УСТРОЙСТВО для МОДЕЛИРОВАНИЯ УСТАНОВИВШИХСЯ и ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМОВ ЭНЕРГОСИСТЕМ Советский патент 1973 года по МПК G06G7/63 

I

Изобретение относится к области электрического моделирования и может быть использовано на расчетных моделях энергосисте.м, работающих на принципе комбинированного моделирован.ия и в специализированных аналоговых вычислительных машинах, применяемых для расчета установившихся и переходных режимов знергосистем.

В настоящее время для расчета установившихся и переходных режимов сложных энергосистем, содержащих большое число генераторных станций и нагрузочных узлов, применяются комбинированные расчетные модели, в которых генераторы и двигатели моделируются по управлениям иа элементах аналоговой вычислительной техники, а сетевая часть моделируется на элементах R, L, С (.например, с помощью сетевой части универсальных расчетных моделей электрических систем УРМЭС).

Одной из наиболее трудоем.ких операций при работе на такой модели является установка исходных режимов.

Выполнение этой операции существенно ускоряется, если в процессе установки режима обеспечено постоянство заданных мощностей в основных уз.чях нагрузки.

Известное устройство содержит автотрансформатор, коэффициент трансформации которого изменяется путем дискретного переключения числа витков с ломощью шагового искателя, управляемого следящей систе.мой, реагирующей на отклонение напряжения от заданного. Выход автотрансформатора подключен к нагрузке в виде постоянного илшеданса. Такое устройство удовлетворительно работает в УРМЭС и в автоматических моделях с сильно растянутым масштабом времени. При совместном использовании сетевой части УРМЭС со специализированными аналоговыми моделями, работающими в масштабах времени, олизк их к натуральнолгу, такое устройство по принципу своего действия во время переключения отпаек автотрансформатора создает сильные возмущающие воздействия на режим, нарушающие нормальную работу модели в целом. Скачки мощности, появляющиеся в моменты переключения шагового искателя, часто вызывают нар}шен;ие Зстойчивости установленного режима, что делает невозможным использование нагрузочного аппарата постоянных вольт-ампер для облегчения и ускорения установки режима в такого рода комбинированных моделях.

Предложенное устройство отличается тем, что с целью расширения класса решаемых задач, увеличения быстродействия и повышения точности расчетов на расчетных моделях

электрических систем и специализированных

аналоговых вычислительных машинах, в нем входной зажим устройства через шуит, подключенный параллельно входным зажимом измерительного усилителя тока, соединен с входом измерительного усилителя напряжения и с выходом усилителя, работающего в режиме источника тока. Выход усилителя соедииен с neipsbiM входом амплитудного модулятора и первым входам блока умножения; второй вход амплитудного мадулятора соедатен с ВЫХОДОМ интегратора, а второй вход множительного устройства подключен к выходу измерительного усилителя тока. Выход амплитудного модулятора соединен со входом усилителя мощности, а выход множительного устройства подключен к первому входу интегратора, выход которого соединен с первым входом амплитудного модулятора. Ёыход амплитудного модулятора подключен ко входу усилителя, а его второй вход подключен к выходу измерительного усилителя тОКа и ко второму входу бло.ка умножения, выход которого соединен со вторым входом ннтелратора, а первый вход подключен к выходу усилителя мощности, и через шунт, включенный параллельно входным зажимом измерительного усилителя тока, соединен с выходной клеммой устройства и входом преобразователя неремешюго напряжения в постоянное. Выход последнего соединен с первым входом интеграто,ра, второй вход которого подключен К выходу задатчика напряжения.

Схема устройства изображена на чертеже.

В состав устройства входят измерительные щунты } и 2, измерительный усилитель переменного напряжения 3, измерительные усилители переменного то.ка 4 и 5, усилитель мощности переменного тока 6, усилитель переменного тока, работающий в режиме источника тока 7, интеграторы 8 и 9, блоки умножения 10 и 11, амнллтудные модуляторы 12 и 13, преобразователь переменного напряжения в постоянное 14, задатчик напряжения 15 и контакты 16-1/5 |реле.

Вход 20 устройства подключается в заданную точку модели сети, на выход устройства 21 подключается модель нагрузки.

Напряжение со входа 20 устройства через измерительный шунт J подключено на вход усилителя 3, имеющего малое пот ребление по входным цепям. Выход усилителя 3 подключен на первый вход модулятора 12, где сигналом по второму -входу От интегратора 8 осуществляется ампл1итудная модуляция напряжения, поступающего по первому входу. Выход модулятора 12 через усилитель мощности 6 и шунт 2 подключен к выходу 21 устройства. Выход 21 устройства подключен по входу преобразователя 14, выход которого через контакт 17 реле подключен к первому входу интегратора 8. Ко вто)рому входу интегратора 8 через контакт 16 реле подключен задатчик натгряжен/ия 15, а выход интегратора 5 подключен ко второму входу модулято/ра 12.

Первый вход блока умнож ения // подключен к выходу усилителя мощности 6, а второй - через усилитель 5 к щунту 2.

Блок умножения 10 первым входом поД

ключен к выходу усилителя 3, а вторым - через усилитель 4 к шунту /.

Выходы блоков ум1ножения 10 ti 11 подключены через контакты 18 и 19 реле к двум входам интегратора 9. Выход интегратора 9

0 подключен к первому входу амплитудного модулятора 13, «о второму входу которого подключен выход усилителя 5.

Выход амплитудного модулятора подключен ко входу усилителя переменного тока 7,

работающего в фежиме источника тока, выход усилителя 7 подключен ко входу усилителя 3 и через щунт / ко входу устройства 20. Такое соединение обеапеч:и1вает отбор из сети на входе 20 устройства тока, величина и фаза

которого зависит от величины и фазы тока нагрузки на выходе 21.

Устройство работает следующим образом. Переменное напряжение на выходе 21 устройства преобр:азуется в постоянное преобразователем 14 и сравнивается с напряжением, поступающим от задатчика 15. Разность этих напряжений интелрируется интегратором 8. Папряжение на выходе интегратора 8 изменяется до тех пор, пока напряжение на выходе 21 устройства не установится равным заданному, определяемому уровнем -выходного напряжения задатчика 15. Поэтому нагрузка, включенная на выход 21 устройства, потребляет неизменную мощность при изменении на5 пряжения на входе 20.

Чтобы обеспечить условия, при которых устройство отбирает от модели сети на входе 20 те же активные и реактивные мощности, которые потребляет пагрззка на выходе 21,

0 активная мощность на выходе 21 изменяется с лом.ощью блока умножения //, усилителей 5, 6 и измерительного шунта 2. Аналогично измеряется активная мощность, потребляемая устройством от сети на входе 20. Для этой

5 цели использованы блок умножения 10, усилители 3, 4 и измерительный шунт /.

На выходе интецратора 9 получается напряжение, пропорциональное интегралу разности входных напряжений. Выходной сигнал

0 интеграто)ра 9 через модулятор 13 осуществляет амплитудную модуляцию выходного напряжения усилителя 5, отображ1ающего по величине и фазе ток нагрузки на выходе 21 устройства. Усилитель 7, подключенный к выходу

55 модулятора 13, работает в режиме источника тока, когда величина тока на его выходе пропорциональна величине входного напряжения, а фаза тока на его выходе совпадает с фазой входного напряжения. Напряжение на выходе 60 модулятора 13 совпадает по фазе с током нагрузки на выходе 21 и пропорционально этому току по величине.

Если вход 20 устройства подключить к модели сети переменного тока, а к выходу 21 65 подключить нагрузку, например, постоянный

:им педанс, модель асинхронного двигателя или модель комплексной нагрузки энергосистем, то устройство при установке исходного режима автоматически поддерживает заданную и постоянную активную мощность независимо от величины напряжения на входе 20 устройства. Это обеспечивается действием следящей системы по напряжению, образованной интетратором 8, преобразователем надряжения 14, задатч«.кам уровня напряжения 15 с исполнительным орГаном модулятора 12 и усилителя 6, регулирующего уровень напряжения на выходе 21 и одновремен.ным действием следящей системы по активной мощности, выполненной в В1иде интелратора 9, блоков умножения 10, 11, измерительных усилителей 4, 5 с ислолиителвным органом, регулирующим уровень тока на входе 20 устройства.

Обе следящие системы обеспечивают постоянство на входе 20 устройства не только активной, но и реактивной мощности нез аБисимо от напряжения в точке 20. Реактивная мощность на входе 20 устройства равла реактлвной мощности на выходе 21, поскольку обеспечены следующие условия: напряжение на выходе усилителя 6 совпадает по фазе с напряжением на входе 20 устройства; выходной ток уси.тителя 7 совпадает по фазе с током нагрузки в точке 21; величина тока на входе усилителя 5 пренебрежимо .мала; активная мощность налрузки на выходе 21 равна активной мощности, на входе 20 устройства.

При введении различных масщтабных коэффициентов по входа.м следящих систем можно получить на входе 20 и выходе 21 устройства не равные, а пропорциональные активные и реактивные мощности.

Автоматическое регулирование активной и реактивной мощностей с целью поддержания их на заданном уровне независимо от уровня напряжения на входе 20 устройства осуществляется непрерывно без использования дискретных переключающих устройств. Это обеспечивает нормальную, устойчивую работу устройства в моделях энергосистем переменного тока, класс рещаемых на этих .моделях задач. В частности, при использовании предлагаемого устройства удается увеличить быстродействие и точность расчетов устаноВИ1ВЩИХСЯ режимов и |расчетав статической устойчивости электрических систем, которые выполняются на специализированных аналоговых вычислительных машинах в сочетании

С рачетны.ми статическими моделями сети переменного тока.

При расчетах переходных режи.мов электрической системы отключаются контакты 76- 19 реле, и интеграторы 8, 9 запо.минают предшествующее напряжение. Поэто: 1у в переходных режи.мах активная и реактивная .мощности на входе 20 устройства изменяется так же, как на выходе 21. Закон изменения этих мощ0ностей определяется характером нагрузки, подключенной к выходу 21, iH изменение.м напряжения на входе 20 устройства.

Предмет изобретения

Устройство для моделирования установивщихся и пере.ходных релси.мов энергосистем, содержащее усилители, блоки у., интеграторы, а.мплитудные модуляторы, задат0чик напряжения, преобразователь напряжения и щунты, отличающееся тем, что, с целью расширения класса рещаемых задач, увеличения точности и повыщения быстродействия, в нем первый щунт, подключенный параллельно вхо5дам первого измерительного усилителя тока, соединен со входом измерительного усилителя напряжения и с выходом усилителя переменного тока, выход измерительного усилителя напряжения соединен с первым входом пер0вого а:мплитудного модулятора и первым входо.м первого блока умнол ения; второй вход первого а.мплитудного модулятора соединен с выходом первого интегратора, а второй вход первого блока умножения подключен к выходу первого измерительиого усилителя тока; выход первого а.мплитудного модзлятора соединен со входом усилителя .мощности, а выход первого блока умножения подключен к первому входу второго интегратора, выход кото0рого соединен с первым входом второго амплитудного модулятора, выход которого подключен ко входу усилителя переменного тока, а второй вход подключен к выходу второго

5 измерительного усилителя тока и ко входу второго пдока у.множения, выход iKOTOporo соединен со вторым входо.м интегратора, а первый вход подключен к вы.ходу усилителя .мощности и через второй щунт, включенный

0 параллельно входам второго измерительного усилителя, соединен со входом преобразователя напряжения, выход которого соединен с первым входо.м интегратора, подключенного к выходу задатчика напряжения.

А 20