Устройство для связи двух энергосистем переменного тока Советский патент 1980 года по МПК H02J3/06 

i

Изобретение относится к электро. технике, а именно к электромеханическим преобразователям частоты для связи источников, переменного тока,

ПРИ объединении отдельных энергосистем в единую систему часто оказывается- невозможной взаимная синхронная работа систем из-за слабых межсистемных связей, В некоторых случаях при объединении систем с нестабильной частотой с системами с повышенными требованиями к качеству электроэнергии частоты возникают трудности взаимной синхронной работы.

Известны вставки постоянного тока для связи двух энергосистем, построенные на высоковольтных тиристорных блоках 1 .

Недостатком вставок постоянного. тока является необходимость дополнительных источников реактивной могцности и дороговизна.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для связи двух энергосистем, содержащее синхронную машину и асинхронизйрованную синхронную машину с жестко соединенными валами, статорные обмотки каждой из которых подключены к своей энергосистеме. При этом асинхрОнизированная синхронная машина снабжена управляемым преобразователем частоты и регулятором, один из. входов которого соединен с датчиком частоты системы переменного тока, к которой подключены статорные обмотки этой машины, выходы преобразователя частоты подключены к обмоткам ротора асинхронизированной синхронной машины, ста10торные обмотки синхронной машины подключены к энергосистеме переменного тока с переменной частотой, а другой вход регулятора соединен с датчиком опорного вектора (датчиком частоты

15 системы переменного тока стабильной частоты 2 .

Недостатком указанного устройства является недостаточная устойчивость. Если синхронная машина извест20ного устройства подключена к узлу сво-i ей эйергосистемы, где требуется работа с недовозбуждением или в режимах с потреблением реактивной мощности из сети, она должна работать при углах между ротором синхронной машины и вектором опорного напряжения

2 4-Однако, при использовании известных способов управления асинхро30 иизированной синхронной машиной и

синхронной машиной, при независимом (взаимно не связанном) управлении машинами устройства для связи двух энегосистем устойчивость последнего определяется устойчивостью синхронной машины. При управлении синхронной машиной способом сильного регулирования предел устойчивости по углу линии электропередачи составляет ЭО, зате происходит нарушение устойчивости. Такой же предел устойчивости имеет известное устройство для связи двух энергосистем.

Цель изобретения - повышение устойчивости устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для связи двух энергосистем переменного тока, содержащее синхронную и асинхронизированную синхронную машины, статорные обмотки которых подключены к указанным энергосистемам, датчик углового положения вала синхронной машины и датчик вектора опорного напряжения энергосистемы, к которой подключены статорные обмотки синхронной машины, причем асинхронизированная синхронная машина снабжена управляемым преобразователем частоты для питния обмоток ротора и регулятором с каналом .управления моментом, снабжено формирователем углового положения ротора синхронной машины относительно вектора опорного напряжения, задатчиком углового положения ротора и регулятором угла, первый вход которого соединен с защатчиком углового положения ротора синхронной машины относительно вектора опорного напряжения, при этом входы формирователя углового положения ротора синхронной машины соединены с датчиком углового положения вала синхронной машины и датчиком вектора опорного напряжения а выход соединен со вторы входом регулятора угла,выход которого соединен со входом к§лала управления мометом регулятора асинхронизированной синхронной машины.

Кроме того, с целью повышения качества переходного процесса, регулятор угла выполнен пропорционально-интегрально-дифференциальным.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства для связи двух энергосистем.

Устройство содержит асинхронизированную синхронную машину (ACMJ 1, преобразователь 2 частоты (ПЧ) системы возбуждения АСМ, трансформатор 3 питания ПЧ, регулятор 4 АСМ с каналом управления моментом, синхронную машину (СМ) 5, датчик 6 углового положения вала СМ, датчик 7 вектора опорного напряжения той энергосистемы, к которой подключены статорнУе обмотки СМ, формирователь 8 yrjipBOго положения ротора СМ относительно вектора опорного напряжения, задатчик 9 углового положения ротора СМ относительно вектора опорного напряжения, регулятор 10 угла,

К обмоткам статора АСМ 1 подводится напряжение энергосистемы 1 2 с частотой ijJ-. к обмоткам ротора

АСМ 1 „подводится напряжение возбуждения .требуемой частоты и амплитуды от тиристорного ПЧ 2. Питание ПЧ 2 осуществляется от источника через трансформатор 3, Управление работой ПЧ 2 осуществляется с помощью регулятора 4. К обмоткам статора СМ 5 подводится напряжение энергосистемы 11 с частотой tOj, Выход датчика 6 углового положения вала СМ 5 и выход датчика 7 вектора опорного, напряжения соединены со входами формирователя 8 углового положения ротора СМ 5 относительно вектора опорного напряжения. Выход формирователя 8 и выход задатчика 9 углового положения ротора СМ относительно вектора опорного напряжения соединены со входами регулятора 10 угла. Выход регулятора 10 угла соединен с каналом управления моментом регулятора 4 АСМ 1,

Регулятор 4 имеет также связи .с датчиком 6 УГЛОВС1ГО положения и источником (энергосистемойj 1 на чертеже не показаны .

Устройство работает следующим образом.

По сигналам датчиков 6 и 7 формирователь 8 формирует сигнал углового положения ротора СМ 5 относительно вектора опорного напряжения. Этот сигнал совместно с сигналом задания по углу от задатчика 9 поступает в регулятор 10 Как показывает анализ, для того, чтобы устройство для связи двух энергосистем устойчиво работало при любых углах синхронной машины, достаточно пропо ционально-дифференциального воздействия регулятора 10 на АСМ 1 через канал момента регулятора 4 по отклонению угла СМ 5 от задания. Однако при этом хорошего качества переходных процессов не удается получить. Поэтому регулятор -10 осуществляет пропорционально-интегрально-дифференциальное воздействие на АСМ 1 через канал момента регулятора 4 при отклонении угла СМ -5 от задания, что обеспечивает устойчивость устройства для связи двух энергосистем при любых углах между ротором СМ 5 и вектором опорного напряжения и высокое качество переходных процессов, соответствующих техническому оптимуму.

На .аналоговой вычислительной машине были проведены расчеты устойчивости работы предлагаемого устройства для связи двух энергосистем. Расчеты показывают, что устойчивость агрега