Устройство для автоматического регулирования мощности и частоты параллельно работающих генераторов Советский патент 1993 года по МПК H02J3/46 

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для управления серводвигателями изменения уставок регуляторов числа оборотов первичных двигателей генераторов с целью поддержания мощности группы их на заданном уровне и стабилизации частоты вращения при одновременном выравнивании нагрузки между ними.

Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик системы, таких как повышение точности, функциональной надежности и обеспечение плавности переходных режимов.

Технико-экономические преимуществе предлагаемого устройства заключаются в повышении точности ведения режима по активной мощности и частоте за счет использования пропорциональных воздействий с ограничением сигналов выравнивания мощности и правильного сочетания основных и вспомогательных (распределение нагрузки) функций. Повышается надежность функционирования устройства, так как выход из строя канала управления самым нагруженным агрегатом не блокирует работу всего устройства, а лишь приводит к снижению точности. Ограничение мощности способствует обеспечению надежности силового оборудования и гарантирует своевременность маневра на снижение мощности.

Допустим, что точность поддержания активной мощности за счет рационального

00

ю о

о о

способа регулирования повысится на 0,1 % от номинальной мощности электростанции. Мощность станции при 4-х агрегатах по 25 МВт равна 100 МВт. Повышение точности регулирования можно оценивать как экономию в производстве электроэнергии, которая за 1 час будет: 0,1% 100 МВт час 100 кВт час. Годовой экономический эффект (8640 часов в год) от внедрения предлагаемого решения при стоимости электроэнергии 2 коп/кВт час составит:

Эг 200 8640 2 17,3 тыс.руб.

Новизна предлагаемого устройства подтверждается наличием в его составе дополнительных узлов и новых связей:

-дифференциальных усилителей-ограничителей;

-дифференциальных усилителей сравнения мощностей агрегатов с верхним допустимым пределом ее;

-наличием селекторов минимального сигнала;

-выходы датчиков активного тока (активной мощности) подключены непосредственно и через селектор максимального сигнала на входы дифференциальных усилителей-ограничителей, выходы которых подключены ко входам элементов рассогласования;

-на другие входы элементов рассогла- сования подключены через переключатель каналов управления выходы блоков-сравне- ния мощности и частоты группы с уставками;

-входы селекторов минимального сиг- нала соединены с выходами элементов рассогласования и выходами дифференциальных усилителей сравнения мощностей агрегатов с предельно допустимым уровнем, а выходы селекторов подключены ко входам улравления сервоприводами уставок регуляторов оборотов первичных двигателей.

В связи с тем, что новые дополнительные узлы в заявляемом устройстве объеди- нены такими взаимными связями, которые не имеют аналогов в системах группового управления агрегатами и других устройствах и придают устройству новые положительные свойства.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства. Выходы датчиков активного тока (активной мощности) 1.1, 1.2, 1.3, .... 1.N через селектор максимального сигнала 2 соединены со входами дифферен- циальных усилителей-ограничителей 6.1,

6.2.6.36.N, выходы которых подключены

ко входам элементов рассогласования 4,1,

4.2, 4.3 4.N, на другие входы которых

через переключатель каналов управления 7

подключены выходы блоков сравнения мощности группы 8 и частоты 3 с уставками. Выходы элементов рассогласования подключены ко входам селекторов минимального сигнала 10.1, 10.2, 10.3 10.N, на

другие входы которых включены выходы блоков 9.1, 9.2, 9.39.N сравнения мощности каждого из агрегатов с предельно допустимым уровнем, задаваемым задатчиком уровня ограничения мощности агрегата 11. Выходы упомянутых селекторов минимального сигнала подключены ко входам блоков управления серводвигателями уставок регуляторов скорости первичных двигателей 5.1, 5.25.N.

Работа схемы.

Настройка элементов предлагаемого устройства, при которой рассматривается его работа, следующая:

1.Блок 8 выполняет сравнение суммарной мощности группы Рь с некоторым заданным значением Pz и на его выходе сигнал равен

(Р. - РД

2.Блок 3 осуществляет сравнение текущего значения частоты f с уставкой fz, которая формируется как некоторое постоянное значение f0, сложенное с выключающим воздействием по мощности группы.

Сигнал на выходе блока равен:

(f - fo + Pf ), где bp - статизм в %.

3.Равновесие системы регулирования (неподвижность серводвигателей уставок первичных регуляторов оборотов) достигается при равенстве нулю выходных сигналов селекторов 10.1, 10.2, 10.3,..., 10.N.

4.Уставка предельной мощности каждого агрегата в данном случае общая и определяется блоком 11.

5.Усилители-ограничители 6.1, 6.2, 6.3, ..., 6.N настроены таким образом, что при разности между мощностью данного агрегата и самого тяжело нагруженного агрегата больше 5-7% Рном. их сигнал остается постоянным. Такая настройка соответствует главным задачам управления группой по мощности и частоте, а сигнал выравнивания ограничен по уровню и не мешает маневрированию группой при больших отклонениях основных регулируемых параметров.

В предлагаемом устройстве все воздействия пропорциональны отклонениям. Так же, как и в прототипе, выравнивание нагрузки создает тенденцию к нагружению группы, Однако благодаря тому, что сигнал выравнивания не превосходит 5-7% мощности одиночного агрегата, то даже в самом неблагоприятном случае, когда тяжело нагруженный агрегат группы по каким-либо причинам перестал управляться, мощность группы не будет отличаться от заданной на 5-7% мощности одиночного агрегата.

При нормальном включении агрегата в группу происходит небольшое превышение мощности группы над заданной (не

более -у (5-7%), пока не произойдет выравнивание мощностей агрегатов. При этом происходит медленное нагружение вновь введенного агрегата и разгрузки других агрегатов группы. При наборе мощности выше заданной блоком 11 сигнал на выходе

одного из усилителей 9.1, 9.2, 9.3 9.N

становится отрицательным и агрегат разгружается до тех пор, пока сигнал на выходе селектора минимума не станет равным нулю. Агрегат разгружается и в том случае, если он перегрузился из-за действия собственного регулятора оборотов. Таким образом, никогда не наблюдается ухода серводвигателя изменения числа оборотов агрегата на упор и нагрузка всегда может быть снижена без запаздывания. Следует отметить, что работа системы не зависит от числа агрегатов в группе и включение или отключение агрегата не требует никаких вспомогательных переключательных операций в схеме устройства.

В качестве примера, иллюстрирующего изобретение, на фиг. 2 представлена упрощенная принципиальная схема группового регулятора мощности, на которой показаны: селектор максимального сигнала ЭОУ11,

ОУ21ОУМ1 источник тока И, диоды Д1,

Д2ДМ, резистор (R1), дифференциальные усилители-ограничители (ОУ12, ОУ22. .... OYN2), дифференциальный усилитель сравнения мощности агрегата с уровнем предельно допустимой нагрузки ОУ13, элемент рассогласования ОУ14. причем последние два усилителя собраны в схему селектора минимального сигнала с логическими диодами Д11. Д12, источником тока 12, и нагрузочным резистором R2, блок сравнения мощности группы с заданной мощностью (ОУ1). При положительных сигналах от датчиков мощности, поступающих на входы Р1, Р2, ..., PN, на выходе селектора (источник тока 11, диоды Д1, Д2ДГМ, резистор

R1) выделяется сигнал:

Uci -max(P1, P2PN).

На выходах каждого из усилителей ОУ12, ОУ22, ..., OVN2 (снимается с движка потенциометра, включенного в цепь нагрузки ОУ) напряжения будут определяться зависимостями вида:

UPi-Ud-P1.

Up2 Uc2-P2,

до тех пор, пока выходной сигнал их не достигнет уровня насыщения. При выходе усилителя на упор, выходной сигнал определяется положением движка нагрузочного потенциометра, служащего для настройки уровня ограничения сигнала выравнивания. Согласно схеме фиг. 2 выходной сигнал селектора минимального сигнала (источник тока 12, логические диоды Д11, Д12 нагрузочный резистор R2) будет определяться соотношением:

ивых1 min K(U0 - Р1); (UC1 - Р1) + (Pz - Р& )где Do - напряжение уставки предельно допустимой мощности,

Р1 - мощность данного агрегата,

Pz - заданная мощность, РЈ - суммарная мощность группы, К - коэффициент передачи ограничителя мощности,

Из соотношения видно, что при достижении Р1 уровня предельно допустимой мощности, выходной сигнал не может быть положительным. Коэффициент усиления ограничителя К выбирается достаточно

большим для эффективной защиты агрегата.

Формула изобретения Устройство для автоматического регулирования мощности и частоты параллельно работающих синхронных генераторов, содержащее датчик частоты напряжения на сборных шинах, датчики активной мощности, выходы которых подключены к селектору максимального сигнала, элементы

рассогласования, входы которых связаны с блоком сравнения частоты с уставкой, а выходы элементов рассогласования связаны с входами блоков управления серводвигателями изменения уставок регуляторов оборотов первичных двигателей, отличающееся тем. что, с целью повышения точности и надежности, оно снабжено дифференциальными усилителями-ограничителями, дифференциальными усилителями сравнения мощностей агрегатов и предельно допустимой селекторами минимального сигнала, переключателем каналов управления и блоком сравнения мощности группы с заданным, причем выходы датчиков активной мощности соединены через селектор максимального сигнала и дифференциальные усилители-ограничители с входами элементов рассогласования, выходы которых через селекторы минимальных сигналов подключены к входам блоков управления

сеоводвигателями изменения уставок регу- ной и блок сравнения частоты с уставкой оборотов первичных двигателей, а через переключатель соединены с элемен- блок сравнения мощности группы с задан- тами рассогласования.

Сущность изобретения: в устройство введены дифференциальные усилители-ограничители, дифференциальные усилители сравнения мощностей агрегатов с предельно допустимой и селекторы минимального сигнала. При наборе мощности выше заданной сигнал на выходе одного из усилителей сравнения мощностей агрегатов с предельно допустимой становится отрицательным и агрегат разгружается до тех пор, пока сигнал на выходе селектора минимума не станет равным нулю. Агрегат разгружается и в том случае, если он перегрузился из-за действия собственного регулятора оборотов. Таким образом, никогда не наблюдается уход серводвигателя изменения числа оборотов агрегата на упор и нагрузка всегда может быть снижена без запаздывания. При этом работа системы не зависит от числа агрегатов в группе и включение или отключение агрегата не требует никаких вспомогательных операций. 2 ил.

Т

Фиг./

Jrz:rrni-.i

1

М

I

L. J