатчика уровня сигнала, соединен с входами компаратора, выход которого через диод соединен с входом элемента усиления, выход которого образует выход блока управления режимом.

На фиг.1 представлена общая схема предлагаемого устройства при двухфазных обмотках возбуждения асинхронизированных синхронных машин, на - фрагмент устройство с управляемым преобразователем частоты и блок контроля управляемого преобразователя частоты фрагменту на фиг.З устройство при трехфазныхобмотках возбуждения асинхронизированных синхронных машин фрагмент; на фиг.4 схема выполнения блока управления режимом; на фиг.З - схема выполнения регулятора возбужденияj на

фиг.6 - схема выполнения блока формирования гармонических сигналов пол91суммы частот при двухфазных обмотках возбуждения машин. Устройство для связи двух энергосистем 1 и 2 состоит из двух асиихронизированных синхронных машин 3 и 4 с жестко соединенными валами, обмотки роторов машин 3 и 4 через управляемые преобразователи частоты и 6 соединены с источниками возбужде ния, например со статорными цепями асинхронизированных синхронных машин 3 и 4. Управляющие входы преобразователе 5 и 6 частоты соединены с выходами регуляторов 7 и 8 возбзгждения через коммутаторы 9 и 10 соответственно, а также меязду собой с взаимно обратным чередованием фаз через коммутаторы 1 Первые входы регуляторов 7 и 8 возбуждения соединены с датчиками 12 и 13 частоты соответствующих энергосистем 1 и 2, а вторые входы подключены к выходу коммутатора 14. Первый вход коммутатора 14 подключен к датчику 15 углового положения вала агре гата, второй вход - к выходу блока 1 формирования гармонических сигналов полусуммы частот связываемых энергосистем, входы которого подключены к датчикам 12 и 13 частоты энергосистем 1 и 2. Первый управляющий вход коммутатора 14 соединен с первым выходом блока 17 контроля регуляторов возбуждения, второй и третий выходы которого соединены соответственно с управляющими входами коммутаторов 9 и 10, а четвертьй выход подсое динен к управляющему входу коммутатора 11. Первый и второй входы блока 17 контроля регуляторов возбуждения подключены соответственно ко вторым выходам регуляторов 7 и 8 воз буждения. Выводы каждой из фаз 18 и. 19 обмотки возбуждения машины 3 и фаз и 21 обмотки возбуждения машины 4 соединены между собой соответственн элементами 22-25 шунтирования, выполненными, например, в виде послед вательно соединенных гасительного сопротивления и шунтирующего соответствующую фазу выключателя, и подключены к выходам своих управляемых преобразователей частоты через выключатели соответственно, фаза 18.- через выключатели 26 и 27, за 19 -через выключатели 28 и 29, фаза 20 - через выключатели 30 и 31, фаза 21 - через выключатели 32 и 33.Выводы фазы 18 через однофазные выключатели 3 и 35 соединены параллельно выключателю 30, при этом выключатель 35 соединяет конец фазы 18 с началом фазы 20. Выводы фазы 20 через однофазные выключатели35 и 36 соединены параллельно выклю чателю 27. Выводы фазы 19 через однофазные выключатели 37 и 38 соединены параллельно выключателю 32, и при этом выключатель 31 соединяет начала фаз 19 и 21. Выводы фазы 21 через однофазные выключатели 37 и 39 соединены параллельно выключателю 28, Управляемые преобразователи 5 и 6 частоты выполнены с выходами для контроля, соединенными каждый со входом соответствующего из блоков 40 и 41 контроля управляемого рреобразователя частоты, а выходы последних через коммутаторы 42 и 43 соответственно - с дополнительными управляющими входами коммутатора 14. Крометого, выход коммутатора 42 соединен с управляющими входами элементов 22 и-23 шунтирования, выключателей 30, 34,35, 32, 37, 38, а выход коммутатора 43 соединен с управляющими входами элементов 24 и 25 шунтирования и выключателей 35, 36, 27, 28, 37, 39. Выходы датчиков 12 и 13 частот связываемых энергосистем соединены соответственно с первым и вторым входами блока 44 управления режимом, выход коToporo соединен с управляющими входами коммутаторов 42 и 43. На фиг.2 показан фрагмент схемы устройства с управляемым преобразователем 5 частоты и блоком 40 контроля управляемого преобразователя частоты (элементы схем идентичны соответственно с 6 и 41) Управляемые преобразователи частоты 5 и 6 вьтолнены с мостовыми вентильными группами и потенциальным разделением фаз обмоток возбуткдения. К фа-зе 18 обмотки возбуждения машины 3 через выключатели 26 и 27 встречно-параллельно подсоединены через сглаживающие реакторы 45 и 46 J OCTOвые вентильные группы 47 и 48, силовые входы которых соответственно через трехфазные выключатели 49 и 50 подсоединены к первой вторичной обмотке трансформатора 51. К фазе 19 обмотки возбуждения мапшны 3 через выключатели 28 и 29 встречно-параллельно подсоединены через сглаживающие реакторы 52 и 53 мостовые вентильные группы 54 и 55, силовые входы которых соответственно через трехфазные выключатели 56 и 57 подсоединены ко второй вторичной обмотке транс форматора 51, первичная обмотка которого через трёхфазньй выключатель 58 подсоединена к сети источника воз буждения. Управляющие входы мостовых вентильных групп 47 и 48, 54 и 55 со динены с выходами системы 59 импульс фазового управления тиристорами, а у равляющий вход последней через комму татор 9 - с выходом регулятора 7. На фиг ..2 показана схема варианта исполнения блока 40 контроля управляемого преобразователя частоты. Он содержит логические элементы И 60 и 61, выходы которых соединены со вх дами логического элемента ИЛИ 62, вы ход которого образует выход блока 40 Выключатели 26-29 и 9 и 50,56-58 снабж ны датчиками состояния (замьшающие к такты, замкнутые во включенном состояНИИ выключателей, не показаны). Выходы датчиков 49 и 50, 56-58 со тояния выключателей соединены со вхо дами логического элемента И 60, а вы ходы датчиков 26-29, 49 и 50, 56 и 5 состояния выключателей соединены со входами логического элемента И 61. Входы логических элементов 60 и 61 о разуют вход блока 40 контроля управляемого преобразователя 5 частоты. На фиг.З показан фрагмент схемы предлагаемого устройства, в котором асинхронизированные синхронные машины 3 и 4 выполнены с трехфазными обмотками возбуждения, управляемые преобразователи частоты выполнены с нулевыми вентильными группами или с мостовыми вентильными группами и потенциальным разделением обмоток трансформаторов, и имеют каждьй три вывода. К трем выводам управляемого преобразователя 5 частоты через выключатель 63, выполненный, например, трехфазным, подсоединены начала фаз 64-66 обмотки возбуждения машины 3. К трем выводам управляемого преобразователя 6 частоты через выключатель 67, выполненный также трехфазным, подсоединены начала фаз 68-70 обмотки возбуждения машины 4; Начала фаз 64-66 перемкнуты однофазными выключателями 34 и 35, а концы однофазными выключателями 36 и 37. Начала фаз 68-70 перемкнуты однофазными выключателями 38 и 39, конец фазы 68 соединен с концом фазы 65, а конец фазы 69 - с концом фазы 64. Управляющие входы выключателей 34, 35 и первые управляющие входы выключателей 36 и 37 соединены с выходом коммутатора 42, а управляющие входы выключателей 38, 39 и вторые управляющие входы выключателей 36 и 37 соединены с выходом коммутатора 43. Б остальном схема аналогична схеме на фиг.1, В блоке 44 управления режимом (фиг.4) входы элемента 71 суммирования образуют входы блока 44. Выход элемента 71 суммирования соединен со входами элемента 72 .перемножения, выход которого (как и выход задатчика 73 уровня сигнала) соединен со входами компаратора 74, выход которого через диод 75 соединен со входом элемента 76 усиления, выход которого образует выход блока 44 управления режимом. . Схема варианта выполнения регулятора 7 или 8 возбуждения показана на фиг.. Выходы задатчика 77 и датчика 78 через суммирующий элемент 79 соединены со входом регулятора 80 напряжения. Выходы задатчика 81 и датчика 82 активной мощности через суммирующий элемент 83 соединены со входом регулятора 84 активной мощности. Входы блока 85 преобразования координат соединены с выходами регуляторов 80 и 84,а также с выходом коммутатора 14,при. этом третий вход блока 85 образует пер- вый вход регулятора возбуждения. Выход датчика 12 частоты энергосистемы через второй вход регулятора 7 и выход блока 85 преобразования координат соединен со входами блока 86 преобразования координат, выход которого, как и выход датчика 87 тока ротора машины, через суммирующий элемент 88 соединен со входом регулятора 89 тока возбуждения, выход которого образует выход регулятора 7 возбуждения. При этом реализуется жесткая отрицательная обратная связь по току ротора, компенсирующая инерционность обмотки возбуждения и линеаризующая внешнюю характеристику управляемого преобразователя частоты. Для машины 3, управляемой по напряжению и активной мощности, регулирование осуществляется через суммирующие интегрирующие и дифференцирующие элементы (фиг.5, показаны соот.ветстве.нно в виде регуляторов 80 и 8 Для другой машины, которая управляется по напряжению и скорости вращения вала, структура регулятора 8 возбуждения аналогична структуре по фиг.5, но в канал вместо активной мощности подаются сигналы от датчиков 12 и 13 частот энергосистем и датчика 15 углового положения вала Блок 16 формирования гармонических сигналов (фиг.6) полусуммы частот связываемых энергосистем содержит 3 блоки 90 и 91 половинной частоты эне госистем, которые могут быть выполне ны, например, как и блок 92 преобразования координат. В последнем применены перемножители 93-96 и сумматоры 97 и 98, перемножающие и складывающие тригонометрические функции. Блоки 85 и 86 идентичны блоку 92 прео5разования координат. Предлагаемое устройство работает следующим образом. В нормальном режиме, когда регуляторы 7 и 8 исправны, блок 17 контроля регуляторов возбуждения на выхо дах вырабатывает такие сигналы, что . коммутатор 14 подключает ко вторым входам регуляторов 7 и 8 выход датчика 15 углового положения вала агрегата, а выход блока 16 формирова ния гармонических сигналов полусуммы частот связываемых энергосистем откл чен, коммутаторы 9 и 10 включены, а коммутатор 11 отключен. При этом все режимы устройства для связи двух энергосистем аналогичны режимам известного устройства т.е. обеспечивается независимое рег лирование четырех параметров режима активной мощности устройства, скорости вращения вала агрегата и напр жений машин. Управляющие сигналы на выходах регуляторов 7 и 8 возбуждения по си налам датчика 15 углового положения вала агрегата и датчиков 12 и 1 частоты энергосистем 1 и 2 имеют ча . тоту .-и. f 2 R 2 где tU(j - частота вращения вала; LO ,ш - частота связьшаемых энерго с систем; u-f. - частота скольжения асинхро низированнын синхронных машин относительно своих энергосистем. При выходе из строя какого-либо регулятора (7 или 8) возбуждения с «го второго выхода поступает сигнал на блок 17 контроля регуляторов возбуждения. С первого выхода блока 1 7 контроля регуляторов возбуждения подается сигнал на управляющий вход коммутатора 14. При этом коммутатор 14 отключает выход датчика 15 углового положения вала агрегата и подключает выход блока 16 формирования гармонических сигналов полусуммы частот связываемых .энергосистем ко вторым входам регуляторов 7 и 8 возбуждения. С второго или третьего выхода блока 17 контроля регуляторов розбуждения (в зависимости от того, какой регулятор неисправен), поступает сигнал на управляющий вход коммутатора 9 или 10 на отключение неисправного регулятора 7 или 8 от входа управляемых преобразователей 5 или 6 частоты соответственно. Сигнал с четвертого выхода блока 17 включает коммутатор 11. Тем самым происходит объединение управляющих цепей преобразователей 5 и 6 частоты с взаимно обратным чередованием фаз, т.е. сигнал с выхода исправного регулятора поступает на оба управляемых преобразователя 5 и 6 частоты. Блок 17 контроля регуляторов возбуждения распознает нормальные и рийные режимы, т.е. производит диагностику регуляторов. Например, нормальный режим определяется по наличию нормальных уровней напряжений на выходах блока питания регулятора и по симметрии выходных гармонических сигналов регуляторов. Симметрия может быть оценена простым суммированием гармонических сигналов трех фаз выхода суммарный сигнал должен быть нулевым. Если мащины имеют двухфазные обмотки, то для контроля симметрии управляющие сигналы преобразуются в трехфазный сигнал, и т.д. В блок 17 контроля регуляторов могут быть заложены и другие принципы диагностики. Блок 16 формирования гармонических сигналов полусуммы частот связываемых энергосистем содержит 90 и 91 половинной частоты энергосистем (фиг,6), На входы блоков 90 и 91 половинной частоты поступают с выходов датчиков 12 и 13 частот энергосист ем гармонические сигналы

jW(, t

V, с а с выходов блоков м е

( 90 и 91 гармонические сигналы jе - поступают на входы блока 92 преобразования,координат, с выхода KOTopoi;O гармонические сигналы Ш +VJ р с --Цг(поступают через коммутат 14 на вторые входы регуляторов 7 и (они подаются в регуляторы 7 и 8 вместо гармонических сигналов датчиков 15 углового положения вала агрегата. Пусть, например, неисправен регулятор 7.Тогда на входы регулятора возбуждения поступают гармонические от датчисигналы . g t ка 16 и е 2 от датчика 13. Аргу менты этих гармонических сигналов в регуляторе 8 возбуждения вычитают ся, и.на выходе получаем гармоничес кие сигналы управления частоты скол жения машины 4 Wj, -юи tu -u; Ч 2 ju;. t .t -juj t J e e e e u; -оО„ т.е.ио. i,частота скольжения . Ь 2 машины 4 равна полуразности частот связываемых энергосистем. Но так как управляющие входы преобразователей 5 и 6 частоты через коммутатор 11 соединены с взаимно обратны чередованием фаз, то для мащины 3 получаем c е % е- Ле Из (3) и (4) следует, что частоты скольжения машин 3 и 4 равны по величине полуразности частот связываемых энергосистем, но имеют проти воположные направления вращения. Это обеспечивает условие связи двух

энергосистем с

различающимися частотами

2

f to,+(-и; Wu) -W 2w 2 l 2/ i

(Я

w -w c c Как следует из изложенного, в аварийной ситуации при выходе из строя одного из регуляторов как предлагаемое, как и известное устройства позволяют без переделок исправного регулятора возбуждения перейти на управление от него обеими машинами. При этом используется соединение управляющих входов преобразователей частоты с взаимно обратным чередованием фаз. Предлагаемое устройство при выходе из строя одного из управляемых преобразователей частоты работает следующим образом. Сигнал о состоянии, например, управляемого преобразователя 5 частоты поступает с его выхода для контроля в блок 40 контроля управляемо го преоб азователя частоты, который распознает нормальные и аварийные режимы, т.е. осуществляет диагностику (фиг.1 и 2). Блок 40 контроля управляемого преобразователя частоты может быть построен на различных принципах действия. На фиг.2 показана схема одного из возможных вариантов. При выходе из строя трансформатора 51 система защиты (не показана) отключает выключатели 49 и 50, 56-58, с датчиков состояния которых сигналы поступают на входы логического элемента И 60, блока 40. При отключении всех пяти выключателей с выхода логического элемента И 60 сигнал поступает на вход логического элемента ИЛИ 62. При выходе из строя тиристоров одной из вентильных групп 47 и 48, 54 и 55, или системы 59 импульсно-фазового управления тиристорами, система их за1циты (не показана) отключает выключатели 49 и 50, 56 и 57, 26 и 27, 28 и 29з с датчиков состояния которых сигналы поступают на входы логического элемента И 61, с выхода которого сигнал поступает на второй вход логического элемента ИЛИ 62. При выходе из строя трансформатора 51 рекуперация в сеть энергии, накопленной в индуктивностях системы возбуждения, в том числе в обмотке возбуждения машины 3, невозможна, поэтому, осуществляется также шунтирование фаз 18 и 19 элементами 22 и 23 5 шунтирования и отключение выключателей 26-29. Сигнал с выхода из строя трансформатора или управляемого преоб о разователя частоты с выхода блока 40 контроля управляемого преобразовате- Ю ля частоты поступает на вход коммутатора 42, выполненного, например, нормально замкнутьм. Далее этот сигнал замыкает выключатели 34 и 35, 37 и 38, затем размыкает выключатели 30 и 32, ИуНапример, с вьщержкой времени размыкает выключатели элементов 22 и 23 шунтирования, тем самым фазы 18 и 19 обмотки возбуждения маши ны 3 соединяются последовательно с взаимно обратным чередованием с фазами 20 и 21 обмотки возбуждения машины 4. . Одновременно сигнал с выхода коммутатора 42 поступает на дополнительный управляющий вход коммутатора 14. Тем самым регуляторы 7 и В возбуждения переводятся в режим в соответствии с соотношениями (3) - (5), описанный для случая выхода из строя одного из указанных регуляторов возбуждения. На выходе регуляторов 7 и 8 возбуждения формирзпотся сигналы управления напряжением возбуждения с частотой, равной полуразности частот, связываемых энергосистем по соотношению (4) . Однако с выхода регулятора 7 возбуждения на неисправный и отключенный управляемый преобразователь 5 частоты они не будут оказьшать действия. Регулятор 8 возбуждения будет обеспечивать работу управляемого преобразователя частоты 6, формируя на его выходе напряжения возбуждения с часто той, также равной полуразности частот связываемых энергосистем в соответствии с соотношением (4). Но так как обмотки возбуждения машин соединены с взаимно обратным чередованием фаз, то это обеспечивает работу обеих машин и выполнение условия связи двух энергосистем с различающимися частота ми в соответствии с соотношением (5) Наибольшая частота скольжения огра

ничивается потолочным значением напряжения возбуждения. Так как обмотки возбуждения машин в этом режиме соеди 115

диняя тем самым фазы 64-66 обмотки возбуждения машины 3 последовательно с фазами 68-70 обмотки возбуждения ма 418 нены последовательно, то их общая постоянная времени возрастает в два Раза поэтому диапазон скольжения каждой машины снижается в два раза, и нормальная работа устройства может быть обеспечена в диапазоне разности частот Энергосистем, равному диапазону скльжений одной асинхронизированной синхронной машины устройства. Контроль за этим диапазоном осуществляется с помощью блока 44 управ- режимом. Сигнал разности между частотами энергосистем 1 и 2-е выхода элемента 71 суммирования поступает на входы элемента 72 перемножения, внешняя характеристика которого показана на фиг.4 и всегда положительна. В компараторе 74 этот сигнал сравнивается с сигналом задатчика 73 уровня, являющегося по существу уставкой по разности между частотами энергосистем. При превышении сигнала разности частот над сигналом Уставки на выходе компаратора 74 Bkipa6aтывается сигнал, который через диод 75 и элемент 76 усиления поступает на управляющий вход коммутатора 42 и разт мыкает его. При этом, если по сигналу блока 44 управления режимом коммутатор 42 бьш разомкнут до выхода из строя управляемого преобразователя 5 частоты, то машина 3 отключается от сети, а машина 4 работает в компенсаторном режиме и связь между энергосистемами не возобновляется, пока разность между частЬтами энергосистем не войдет в нужный диапазон. Машины устройства переводятся в указанные режимы и в случае, если диапазон рабочих скольжений превьш1ен после перехода устройства в режим работы с последовательно соединенными обмотками возбуждения. При выходе из строя управляемого преобразователя 6 частоты устройство работает аналогичным образом. При выполнении асинхронизированньпс синхронных машин 3 и 4 с трехфазными обмотками возбуждения в соответствии с устройством по фиг.З, по сигналу с выхода коммутатора 42 выключатели 34 и 35 замыкаются, а вы-г ключатели 36 и 37 размыкаются,сое„19П15

шины 4. В остальном работа устройства аналогична описанному варианту при двухфазных обмотках возбуждения.

Если бы при выходе из строя одйого из управляемых преобразователей 5 частоты оставшийся в работе подключали к общим точкам соединения фаз обмотки возбуждения с взаимно обратным чередованием фаз в соответствии , то токи возбз ждения в машинах снизи- лись бы в два раза и устройство не смогло бы работать даже при нулевом f/f,

J64

20

скольжении между частотами энергосистем-, как это бывает при наличии шунтирующей связи.

Таким образом, предлагаемое устройство повьпиает надежность энергоснабжения потребителей по- сравнению с известным за счет сохранения устройства в работе при выходе из строя не только регулятора возбуждения, но и управляемого преобразователя частоты одной из машин агрегата.

Фиг.1 2

Сешь

Фиг.2

(

Фиг.6

Фиг.5

. -t

6)сг(сг