NO315676B1 - Synkroniseringsanordning - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og en synkroniseringsinnretning for parallellkobling av en synkrongenerator og et vekselstrømnett, ifølge kravinnledningene.

Inntil for noen år siden var det vanlig å synkronisere to veksel- hhv dreiestrømnett med en dobbeltspennings- hhv differansespenningsmåler, en dobbelttungerfekvensmåler og en fasevinkelmåler som beveger seg rundt - det såkalte synkroskopet. Det riktige og tilbakevendende synkroniseringstidspunktet kan derved avleses på fasevinkelmåleren. Den viktigste forutsetningen for sammenkoblingen av to vekselstrømnett eller en generator med et vekselstrømnett er, at ved tidspunktet for sammenkoblingen at tidsverdiene for spenningene må stemme overens. Det betyr at effektivverdien for ledningsspenningene, frekvensene, faseleiene og faserekkefølgen for spenningene må være like.

Å innstille frekvensen til generatorspenningen nøyaktig på frekvensen til vekselstrømnettet manuelt er nesten umulig; derfor opptrer det en sveving. Ved hver nullgjennomgang for svevingene, hvor tidsverdiene for spenningene stemmer overens og som er synkroniseringstidspunktet, kan to vekselstrømnett sammenkobles hhv en generator kobles til et vekselstrømnett.

Ved synkroniseringen for hånd kommer det an på dyktigheten og erfaringen til betjeningen, hvor nær det ideelle synkroniseringstidspunktet en generator blir koblet til vekselstrømnettet. Når synkroniseringen foregår helautomatisk, altså ved vedvarende måling av differansespenningen, differansefrekvensen og faseforskyvningen mellom de to spenningene lar det seg gjøre å beregne synkroniseringstidspunktet temmelig nøyaktig. Ved at målingene med de kjente innretningene foregår analogt, kan ikke en kobling gjennomføres optimalt ved neste synkroniseringstidspunkt.

For å sikre en stabil og rask synkronisering for en synkrongenerator med et fritt valgt generatorpådriv, er det i AT-PS 820/88 foreslått en synkroniseringsinnretning hvor en målekobling for å bestemme kjenningsverdier for avhengigheten for det tidsmessige forløpet for omdreiningstallet til generatorpådrivet til et påtrykt styringssignal på reguleringen for omdreiningstallet, og hvor det er forutsatt et lager for disse kjenningsverdiene. En regnemaskin kan så av de lagrede kjenningsverdiene beregne den nødvendige styringssignalstørrelsen for den ønskede forandringen av omdreiningstallet for en utligning av frekvensen. I denne offentliggjorte anmeldelsen blir målekoblingen ikke beskrevet nærmere. Videre går man heller ikke inn på til hvilke tidspunkter for denne målekoblingen kjenningsverdiene blir plassert i lageret. Det blir bare i beskrivelsen nevnt, at avhengigheten tidsmessig for forløpet for omdreiningstallet ved en styringssignalpåtrykning på reguleringen av omdreiningstallet kan bestemmes med frekvensmålingen.

Det er oppfinnelsens mål å forbedre de foran nevnte synkroniseringsinnretningene, slik at for en innstillingsordre til regulatoren for omdreiningstallet for generatorpådrivet blir tilstanden for reguleringsområdet mellom generator og generatorpådrivet enda bedre overvåket. Oppgaven blir løst med oppfinnelsen. Dette er karakterisert ved, at mens generatoren blir satt i gang, foregår fastsettelsen av de optimale innstillingsordrene til regulatoren for omdreiningstallet ved forsøk, hvorunder reguleringssvaret for hver av innstillingsordrene til regulatoren for omdreiningstallet for generatorpådrivet blir oppfanget av regnemaskinen og plassert i et lager og regnemaskinen fastsetter ved hjelp av alle regulatorsvarene den optimale innstillingsordren for hver differanse mellom ønsket og virkelig verdi for spenning og frekvens hhv den optimale ordrevarigheten og ordrepausen til regulatoren for omdreiningstallet, og at ved begynnelsen på utligningen er det medregnet et definert avvik for generatorfrekvensen, og at når forskjellen i fasevinklene mellom nett- og generator-spenning ligger innefor en passende verdi, settes frekvensutligningen til null.

Den enorme fordelen til denne innretningen er en - sammenlignet med de kjente systemene - sjeldnere innsats av turbinreguleringen, og muligheten til å synkronisere under ideelle betingelser, hvorved levetiden til hele maskinoppsatsen blir betraktelig lenger.

I en utforming av oppfinnelsen gjennomfører regnemaskinen fastsettelsen av de optimale innstillingsordrene helt alene ved hjelp av et program.

Denne utformingen er fordelaktig, fordi det med dette blir oppnådd størst mulig nøyaktighet og dessuten er innretningen som angår oppfinnelsen integrerbar i et helautomatisk anlegg.

Ved hjelp av et utformingseksempel vist i tegningen vil oppfinnelsen bli nærmere forklart. Figuren viser et elektrisk nett 7, som med en koblingsbryter 2 kan tilkobles en generator 5. Et generatorpådriv 3, som er koblet til akselen til generatoren 5, kan eksempelvis være en vannkraftturbin eller en dampturbininnsats. En synkroniseringsinnretning 1, som inneholder en digitalregner, blir spenningen U, frekvensen f og fasetilstanden tilført før og etter koblingsbryteren 2. Synkroniseringsinnretningen 1 fastsetter ut fra dette synkroniseringstidspunktet og gir passende innstillingsordrer til en regulator 4 for generatorpådrivet 3. Regulatortilstanden i generatorpådrivet 3 som er fastsatt og lagret før igangsettelsen blir det også tatt hensyn til av synkroniseringsinnretningen 1. Spenningsforskyvningen til generatoren 5 foregår over forsinkelsen 6. Et passende innstillingssignal blir likeledes avgitt fra synkroniseringsinnretningen 1.

Etter valg for synkroniseringsinnretningen 1, som angår oppfinnelsen består det et avvik, som i hvert tilfelle avhenger av anleggsbetingelsene. Synkroniseringsinnretningen 1 utligner nå ikke, som ved de kjente systemene, ned til usikkerhet 0,00 Hz, men lar det være igjen et minimalawik i størrelsesorden fra 0,01 til 0,03 Hz. Først når fasevinkelen mellom generator- og nettspenningen kommer under en passende verdi, følger en frekvensutligning til null; fasevinkelen befinner seg nå innenfor toleransegrensen, og slik kan synkroniseringsinnretningen 1, som har lagret tidskonstantene for reguleringsstrekningen for omdreiningstallet, forbinde generatoren 5 med nettet 7 over koblingsbryteren 2. Ut fra reguleringsparametre og de aktuelle måleverdiene blir nå tidspunktet for begynnelsen for reguleringen av avviket bestemt ved hjelp av regnemaskinen. Dersom det som følge av en forandring i nettforbindelsen plutselig opptrer et annet avvik, så blir denne begrenset til en definert verdi av frekvensreguleringen, og forløpet videre blir som beskrevet tidligere.

Den enorme fordelen ved innretningen, som angår oppfinnelsen er en - sammenlignet med de kjente systemene - sjeldnere anvendelse av turbinreguleringen, så vel som muligheten til å synkronisere under ideelle betingelser. Begge disse grunnene gjør at livslengden for hele maskinoppsatsen økes betraktelig.

Claims (4)

1. Synkroniseringsinnretning for parallellkobling av en synkrongenerator og et vekselstrømnett, hver med en målekobling for generatorens vekselstrømsnettets spenning og frekvens samt for fasevinkelen mellom nett- og generatorspenningene, med styringsutganger for regulering av turtallet til generatorens drift for utligningen av generatorrfekvensens virkelige verdi til en på den ene siden ønsket verdi i nettfrekvensens område og på den andre siden for generatorens spenningsregulering for å utligne generatorspenningen til nettspenningen og med avgivelse av en koblingsordre til en koblingsbryter som ved en utligning av forskjellen mellom ønsket og virkelig verdi for spenningen og frekvensen i avhengighet av en utligning av forskjellen mellom ønsket og virkelig verdi for fasevinkelen med en på forhånd angitt ønsket verdi, kan styres mot denne verdien som er beregnet med en regnemaskin ut fra frekvensdifferansen og den på forhånd angitte koblingstiden for koblingsbryteren, karakterisert ved at den omfatter en regnemaskin med hvilken man under igangsettingen av generatoren (5) frembringer optimale innstillingsordrene til regulatoren (4) for turtallet ved forsøk, hvor regulatorens svar til hver innstillingsordre for regulering av generatorpådrivets (3) turtall (4) mottas i regnemaskinen (1) og lagres i et datalager, at regnemaskinen (1) frembringer fra alle regulatorsvarene den optimale innstillingsordren for hver differanse mellom ønsket og virkelig verdi for spenningen og frekvensen hhv den optimale varigheten for ordregiving og pause til regulatoren for turtallet (5), og at den oppgitte virkelige verdien for generatorrfekvensen omfatter en definert toleranse når utligningen begynner, og at frekvensutligningen nullstiles når forskjellen i fasevinkelen mellom nett- og generatorspenningene kommer ned på en passende verdi.

2. Synkroniseringsinnretning ifølge krav 1, karakterisert ved at regnemaskinen (1) frembringer de optimale innstillingsordrene på egen hånd ved hjelp av et program.

3. Fremgangsmåte for synkronisering av en synkrongenerator med et vekselstrømnett, hvor det ved hjelp av en målekobling for generatorens vekselstrømsnettets spenning og frekvens og for vekselstrømnettet samt for fasevinkelen mellom nett- og generatorspenningene med styringsutganger for regulering av turtallet til generatorens drift for utligningen av generatorfrekvensens virkelige verdi til en på den ene siden ønsket verdi i nettfrekvensens område og på den andre siden for generatorens spenningsregulering for å utligne generatorspenningen til nettspenningen og med avgivelse av en koblingsordre til en koblingsbryter som ved en utligning av forskjellen mellom ønsket og virkelig verdi for spenningen og frekvensen i avhengighet av en utligning av forskjellen mellom ønsket og virkelig verdi for fasevinkelen med en på forhånd angitt ønsket verdi, kan styres mot denne verdien som er beregnet med en regnemaskin ut fra frekvensdifferansen og den på forhånd angitte koblingstiden for koblingsbryteren, karakterisert ved å frembringe de optimale innstillingskommandoer for turtallregulatoren (4) ved forsøk under igangsetting av generatoren (5) hvor reguleringsverdier for den enkelte innstillingskommando for generatordriftens turtallregulator (4) registreres og lagres av regnemaskinen, å la regnemaskinen beregne de optimale innstillingskommandoer hhv den optimale kommandovarighet og kommandopause for turtallregulatoren (4), å angi ønsket verdi for generatorfrekvensen med en definert differanse ved starten av utligningen, og å innstille frekvensutligningen til null etter at fasevinkelen mellom nettspenningen og generatorspenningen er kommet under en gitt verdi.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved å la regnemaskinen (1) selv utvikle de optimale innstillingskommandoer med et program.