Способ симметрирования параметров синхронного генератора в асинхронном режиме Советский патент 1982 года по МПК H02J3/26 H02P9/12 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для уменьшения колебаний режимньах параметров синхрюнного генератора в асинхронном режиме.

Известны способы симметрирования -параметров синхронного генератора в асинхронном режиме с помощью раз- мыкания обмотки возбуждения или замыкания ее на гасительное сопротивление 1 и 2.

Однако эти способы не позволяют полностью устранить колебания режимных паргичетров генератора в асинхронном режиме, потому что размыкание обмотки возбуждения или замыкание ее на гасительном сопротивлении исключает только электрическую несимметрию синхронного генератора тл не влияет на магнитную несимметрию, которая приводит к значительным колебаниям режимных параметров.

Известен также способ симметрирования синхронного генератора в асинхронном режиме, в котором наряду с электрической несимметрией компенсируется и магнитная несимметрия генератора путем включения в цепь обмотки возбуждения кррректирукящего звена синтезированного по часто.тной

характеристике, которая определяется электромагнитной несимметрией параметров синхронного генератора 3

Недостатком данного способа является то, что он применим только для тех синхронных генераторов (в основном это гидрогенераторы), у которых электромагнитные параметры по осям . d и q таковы, что несимметрия может быть устранена с помощью введения корректирующего звена в ось 3(т.е. в обмотку возбуждения). Однако для большого, числа синхронных генераторов (турбогенераторов) даннь1й способ не применим, поскольку электромагнитная несимметрия у этих генераторов может быть устранена введением корректирующего звена только в ось q, что практически неосуществимо. Кроме того, необходимо отметить,что данный способ довольно сложно осуществить технически, поскольку корректирующее звено, вводимое в обмотку возбуждения (т.е. в силовой элемент) генератора, является существенно нелинейным элементом, зависящим от скольжения генератора. Это обстоятельство усложняет способ и следовательно снижает его надежность. Цель изобретения - расширение д апазона применения предлагаемого с соба и его упрощение. Поставленная цель достигается те что в способе для компенсации электррмагнитной несимметрии дополнител но измеряют напряжение на шинах генератора, вьщеляют постоянную соста ляющую скольжения генератора, и по измеренному напряжению и вьаделенной постоянной составляющей скольжения генератора, формируют гармони сеское напряжение, подаваемое на обмотку возбуждения по соотношению .. /ДУ, (s)/ 7о7Ш-/и 5(), где и..- напряжение на шинах генератора;. S - постоянная составляющая . скольжения генератора, .Ч„с«.,.г„(«,е ., G,(-4V-(5ae«|e«., где Xj(is)- частотная характеристика генератора по оси d; X (is)- частотная характеристи ка генератора по оси q; -сопротивление рассеяния статора генератора; -сопротивление рассеяния обмотки возбуждения; г - активное сопротивление обмотки возбуждения, . Упрощение способа осуществляется за счет того, что из цепи силового элемента - обмотки возбуждения устраняется существенно нелинейный элемент - корректирующее звено, а все нелинейности, присущие предлагаемому способу, выносятся в элементы управления и могут быть технически легко реализованы, например, с помощью аналоговых устройств. Активная мощность, вырабатываемая синхронным генератором в асинхронном режиме при изменении напряжения по гармоническому закону .cos (st+),t tw, имеет вид p...4)(2e-t.V-G,). Qd)/sin(4-efH D f3(,5).-5)y . l - f6ivit2 -t- -6)(1) где Q,№)|GaC-i6)le -частотная прохл (is)- водимость син -r;-,. 4,4.4/:г -хронного гене d - X SXcj-r)ратора. )/ду„с 4® -частотная прог (i водимость несимметрии синXa(s)-X4,{is) хронного генератора, где в свою очередь Xj(is) ,Xcj,(is) -частотные характеристики синхронного генератора по осям d и q соответственно. В, выражении для активной мощности составляющие. I.)|5lVl(2St-t-4 -e) и ° {GjC-;s)9wcv-e) обусловлены гармонически изменяющимся напряжением, подаваемым на обмотку U возбуждения, составлякмцая (1Ч(5111 () - обусловлена электромагнитной несимметрией синхронного генератора по осям d и а; составляющая .) асинхронная мощность, вырабатываемая синхронным генератором. Таким образом, как уже бьшо сказано выше, компенсируется составляющая мощности, обусловленная .несимметрией синхронного генератора, с помощью подачи на обмртку возбуждения гармонически изменяющегося напряжения-, т.е. взаимно компенсируются составляющие мощности, обусловленные напряжением, подаваемым на обмотку возбуждения, и составляющая мощности, обусловленная несимметрией. Это условие соблюдается при.амплитуде и фазе периодического сигнала, определяемым по выражениям - ,, /й нС-is-)/ ,, Vf 7;Г-7ТГГ7-Up . () , IGa C-i) Н -9ц- -е +-тг: Следовательно напряжение, подава-, емое на обмотку возбуждения в асинронном режиме с целью устранения коебаний активной мощности, можно заисать в виде i /о1с1Ш ° ® 5; При таком выборе закона изменения апряжения возбуждения всережимные араметры характеризуются отсутствим колебаний в асинхронном режиме, то можно легко показать математиески или что естественно следует из тсутствия колебаний в асинхронном ежиме активной мощности, которая пределяется при этом мнимой составяющей частотной характеристики в си q (И5),

а потребляемая реактивная мощность определяется действительной составляющей частотной характеристикой и определяется по соотношению

,(.;iS)

На фиг. 1 изображено устройство, реализующее предлагаемый способ; на фиг. 2 - результаты расчетов асинхронных режимов турбогенератора ТВ-100-2 при использовании указанног способа для различных значений внешнего индуктивного сопротивления, имг митирующего сопротивление сети от ши бесконечной мощности (о-х ц 0,15, d-XbH 0, - Хв„ 0,35) .

Устройство содержит измерительный блок 1 скольжения генератора, фильтр

2,выделяющий постоянную составляющую скольжения, вычислительный блок

3,определяющий модуль и фазу частотной проводимостигенератора в соответствии с выражением (1), измерительный блок 4 напряжения на шинаУ генератора, вычислительный блок 5, определяющий модуль и фазу частотной проводимости несимметрии генератора

в соответствии с выражением (2), вычисли тыльный блок 6, определяющий фазу гармонического напряжения, подаваемого на обмотку возбуждения, согласно выражению (4), вычислительный блок 7, определяющий амплитуду 1-армо; ического напряжения, подаваемого на обмотку возбуждения в соответствии с выражением (3), генератор гармонических колебаний 8, задавающи гармонически изменяющееся напряжение в соответствии с выражением (5). Сигнал, пропорциональный величине скольжения синхронного генератора с выхода измерительного блока 1 подается на вход фильтра 2, где выделяе тся постоянная составляющая скольжения , которая подается на входы вычислительного блока 3, определяющего модуль и фазу частотной проводимости генератора в соответствии с выражением (1), и вычислительного блока 3, определяющего модуль и фазу частотно проводимости несимметрии генератора в соответствии с выражением (2), а также на вход генератора гармонических колебаний 8, С выхода блока 3 сигнал, пропорциональный модулю частотной проводимости генератора, подается на вход блока 7, а пропорционалный фазе частотной проводимости на ВХ9Д блока 6. С выхода блока .5 сигнал, пропорциональный модулю частотной проводимости несимметрии подается на вход блока 7, а сигнал, пропорциональный фазе частотной проводимости несимметрии, подается на вход блока 6, в котором формируется фаза гармонического напряжений, подаваемого на обмотку возбуждения в соответствии с выражением (4). На

вход блока 7 подается также сигнал с выхода блока 4, пропорциональный напряжению-на шинс1х генератора, и в блоке 7формируется сигнсш, пропорциональный амплитуде гармонического напряжения, согласно выражению (З), который подается на вход блока 8, формирукицего собственно гармонически изменяшлдееся напряжение в соответствии с выражением (5), которое и подается на обмотку возбуждения.

0 Приведенные «а фиг, 2 кривые показывают зависимость выдаваемой активной и потребляемой реактивной мощности и амплитуды гармонического напряжения, подаваемого на обмотку возбуждения

5 синхронного генератора в асинхронном режиме с целью его симметрирювания, от скольжения генератора.

Использование предлагаемого способа позволяет расширить диапазон

0 применения способа симметрирования электромагнитных параметров синхронных генераторов в асинхррнных режиглах и упростить его, что позволит повысить надежность работы как синхронных генераторов, так и всей электрида

5 ческой системы, ввиду уменьшения колебаний режимных параметров, которые являются опасными как с точки зрения возможности повреждения самого генератора, так и с .точки зрения

D опасности нарушения устойчивости по предельно загруженным связям, ввиду больших колебаний мощности. Повышение надежности и устойчивости энергосистемы, естественно, повышает надеж5ность снабжения электропотребителей, что связано и с экономическим эффектом.

Формула изобретения

Способ симметрирования параметров синхронного генератора в асинхронном режиме путем компенсации электромагнитной несимметрии, отличающийся тем, что, с целью расширения области использования и упрсмдения, для компенсации электромагнитной несимметрии дополнительно измеряют напряжение на шинах генератора, выделяют постоянную составляннцую скольжения генератора и по измерен- . ному напряжению на шинах генератора и вьвделенной постоянной составлянмцей скольжения генератора формируют гармоническое напряжение, которое подают на обмотку возбуждения по соотношению f

V fefeS I

где Up - напряжениена шинах генератора ;

5 - постояннаясоставляющая

скольжениягенератора;

G| - фаэочастотная проводимости

генератора; Рц - фаэочастотная проводимости

несимметрии генератора

.У„и.,.М„(«,/е«.Щ,, c,.,,.,.ae.)|e«-- gi,,

f

где XjCi частотная характеристика

генератора по оси д, ) частотная характеристика генератора по оси CJ,; XT сопротивление рассеяния статора генератора;

-сопротивление рассеяния обмотки возбуждения;

-

-активное сопротивление обмотки воэбуходения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Чистиков А.п. Экспериментальное исследование асинхронных режимов турбогенераторов 300 МВт при потере возСуждения.-Труды ВНИИЭ,

вып. 42, 1973.

2.Коган Ф.Л. Влияние гасительного, сопротивления на асинхронный режим высокоиспользованного турбогенератора .-Электричество,

10, 1974.

3.Авторское свидетельство СССР по заявке 2572831/07,кл.Н 02 J 3/ 1977.

f.2

0.8.

,o.e.