Устройство для автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора с возбудителем Советский патент 1990 года по МПК H02P9/10 

3

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в с истемах возбуждения синхронных генераторов общепромышленного назначения.

Цель изобретения - повышение предела динамической устойчивости синхронного генератора при апериодических возмущениях в сети, имеющих скачкообразный характер.

На фиг. 1 представлены диаграммы работы устройства; на фиг. 2 - блок схема устройства для автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора с возбудителем.

Устройство для автоматического регулирования возбуждения.синхронного генератора 1 состоит из последо

вательно соединенных датчика 2 напря- 20 сировка возбуждения синхронного ге

сплошными линиями, пунктирными линиями показано для сравнения протекание процессов в случае применения известного устройства.

В исходном стационарном режиме напряжения генератора Ur/0 и возбудителя UB{O. равны номинальным значениям, входное напряжение на звене гибкой обратной связи равно некоторой отличной от нуля величине UBJf, ., токи в цепи дифференциатора IAM$ и в цепи выхода обратной связи i

равны нулю. В момент времени t.

вы

f5 происходит короткое замыкание, сопровождающееся снижением напряжения генератора на 5% (кривая 14, фиг. 2). Под воздействием автоматического регулятора возбуждения происходит фор

Устройство относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение запаса динамической устойчивости параллельной работы синхронных генераторов. Устройство для автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора представляет собой последовательно соединенные измерительный орган напряждения, подключенный со стороны своего входа к выводам генератора через трансформатор напряжения, усилитель, охваченный нелинейной гибкой отрицательной обратной связью, содержащей дифференциатор и ограничители максимальных значений входного напряжения и выходного тока, и возбудитель, подключенный со стороны своего выхода к обмотке возбуждения синхронного генератора. Новым в устройстве является установка на выход дифференциатора цепи гибкой связи нелинейного элемента с функциональной зависимостью его сопротивления от величины напряжения. Установка нелинейного элемента в цепи звена нелинейной гибкой отрицательной обратной связи уменьшает длительность протекания максимального тока выхода этой связи вследствие более раннего наступления момента разряда конденсатора, входящего в состав дифференциатора, и уменьшения максимальной величины, до которой он увеличивается в процессе заряда этого конденсатора, происходящего в процессе форсировки возбуждения, вызванной снижением напряжения на выводах генератора при возникновении короткого замыкания. Уменьшение длительности протекания максимального тока выхода звена гибкой отрицательной обратной связи снижает ее замедляющее воздействие на процесс нарастания сигнала регулирования, проходящего по каналу основной обратной связи системы автоматического регулирования возбуждения и направленного при коротком замыкании на увеличение напряжения на обмотке возбуждения синхронного генератора. В результате увеличивается скорость нарастания тормозного момента на его валу, движение ротора в сторону возрастания величины угла его вылета замедляется и в конечном итоге уменьшается вероятность нарушения динамической устойчивости, вызванная коротким замыканием. Вместе с тем при правильном выборе уровней ограничения практически не снижается эффективность действия гибкой обратной связи с точки зрения демпфирования низкочастотного самораскачивания. 2 ил.

жения синхронного генератора, автоматического регулятора 3 возбуждения и возбудителя 4, представляющего собой комплект из выпрямительного трансформатора, подключенного к вы- водам синхронного генератора, и ти- ристорного преобразователя, силовой вход которого соединен с выходом выпрямительного трансформатора, управляющий вход подключен к выходу автоматического регулятора возбуждения, а выход соединен с обмоткой возбуждения синхронного генератора. Автоматический регулятор состоит из последовательно соединенных измерительного органа 5 напряжения, первого усилителя 6, подключенного к измерительному органу через свой первый управляющий вход, выходного фильтра 7 нижних частот, а также включает в себя нелинейный узел 8 гибкой отрицательной обратной связи, охватывающей усилитель 6 и подключенной со стороны входа к выходным зажимам этого усилителя, а со стороны выхода - к второму его управляющему входу. В состав нелинейного узла 8 гибкой отрицательной обрат- ной связи входят последовательно соединенные входной фильтр 9 нижних частот, дифференциатор 10, нелиней- ный элемент 11, сопротивление которого уменьшается с увеличением напряжения, второй усилитель 12 и ограничитель 13 максимальной величины тока выхода звена гибкой отрица- тельной обратной связи.

Работа устройства поясняется диаграммами, показанными на фиг. 1

нератора, при этом происходит быстрое нарастание напряжения на выходе усилителя 6 (кривые 15, фиг. 2). Ток Ддлф в цепи дифференциатора (кривые 16, фиг. 2) нарастает с некоторым запаздыванием по отношению к напряжению на входе звена гибкой отрицательной обратной связи. Соответственно с возрастанием этого тока возрастает и ток выхода i ВЬ.|Х этого звена (кривые 17, фиг. 2). В момент времени t он увеличивается до уставки ограничителя 13, т.е. -до своего максимального значения и продол- ,жает оставаться на этом уровне некоторое время ut. В момент времени t напряжение на выходе дифференциатора достигает величины, соответствующей излому вольт-амперной характеристики нелинейного элемента 11, сопротивление его резко уменьшается, в результате чего замедляется и через малый промежуток времени пре- кращае.тся нарастание тока выхода дифференциатора, вслед за чем начинается его спадение. В момент времени t

(t)

этот ток становится равным величине, соответствующей такому току выхода усилителя, при котором выходит на нерабочую зону ограничитель в цепи выхода усилителя, после чего начинается спадание тока выхода усилителя. Длительность протекания максимального тока выхода звена гибкой обратной связи при надичии нелинейного резистора в цепи выхода дифференциатора (иt,) существенно меньше, чем при его отсут 1ствии (Јta), вследствие чего в пер51

вом случае заметно возрастает скорость нарастания напряжения возбуждения (кривые 18, фиг. 2), увеличивается приращение тормозного момента на валу синхронного генератора в результате чего предотвращается динамическое нарушение устойчивости (фиг. 1). Заштрихованная площадь на нижнем графике фиг. 1 представляет собою количественную меру того положительного эффекта, который обес печивается устройством с точки зрения динамической устойчивости.

В той мере, в какой достигается увеличение запаса динамической ус- тойчивости синхронного генератора, улучшается и качество электроснабжения потребителей: обеспечиваемое им более значительное интегральное приращение напряжения возбуждения в послеаварийном режиме обусловливает более быстрое восстановление напряжения на выводах генератора и в примыкающем к нему энергорайоне.

Формула изобретения

Устройство для автоматического регулирования возбуждения синхрон77068

ного генератора с возбудителем, содержащее измерительный орган, подключенный со стороны входа к выходам датчиков режимных параметров

синхронного генератора, первый усилитель, выход которого предназначен для соединения с управляющим входом возбудителя, а первый суммирующий «Q вход управления первого усилителя связан с выходом измерительного органа, узел гибкой отрицательной . обратной связи, выполненный в виде последовательно соединенных между jc собой фильтра нижних частот дифференциатора, второго усилителя и ограничителя максимального тока выход которого соединен с вторым суммирующим входом управления первого усилителя, нелинейный элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения запаса динамической устойчивости синхронного генератора при апериодических возмущениях в сети , нелинейный элемент имеет сопротивление, обратно пропорциональное приложенному напряжению, и подключен между дифференциатором и вторым усилителем.

20

25

15

Фиг f

Фиг. 2