Устройство для аварийного управления активной мощностью электростанций Советский патент 1982 года по МПК H02J3/24 

Изобретение относится к области .электроэнергетики, а, именно к устрой ствам противоаварийной автоматики. Известны устройства для автоматического управления в аварийных усло виях мощностью турбогенераторов, реа гирующие на величину сброса электрической мощностиtl3 и 2. Недостатком указанных устройств является их низкая эффективность в связи с тем, что за время аварии мощность.турбин практически не успевает измениться в силу значительной инерционности cHCTeivM регулирования и парового тракта турбины. Кр ме того, формирование управляющего воздействия только по сбросу мощности при наличии значительной местной нагрузки может привести к переторможению турбогенератора и нарушению ег синхронной работы с энергосистемой. Известно также устройство аварийного управления активной мощностью электростанций, рёагирукнцее на изменение скорости вращения poTopai турбогенератора и формирующее непрерывное воздействие в виде последовательности импульсов, величина и длительность которых определяется характером переходного процесса. Устройство содержит датчик скорости, арифметический блок, дифференциатор, интегратор функциональные преобразователи, сумматор-определитель знака, блок выделения и сглаживания модуля ускооения, ограничитель напряжения, логический блок и исполнительный блок. Это устройство способно обеспечить управление в течение всего времени переходного процессаСзТ. Однако оно не обладает необходимым быстродействием при формировании управляющего воздействия на сброс мощности турбиной, что обусловлено следующими факторами: а)значительной механической постоянной инерции турбоагрегата, которая в условиях ограниченной разрешающей способности измерительных приборов проявляется в изменении скорости вращения как чистое запаздывание. Это приводит к появлению сигнала на входе датчика скорости, а спедовахельно, и на входе устройства не одновременно со сбросом мощности, а с некоторым сдвигом во времени, который по экспериментальным данным составляет порядка 0,1-0,15 с,б)постоянной времени фильтров датчиков скорости, обуславливающей уменьшение скорости нарастания выхо ного сигнала, того это устройство не исключает форсированного набора мощ ности турбиной, что в ряде случаев чревато нарушением устойчивости во втором цикле качаний, Е-5аиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство, которое до полнительно к 3 1 содержит анализатор фронтов управляющего импульса, блок стандартных сигналов с каналами экспоненциальных и прямоугольных сигналов, блок сравнения и управления переключателя, Введение и устройство канала экс поненциальных сигналов блоки, станда Hfcix сигналов, анализатора фронтов управляющего импульса, блока сравне ния и переключателя обеспечивает экспоненциальное снятие (с большой постоянной времени) управляющего во дейсвия с исполнительных аварийной разгрузки станции, что уменьшает скорость восстановления мощности турбинь7 и тем самым уменьшает опасность нарушения динамической устойчивости во втором цикле качаний 4 . Однако увеличение быстродействия устройства регаается данным техническим решением лишь частично, только за счет коррекции фильтрации переднего фронта управляющего импул са, а основная причина низкого быст родействия устройства, обусловленна значительной механической постоянно инерции турбоагрегата не устраняетс Введение в устройство канала прямоугольных сигналов блока, стандартных сигналов и анализатора фронтов импульса обеспечивает подачу на исполнительные органы прямоугольного сигнала заданной величины только в момент формирования основного управ ЮЩего сигнала, который в силу механической инерции ротора турбоагрегата отстанет от момента возникнове НИН аварии (короткого замыкания) на 0,1-0,15 с. Это запаздывание, со измеримое с длительностью возмущени резко снижает быстродействие устройства, а следовательно, и эффекти ность аварийного управления. Кроме того, устройство подает прямоуго ный импульс заранее заданной величи ны, что не обеспечивает избирательности тяжести возмущения и снижает точность аварийного управления. Цель изобретения - обеспеченна максимальног о быстродействия устрой . ства и повышение его избирательности к тяжести возмущения при формировании управляющего воздействия на раз грузку станции. Поставленная цель достигается тем, что устройство для аварийного управления активной мощностью электростанций, содержащее датчик скорости вращения, арифметический блок выделения скольжения, к входу которого подключен датчик скорости вращения, дифференциатор, интегратор и первый функциональный преобразователь, |к входам которого подключен выход арифметического блока вьщеления скольжения, второй функциональный преобразователь, подключенный к выходу интегратора, сумматор-определитель знака, входы которого связаны с первым выходом дифференциатора и выходами функциональных преобразователей, блок выделения и сглаживания модуля ускорения, подключенный входом к второму выходу дифференциатора, ограничитель напряжения, соединенный с выходом блока выделения и сглахсивания модуля ускорения и включенный в обратную связь выходного логического блока, вход которого соединен с выходом сумматора-определителя знака, первый |блок сравнения, анализатор фронтов (управляющих импульсов, входы которых соединены с выходом логического блока, блок стандартных сигналов, 1управляемый переключатель, основной вход которого подключен к выходу блока стандартных сигналов, управляющий вход - к выходу анализатора фронтов управляквдих импульсов, а выход к второму входу первого блока сравнения, исполнительный блок, первый вход которого соединен с первым выходом первого блокасравнения, снабжено датчиком электромагнитной мощности генератора, арифметическим, блоком вычисления изменения мощности генератора, блоком памяти, вторым дифференциатором, кo шapaтopoм, сумматором, реле, блоком коррекции уставки по сбросу электромагнитной мош,ности, блоком коррекции уставки по производной сброса электромагнитной мощности и вторым блоком сравнения, .причем выход датчика электромагнитной мощности генератора подключен к входу блока памяти, выход которого соединен с входами блока коррекции уставки по сбросу мощности и блока коррекции уставки по производной сброса мощности, и к входу арифметического блока, .выход которого соединен с вторым входом блока коррекции уставки по сбросу мощности, с входом второго дифференциатора и через первый замыкающий контакт реле - с первым входом сумладатора, выход которого подключен к обмотке реле, второй вход Г к второму выходу первого блока сравнения,а третий - к первому входу второго блока сравнения и к выходу KONsnapaTopa, входы которого соединены с выходом второго дифференциатора и выходом блока коррекции уставки по производной сброса мощности , а выход блока коррекции уставки по сбросу мощности через второй замыкающий контакт реле соединен с вторьш входом второго блока сравнения выход которого подключен к второму входу исполнительного блока.

На чертеже дана структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит датчик 1 скорости, включающий в себя измерительный элемент и фильтр, арифметический блок 2, выделения скольжения, дифференциатор 3, интегратор 4, функциональные. преЬбразователи 5 и б, сумматор-определитель 7 знака, блок 8 вьщеления и сглаживания модуля ускорения, ограничитель 9 напряжения, лот гический блок 10, первый блок 11 сравнения, анализатор 12 фронтов управляющих импульсов, управляемый переключатель 13, блок 14 стандартных сигналов, исполнительный блок 15, датчик 16 электромагнитной мощности генератора, арифметический блок 17 блок 18 памяти, сумматор 19, реле 20, второй дифференциатор 21, компаратор 22, 23 коррекции уставки по сбросу электромагнитной мощности, блок 24 коррекции уставки по производной сброса электромагнитной мощности, .-второй блок 25 сравнения

Датчик 16 электромагнитной мощнрсти генератора, содержащий измерительный элемент и фильтр, подключен на вход арифметического блока 17 и вход блока 18 памяти. Выход арифметического блока 17 соединен со вторым входом сумматора 19 через замыкающий контакт 26 еле 20, входом дифференциатора 21, которого соединен с входом компаратора 22, одним входом блока 23 коррекции уставки по сбросу электромагнитной мощности, второй вход которого соединен с блоком 18 памяти, а выход через замыкающий контакт 27 реле 20 с одним входом, блока 25 сравнения. Вход блока 24 коррекции уставки по производной сброса электромагнитной мощности соединен с выходом блока 18 памяти, а .выход - с вторым входом компаратора 22, выход которого соединен с первым входом сумматора 19 и со вторым входом второго блока 25 сравнения, выход которого соединен со вторым входом исполнительного блока 15 аварийной разгрузки станции. Третий вход сумматора 19 соединен с выходом первого блока 11 сравнения

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При возникновении аварийного возмущения, например при коротком замыкании на одной из отходящих от станции линий, блок 18 памяти запоминает предшествующее аварии значение электромагнитной мощности, в результате чего в блоках 23 и 24 коррекции уставок сохраняются значения уставок, соответствующие значению мощности в предшествующем доаварийном режиме. Если производная сброса электромагнитной мощности становится больше уставки срабатыван; я, выработанной блоком 24 коррекци;, уставки по производной сброса мощности, iTo на время превышения величины производной над величиной уставки с выхда компаратора 22 4vipe3 блок 25 сравнения на второй вход исполнительного блока 15 аварийной разгрузки прохо.дит .прямоугольный импульс заданной амплитуды. Этот же сигнал проходит через сумматор 19 на обмотку питания реле 20. Реле 20, срабатывая, замыкает контакты 26 и 27. Через контакты 26 реле 20 становится на самоподпитку от сигнала по сбросу мощности. Через контакты 27 сигнал, пропорциональный сбросу мощности, с выхода арифметического блока, пройдя в блоке 23 коррекцию в соответствии с доаварийным уровнем мощности генератора, подается на второй вход блока 25 сравнения. После снятия прямоугольного сигнала с выхода компаратора 22 сигнал, пропорциональный сбросу мощности, замещает выходной сигнал компаратора, проходя на второй вход исполнительного блока 15 аварийной разгрузки станции.

Снятие сигнала, сформированного по сбросу мощности, производится при появлении сигнала управления по отклонению и подаче его на вход сумматора 19 с выхода первого блока 11 сравнения. Реле 20 возвращается в исходное положение и снимает сигнал по сбросу мощности с второго входа блока 25 сравнения. В дальнейшем управление производится по каналу отклонения скорости вращения, для чего одновременно с формированием сигнала по сбросу электромагнитной мощности генератора формируется сигнал по отклонению скорости вращения ротора генератора. После возникновения возмущения, на выходе блока 10 появляется управляющий сигнал на разгрузку турбины,который формируется позднее, чем сигнал по ДР и аР , так как этот сигнал фop шpyeтcя по отклонению скорости ротора, а причиной изменения сколжения является изменение электромаг- нитной мощности. Этот сигнал с выхода блока 10 подается на один из входов блока 11 сравнения, где сравнивается по величине с нулевым значением второго входного сигнала (экспоненциальный выход блока 14 переключателем 13 отключен от второго входа блока 11) и проходит на один из входов исполнительного блока 15 ава рийной разгрузки станции и на третий вход сумматора 19, снимая сигна управления. Управление в дальнейшем производится по отклонению скольжен При переключении управляющего воздействия выходной сигнал блока 10 начинает убывать с постоянной време фильтров датчика При этом в анализаторе 12 выявляется убывание управ ляющего импульса и выдается командн сигнал переключателЕо 13 на подключе ние канала экспоненциального сигнал блока 14 ко второму входу блока 11 сравнения, в результате чего экспоненциальный сигнал заданной амплитуды и заданной постоянной времени ( Tg 7 Т., )подается в блок 11 сравне ния и сравнивается по величине с убывающим с постоянной времени Т фильтров датчика выходным сигналом блока 10. После того, как величина управляющего сигнала выходной сигнал бло ка 10)становится сначала равной, а затем меньше заданной начальной а литуды экспоненциального сигнала, экспоненциально убывающий сигнал с выхода блока 14 проходит через блок 11 сравнения на вход исполнительног блока 15, обеспечивая экспоненциаль ное снятие управляющего сигнала с испЬлнительных органов аварийной разгрузки станции. При формировани на выходе блока 10 повторного управляющего воздействия процесс работы устройства повторяется в той же последовательности. Таким образом, наряду с управляю щим воздейств.ием по отклонению конт ролируемого параметра, обеспечивающим дозированное управление активно мощностью в течение всего переходно го процесса но характеризующимся значительным запаздыванием в началь ной стадии процесса, предлагаемое устройство формирует и управляющее воздействие по возмущению (по факту и по величине сброса электромагнитной мощности генератора ), характеризующееся высоким быстродействием. Кроме того, введение в устройство блока коррекции уставки по произ водной сброса мощности и блока коррекции уставки по сбросу мощности позволяет корректировать величину управляющего воздействия по возмуще нию в- соответствии с доаварийным режимом работы генератора, что повыщает избирательность ус тройства к тяжести возмущения-. Формула изобретения Устройство для аварийного управленчя активной мощностью электростанций, содержащее датчик скорости вращения, арифметический блок выделения скольжения, к входу которого подключен датчик скорости вращения, дифференциатор, интегратор, первый функциональный преобразователь, к входам которого подключен выход арифметического блока выделения скольжения, второй функциональный преобразователь, подключенный к выходу интегратора, сумматор-определитель знака, входы которого связаны с первым выходом дифференциатора и выходами функциональных преобразователей , блок ВЕдделения и сглаживания Йодуля ускорения, подключенный в.хо- дом к второму выходу дифференциатора, ограничитель напряжения, соединенный с выходом блока выделения и сглаживания модуля ускорения и включенный в обратную связь выходного логического блока, вход которого, соединен с выходом сумматора-определителя знака, первый блок сравнения, анализатор фронтов управляющих импульсов, входы которых соединены с выходом логического блока, блок стандартных сигналов, управляемый переключатель, основной вход которого подключен к выходу блока стандартных сигналов, управляющий вход - к выходу анализа- . тора фронтов управляющих импульсов, а выход - к второму входу первого блока сравнения, исполнительный блок, первый вход которого соединен с первым выходом первого блока сравнения, отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия устройства и улучшения избирательности к тяжести возмущения при формировании управляющего воздействия на разгрузку станции, оно снабжено датчиком электромагнитной мощности рег,енератора, арифметическим блоком вычисления изменения, мощности генератора, блоком памяти, вторым дифференциатором, компаратором, сумматором, реле, блоком коррекции уставки по сбросу электромагнитной мощности, блоком коррекции уставки по производной сброса электромагнитной мощности и вторым блоком сравнения, причем выход датчика электромагнитной мощности генератора подключен к входу блока памяти, выход которого соединен с входами блока коррекции уставки по сбросу мощности и блока коррекции уставки по производной сброба мощности, и к входу арифметического блока, выход которого соединен с вторым входом блока коррекции уставки по сбросу мощности, с входом второго дифференциатора и через первый замыкающий контакт реле - с первым входом сумматора, выход которого подключен кобмотке реле, второй вход - к второму выходу первого блока сравнения/ а третий - к первому

входу второго блока сравнения и к выходу компаратора, входы которого соединены с выходом второго дифференциатора и выходом блока коррекции уставки по производной сброса мощности, а выход блока коррекций уставки по сбросу мощности через второй замыкающий контакт реле соединен с втоЕалм входом второго блока сравнения выход которого подключен к второму входу исполнительного блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское

свидетельство СССР 02 Р 9/04, 1971. 412662, кл. Н свидетельство СССР

2.Авторское 02 Р 9/04, 1971. 443449, кл. Н

3.Авторское свидетельство СССР 02 Л 3/24, 1277. 687529, кл. Н

4.Авторское свидетельство СССР 02 Э 3/24, 1978. 788269, кл. Н