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

произведения и вход формирователяпятого сумматора, выполненного

сигналов управления ключами соединеныограничителями, является выходом

вместе и образуют второй вход блока. блока задания активной мощносзадания активной мощности, выходти.

1121740

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЯЗИ ДВУХ ЭНЕРГОСИСТЕМ, содержащее две асинхронизированные синхронные машины с жестко соединенными валами, статорные обмотки которых подключены к соответствующим энергосистема, а роторные обмотки через управляемые преобразователи частоты подключены к выходам своих регуляторов возбуждения, первые, вторые и третьи входы которых соответственно подсоединены к выходам своих датчиков напряжения и частоты энергосистем и датчику углового положения вала, четвертый вход одного из регуля торов возбуждения соединен с выходом датчика активной мощности межсистемной связи, вход управления которого служит для приема сигнала задания, а четвертый вход другого регулятора возбуждения соединен с выходом блока .скольжения, входы которого соединены с выходами датчика углового положения вала и датчиков частот связываемых энергосистем, отличающееся тем, что, с целью повьшения надежности работы устройства и его удешевления, оно дополнительно снабжено блоком задания активной мощности. выход которого соединен с входом управления датчика активной мощности, первый вход блока задания активной мощности служит для приема сигнала задания, а второй его вход соединен с выходом блока скольжения, при этом блок задания активной мощности содержит три потенциометра, пять сумматоров, формирователь сигналов управления ключами, шесть замыкаюпцих ключей и два размыкающих ключа и блок произведения, причем первый и второй выводы первого потенциометра через первый и второй замыкающие ключи соединены с входом второго потени ометра, движок которого соединен с первым входом первого сумматора, движок Л первого потенциометра через второй сумматор соединён с входом потенциометра, движок которого соединен с вторым входом первого сумматорами выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, вход и выход второго сумматора через третий и четвертый замыкаюпще ключи К) соединены с первым входом четвертого сумматора, второй вход которого соединен с вторым выводом первого потенциометра, а выход соединен с первым входом блока произведения, выход которого соединен с вторым входом третьего cyMijiaTopa, выход которого через пятый и шестой замыкающие ключи соединен с первым входом пятого сумматора, второй вход которого через первый и второй размыкающие ключи соединен с выходом второго сумматора, при этом выводы первого потенциометра соединены с источником напряжения,- второй вход блока

Изобретение относится к электротехнике к установкам для передачи электрической энергии по линиям переменного тока, а более конкретно к электро1 еханическим преобразов.ателям частоты для гибкой связи энергосистем с различающимися частотами.

Известны устройства для связи электроэнергетических систем, вьтолненные на базе двух асинхронизирова,ных синхронньк машин (АСМ) с жестко соединенными валами, статорные обмотки которьгх, подключаются раздельно к энергосистемам, содержащие в системе управления АСМ управляемые преобразователи частоты и регуляторы возбуткдения, на входы которых поступают сигналы от датчиков углового положения вал агрегата, частот и напряжений объединяемых энергосистем и от датчика активной мощности межсистемной связи. На выходе каждого регулятора возбуждения формируется сигнал с частотой скольжения ротора, подаваемый на вх-од схемы управления тиристорами управляе мого преобразователя частоты. Соответствующим управлением амплитудой и фазой изменяющегося по гармоническому закону напряжения возбуждения и компенсацией электромагнитной инер- ционности ротора осуществляется связь энергосистем с различающимися параметрами режима. ПрИ этом частота напряжения возбуждения каждой из АСМ . .поддерживается равной разности, частоть напряжения статора и частоты вращения вала агрегата lj.

Недостатком известного устройства является снижение качества электроэнергии и нарушение динамической устойчивости энергообъединения, так как в системе управления устройства .используются па раметры режима, не обеспечивающие в достаточной степени управление протекающей через устройст во активной мощностью, поддержание

напряжения на линии и частоты в энергодефицитной системе и быстрое демпфирование качаний в связываемых энергосистемах.

Наиболее близко к предлагаемому

устройство, содержащее две асинхронизированные синхронные машины с жестко соединенными валами, статорные обмотки которых подключены к соответствующим энергосистемам, управляемые преобразователи частоты, датчик углового положения вала, датчики частоты и напряжения объединяемых энергосистем, датчик частоты вращения вала агрегата, датчик активной мощности межсистемной связи и регуляторы возбуждения, при этом регулятор возбуждения АСМ, обеспечивающий под- держание межсистемного перетока активной мощности, снабжен интегрирующими и дифференцирующими элементами по активной мощности и напряжению, регулятор возбуждения АСМ, обеспечивакщей заданную -скорость вращения вала агрегата, снабжен интегрирующими и дифференцирующими элементами по скорости вращения вала и по напряжению, а также суммирующим элементом по скорости вращения, входы регуляторов подключены к соответствующим датчикам, а выходы - к входам своих управляемых преобразователей частоты . .. .

При работе в энергосистеме на связи могут произойти такие аварии, которые приводят к отключению отдельных участков транзита. Поэтому для управ ления устройством для связи двух энергосистем необходимо в регуляторы вводить дополнительную информацию для управления мощностью передачи. Эта информация передается от подстанций по телеканалам.

Недостатком такого устройства является необходимость в указанных телеканалах для передачи дополни3тельной информации о состоянии тран. зистной линии электропередачи, что в целом удорожает устройство и снижает надежность его работы при выходе телеканалов из строя. Цель изобретения - повышение надежности работы устройства и его удешевление . Поставленная цель достигается тем что устройство для связи двух энерго систем, содержащее две асинхронизиро . ванные синхронные машины с жестко соединенными валами, статорные обмот которых подключены k соответствукшщм энергосистемам а роторные обмотки через управляемые преобразователи частоты подключены к выходам своих регуляторов возбуждения, первые, вто рые и третьи входы которых соответст венно подсоединены к выходам своих датчиков напряжения и частоты энерго систем и датчику углового положения вала, четвертый вход одного из регуляторов возбуждения соединен с выходом датчика активной мощности межсистемной связи, вход управления кот рого служит для приема сигнала задания, а четвертый вход другого регуля тора возбуждения соединен с выходом блока скольжения, входы которого сое динены с выходами датчика углового положения вала и датчиков частот свя зываемых энергосистем, снабжено дополнительно блоком задания активной мощности, выход которого соединен с Входом управления датчика активной мощности, первый вход блока задания активной мощности служит дпя приема сигнала задания, а второй его вход соединен с выходом блока скольжения, при этом блок задания активной мощности содержит три потенциометра, пять сумматоров, формирователь сигналов управления ключами, шесть зам 1каняцих и два размыкающих ключа и блок произведения, причём первый и второй выводы первого потенциометра через первый и второй savttKawщие ключи соединены с входом второго потенциометра, движок которого соединен с первым входом первого суммат ра, движок первого потенциометра через второй сумматор соединен с входом третьего потенциометра, движо которого соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого соединен с дервым входом третьего сумматора, вход и выход второго сум4П4 - матора через третий и четвертый замыкающие ключи соединены с первым входом четвертого сумматора, второй вход которого соединен с вторым выводом первого потенциометра, а вмход соединен с первым входом блока произведения, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора, выход которого через пятый и шестой за в 1какщие ключи соединен с первым входом пятого сумматора, второй вход котЬрого через первый и второй размыкающие ключи соединен с выходом вто; рого-сумматора, при этом выводы (. первого потенциометра соединены с источником напряжения, второй вход блока произведения и вход, формирователя сигналов управления ключами соединены вместе и образуют второй вход блока задания активной мощности, выход пятого сумматора, выполненного с ограничителями, является выходом блока задания активной мощности. На фиг.1 приведена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг.2 представлена схема блока задания активной мощности/ на фиг.З - график зависимости i(5i) реализуемой в предлагаемом устройстве на фиг.4 - схема сумматора с ограничителями; на фиг.З - график, поясняющий работу сумматора с ограничителями. Устройство для связи двух энергосистем содержит асинхронизированные синхронные машины 1 и 2 с жестко соединенными валами, статорные обмотки которых подключены к энергосистемам 3 и 4, а роторные обмотки через управляемые преобразователи 5 и 6 частоты подключены к выходам своих регуляторов 7 и 8 возбуждения ,первые, вторые и третьи входы которых соответственно подключены к вькодам своих датчиков 9 и 10 напряжения и частоты энергосистем и датчику 11 углового положения вала, четвертый вход регулятора 7 возбуждения соединен с выходом датчика 12 активной мощности межсистемной связи, а четвертый вход регулятора 8 возбуждения соединен с выходом блока 13 скольжения, входы которого соединены с выходами датчика 11 углового паложення вала и датчиков частоты связываемых энергосистем. Входы датчика 12 актйвной мощности соединены с энергог системой и с выходо блока 14 задания активной мощности, один из входов которого соединен с вторым выходом блока 13 скольжения. Блок 14задания активной мощности содержит потенциометры 15,16 и 17 сумматоры 18-22, формирователь 23 сигналов управления ключами ключи 24-31 и блок 32 произведения. Первый и второй выводы потенциометра 15через замыкающие ключи 24 и 25 соединены с входом потенциометра 16, датчик которого соединен с первым входом сумматора 18, движок потенциометра 15 через сумматор .19 соединен с входом сумматора 18, выход которого соединен с первым входом сумматора 20. Вход и выход сумматора 19 через замыкающие ключи 26 и.27 соединены с первым входом сумматора 2J, второй вход которого соединен с вторым выводом потенциометра 15, а выход - с первым входом блока 32 произведения, выход которого соединен с вторым входом сумматора 20 выход которого через замыкающие ключи 28 и 29 соединен с первым входом сумматора, 22, второй вход ГоГоГ:;е:ëà 30„ 3, . с выходом сумматора 19. Выводы потен циометра 15 соединяются с источником напряжения (не показан), второй вход блока 32 произведения и вход формиро вателя 23 сигналов управления ключами соединены с выходом блока 13 скол жения, выход сумматора 22, выполненного с ограничителями, соединен с вх дом датчика 12 активной мощности. Работа устройства для связи двух энергосистем основывается на одновре менном -управлении напряжениями машин скоростью вращения вала атрегата и перетоком активной мощности по меж системной связи.. Заданный переток мощности устройство обеспечивает в диапазоне скольжений между частотами связываемых энергосистем, определяе мом потолочным значением напряжения возбуждения асинхронизированных син хронных машин. При этом в нормальных режимах уставка Р-, ад п° активной мощности может быть представлен как суточный график изменения мощности перетока через устройство свя зи двух энергосистем и отрабатьюать вручную или автоматически, или как функция какого-либо системного пара етра, например, перетока по паралельной линии электропередачи. В предагаемом устройстве реализован акон изменения уставки PI цд по акивной мощности в функции скольжения , который используется в аварийных итуациях аИлоп с и 5- 15АОП , + В, если ISlnpeA i iiaA,« -5 npeA i1 1 прел 82 .если -151доп 5, е-15| пред , :1эо1А1Аоп если S,, |PiaA onPi oiA . АОП-1 1 пред, ISiAonl lnpeA iWA Aon-3o.AUon 5 InpeA P r - l5 tipeA Q AlAOn npeA D- - - lelnpeA Ha фиг.2 приведена, схема, соответствующа я этому закону управления, в нормальном (неаварийном) режиме. В этом состоянии ключи 24,27,28 и 25.26,29 ра,о„к„,™. а кл„.„ 30 и 3, о жжуитттч пличг / UMW nTTJOtiainl замкнуты. Этому состоянию- отвечают скольжения 5,, лежапще в рабочем диапазоне Ч 1преА 1 1 1преА. На потенциометр 15 от калиброванного источника поступают напряжения iUpсоответствующие в выбранном масштабе предельно допустимым значениям уставки по активной мощности ilPjaj |(,q, Соответственно с движка потенциометра 15 снимается сигнал, отвечаняций заданному значению уставки чадлции -.-Pi oA-S нормальном рабочем режиме, Этот сигнал в нормальном режиме,, дважды инвертируясь (в сумматореинверторе 19 и сумматоре 22) и проходя через замкнутые ключи 30 и 3t, появляется с исходным знаком на выходе сумматора 22 и поступает в основную схему регулирования. Та КИМ образом реализуются заданные рабочие режимы устройства по активной мощности. На потенциометр 16 поступают сигна, лы IP у А дол. через ключ 24 либо iP JAUon через ключ 25, на потенциометр 17 -поступает сигнал - Р эдд от инвертора 19. Сигналы, снимаемые с потенциометров 16 и 17, суммируются сумматором 18. Коэффициент усиления сумматора 18 и коэффициенты потенциометров 16 и 17 В, и соответственно выбираются таким,образом, чтобы вьто мялись соотношения: ISnpe |с.| IbUon-151 пред p2lcy, 151доп-|91 при неравенствах . ,На выходе сумматора 18 формируется сигнал В. Если замкнут ключ 24 и разомкнут 25, то при разомкнутом ключе 24 и замкнутом 25 . На сумматор 21 поступает сигнал , PI здд через ключ 27 и сигнал - через ключ 26. Коэффициент усиления сумматора 21 Vy равен J/ 151/к п 1 Предпоэтому на выходе сумматора 21 образуется сигнал А, причем, если замкну ключ 27 и разомкнут ключ 26, а при разомкнутом ключе 27 и замкнутом 26 . Сигнал А с выхода сумма тора 21 поступает на вход блока 32 произведения, на другой вход которог поступает сигнал скольжения 5 из блока 13. Следовательно, на выходе блока 32 произведения получаем сигна A5i(T.e. либоЛ,5, либо ) . Сигнал А 5 с блока 32 и.сигнал В с выхода сумматора 18 суммируются сумматором 20, на выходе которого, таким образом, формируется сигнал (A5i+B), так как сумматор 20 инверти рует входные сигналы. Этот сигнал че рез ключи 28 и 29 поступает на вход выходного сумматора схемы 22 и инвер тируется им, поэтому на выходе сумма тора 22 образуется сигнал требуемого sHaica (ASi+B). Необходимую логику состояния ключей обеспечивает формирователь 23 си налов. Логика состояния ключей отражена в таблице, где замкнутое состоя ние ключа обозначено единицей, разомкнутое - нулем. . Формирователь 23 может быть выпол- нен в виде блока реле, состоящего из двух реле, одно из которых управляет ключами 24,27,28 и 30 и имеет порог срабатывания 5 ь|5|п(сд , а другое управляет ключами 25,26,24 и 31 и имеет порог срабатывания 5 t-|5|np5 Таким образом, в нормальных режимах, когда скольжение 5 находится в рабочем диапазоне, ни одно из этих реле не достигает порога срабатывания, и обеспечивается второе состояние ключей (см.таблицу) . При 5, |e Цре срабатывает первое реле (второе находится далеко от порога срабатывания) и обеспечивается первое положение ключей (см.таблицу). При срабатывании первого реле на выходе сумматора 22 реализуется зависимость Р1, А,9,8,, (при срабатывании второго- зависимость . - аД И- ВзДопустимые значения зависимости уставки Р,а.д (ei),T.e. Р ад PjQAUon при5,151до„ и Р1,о|Д -1Рк А1доп Р 1 р1дд формируются ограничителем, подключённым к выходному сумматору 22, с уровнями ограниченияi|Pjgj.(.. В режимах, когда скольжение между частотами объединяемых энергосистем выходит за диапазон, допускаемый параметрами асмнхронизированных синхронных машин устройства для связи энергосистем, блок задания активной мощности обеспечивает изменение уставки по активной мощности (вплоть до реверса), наиболее благоприятствующей сохранению как межсистемной связи, так и питанию консольной нагрузки при отключении части этой связи. При этом нет необходимости в дополнительной телеинформации. Это в цепом повышает надежность работы предлагаемого устройства для связи двух энергосистем. Задатчик мощности может быть применен в устройствах для связи двух энергосистем, состоящих как из двух асинг хронизированных синхроннык машин, так и из асинхронизированной синхрон- ной мапшны и синхронной машины, а также в асинхронизированньк синхронных двигателях и генераторах. Таким образом, технико-экономический эффект от применения предлагаед мого устройства состоит в использовании для управления местной

информации, что позволяет снизить 5 бителей. стоимость устройства вследствие исключения телеканалов и повысить надежность его работы, а следовательно, и энергопитания потреDm датчиков fcicmoflw эне посислкм

п

У -iBInped

Isjdon Sf

+Уогр

-Уогр

Уогр