DE1238992B

DE1238992B - Stability angle limiting controller for synchronous generators

Info

Publication number: DE1238992B
Application number: DE1963A0044571
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Helmut Eggeling
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1963-11-16
Filing date: 1963-11-16
Publication date: 1967-04-20

Description

Stabilitätswinkel-Begrenzungsregler für Synchrongeneratoren Die Erfindung betrifft einen Stabilitätswinkel-Begrenzungsregler für Synchrongeneratoren, welcher beim überschreiten des Stabilitätswinkels auf den Spannungsregler im spannungserhöhenden Sinne wirkt.Stability angle limiting controller for synchronous generators The invention relates to a stability angle limiting controller for synchronous generators, which when the stability angle is exceeded, switch to the voltage regulator in the voltage-increasing Senses works.

Bei bekannten Stabilitätswinkel-Begrenzungsreglern wird ein Winkelsystem verwendet, dem zwei um 90° verdrehte Spannungen zugeführt werden. Die eine Spannung ist dabei der Polradspannung und die andere der Spannung eines Punktes im Netz proportional. Das Winkelsystem ändert beim Überschreiten des Stabilitätswinkels seinen Drehsinn und betätigt dabei einen Geber, der die Spannungsreglung dadurch beeinflußt, indem das Meßsystem einen Widerstand im Erregerkreis verstellt, welcher mit dem Widerstand der Sollwert-Einstellung im Normalbetrieb hintereinandergeschaltet ist.In known stability angle limiting regulators, an angle system is used is used, to which two voltages rotated by 90 ° are fed. The one tension is proportional to the pole wheel voltage and the other is proportional to the voltage of a point in the network. The angle system changes its direction of rotation when the stability angle is exceeded and actuates a transmitter that influences the voltage regulation by the measuring system adjusts a resistance in the excitation circuit, which with the resistance the setpoint setting is connected in series in normal operation.

Hierdurch wird erreicht, daß im Augenblick des Überschreitens des Stabilitätswinkels die Spannung erhöht wird, und zwar so lange, bis die Stabilitätsgrenze wieder erreicht ist.This ensures that at the moment the Stability angle the voltage is increased, until the stability limit is reached again.

Es kommt nun zur richtigen und schnellen Wiedererreichung der Stabilitätsgrenze sehr darauf an, welche Kennlinie der Stabilitätswinkelbegrenzer besitzt. Es stellt sich also die Aufgabe, die Kennlinie an die Größe der Stabilitätswinkelüberschreitung in bestimmtem Sinne anzupassen. Bei geringer Überschreitung ist ein stärkeres Eingreifen des Stabilitätswinkelbegrenzers in die normalen betriebsmäßigen Verhältnisse weniger erwünscht, da hierbei die zusätzliche Spannungserhöhung zusätzlich Leistungs-und Spannungsschwankungen erzeugen kann. In diesem Fall darf also die Spannungserhöhung nicht zu groß gemacht werden. Bei starker Überschreitung des Stabilitätswinkels dagegen muß der Regelvorgang so schnell wie möglich einsetzen, damit die stabile Lage wieder erreicht wird. Bei starken Polradschwankungen sind auch die Spannungsschwankungen verhältnismäßig groß, so daß es dabei auf die Entstehung zusätzlicher Pendelungen weniger ankommt und es wichtiger ist, so schnell wie möglich die Stabilitätsgrenze wieder zu erreichen.The stability limit is now reached correctly and quickly depends very much on the characteristic curve of the stability angle limiter. It puts So the task of adapting the characteristic curve to the size of the stability angle exceeded adapt in a certain sense. If it is exceeded slightly, there is more intervention of the stability angle limiter in the normal operational conditions less desirable, since the additional voltage increase in addition to power and Can generate voltage fluctuations. In this case, the voltage increase is allowed not be made too big. If the stability angle is significantly exceeded on the other hand, the control process must start as quickly as possible so that the stable Location is reached again. In the case of strong pole wheel fluctuations, there are also voltage fluctuations relatively large, so that it leads to the creation of additional oscillations less arrives and it is more important to reach the limit of stability as quickly as possible to reach again.

Um diese Aufgabe zu lösen, wird nun erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die statische Kennlinie des Polradwinkelreglers derart ausgebildet ist, daß der Sollwert des Spannungsreglers bei überschreiten des Stabilitätswinkels nach einer nicht linearen Funktion verstellt wird, während die dynamische Kennlinie des Polradwinkelreglers derart ausgebildet ist, daß bei Überschreiten des Stabilitätswinkels zusätzlich zu einer der Winkeländerung proportionalen Auslenkung eine vorübergehende Auslenkung erzeugt wird, welche durch eine Rückführungsfeder, die mit einer Dämpfung verbunden ist, allmählich wieder rückgängig gemacht wird.In order to solve this problem, it is now proposed according to the invention, that the static characteristic of the pole wheel angle controller is designed such that the setpoint of the voltage regulator when the stability angle is exceeded after a non-linear function is adjusted, while the dynamic characteristic of the Pole wheel angle controller is designed such that when the stability angle is exceeded in addition to a deflection proportional to the change in angle, a temporary one Deflection is generated, which by a return spring, which is provided with a damping connected, is gradually reversed.

Das Verhalten des Stabilitätswinkel-Begrenzungsreglers wird an Hand der beiden Diagramme F i g. 1 und F i g. 2 genauer beschrieben.The behavior of the stability angle limiting controller is illustrated of the two diagrams F i g. 1 and F i g. 2 described in more detail.

In F l g. 1 ist das statische Verhalten dargestellt. Es handelt sich also dabei um die Abhängigkeit der eingestellten Spannung U vom Auslenkungswinkel e des Reglers. Die normal eingestellte Betriebsspannung sei hierbei Uo. Sie wird so lange durch den normalen Spannungsregler aufrechterhalten, als keine zu große Polradschwingung auftritt. Wird aber der zulässige Stabilitätswinkel üo überschritten, der zugleich der Ansprechwinkel des Reglers ist, so ist dies ein Zeichen dafür, daß eine Polradschwingung aufgetreten ist, welche die Stabilität gefährdet. Hierbei werden nun zwei Fälle unterschieden: Im ersten Fall ist die Überschreitung des Stabilitätswinkels nur gering, 0 erreicht also nur den Wert z91. Man erkennt aus der Kennlinie, daß die Erhöhung der Spannung nur um den Wert d U1 erfolgt. Die Sollspannung wird also nur von U, auf U1 erhöht. Bei einer solchen kleineren Änderung des Stabilitätswinkels ist also auch die Spannungserhöhung nur klein.In Fig. 1 shows the static behavior. It is therefore a matter of the dependence of the set voltage U on the deflection angle e of the controller. The normal set operating voltage is here Uo. It is maintained by the normal voltage regulator as long as no excessive pole wheel oscillation occurs. If, however, the permissible stability angle uo is exceeded, which is also the response angle of the controller, this is a sign that a pole wheel oscillation has occurred which endangers the stability. A distinction is made here between two cases: In the first case, the stability angle is only exceeded slightly, so 0 only reaches the value z91. It can be seen from the characteristic curve that the voltage is only increased by the value d U1. The nominal voltage is only increased from U1 to U1. With such a smaller change in the stability angle, the increase in voltage is also only small.

Im zweiten Fall ist nun der Stabilitätswinkel bis auf den Wert ü2 angestiegen, also die gesamte Änderung d e1+4 e2. Man erkennt, daß die zusätzliche Änderung A,& 2 eine wesentlich größere Spannungserhöhung bedingt als die Änderung ü1 allein. Die Spannung springt um d U1+4 U2 auf den Wert U..,. Die Kennlinie ist also nicht linear. Bei kleineren Winkeländerungen ist die Spannungserhöhung nur klein, bei größeren Winkeländerungen aber mehr als proportional vergrößert. Hierdurch wird erreicht, daß die Rückkehr in die stabile Lage bei starken Änderungen des Stabilitätswinkels beschleunigt wird.In the second case, the stability angle has now risen to the value ü2, that is to say the entire change d e1 + 4 e2. It can be seen that the additional change A, & 2 causes a significantly greater increase in voltage than the change ü1 alone. The voltage jumps by d U1 + 4 U2 to the value U ..,. The characteristic is therefore not linear. In the case of smaller changes in the angle, the increase in voltage is only small, but in the case of larger changes in the angle it is more than proportionally increased. This means that the return to the stable position is accelerated in the event of large changes in the stability angle.

Die F i g. 2 zeigt das dynamische Verhalten des Stabilitätswinkelbegrenzers. Dort ist die Änderung der Spannung U in Abhängigkeit von der Zeit t angegeben. Und zwar ist der zweite Fall, also der übergang der Spannung vom Wert U, auf den Wert U2 angenommen. Im Zeitpunkt to wird der Stabilitätswinkel e. überschritten. Er erreicht, wie F ig. I zeigt, den Wert 172. Der Regler zeigt nun ein solches Verhalten, daß er zunächst über den neuen Sollwert der Spannung U2 hinausschießt und im Zeitpunkt t1 die Spannung U2+Q U,@ erreicht. Von diesem Zeitpunkt an wirkt eine mechanische, durch eine Feder gebildete Rückführung, welche mit einer Dämpfung verbunden ist. Er erreicht dann im Zeitpunkt t2 den neuen Sollwert U2, welcher nach der statischen Kennlinie dem Winkel 0, entspricht. Die Zeit d t wird durch die Dämpfung bestimmt. Der Unterschied von U2 zu U, ist durch einen bleibenden proportionalen Anteil bedingt, das Überschwingen durch einen vorübergehenden proportionalen Anteil, welcher durch die Dämpfung allmählich wieder rückgängig gemacht wird. Dieses Verhalten ist in der Regeltechnik als PIP-Verhalten bekanntgeworden.The F i g. 2 shows the dynamic behavior of the stability angle limiter. The change in voltage U as a function of time t is given there. The second case, i.e. the transition of the voltage from the value U to the value U2, is assumed. At the point in time to, the stability angle e. exceeded. He achieves, as Fig. I shows the value 172. The controller now behaves in such a way that it initially overshoots the new setpoint value for voltage U2 and reaches voltage U2 + QU, @ at time t1. From this point on, a mechanical return, formed by a spring, which is connected to a damping, acts. It then reaches the new setpoint U2 at time t2, which corresponds to the angle 0 according to the static characteristic. The time d t is determined by the damping. The difference between U2 and U is due to a permanent proportional part, the overshoot due to a temporary proportional part, which is gradually reversed by the damping. This behavior has become known in control technology as PIP behavior.

Hierdurch wird also bei Winkeländerungen die Spannung über den stationären Wert hinausgehoben und dadurch die Stabilisierung beschleunigt. Die Dämpfungszeit hängt im wesentlichen von den magnetischen Verhältnissen des Generators ab und muß derart eingestellt sein, daß im Punkt t. das der neuen Spannung U2 entsprechende Feld sich richtig ausgebildet hat.As a result, when the angle changes, the voltage over the stationary Value and thereby accelerated stabilization. The damping time depends essentially on the magnetic conditions of the generator and must be set so that at point t. the one corresponding to the new voltage U2 Feld has properly trained.

Durch dieses Verhalten des Stabilitätswinkel-Begrenzungsreglers werden ein sicheres Arbeiten und eine optimale Rückführung in den stabilen Zustand erreicht.Due to this behavior of the stability angle limiting controller a safe working and an optimal return to the stable state is achieved.

Claims

Claim: stability angle limiting controller for synchronous generators, which when the stability angle is exceeded on the voltage regulator in the voltage-increasing Senses works with the help of a pole wheel angle controller, which sets the setpoint of the voltage regulator adjusted, d a d u r c h g e - indicates that the static characteristic of the pole wheel angle controller is designed such that the setpoint value of the voltage regulator is exceeded at of the stability angle is adjusted according to a non-linear function, while the dynamic characteristic of the pole wheel angle controller is designed such that at '' Exceeding the stability angle in addition to one proportional to the change in angle Deflection a temporary deflection is generated, which is caused by a return spring, which is associated with a damping, is gradually reversed again. Considered publications: German Patent Nos. 845 670, 849 278; German interpretative document No. 1088 595.