Устройство для связи двух энергосистем Советский патент 1988 года по МПК H02J3/06 

Изобретение относит :я к з.чект)о aFiepreTHKf, а именно к устройствам ля объединения энергосистем неременного ток.ч.,

Цель изобретения - нонышение наежности электроснабжения потребитеей при длительной повышенной разности между чгютотами объединяемых энергосистем.10

На фиг. 1 представле 1а схема предагаемого устройства; на фиг. 2, 3 - рагменты структурной схемы управления выключателями устройства по режимным параметрам одного элек.тромеха-15 нического преобразователя; на фиг.4, 5 - фрагменты структурных схем регуляторов асинхронизированных синхронных машин.

Устройство состоит из первого 20 электромеханического преобразователя частоты, выполненого в виде асинхронной синхронной машины (ЛСМ) 1, синхронной машины (см) 2, преобразователя 3 частоты (ПЧ), системы возбужде- 25 ния АСМ 1, трансформатора Д питания ПЧ 3, регулятора 5 АСМ 1, блока 6 уровня напряжения возбуждения АСМ 1, датчика 7 углового положения и скорости вращения ротора машин первого 30 электромеханического преобразователя и датчика 8 вектора напряжения энергосистемы I, второго электромеханического преобразователя частоты, содержащего АСМ 9, СМ 10, ПЧ 1, тран- з5 сформатор 12 питания ПЧ 11, регулятор 13 АСМ 9, блок 14 уровня напряжения возбуждения АСМ 9, датчик 15 углового положения и скорости вращения ротора мащин второго электромеханического40 преобразователя и датчик 16 вектора- напряжения энергосистемы II, выключателей 17-19, датчика 20 тока ротора и датчика 21 тока статора АСМ 9, датчика 22 тока ротора и датчика 23 токад5 статора АСМ 1, блока 24 скольжения, порогового элемента 25, релейных элементов 26 и 27, реле 28 и 29 времени, логической схемы ИЛИ 30, замыкающих контактов 31 исполнительного эле-cQ мента блока 14, замыкающих контактов 32 релейного элемента 26, замыкающих кбнтактов 33-36 и размыкающих контактов 37 релейного элемента 27, сумма-тора 38, датчика 39 и датчика 40 ак- тивной мощности АСМ 9, канала 41 управления активной мощностью АСМ 1 и 9, кангглу 42 управления скоростью вращения вала АСМ 9, датчика 43 и задатчика 44 активной мощности АСМ 1, датчиков 45 и 46 частоты энергосистем Т и 11.

Статорные обмотки АСМ 1 присоединены К энерг(системе I, а обмотки статора АСМ 9 - к энергосистеме ТТ. Обмотки статора СМ 2 через нормально включенный выключатель 17 подключены к энергосистеме ТТ, а статорные обмотки СМ 10 через выключатель 19 присоединены к энеросистеме I. К обмоткам ротора АСМ 1 подводится напряжение возбуждения требуемой частоты и амплитуды от ПЧ 3, управление которьм осуществляется от регулятора 5. Выход датчика 7 углового положения и скорости вращения общего вала машин АСМ 1 и СМ 2 и выход датчика 8 напряжения, выходы датчика 43 и датчика 44 активной мощности соединены с входами регулятора 5. Вход блока 6 уровня напряжения возбуждения подключен к обмоткам возбуждения АСМ I. К обмоткам ротора АСМ .подводится напряжение возбуждения от ПЧ 1I, питание которого осуществляется от трансформатора 12, подключенного к энергосистеме ТТ. Управление работой ПЧ 1 1 осу1цествля- ется с помощью регулятора 13. Вход блока 14 уровня напряжения возбуждения подключен к обмотке возбуждения АСМ 9. Выходы датчиков 15, 16 и 40, задатчика 39 активной мощности и арифметического блока 38 подключены к входам регулятора 13.

Системы регулирования СМ 2 и СМ 10 не показаны. Статорные обмотки СМ 2 и АСМ 10 соединены через замыкающий выключатель 18. Входы блока 24 скольжения подключены к измерительным напряжениям связываемых энергосистем I и IT. Последовательно соединенные релейный элемент 26 и пороговьш элемент 25 подключены к выходу блока 24. На второй вход порогового элемента 25 подается сигнал, пропорциональный допустимой разности частот связьшаемых энергосистем I и ТТ ( ЭПР ) по условию работы преобразователей.

Выходы датчиков 20 и 21 тока (фиг. 2 и 3) подключены к входам реле 28 и 29 с зависимой- от тока выдержкой времени. Через замыкающие контакты реле 28 и 29, включенные по схеме ИЛИ, и последовательно соединенные замыкающие контакты 31 и 32 подается сигнал на релейньй элемент 27. Контакты 28 и 29 и 30 релейного

элемента 27 подают сигналы на блоки управления выключателями 17-19.

К входу канала 4 управления активной мощностью АСМ 9 регулятора 13 (фиг, 4) подключены выходы датчика 40 и задатчика 39 активной мощности через размыкающие контакты 37 релейного элемента 27. Сумматор 38 и датчик 15 через замыкающие контакты 36 релейного элемента 27 подключены к входу канала 42 управления скоростью вращения вала машин второго преобразователя, К входам датчика, 40 подаются сигналы от датчиков тока и напряжения статора АСМ 9.

К входу канала 41 управления активной мощностью АСМ 1 регулятора 5 (фиг,5) подключены выходы датчика 43 и задатчика 44 активной мощности, К входам датчика 40 подаются сигналы от датчиков тока и напряжения статора АСМ 1,

Устройство работает следующим образом.

Пока разность между частотами объединяемых энергосистем не достигла предельной величины (например,1,5 Гц) и напряжения возбуждения ротора АСМ 1 и АСМ 9 не достигли своих потолочных значений устройство работает в номинальном режиме, когда связь между энергосистемами I и II осуществляется через два электромеханических преобразователя, работающих параллельно. Угловая скорость вращения вала и/ преобразователя определяется угловой скоростью вектора напряжения статора и/ синхронных машин (например, для второго преобразователя l.э Для первого . Величины 1 и ь йявляются угловыми скоростями векторов напряжения энергосистем I и II. Угловая скорость вектора напряжения в роторе uJf формируется преобразователем частоты, управляемым регулятором АСМ, в виде разности частот электрической системы и частоты вращения ротора:

для АСМ 1 ,, для АСМ 2 Ч- л),, (1)

Для формирования управляющих сигналов по частоте выходного напряжения преобразователей в регулятор 5 поступают сигналы с датчиков 7 и 8, а в регулятор 13 - с датчиков 15 и 16, Таким образом обеспечивается установившийся режим по частоте электромеханических преобразователей. Управ u;j,

ляя преобразователями, можно обеспечить регулирование напряжения или реактивной мощности, разности частот

связьшаемых энергосистем или перетока мощности между ними. Подавая, например, на вход канала 41 регулятора 13 (фиг, 4) сигналы от датчика 39 о действительной величине активной

мощности АСМ 9 и сигнал от задатчика 40 на требуемую величину активной мощности через замкнутый контакт 37 - в нормальном режиме, регулятор 13 по каналу 41, обеспечивает поддержание

заданногр перетока мощности через второй преобразователь. Если на вход канала 41 регулятора 5 подавать совместный сигнал от датчика 43 и задатчика 44 (фиг, 5), то это позволит

регуляторам 5 и 13 управлять перето-. ком мощности между связываемыми энергосистемами I и II в соответствии с выбранными заданиями задатчиков 39 и 44 активной мощности..Таким образом,

в нормальном режиме при параллельной работе обоих электромеханических преобразователей частоты управления АСМ 1 и АСМ 9 осуществляется по величине активной мощности машин, что

обеспечивает поддержание заданного перетока мощности через преобразова- тели, а следовательно , и между объединяемыми энергосистемами. Дополнительно АСМ, как и СМ, могут осуществлять, например, управление по уровню напряжения на вьшодах машин.

Для обеспечения устойчивой и надежной работы преобразователей в установившемся режиме необходимо вьтолнение условия

();;),-(2)

где - предельное значение скольжения ротора АСМ, определяемое конструкцией и режимными параметрами машины.

При достижении разности частот объединяемых энергосистем предельно допустимой величины, когда сОд- -(л 4np напряжение возбуждения АСМ

(например, АСМ 9) увеличивается до своего потолочного значения, что приводит к срабатыванию исполнительного элемента блока 14 и замыкание контактов 31. При дальнейшем увеличении

скольжения между частотами объединяеых энергосист ем резерв по амплитудному значению напряжения возбуждения асинхронизированнмх синхронных машин будет исчерпан. Так -как сигнал с вы51427478

хода блока 24 превышает сигнал, пропорциональный и) j,,p, поступающий на второй вход порогового элемента 25, то релейный элемент 26 срабатывает и замыкает свои контакты 32 в цепи 1управления релейным элементом 27. Для обеспечения заданного перетока активной мощности через устройство в энеркоррекциен сигналов, поступающих с задатчика перетока активной мощности Это позволяет передавать в дефицитную энергосистему с длительным понижением, частоты (например, до 47- 48 Гц) мощность, равную номинальной электромеханического преобразователя частоты, вместо потери связи с энергосистему при невыполнении условия (2)|о гообъединением по истечении времени АСМ переводится в режим глубокого допустимой перегрузки по току АСМ. недовозбуждения со значительным по- 1треблением реактивной мощности. При этом происходит перегрузка обмоток Статора и ротора по току. На входы 15 реле 28 и 29 времени поступают сигна- |пы, пропорциональные величинам перегрузки статора и ротора АСМ 9, что Приводит к их запуску в соответствии с характеристиками срабатьгеания. При 20 повьшении допустимого времени пере- рузки статора или ротора АСМ по то- ky реле 28 и 29 срабатьшают и своими сонтактами чррез замкнутые контакты 31 и 32 подают управляющий сигнал 25 на срабатывание релейного элемента 27. При этом через замкнутые контакты 33- 35 будут поданы управляющие сигналы На отключение выключателей 17 и 19 и включение с соблюдением условий 30 синхронизации выключателя 18. Этим переключением схемы устройства происходит изменение режима работы электромеханических преобразователей частоты с параллельного на последователь- 5 ное, когда можно допустить длительную работу устройства в режиме гибкой связи с удвоением против расчетного значения скольжения между частотами

Формула изобретения

Устройство для связи двух энергосистем, содержащее электромехани- ческий преобразователь частоты, вы- полненньй в виде двух машин переменного тока с жестко соединенньми вала ми, статорные обмотки которых подключены к связьтаемым энергосистемам причем по крайней мере одна из машин является асинхронизированной синхрон ной, управляемого преобразователя частоты для питания обмоток возбуждения, регулятора с каналами управления активной мощностью и скоростью вращения вала, блока уровня напряжения возбуждения, подключенного к входу обмоток возбуждения асинхронизированной майины, исполнительного элемента блока уровня напряжения воз буждения с замыкающими контактами, датчика углового положения и скорости вращения ротора, причем последова тельно соединенные регулятор и управ ляемый преобразователь частоты подключены к входу обмоток возбуждения асинхронизированной синхронной маши ны датчиков частоты на шинах связыкоррекциен сигналов, поступающих с задатчика перетока активной мощности Это позволяет передавать в дефицитную энергосистему с длительным понижением, частоты (например, до 47- 48 Гц) мощность, равную номинальной электромеханического преобразователя частоты, вместо потери связи с энергообъединением по истечении времени допустимой перегрузки по току АСМ.

гообъединением по истечении времени допустимой перегрузки по току АСМ.

Формула изобретения

Устройство для связи двух энергосистем, содержащее электромехани- ческий преобразователь частоты, вы- полненньй в виде двух машин переменного тока с жестко соединенньми валами, статорные обмотки которых подключены к связьтаемым энергосистемам причем по крайней мере одна из машин является асинхронизированной синхронной, управляемого преобразователя частоты для питания обмоток возбуждения, регулятора с каналами управления активной мощностью и скоростью вращения вала, блока уровня напряжения возбуждения, подключенного к входу обмоток возбуждения асинхронизированной майины, исполнительного элемента блока уровня напряжения возбуждения с замыкающими контактами, датчика углового положения и скорости вращения ротора, причем последовательно соединенные регулятор и управляемый преобразователь частоты подключены к входу обмоток возбуждения асинхронизированной синхронной маши ны датчиков частоты на шинах связы

Изобретение относится к электро- техник е. Цель изобретения - повышение надежности электроснабжения потребителей при длительной повьшейной разности частот объединяемых энергосистем. Устройство содержит два электромеханических преобразователя частоты, каждый из которых включает в себя асинхронизированную синхронную машину 1 (9) и синхронную машину 2 (Ю). При разности между частотами объединяемых энергосистем ниже предельной величины указанные преобразователи включены параллельно; При достижении Энермсистена S, озд, и разностью частот предельной величины срабатывает исполнительный элемент блока 14 уровня напряжения возбуждения машины 9. При дальнейшем увеличении скольжения между частотами объединяемых энергосистем резерв по амплитудному значению напряжения возбуждения асинхронизированных машин будет исчерпан. Сигнал с выхода блока скольжения 24 будет превьш1ать сигнал, пропорциональный предельному значению скольжения З цр . Срабатьшают пороговый элемент 25 и релейный элемент 26. Асинхронизированная синхронная машина переводится в режим глубокого недовозбуждения, что приводит к перегрузке машины по токам статора и ротора. П1зи превьш1ении времени перегрузки отключаются выключатели 17 и 19 и включается выключатель 18. Электромеханические преобразователи частоты переключаются с параллельного соединения на последовательное. При последовательном соединении можно допустить длительную работу устройства с увеличенным в сравнении с расчетным значением скольжения, между частотами энергосистем. 5 ил. оу fzsH О) i4iik 1C 4: Ч 00

энергосистем. С изменением схемы сое- 40 ваемых энергосистем и блока скольже- динения преобразователей управляющие контакты релейного элемента 27 могут производить необходимые изменения в законах управления регуляторов 5 и 13. Например, размыкая контакты 37, 45 отключить канал управления активной мощностью- АСЙ 9 и через замыкающие контакты 36 на вход канала 42 управления скоростью вращения вала подать сигналы от датчика 15 и сумматора 38, gg на входе которого имеется сигнал, равный 0,5 (OT+u)j), тем самым АСМ 9 переводится из режима управления перетоком мощности в режим управления скоростью вращения вала ротора gg второго преобразователя. Закон управления- АСМ 1 первого преобразователя может остаться при этом без изменений с необходнг-1ой в таких случаях

ния, от-личающееся тем, что, с целью повышения надежности электроснабжения потребителей при длительной повьппенной разности между частотами объединяемых энергосистем, оно снабжено вторым электромехани- ческ1Ф1 преобразователем частоты, тремя выключателями с блоками управления, датчиками тока статора и ротора асинхронизированных синхронных машин, пороговым элементом, двумя датчиками и задатчиками перетока активной мощности через электромеханические преобразователи, сумматором, двумя релейными элементами и реле времени, причем один выключатель присоединен к статорным обмоткам мащин преобразователей, которые подключены к различным энергосистемам через выключатели.

ваемых энергосистем и блока скольже-

ния, от-личающееся тем, что, с целью повышения надежности электроснабжения потребителей при длительной повьппенной разности между частотами объединяемых энергосистем, оно снабжено вторым электромехани- ческ1Ф1 преобразователем частоты, тремя выключателями с блоками управления, датчиками тока статора и ротора асинхронизированных синхронных машин, пороговым элементом, двумя датчиками и задатчиками перетока активной мощности через электромеханические преобразователи, сумматором, двумя релейными элементами и реле времени, причем один выключатель присоединен к статорным обмоткам мащин преобразователей, которые подключены к различным энергосистемам через выключатели.

а датчики г.ж.- череч p jjie времени присоединены к входу дополнительно введенной логической схемы ИЛИ, выход которой через последовательно соеди- ненные эамьгкаюшие контакты исполнительного элемента блока уровня напряжения возбуждения и первого релейного элемента подключен к входу второго релейного элемента, три замыкающих контакта которого подключены к блокам управления выключателями, выходы датчиков частоты присоединены к входам сумматора и блока скольжения, к входу которого подключены последовательно соеди- ненные пороговый элемент и первый релей- Hbrii элемент блока скольжения, к входу

фиг. 2

Ф

Фие.

канала управления активной мощностью одного из регуляторов подключены датчик и задатчик перетока активной мощности через соответствующий электромеханический преобразователь частоты, вторые задатчик и датчик перетока активной мощности через размыкающий контакт второго релейного элемента подключены к входу канала управления активной мощностью другого регулятора, к входу канала управления скоростью вращения вала которого через четвертый замыкающий контакт второго релейного элемента подключены датчик углового положения и скорости враще-. ния ротора и сумматор.

Откл. 17 Отнл. J9

Вкл. 1В

Фиг.З

b-r{wb

Фив. 5