Устройство автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора Советский патент 1986 года по МПК H02P9/14 

Изобретение относится к автоматическому регулированию возбуждения синхронных машин.

Цель изобретения - повьппение эффективности демпфирования качаний в энергосистемах различной конфигурации.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 - блок-схема блока блокировки.

Устройство содержит датчик 1 частоты напряжения Uj.. электрической сети, вход которого подключается через измерительный трансформатор напряжения к шинам высокого напря- женин электростанции или в другую точку сетки, в которую включен генератор, преобразователь 2 частот вращения вала генератора, обеспечивающий формирование сигнала, про- порционального скорости вращения вала генератора .е. является аналогом частоты вращения вала агрегата, блок 3 разности, выходной сигнал которого пропорю ионален раз- ности поступающих на его входы сигналов от блоков 1 и 2, суммирующий усилитель 4, на один из входов которого подается выходной сигнал блока 3 разности, а на другой - производная этого сигнала по времен через дифференцирующий блок 5, блок 6 блокировки, вход которого подключен к выходу датчика 1 параллельно одному из входов блока 3 (показано на схеме для конкретного выполнения) или к датчику частоты любой другой точки электрической сети, а выход подключен к блоку 7 изменения частоты, выход которого подключен к суммирующему усилителю 4 непосредственно и через дифференцирующий блок 8.

Суммирующий усилитель 4 является элементом АРВ генератора, который обеспечивает изменение тока возбуждения генератора пропорционально изменению основных параметров регулирования (величины напряжения статора генератора производной) к стабилизирующих сигналов.

Блок блокировки (фиг.2) осуществляет блокировку канала регулировани по изменению частоты и ее производной и обеспечивает адаптивность уст ройства. Он содержит формирователь 9 модуля, цепь 10 замедления на закрытие аналогового ключа при деблок

5

О

15 20 25 ЗО р

5

5

5

ровании каналов регулирования по изменению и производной частоты, аналоговый ключ 11 и источник 12 напряжения смещения.

Аналоговый ключ 11 предназначен для коммутации выходного сигнала , датчика 1 частоты и управляется выходным сигналом блока 3, преобразуемым с помощью формирователя 9 модуля и цепи 10, и позволяет коммутировать разнополярные и меняющиеся сигналы. При закрытом состоянии этого ключа обеспечивается прохождение входного сигнала Ui(., на выход ключа и далее в блок 7, а при открытом состоянии ключа его выход шунтируется.

Управляющий разнополярный сигнал рассогласования проходит через формирователь 9 модуля и поступает на вход цепи 10. Эта цепь содержит, например, звено пассивного интегрирования, состоящее из конденсатора, резистора и диодного элемента, которые включены таким образом, что заряд конденсатора происходит через диод без задержки, а разряд - через резистор с заданной постоянной времени. Это обеспечивает при появлении сигнала рассогласования на выходе блока 3 разности подачу управляющего сигнала на ключ 11 без задержки, а при исчезновении сигнала рассогласования . съем управляющего сигнала с заданной постоянной времени.

Кроме того, в выходной сигнал цепи 10 замедления подается напряжение смещения от источника 2 напряжения смещения, представляющего собой делитель напряжения источника питания, которое задает уставку сра- батьшания ключа 11, что обеспечивает отстройку от наводок и от шумового сигнала, вызванного флуктуацией ротора генератора в поле статора. За счет постоянно поступающего на вход ключа 11 сигнала смещения, который превьш1ает величину напряжения отсечки ключа, ключ 11 при отсутствии сигнала рассогласования Uif (с учетом зоны шумового сигнала) закрыт.

При появлении сигнала рассогласования на выходе блока 3 заряд конденсатора в цепи 10 пpoиcxoдитJ как указано выше, через диодный элемент

без -задержки и если величина этого сигнала превысит уставку срабатьта- ния ключа 11 блока блокировки 6, то ключ 1I открывается и его выход шунтируется, блокируя входной сигна канала изменения частоты. В этом случае на суммирующий усилитель 4 поступают сигналы рассогласования от блока 3 и через блок 5 производ-. ная этого сигнала, а сигналы от бло ков 7 и 8 отсутствуют.

При исчезновении сигнала рассогласования на выходе блока 3 (т.е. при его з еньшении ниже уставки блока блокировки) разряд конденсато ра в цепи 10 происходит через резистор с заданной постоянной времени, при этом за счет смещения напря.жения на затворе ключа нарастает, по мере его на.растания ключ 11 закрьта ется, а после достижения на его за-, творенапряжения отсечки ключ закрыт полностью. При этом напряжение U.JJ, на выходе блока блокировки становится равным входному U|j,j , т.е. входной сигнал канала изменения частоты деблокируетря, и на суммирующий усилитель 4 поступают сигналы, образуемые блоком изменения частоты 7 и его производной 8.

Замедление в этом случае введено для предотвращения паразитных автоколебаний системы в случаях периодического возникновения И исчезновени

сигнала рассогласования на выходе блока разности частот (с учетом заданной уставки). Таким образом, при исчезновении разности частот ввод каналов регулирования по изме нению и производной частоты проис- ходит с заданной постоянной времени, а при появлении разности частот каналы регулирования по изменению и производной частоты блокируются без замедления, сразу, т.е. преиму- щество обеспечивается за каналами регулирования по разности частот и ее производной.

Устройство работает следукнцим образом.

При любом возмущении в энергосистеме, которое приводит к возникновению качаний генераторов, не совпадающих по амплитуде и по фазе с изменениями средневзвешенной частоты на шинах электростанций, работающей в сложной энергосистеме.

блок блокировки блокирует работу канала изменения частоты и его производной, что обеспечивает подачу в АРВ генератора стабилизирующих сигналов только по разности частот и ее производной. Этим исключаются возможность самораскручивания из-за подачи сигналов не в фазе с колебаниями частоты вращения роторов генераторов и возможность неправильной работы устройства при динамических / возмущениях из-за противодействия сигналов по изменению и производной частоты сигналу по основному параметру регулирования.

Устройство обеспечивает в этих случаях подачу стабилизирующего сигнала такой полярности, чтобы при частоте вращения генератора, меньшей частоты напряжения шин электростанции, возбуждение уменьщилось, что уменьшает тормозной электромагнитный момент на валу генератора и создает условия для ускорения вращения, а при частоте вращения генератора, большей частоты напряжения шин, возбуждение увеличивалось и увеличивался тормозной момент. Кроме того, устройство обеспечивает изменение возбуждения генератора и в соответствии с производной сигнала рассогласования скорости вращения генератора и частоты напряжения шин станции, что улучшает демпфирование колебаний скорости вращения.

При любом возмущении в энергосистеме частота напряжения сети (шин электростанции) и частота вращения генераторов изменяются в одну и ту же сторону, поэтому при использовании сигнала по разности этих частот исключается подача дестабилизирующего сигнала, противодействующего сигналу по основному параметру регулирования, и подается сигнал, обеспечивающий сближение частот до их совпадения, что всегда полезно.

Если при достижении сближения 50 частоты вращения генераторов и частоты на шинах электростанции продолжаются качания генераторов данной электростанции по отношению к энергосистеме, что характерно для 55 случая связи электростанции с энергосистемой -по одной ВЛ или при слабых связях, то блок блокировки с заданной постоянной времени прекращает

блокирование канала отклонения частоты и в АРВ генераторов поступают стабилизирующие сигналы по изменению частоты на шинах электростанции и по производной этого изменения, полезность которых в этих случаях проверена многолетней практикой их использования. При возникно вении вновь разности частот вращения генераторов напряжения на шинах станции больше заданной уставки канал изменения частоты практически мгновенно блокируется и обеспечивается стабилизация по разности частот.

Формула изобретения

Устройство автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора, содержащее преобразователь частоты вращения вала генератора, датчик частоты электрической сети, выходы которых подключены к входам блока разности, дифференцирующий блок, вход которого подключен к выходу блока .разности, а выходы блоков разности и дифференцирую- щего блока подключены к входам

суммирующего усилителя, о т л и ч а- ющ а е с я тем,что,с целью повьштения эффективности демпфирования качаний в энергосистемах различной конфигурации, устройство снабжено блоком изменения частоты электрической сети и дифференцирующим блоком, подключенным к выходу блока изменения частоты, выходы каждого из

которых подключены к входам суммирующего усилителя, и блоком блокировки, содержащим аналоговый ключ, формирователь модуля и цепь замедления на закрытие аналогового ключа,

вход которого подключен к датчику частоты электрической сети, выход - к блоку изменения частоты, а управляющий вход подключен к выходу блока разности через формирователь

модуля и цепь замедления на закрытие аналогового ключа.

Устройство автоматического регулирования возбуждения (АРВ) синхронного генератора позволяет повысить эффективность демпфирования качаний в энергосистемах различной конфигурации. При любом возмущении в энергосистеме, которое приводит к возникновению качаний генераторов, не совпадающих по амплитуде и по фазе с изменениями средневзвешенной частоты на шинах электростанций, блок блокировки блокирует работу канйла изменения частоты и его производной, что обеспечивает подачу в устройство АРВ генератора стабилизирующих сигналов только по разности частот и ее производной. Устройство обеспечивает в этих случаях подачу стабилизирующего сигнала такой полярности, которая при частоте вращения генератора меньшей , чем частота напряжения шин электростанции уменьшает возбуждение и тормозной электромагнитный момент на валу генератора, создавая условия для ускорения вращения, а при частоте вращения генератора большей, чем частоты напряжения шин, увеличивает возбуждение и тормозной момент. Если при достижении сближения частоты вращения генераторов и частоты на шинах элект ррстанции продолжаются кач ания генераторов электростанции по отношению к энергосистеме, то блок блокировки с заданной постоянной времени прекращает блокирование канала отклонения частоты и в устройство АРВ генераторов поступают стабилизирующие сигналы по изменению частоты на шинах электростанции и по производной этого изменения. При любом возмуще- НИИ в энергосистеме частота напряжения сети и частота вращения генераторов изменяются в одну сторону, поэтому при использовании сигнала по разности этих частот исключается подача дестабилизирующего сигнала, противодействующего сигналу по основному параметру регулирования, и подается сигнал,обеспечивающий сближение частот до их совпадения.2 ил. (Л С f to tc