Устройство для регулирования возбуждения синхронного генератора Советский патент 1988 года по МПК H02P9/10 

выходу усилителя 9« Второй вход сумматора 13 через усилитель 16 и блок 11 гибкой обратной связи соединен с выходом возбудителя 2„ При динамическом переходе г-ра из нормального режима в режим недовозбуждения, напр«, вследствие отключения одной из параллельных линий связи электростанции с энергосистемой, когда напряжение на шинах г-ра резко увеличивается и по каналу напряжения проходит интенсивный сигнал на развозбувдение, блок И гибкой обратной связи выдает сигнал противоположного действия в сторону увеличения напряжения возбудителя, В результате процесс развозбуждения затормаживается, меньшим оказывается перерегулирование, а также длительность и амплитуда вызванных этим перерегулированием колебаний, что положительно влияет на устойчивость его параллельной работы с сетью, 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для ограничения миним уровня возбуждения синхронного . Цель изобретения - повьшение точности ограничения и увеличение запаса колебательной устойчивости Устр-во состоит КЗ регулятора 3, вход к-рого через сумматор 14 и измерительный орган 17 подключен к трансформатору напряжения 18, измерителя 5 активной и реактивной составляющих тока статора, выходом связанного через блок сравнения 6, преобразователь 8 пост,тока в перем,, усилитель 9, сумматор 13, ключ 15 и . выпрямитель 10 с вторым входом сумматора 14, Вход управления ключа 15 через релейный элемент 12 подключен к i (Л

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам возбуждения синхронных машин, требующих автоматического управления

Цель изобретения - повышение точ-

НОСТИо

На чертеже представлена структурна схема устройства для регулирования возбуждения синхронного генератора.

Устройство для регулирования воз- буждения синхронного генератора 1, содержащее возбудитель 2, автоматический регулятор 3 возбуждения и ограничитель 4 минимального возбуждения, состоящий из измерителя 5 активной и реактивной составляющих тока статора, выход которого подключен к одному из входов блока 6 сравнения, на другой вход которого подключен источ

ник 7 стабилизированного напряжения, выход блока 6 сравнения через преобразователь 8 постоянного тока в переменный и усилитель 9 связан с входом вьтрямителя 10, выход которого свя

зан с входом автоматического регулятора 3 возбуждения, а выход последнего подключен к входу возбудителя 2, к выходу которого подключен блок 11 гибкой обратной связи по напряжению возбудителя.

Устройство также содержит релейный элемент 12, первый 13 и второй 14 сумматоры, управляемый ключ 15, дополнительный усилитель 16, при этом последний включен между выходом блр- ка 11 гибкой обратной связи и первым входом первого сумматора 13, на второй вход которого включен выход усилителя 9, к этому же выходу усилите5

0

5

0

5

ля 9 подключен релейный элемент 12, выход которого соединен с управляющим входом управляемого ключа 15, Выход первого сумматора 13 через управляемый.ключ 15 и выпрямитель 10 подключен к первому входу второго сумматора 14, второй вход которого через измерительный орган 17 напряжения связан с выходом генератора 1,а выход второго сумматора I4 подключен к входу автоматического регулятора 3 возбуждения. Входы измерителя 5 активной и реактивной составляющих тока статора связаны с генератором 1 через измерительные трансформаторы напряжения 18 и тока 19

Устройство работает следующим образом.

Ток и напряжение статора генератора 1 поступают на измеритель 5 активной и реактивной составляющих тока статора. Измеритель 5 вырабатьша- ет сигнал в виде постоянного напряжения, величина которого зависит от полного тока генератора и фазового сдвига между этим током и напряжением, т,е. от соотношения активной и реактивной составляющих. Граница допустимости этих соотношений (уставка ограничителя) задается напряжением на выходе.источника 7 стабилизированного напряжения.

При нормальных режимах генератора 1 напряжение на выходе измерителя 5 ниже напряжения на выходе источника 7 стабилизированного напряжения, напряжение на выходе блока 6 сравнения остается равньм нулю, отсутствует .сигнал на выходе усилителя 9, управ10

ляемый ключ 15 остается запертым, со стороны ограничителя минимального возбуждения никакого воздействия на второй сумматор 14 не проходит, т.е. блок А никак не влияет на режим возбуждения генератора, он управляется только автоматическим регулятором 3 возбужденияо При изменении сетевых условий работы генератора 1 или вследствие возникновения отказа в цепи измерительного органа 17 напряжения генератор переходит в режим недовозбуждения, и при достаточно глубоком снижении уровня его возбуж- |г дения на выходе измерителя 5 активной и реактивной составляющих тока статора напряжение увеличивается до уровня, превышающего уровень напряжения на выходе источника 7 стабили- 2о зированного напряжения, на выходе блока 6 сравнения появляется ненуле- вой сигнал, который через преобразователь 8 проходит на управляющий вход усилителя 9. На выходе усилите- 25 ля появляется сигнал. Этот сигнал поступает на вход релейного элемента 12, который воздействует на управляемый ключ 15, переводя его в открытое состояние, а также на первый сумма- -JQ тор 13 и далее через открывшийся управляемый ключ 15 и выпрямитель 10 на второй сумматор 14, создавая, регулирующее воздействие в сторону повы- щения уровня возбуждения, компенсируя регулирующее воздействие со стороны канала напряжения в сторону снижения уровня возбуждения. В результате система автоматического регулирования возбуждения переходит из режима поддержания на заданном уровне напряжения генератора в режим поддержания на заданном уровне тока возбуждения генератора, препятствуя тем самым его

35

40

тора именно при вступлении в работу ограничителя 4 минимального возбуждения.

Цепь, содержащая последовательно соединенные блок 11 гибкой отрица тельной обратной связи и дополнительный усилитель 16, в строго установившемся режиме генератора, при котором отсутствуют какие-либо изменения напряжения возбудителя 2, находится в бестоковом состоянии и ее влияние на режим возбуждения никак не проявляется. Никак не влияет она на работу схемы автоматического регулирования возбуждения и в переходных режимах, если отсутствует сигнал на выходе ограничителя 4 минимального возбуждения, так как в этом случае ее действие запирается управляемым ключом 15, При вступлении в работу ограничителя А минимального возбуждения этот ключ отпирается, действие рассматриваемой цепи деблокируется, и в ней при любом сколь угодно малом апериодическом отклонении напряжения возбудителя от становившегося значения формируется сигнал, направленный на устранение этого отклонения. Стабилизирующее действие этой цепи сохраняется и при гармоническом изменении напряжения возбудителя, если его частота достаточно низкая и не превыша- ет некоторого критического значения, определяемого частотными характеристиками самой этой цепи, охватываемых ею звеньев замкнутой системы автоматического регулированиявозбуждения возбудителя 2 и автоматического регулятора 3 возбуждения, а также неохватываемых ею звеньев - всех звеньев, входящих в состав ограничителя 4 минимального возбуждения, измерительных трансформаторов 18 и 19, генерачрезмерному развозбуждению создающему . тора 1. Демфирующее действие цепочки

опасность вьтадения.генератора из синхронизма„

Цепь, содержащая последовательно соединенные блок 11 гибкой отрицательной обратной связи и дополнительный усилитель 16, вводится в действие только при открытом управляемом ключе 15, т,е. стабилизирующий сигнал, формирующийся в ней при любом отклонении от строго установившегося Значения напряжения возбудителя, проходит только во втором из указанных двух режимов работы схемы автоматического регулирования возбуждения генера50

из последовательно соединенных блока I1 гибкой обратной связи и дополнительного усилителя 16 в низкочастотном диапазоне возмущающих воздействий позволяет повысить коэффициент усиления звеньев-замкнутой системы регулирования возбуждения в режиме стабилизации заданного тока возбуждения генератора и тем самым повысить точность (уменьшить статическую опибку) этой стабилизации, обеспечивая за счет этого расширение.зоны регулирующего воздействия в сторону понижения уровня возбуждения системЫ(

г о 5 Q

5

0

тора именно при вступлении в работу ограничителя 4 минимального возбуждения.

Цепь, содержащая последовательно соединенные блок 11 гибкой отрица тельной обратной связи и дополнительный усилитель 16, в строго установившемся режиме генератора, при котором отсутствуют какие-либо изменения напряжения возбудителя 2, находится в бестоковом состоянии и ее влияние на режим возбуждения никак не проявляется. Никак не влияет она на работу схемы автоматического регулирования возбуждения и в переходных режимах, если отсутствует сигнал на выходе ограничителя 4 минимального возбуждения, так как в этом случае ее действие запирается управляемым ключом 15, При вступлении в работу ограничителя А минимального возбуждения этот ключ отпирается, действие рассматриваемой цепи деблокируется, и в ней при любом сколь угодно малом апериодическом отклонении напряжения возбудителя от становившегося значения формируется сигнал, направленный на устранение этого отклонения. Стабилизирующее действие этой цепи сохраняется и при гармоническом изменении напряжения возбудителя, если его частота достаточно низкая и не превыша- . ет некоторого критического значения, определяемого частотными характеристиками самой этой цепи, охватываемых ею звеньев замкнутой системы автоматического регулированиявозбуждения возбудителя 2 и автоматического регулятора 3 возбуждения, а также неохватываемых ею звеньев - всех звеньев, входящих в состав ограничителя 4 минимального возбуждения, измерительных трансформаторов 18 и 19, генера0

из последовательно соединенных блока I1 гибкой обратной связи и дополнительного усилителя 16 в низкочастотном диапазоне возмущающих воздействий позволяет повысить коэффициент усиления звеньев-замкнутой системы регулирования возбуждения в режиме стабилизации заданного тока возбуждения генератора и тем самым повысить точность (уменьшить статическую опибку) этой стабилизации, обеспечивая за счет этого расширение.зоны регулирующего воздействия в сторону понижения уровня возбуждения системЫ(

автоматического регулирования при работе ее в режиме стабилизации напряжения генератора, что позволяет полнее использовать генератор для поддержания на заданном уровне напряжения на шинах электростанции и прилегающего сетевого района в режимах с избыточной реактивной мощностью, генерируемой сетью.

При динамическом переходе генератора из нормального режима в режим недовозбуждения, например, вследствие отключения одной из параллельных линий связи электростанции с энергосистемой, когда напряжение на шинах генератора резко увеличивается и по каналу напряжения проходит интенсивный сигнал на развозбуяодение, рассматриваемая цепочка выдает сигнал противоположного действия в сторону увеличения напрюкения возбудителя В результате процесс развозбуждения генератора затормаживается, меньшими оказьгоаются неизбежное перерегулирование в сторону возбуждения генера- тора, а также длительность и амплиту да вызванных этим перерегулированием колебаний, что положительно влияет на устойчивость его параллельной работы с сетьЮо Причем этот положительный эффект проявляется в тем большей степени, чем большим принять ,суммарный коэффициент усиления рассматриваемой цепочкио Влияние этой цепочки на динамический переход из режима стабилизации тока возбуждения в режим стабилизации напряжения генератора практически никак не проявляется, так как в связи с выходом из работы ограничителя 4 минимального возбуждения ее действие блокирова но управляемым ключом 15о Характер переходного п-роцесса в этом случае определяется только каналом напряжения и системой стабилизирующих каналов автоматического регулирования напряжения, как это имеет место вследствие закрытого состояния управляемого ключа 15, и при длительной работе генератора в нормальных режимах о Исключение влияния цепочки, содержащей блок 11 гибкой отрицательной обратной связи, в этих режимах осуществляется по той причине, что при вьгоеденном из действия ограничителе минимального возбуждения ее влияние в общем случае может оказаться несовместимым с действием стабили

5

0

5

0

5

0

5

0

5

зирующих каналов автоматического регулирования напряжения, разработанных для работы системы автоматического регулирования возбуждения в режиме стабилизации напряжения генератора.

При близком коротком замыкании в сети, возникающем при работе системы автоматичекого регулирования возбуждения в режиме стабилизации заданного уровня тока возбуждения, действие цепочки, содержащей блок П.гибкой обратной связи, так же не проявляется, так как генератор в этом случае переходит из режима потребления в режим выдачи в сеть реактивной мощности, ток выхода ограничителя и минимального возбуждения снижается до нуля и управляемый ключ 15 запирается. При коротком замыкании в сети, настолько удаленном, что возникновение его, хотя и уменьшает потребляемую из сети реактивную мощность генератора, но не выводит генератор за пределы рабочей зоны ограничителя 4 минимального возбуждения, рассматриваемая цепочка снижает скорость нарастания напряжения возбуждения генератора, происходящего в начальной стадии переходного процесса, вызванного этим замьжаниемо Степень этого замедления незначительна, каким бы большим ни бьт коэффициент усиления блока 11 гибкой обратной связи и включенного последовательно с нею дополнительного усилителя 16 о Это обусловлено тем, что максимально возможный ток выхода указанной цепочки, поступающий во второй сумматор 14 при изменении напряжения возбудителя 2 в сторону увеличения, фактически ограничивается величиной, равной величине тока выхода ограничителя 4 минимального возбуждения в данный момент (уменьшившимся по сравнению с исходным режимом), По этой цепочке проходит в рассматриваемом случае сигнал, обратный по знаку сигналу, поступающему на первый сумматор 13 со стороны выхода усилителя 9, когда он дорастет до величины, равной току выхода усилителя 9, сигнал на выходе первого сумматора 13 станет равным нулю, а при дальнейшем увеличении тока выхода цепочки изменяет знак. Но с этого момента запирается вьшря- митель 10 управляемым ключ 15 (по условию остается на время открытым)

и тем caMbw исключает дальнейшее нарастание тормозящего воздействия от рассматриваемой цепочки

Таким образом, изобретение позволяет повысить точность ограничения минимального уровня возбуждения при хорошем качестве регулировочных характеристик о

Формула изобретения

Устройство для регулирования возбуждения синхронного генератора, содержащее возбудитель, автоматический регулятор возбуждения и ограничитель минимального возбуждения, состоящий из измерителя активной и реактивной составляющих тока статора, выход которого подключен к одному из входов блока сравнения, на другой вход которого подключен источник стабилизированного напряжения, выход блока сравнения через преобразователь постоянного тока в переменный и усили- тель связан с входом вьшрямителя, вы

ход которого связан с входом автоматического регулятора возбуждения, а выход последнего подключен к входу возбудителя, к выходу которого подключен блок гибкой обратной связи по напряжению возбудителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, введены релейный элемент, первый и второй сумматоры, управляемый ключ, дополнительный усилитель, при этом последний включен между выходом блока гибкой обратной связи и первым входом первого сумматора, на второй вход которого включен выход уснлителя, к этому же выходу усилителя подключен релейный элемент, выход которого соединен с управлякнцим входом управляемого ключа, выход первого сумматора через управляемый ключ и выпрямитель подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен с измерительным органом, а выход второго сумматора подключен к входу автоматического регулятора возбуждения