Устройство для аварийного управления активной мощностью электростанции Советский патент 1980 года по МПК H02J3/24 

1

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к устройствам противоаварийной автоматики, предназначенным для предотвращения нарушения устойчивости параллельной работы станций и энергосистем в случае возникновения повреждений в энергосистеме.

По основному авт. св. № 687529 известно устройство для аварийного управления активной мощностью электростанции, содержащее датчик скорости вращения генератора, выход которого включен на вход арифметического блока выделения скольжения, дифференциатор, вход которого подключен к выходу арифметического блока выделения скольжения, сумматор-определитель знака суммарного сигнала, к одному из входов которого подключен выход дифференциатора, а выход соединен со входом логического блока, в цепь обратной связи которого включен ограничитель напряжения, а выход логического блока соединен со входом исполнительного блока. Кроме того, устройство содержит блок выделения и сглаживания модуля ускорения, функциональные преобразователи и интегратор. При этом выход арифметического блока выделения

скольжения включен на вход первого функционального преобразователя и на вход интегратора, выход которого соединен со входом второго функционального преобразователя, выходы функциональных преобразо, вателей включены на второй и третий входы сумматора-определителя знака суммарного сигнала, выход дифференциатора соединен со входом блока выделения и сглаживания модуля ускорения, выход которого соединен со входом ограничителя напряжения. Известное устройство, формируя управляющее воздействие в виде импульсов прямоугольной формы, обеспечивает предельные (в рамках возможностей устройства) скорости изменения выходного сигнала как при подаче (передний фронт импуль15са), так и при снятии (задний фронт) управляющего воздействия 1.

Однако если предельная крутизна переднего фронта управляющего сигнала на сброс является необходимым условием эффектив20 нести аварийной разгрузки станции для сохранения динамической устойчивости энергосистемы, то формирование предельно крутого заднего фронта импульса (обеспечение максимально возможной скорости снятия управляющего сигнала на сброс) во всем диапазоне его изменения приводит к форсированному набору мощности турбиной, что в ряде случаев чревато нарушением устойчивости во втором цикле качаний. Кроме того, известное устройство способно обеспечить необходимое быстродействие в формировании сигнала на сброс (предельную крутизну переднего импульса) только в идеальных условиях предполагаемой безынерционности датчиков. В реальных условиях эксплуатации в датчики скорости вращения наряду с измерительными элементами входят обычно инерционные фильтры, служащие для выделения из спектра частот выходного сигнала измерительного элемента функционального сигнала, пропорционального скорости вращения агрегата. Искажение фильтрами измеряемого сигнала приводит к уменьщению скорости нарастания выходного сигнала, что снижает быстродействие устройства при формировании управляющего воздействия на сброс мощности турбиной. Цель изобретения - предотвращение нарушения устойчивости энергосистем на втором цикле качаний при аварийном управлении активной мощностью электростанций и увеличение быстродействия устройства при формировании управляющего воздействия на разгрузку станции.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для аварийного управления активной мощностью электростанции снабжено анализатором фронтов управляющих импульсов, блоком стандартных сигналов, блоком сравнения и управляемыми переключателями, причем блок сравнения включен между выходом логического и входом исполнительного блоков, вход анализатора фронтов управляющих импульсов соединен с выходом логического блока, а выход - с управляющими входами управляемых переключателей, один из которых основным входом соединен с первым выходом блока стандартных сигналов, а выходом - со вторым входом исполнительного блока, второй переключатель основным входом подключен ко второму выходу блока стандартных сигналов, а выходом - ко второму входу блока сравнения.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - кривые изменения управляющего воздействия (I), мощности турбины (И) и взаимного угла (III) между векторами напряжений на щинах приемной и передающей станций, полученные при исследовании на электродинамической модели двухмащинной энергосистемы аварийного управления активной мощностью передающей станции с помощью известного устройства (кривые а) и с помощью предлагаемого (кривые б).

В предлагаемом устройстве датчик 1 скорости, содержащий измерительный элемент

И фильтр, подключен на вход арифметического блока 2, с выходом которого связаны входы дифференциатора 3, интегратора 4 и функционального преобразователя 5, С выходом интегратора 4 соединен вход функционального преобразователя 6, выход которого наряду с выходами дифференциатора 3 и функционального преобразователя 5 подключен к входам сумматора-оцределителя 7 знака. Второй выход дифференциатора 3 связан со входом блока 8 выделения и сглаживания модуля ускорения, выход которого соединен с ограничителем 9 напряжения. Ограничитель 9 напряжения включен в обратную связь выходного логического блока 10, вход которого соединен с выходом сумматораопределителя 7 знака. Выход логического блока 10 включен на один из входов блока 11 сравнения и на вход анализатора 12 фронта управляющего импульса, своими выходами подключенный к управляющим входам управляемых переключателей 13 и 14, основные входы которых соединены с выходами блока 15 стандартных сигналов. Выход переключателя 13 связан со вторым входом блока 11 сравнения, а выход переключателя 14 - с одним из входов исполни5 тельного блока 16 аварийной разгрузки станции, на второй вход которого подключен выход блока 11 сравнения.

В исходном состоянии входы блока 15 стандартных сигналов отключены от входов блока 11 сравнения и исполнительного

O блока 16 аварийной разгрузки станции.

Устройство работает следующим образом При возникновении аварийного возмущения (момент to на фиг. 2), например,

J при сбросе электромагнитной мощности на одной из отходящих от станции линий, на выходе блока 10 появляется управляющий сигнал на разгрузку турбины, нарастающий с ограниченной скоростью в силу инерционности фильтров датчика. Этот сигнал с выхода блока 10 подается на один из входов датчика блока 11 сравнения, где сравнивается по величине с нулевым значением второго входного сигнала (экспоненциальный выход блока 15 переключателем 13 отключен от второго входа блока 11) и проходит на один из входов исполнительного блока 16 аварийной разгрузки станции. Одновременно (момент to) управляющий сигнал с выхода блока 10 подают в анализатор 12 фронта управляющего импульса, где выявляют

0 характер изменения управляющего сигнала (в данном случае, нарастание) и формируют командный сигнал переключателю 14 на подключение канала прямоугольных сигналов блока 15 ко второму входу исполнительного блока 16, в результате чего в исполнительный блок 16 аварийной разгрузки станции одновременно с выходным сигналом блока 10, нарастающим с постоянной времени фильтров датчика, скачком падают корректирующий прямоугольный сигнал заданной величины. Длительность корректирующего сигнала определяется временем нарастания управляющего импульса. При достижении им максимального значения (исчезнование переднего фронта управляющего импульса), что имеет место в момент t , в анализаторе 12 формируется командный сигнал переключателю 14 на отключение блока 15 прямоугольных сигналов источника. При переключении управляющего воздействия (момент времени 1; выходной сигнал блока 10 начинает убывать с постоянной времени фильтров датчика. При этом в анализаторе 12 выявляют убывание управляющего импульса и выдают командный сигнал переключателю 13 на подключение канала экспоненциальных сигналов блока 15 ко второму входу блока 11 сравнения, в результате чего экспоненциальный сигнал заданной амплитуды и заданной постоянной времени (Tj Т) подают в блок 11 сравнения и сравнивают по величине с убывающим с постоянной времени T-j фильтров датчика выходным сигналом блока 10. После того, как величина управляющего сигнала (выходной сигнал блока 10) станет сначала равной, а затем меньще заданной начальной амплитуды экспоненциального сигнала (момент t з) экспоненциально убывающий сигнал с выхода блока 15 проходит через блока -11 сравнения на вход исполнительного блока 16, обеспечивая экспоненциальное снятие управляющего сигнала с исполнительных органов аварийной разгрузки станции. При формировании на выходе блока 10 повторного управляющего воздействия процесс работы предлагаемого устройства повторяется в рассмотренной выще последовательности. Введение в предлагаемое устройство анализатора фронтов управляющего импульса, канала прямоугольных сигналов блока стандартных сигналов и управляемого переключателя позволяет скомпенсировать запаздывание в нарастании управляющего воздействия, обусловленное инерционностью фильтров датчика, путем подачи на исполнительные органы в определенные моменты переходного процесса прямоугольного сигнала заданной величины, корректирующего искаженный фильтрами передний фронт управляющего импульса (фиг. 2-1), что форсирует сброс мощности турбоагрегатом (фиг. 2-11), а следовательно, и улучщает характер динамического перехода (фиг. 2-III). Введение в предлагаемое устройство канала экспоненциальных сигналов блока стандартных сигналов, анализатора фронтов управляющего импульса, блока сравнения и переключателя обеспечивает экспоненциальное снятие (с больщой постоянной времени) управляющего воздействия с исполнительных органов аварийной разгрузки станции (фиг. 2-1), что уменьщает скорость восстановления мощности турбины (фиг.2-П) и тем самым уменьшает опасность нарущения динамической устойчивости во втором цикле качаний. Формула изобретения Устройство для аварийного управления активной мощностью электростанции по авт. св. № 687529, отличающееся тем, что, с целью предотвращения нарущения устойчивости энергосистем на втором цикле качаний при аварийном управлении активной мощностью электростанций и увеличения быстродействия устройства при формировании управляющего воздействия на разгрузку станции, оно снабжено анализатором фронтов управляющих импульсов, блоком стандартных сигналов, блоком сравнения и управляемыми переютючателями, причем блок сравнения включен между выходом логического и входом исполнительного блоков, вход анализатора фронтов управляющих импульсов соединен с выходом логического блока, а выход - с управляющими входами управляемых переключателей, один из которых основным входом соединен с первым выходом блока стандартных сигналов, а выходом - со вторым входом исполнительного блока, второй переключатель основным входом подключен ко второму выходу блока стандартных сигналов, а вы: аом - ко второму входу блока сравнени... Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР .49 687529. кл. Н 02 J 3/24, 1977.

I

io i-tzt Uynp