RU2509333C1 - System to monitor automatic controllers of excitation and system of excitation of power plant generators - Google Patents
System to monitor automatic controllers of excitation and system of excitation of power plant generators Download PDFInfo
- Publication number
- RU2509333C1 RU2509333C1 RU2013110466/08A RU2013110466A RU2509333C1 RU 2509333 C1 RU2509333 C1 RU 2509333C1 RU 2013110466/08 A RU2013110466/08 A RU 2013110466/08A RU 2013110466 A RU2013110466 A RU 2013110466A RU 2509333 C1 RU2509333 C1 RU 2509333C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- excitation
- arv
- modes
- inputs
- unit
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для мониторинга функционирования автоматических регуляторов возбуждения (АРВ) и систем возбуждения (СВ) синхронных генераторов в эксплуатационных, аварийных и особых режимах работы энергосистем, в частности для своевременного выявления незатухающих низкочастотных синхронных колебаний в эксплуатационных и аварийных режимах работы энергосистемы с определением генератора электростанции, являющегося их источником, с целью своевременного выполнения мероприятий по ликвидации выявленных колебаний путем корректировки настроек автоматических регуляторов возбуждений и устранения неполадок в системе возбуждения синхронных генераторов электростанции, что позволяет повысить устойчивость параллельной работы генерирующего оборудования в энергосистеме и не допустить дальнейшее развитие аварийного процесса.The invention relates to the electric power industry and can be used to monitor the operation of automatic excitation controllers (ARV) and excitation systems (ST) of synchronous generators in operational, emergency and special modes of operation of power systems, in particular for the timely detection of undamped low-frequency synchronous oscillations in operational and emergency modes of operation power systems with the definition of the generator of the power plant, which is their source, with the aim of timely implementation of measures to the quidation of the detected oscillations by adjusting the settings of the automatic excitation regulators and eliminating problems in the excitation system of the synchronous generators of the power plant, which improves the stability of parallel operation of generating equipment in the power system and prevents the further development of the emergency process.
Известно техническое решение, содержащее устройства присоединения к объекту, подключенные к измерительным выводам вводов, узлы защиты токовых цепей, подключенные к выходам устройств присоединения, узлы гальванической развязки и нормализации токовых сигналов с трансформаторами тока на входах, подключенные к выходам узлов защиты токовых цепей, узлы гальванической развязки и нормализации сигналов напряжения измерительными трансформаторами напряжения на входе, получающие входные сигналы от сетевого трансформатора напряжения, мультиплексоры аналоговых сигналов тока и напряжения и узел измерений, коммуникационный узел, содержащий элементы отображения, клавиатуру, коммуникационный интерфейс, узел связи с системой сигнализации и защиты, интерфейс связи с верхним уровнем системы, формирователь калибровочного сигнала, выполненный в виде цифроаналогового преобразователя и управляющий контроллер, причем узел измерения включает входной мультиплексор аналоговых сигналов, умножающий цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), фильтр низкой частоты (ФНЧ) и выходной аналого-цифровой преобразователь, а узел формирования сигналов системы отсчета представляет собой замкнутую систему фазовой автоподстройки частоты, включающую в себя умножающий ЦАП и включенные последовательно с ним в ФНЧ генератор импульсов, управляемый напряжением, двоичный счетчик и преобразователь кодов, выходная шина данных которого подключена к цифровому входу умножающего цифроаналогового преобразователя [RU 2328009, C1, G01R 31/02, G01R 31/14, 27.06.2008].A technical solution is known that contains devices for connecting to the object, connected to the measuring leads of the inputs, nodes for protecting current circuits, connected to the outputs of devices for connecting, nodes for galvanic isolation and normalization of current signals with current transformers at the inputs, connected to the outputs of nodes for protecting current circuits, nodes for galvanic decoupling and normalization of voltage signals by measuring voltage transformers at the input receiving input signals from a network voltage transformer, multip analog and current signal voltage and measurement units, a communication unit containing display elements, a keyboard, a communication interface, a communication node with an alarm and protection system, a communication interface with the upper level of the system, a calibration signal shaper made in the form of a digital-to-analog converter and a control controller, moreover, the measurement node includes an input multiplexer of analog signals, a multiplying digital-to-analog converter (DAC), a low-pass filter (LPF) and an output analog-to-digital a level converter, and the signal-generating unit of the reference system is a closed-loop phase-locked loop, including a multiplying DAC and a voltage-controlled pulse generator, a binary counter and a code converter connected in series with it to the low-pass filter, the output data bus of which is connected to the digital input of the multiplying digital-to-analog converter [RU 2328009, C1, G01R 31/02, G01R 31/14, 06/27/2008].
Недостатком этого технического решения являются относительно узкие функциональные возможности, поскольку оно позволяет оценить лишь состояние изоляции электрооборудования, но не позволяет своевременно выявить незатухающие низкочастотные синхронные колебания в эксплуатационных, аварийных и особых режимах работы энергосистемы с определением генератора, являющегося их источником.The disadvantage of this technical solution is the relatively narrow functionality, since it allows you to evaluate only the state of insulation of electrical equipment, but does not allow timely detection of undamped low-frequency synchronous oscillations in operational, emergency and special modes of operation of the power system with the definition of the generator that is their source.
Известно также устройство для регистрации параметров переходных процессов изменения напряжения и тока в электрических сетях при авариях, содержащее группу аналоговых датчиков, группу цифровых датчиков, многоканальные первый аналоговый и второй цифровой коммутаторы, формирователь модуля, нуль-орган, источник опорных напряжений, дешифратор, первое, второе и третье оперативные запоминающие устройства, постоянное запоминающее устройство, микроконтроллер, таймер, первый-четвертый одноканальные аналоговые коммутаторы, аналого-цифровой преобразователь, первый и второй аналоговые компараторы, регистр, первый-пятый счетчики, первый-третий триггеры, элемент И-НЕ, первый-пятый элементы И, первый-четвертый элементы ИЛИ, первый-шестнадцатый одновибраторы, числовой компаратор и генератор тактовых импульсов [RU 2376625, Cl, G06F 17/40, 20.12.2009].It is also known a device for recording transient parameters of voltage and current changes in electrical networks during accidents, containing a group of analog sensors, a group of digital sensors, multichannel first analog and second digital switches, module former, zero-organ, reference voltage source, decoder, first, second and third random access memory, read-only memory, microcontroller, timer, first to fourth single-channel analog switches, analog-to-digital converter, first and second analog comparators, register, first to fifth counters, first to third triggers, AND element, first to fifth AND elements, first to fourth OR elements, first to sixteenth one-shot oscillators, numerical comparator and clock generator [RU 2376625, Cl, G06F 17/40, 12.20.2009].
Недостатком этого технического решения также являются относительно узкие функциональные возможности, поскольку, хотя оно и позволяет осуществлять регистрацию параметров переходных процессов изменения напряжения и тока в электрических сетях при авариях, но не позволяет своевременно выявить незатухающие низкочастотные синхронные колебания в эксплуатационных, аварийных и особых режимах работы энергосистемы с определением генератора, являющегося их источником.The disadvantage of this technical solution is also the relatively narrow functionality, because, although it allows the registration of transient parameters of voltage and current changes in electrical networks during accidents, it does not allow timely detection of undamped low-frequency synchronous oscillations in operational, emergency and special operating modes of the power system with the definition of the generator, which is their source.
Кроме того, известно устройство для регистрации параметров переходных процессов изменения напряжения и тока в электрических сетях, содержащее группу аналоговых датчиков, группу цифровых датчиков, аналоговый и цифровой коммутаторы, первый-четвертый счетчики, группу оперативных запоминающих устройств, постоянное запоминающее устройство, микроконтроллер, таймер, регистр, аналого-цифровой преобразователь, генератор тактовых импульсов, D-триггеры, первый-четвертый одновибраторы [RU 2402067, C1, G06F 17/40, 20.10.2010].In addition, a device is known for recording transient parameters of voltage and current changes in electric networks, comprising a group of analog sensors, a group of digital sensors, analog and digital switches, first to fourth counters, a group of random access memory devices, read-only memory, a microcontroller, a timer, register, analog-to-digital converter, clock, D-flip-flops, first-fourth one-shots [RU 2402067, C1, G06F 17/40, 10.20.2010].
Этому устройству также присущи относительно узкие функциональные возможности, поскольку при регистрации параметров переходных процессов в системах электроснабжения оно не позволяет, в частности, своевременно выявить незатухающие низкочастотные синхронные колебания в эксплуатационных, аварийных и особых режимах работы энергосистемы с определением генератора, являющегося их источником.This device also has relatively narrow functional capabilities, since when registering transient parameters in power supply systems, it does not allow, in particular, timely detecting undamped low-frequency synchronous oscillations in operational, emergency and special operating modes of the power system with the definition of the generator that is their source.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство дистанционного контроля за параметрами тока и напряжения в высоковольтной части электроэнергетических систем, включая контроль за переходными процессами в этих системах, содержащее подключенный к высоковольтной сети высоковольтный измерительный модуль, включающий в себя магнитно-связанный с высоковольтной сетью пассивный преобразователь сетевого тока и/или электрически связанный с высоковольтной сетью пассивный преобразователь сетевого напряжения, причем высоковольтный измерительный модуль содержит блок вторичного электропитания, подключенные к блоку вторичного электропитания магнитно-связанный с высоковольтной сетью низковольтный питающий трансформатор тока и/или электрически связанный с высоковольтной сетью и включенный в цепь пассивного преобразователя сетевого напряжения низковольтный питающий трансформатор напряжения с фильтрующим конденсатором, шунтирующим первичную обмотку, и параллельным ему демпфирующим резистором, активный преобразователь сигналов измерительной информации, соединенный с пассивным преобразователем сетевого тока и/или пассивным преобразователем сетевого напряжения и блоком вторичного электропитания и имеющий радиочастотный и/или оптический выходы для преобразованных сигналов измерительной информации, а пассивный преобразователь сетевого напряжения выполнен в виде последовательно соединенных высоковольтного опорного конденсатора и низковольтного плеча, причем все элементы высоковольтного измерительного модуля, кроме высоковольтного опорного конденсатора, помещены в электрический экран, соединенный с сетевым проводом через дроссель и параллельный ему демпфирующий резистор [RU 2143165, C1, H02J 13/00,20.12.1999].The closest in technical essence to the proposed one is a device for remote monitoring of current and voltage parameters in the high-voltage part of electric power systems, including transient monitoring in these systems, containing a high-voltage measuring module connected to the high-voltage network, including a passive magnetically coupled to the high-voltage network a line current converter and / or a passive line voltage converter electrically connected to the high-voltage network, when than the high-voltage measuring module contains a secondary power supply unit connected to the secondary power supply unit magnetically connected to the high-voltage network, a low-voltage supply current transformer and / or electrically connected to the high-voltage network and included in the passive converter circuit of the mains voltage, a low-voltage supply voltage transformer with a filter capacitor shunting the primary winding, and a parallel damping resistor, an active signal converter measuring information connected to a passive network current converter and / or passive network voltage converter and a secondary power supply unit and having radio frequency and / or optical outputs for the converted measurement information signals, and the passive network voltage converter is made in the form of series-connected high voltage reference capacitor and low voltage arm, moreover, all elements of the high-voltage measuring module, except for the high-voltage reference capacitor, are placed in an electric shield connected to the mains lead through a choke and a damping resistor parallel to it [RU 2143165, C1, H02J 13 / 00,20.12.1999].
Недостатком наиболее близкого технического решения являются относительно узкие функциональные возможности, поскольку, хотя оно и позволяет осуществлять дистанционный контроль параметров тока и напряжения в высоковольтной части электроэнергетических систем, но не позволяет своевременно выявить незатухающие низкочастотные синхронные колебания в эксплуатационных, аварийных и особых режимах работы энергосистемы с определением генератора, являющегося их источником.The disadvantage of the closest technical solution is the relatively narrow functionality, because, although it allows you to remotely control the current and voltage parameters in the high-voltage part of electric power systems, it does not allow timely detection of undamped low-frequency synchronous oscillations in operational, emergency and special operating modes of the power system with the definition generator, which is their source.
Целью усовершенствования наиболее близкого технического решения является расширение функциональных возможностей.The aim of improving the closest technical solution is to expand the functionality.
Требуемый технический результат, на достижение которого направлено усовершенствование наиболее близкого технического решения, заключается в расширении функциональных возможностей путем разработки и введения дополнительного арсенала технических средств, позволяющих своевременно выявить незатухающие низкочастотные синхронные колебания в эксплуатационных, аварийных и особых режимах работы энергосистемы с определением генератора, являющегося их источником.The required technical result, the achievement of which is aimed at improving the closest technical solution, is to expand the functionality by developing and introducing an additional arsenal of technical tools to timely detect undamped low-frequency synchronous oscillations in operational, emergency and special operating modes of the power system with the definition of the generator, which is their source.
Поставленная цель реализуется, а требуемый технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее группу измерителей, информационные входы которых подключены к выходам соответствующих генераторов, и группу преобразователей измерительной информации, введены блок синхронизации, выход которого соединен с синхронизирующими входами измерителей группы, выходы которых соединены со входами соответствующих преобразователей измерительной информации, а также блок контроля работы АРВ в эксплуатационных режимах, блок контроля работы АРВ в аварийных режимах и блок контроля работы АРВ в особых режимах, входы которых соединены с выходами преобразователей измерительной информации группы, и блок формирования результата мониторинга, входы которого соединены с выходами блока контроля работы АРВ в эксплуатационных режимах, блока контроля работы АРВ в аварийных режимах и блока контроля работы АРВ в особых режимах, соответствующих режиму ограничения минимального возбуждения и/или режиму ограничения двукратного значения тока ротора.The goal is realized, and the desired technical result is achieved by the fact that in the device containing a group of meters, the information inputs of which are connected to the outputs of the respective generators, and a group of measuring information converters, a synchronization block is introduced, the output of which is connected to the synchronizing inputs of the meters of the group, the outputs of which are connected with the inputs of the respective measuring information converters, as well as the control unit for the operation of the ARV in operational modes, the control unit for ARVs in emergency modes and an ARV operation control unit in special modes, the inputs of which are connected to the outputs of the group measurement information converters, and a monitoring result generation unit, the inputs of which are connected to the outputs of the ARV operation control unit in operating modes, the ARV operation control unit in emergency modes and the control unit of the operation of the ARV in special modes corresponding to the mode of limiting the minimum excitation and / or the mode of limiting the twofold value of the rotor current.
На чертеже представлены:The drawing shows:
на фиг.1 - функциональная схема системы мониторинга автоматических регуляторов возбуждения и систем возбуждения (АРВ и СВ) генераторов электростанции;figure 1 is a functional diagram of a monitoring system for automatic excitation regulators and excitation systems (ARV and CB) generators of a power plant;
на фиг.2 - функциональная схема преобразователя измерительной информации.figure 2 is a functional diagram of the Converter measuring information.
Система мониторинга АРВ и СВ генераторов электростанции (фиг.1) содержит группу измерителей 1-1…1-n, информационные входы которых подключены к выходам соответствующих генераторов 2-1…2-n.The monitoring system of ARV and CB generators of a power plant (Fig. 1) contains a group of meters 1-1 ... 1-n, the information inputs of which are connected to the outputs of the respective generators 2-1 ... 2-n.
Кроме того, система мониторинга АРВ и СВ генераторов электростанции содержит группу преобразователей 3-1…3-n измерительной информации и блок 4 синхронизации, выход которого соединен с синхронизирующими входами измерителей 1-1…1-n группы.In addition, the monitoring system of ARV and CB generators of the power plant contains a group of converters 3-1 ... 3-n of measuring information and a synchronization unit 4, the output of which is connected to the synchronizing inputs of the meters 1-1 ... 1-n of the group.
Система мониторинга АРВ и СВ генераторов электростанции содержит также блок 5 контроля работы АРВ в эксплуатационных режимах, блок 6 контроля работы АРВ в аварийных режимах и блок 7 контроля работы АРВ в особых режимах, входы которых соединены с выходами преобразователей 3-1…3-n измерительной информации группы, входы которых соединены с выходами соответствующих измерителей 1-1…1-n группы.The monitoring system of ARV and CB generators of a power plant also contains a block 5 for monitoring the operation of the ARV in operating modes, a block 6 for controlling the operation of the ARV in emergency modes and a block 7 for controlling the operation of the ARV in special modes, the inputs of which are connected to the outputs of the 3-1 ... 3-n measuring group information, the inputs of which are connected to the outputs of the respective meters 1-1 ... 1-n of the group.
Помимо указанных система мониторинга АРВ и СВ генераторов электростанции содержит блок 8 формирования результата мониторинга, входы которого соединены с выходами блока 5 контроля работы АРВ в эксплуатационных режимах, блока 6 контроля работы АРВ в аварийных режимах и блока 7 контроля работы АРВ в особых режимах.In addition to the above, the monitoring system of the ARV and CB generators of the power plant includes a monitoring result generating unit 8, the inputs of which are connected to the outputs of the ARV operation control unit 5 in operating modes, the ARV operation control unit 6 in emergency modes and the ARV operation control unit 7 in special modes.
Каждый из преобразователей 3-1…3-n измерительной информации (фиг.2) содержит блок 9 памяти линейного архива и блок 10 памяти аварийного архива, входы которых объединены и являются входом соответствующего преобразователя 3-1…3-n измерительной информации, а выходы являются выходами соответствующего преобразователя 3-1…3-n измерительной информации, а также блок 11 определения некорректной работы автоматических регуляторов возбуждения, вход которого соединен с выходом блока 9 памяти линейного архива, а выход соединен с управляющим входом блока 10 памяти аварийного архива выходом соответствующего преобразователя 3-1…3-n измерительной информации.Each of the transducers 3-1 ... 3-n of the measuring information (Fig. 2) contains a
Примеры конструктивного выполнения блоков системы, а также алгоритмы их функционирования приведены при описании ее работы.Examples of constructive execution of system blocks, as well as algorithms for their functioning, are given in the description of its operation.
Система мониторинга автоматических регуляторов возбуждения и систем возбуждения генераторов электростанции работает следующим образом.The monitoring system of automatic controllers of excitation and excitation systems of generators of a power plant operates as follows.
Работа предложенной системы заключается в измерении мгновенных значений фазных напряжений и токов генераторов, вычислении для каждого генератора с заданной периодичностью средних значений параметров электрического режима (напряжение статора генератора Uг, реактивная мощность генератора Qг, частота напряжения fu, напряжение Uf и ток If возбуждения генератора), вычислении дисперсии параметров и коэффициентов корреляции напряжения генератора по отношению к остальным параметрам и выявлении генератора, являющегося источником колебаний из условия: если для него синфазны колебания напряжения статора и реактивной мощности, коэффициент корреляции между напряжением и реактивной мощностью максимален, положителен и среднеквадратичное отклонение реактивной мощности больше заданного значения. В этом случае фиксируют некорректную настройку АРВ генератора. Такой алгоритм работы заложен, в частности, в работу блока 11 определения некорректной работы автоматических регуляторов возбужденияThe work of the proposed system consists in measuring the instantaneous values of the phase voltages and currents of the generators, calculating for each generator with a given periodicity the average values of the parameters of the electric mode (generator stator voltage Ug, generator reactive power Qg, voltage frequency fu, voltage Uf and generator excitation current If), calculating the variance of the parameters and correlation coefficients of the generator voltage with respect to other parameters and identifying the generator, which is the source of oscillations from words: if it fluctuations in phase of the stator voltage and reactive power, the correlation coefficient between voltage and reactive power is maximal positive and standard deviation of the reactive power greater than a predetermined value. In this case, the incorrect setting of the ARV generator is recorded. Such an operation algorithm is laid down, in particular, in the operation of
Для каждого из генераторов 2-1…2-n предусматривается свой измеритель 1-1…1-n, на входы которого подаются три фазных тока и три фазных напряжения генератора, напряжение возбуждения и ток возбуждения генератора. Измерители 1-1…1-n осуществляют сбор информации, необходимой для мониторинга АРВ и СВ, которая подается по локальной вычислительной сети в режиме реального времени с заданной периодичностью, например 1 с, в соответствующие преобразователи 3-1…3-n измерительной информации.Each of the 2-1 ... 2-n generators has its own meter 1-1 ... 1-n, the inputs of which are supplied with three phase currents and three phase voltage of the generator, the excitation voltage and the excitation current of the generator. Meters 1-1 ... 1-n collect information necessary for monitoring ARV and CB, which is fed through the local area network in real time with a given frequency, for example 1 s, to the corresponding converters 3-1 ... 3-n of the measurement information.
Все измерители 1-1…1-n для осуществления корректного анализа работы АРВ и СВ синхронизированы по времени путем использования внешнего блока 4 синхронизации, который обеспечивает подачу синхронизирующих импульсов. Синхронизация работы измерителей может быть осуществлена с помощью системы единого времени (GPS или ГЛОНАСС). Точность временной синхронизации измерений должна быть не менее ±1 мс.All meters 1-1 ... 1-n for the correct analysis of the operation of the ARV and CB are synchronized in time by using an external synchronization unit 4, which provides the supply of synchronizing pulses. The synchronization of the operation of the meters can be carried out using a single time system (GPS or GLONASS). The accuracy of the time synchronization of measurements should be at least ± 1 ms.
В преобразователях 3-1…3-n измерительной информации формируются линейные и аварийные архивы с шагом дискретизации 20 мс, которые заносятся в блок 9 памяти линейного архива и в блок 10 аварийного архива соответственно. Архивы содержат измеренные и вычисленные данные для каждого генератора с заданной периодичностью: средние значения измеренных параметров электрического режима (напряжение статора генератора Uг, реактивная мощность генератора Qг, частота напряжения fu, напряжение Uf и ток If возбуждения генератора) и вычисленные значения дисперсии параметров и коэффициентов корреляции напряжения генератора по отношению к остальным параметрам. Аварийный архив формируется по команде блока 11 определений некорректной работы автоматических регуляторов возбудителя на основе анализа текущей информации, поступающей из измерителей 1-1…1-n. Линейные и аварийные архивы могут быть переданы по каналам связи и передачи данных и использованы в верхних звеньях управления электроэнергетических систем.In the converters 3-1 ... 3-n of the measuring information, linear and emergency archives are generated with a sampling step of 20 ms, which are entered in the
Блок 5 осуществляет контроль работы АРВ в эксплуатационных режимах, под которым понимается совокупность нормальных, ремонтных и послеаварийных режимов, характеризующихся относительно медленным изменением электрических параметров. Работа АРВ в этих режимах должна обеспечивать поддержание напряжения в точке регулирования, а также их стабилизацию. В случае отсутствия каналов стабилизации АРВ не должен являться источником возникновения синхронных колебаний на собственной (локальной) частоте и не должен способствовать развитию колебаний на более низких межзональных частотах. Для определения генератора (электростанции), являющегося источником синхронных колебаний, достаточно выполнить сравнение фаз реактивной мощности генератора и его статорного напряжения или напряжения на шинах ОРУ, а для определения генератора, являющегося источником межмашинных колебаний, необходимо также выполнить сравнение изменения напряжения возбуждения на генераторах этой электростанции. При наличии внутригрупповой неустойчивости определить, какой, например, из двух генераторов ГРЭС является источником межмашинных колебаний, довольно затруднительно. Близкое совпадение фаз изменения напряжения и реактивной мощности является только необходимым условием того, что генератор может являться источником межмашинных колебаний. Достаточным условием является также контроль напряжения возбуждения генератора. Генератор, являющийся источником межмашинных колебаний, определяется из числа генераторов, участвующих в межмашинных колебаниях, по характеру изменения напряжения возбуждения, которое у генератора - источника межмашинных колебаний достигает своих потолочных значений (в сторону форсировки и развозбуждения). Таким образом, мониторинг статорного напряжения, реактивной мощности и напряжения возбуждения каждого генератора обеспечивает однозначное определение источника электромеханических синхронных колебаний в диапазоне частот от нуля до нескольких Гц. На выходе блока 5 формируются сигналы «правильное/неправильное» функционирование АРВ в эксплуатационных режимах.Block 5 monitors the operation of the ARV in operational modes, which is understood as a set of normal, repair and post-emergency conditions, characterized by a relatively slow change in electrical parameters. The operation of the ARV in these modes should ensure the maintenance of voltage at the control point, as well as their stabilization. In the absence of stabilization channels, ARV should not be a source of synchronous oscillations at the natural (local) frequency and should not contribute to the development of oscillations at lower interzonal frequencies. To determine the generator (power plant), which is the source of synchronous oscillations, it is enough to compare the phases of the reactive power of the generator and its stator voltage or voltage on the switchgear busbars, and to determine the generator, which is the source of intermachine oscillations, it is also necessary to compare the changes in the excitation voltage at the generators of this power station . In the presence of intra-group instability, it is rather difficult to determine which, for example, of two generators of a state district power station is the source of intermachine oscillations. The close coincidence of the phases of the voltage and reactive power changes is only a necessary condition for the generator to be a source of intermachine oscillations. A sufficient condition is also to control the excitation voltage of the generator. The generator, which is the source of intermachine oscillations, is determined from the number of generators participating in intermachine oscillations, according to the nature of the change in the excitation voltage, which reaches the ceiling value of the generator - the source of intermachine oscillations (towards forcing and excitation). Thus, monitoring the stator voltage, reactive power and excitation voltage of each generator provides an unambiguous determination of the source of electromechanical synchronous oscillations in the frequency range from zero to several Hz. At the output of block 5, signals “correct / incorrect” functioning of the ARV in operational modes are generated.
Блок 6 контроля работы АРВ в аварийных режимах осуществляет контроль функций, которые должен обеспечивать АРВ в аварийных режимах, в частности функции регулятора по обеспечению максимальных запасов динамической устойчивости, что достигается за счет полного использования расчетных возможностей силовой части системы возбуждения при аварийных возмущениях в энергосистеме и (частично) - при эффективном демпфировании больших послеаварийных колебаний. Для контроля полного использования расчетных возможностей силовой части системы возбуждения системой мониторинга АРВ и СВ фиксируется длительность существования потолочного значения напряжения возбуждения и ее сравнение с напряжением статора генератора. Если перед нарушением устойчивости напряжение генератора не восстановилось до величины, большей или равной 95% от своего доаварийного значения, и при этом потолочное значение напряжения возбуждения не поддерживалось, регулятор возбуждения работал неправильно (неэффективно). Причинами такой работы АРВ могут являться либо отсутствие релейной форсировки возбуждения, либо неправильная настройка ее параметров. Таким образом, в случае нарушения динамической устойчивости факт неправильной (неэффективной) работы АРВ однозначно выявляется путем сравнения напряжения возбуждения и напряжения статора генератора. Для контроля правильности работы АРВ при возникновении аварийных небалансов мощности система мониторинга АРВ и СВ должна обеспечить регистрацию напряжения статора генератора, частоты статорного напряжения и напряжения возбуждения. Правильность работы АРВ следует оценивать по факту отсутствия расфорсировки (форсировки) возбуждения при снижении (повышении) частоты напряжения. На выходе блока 6 формируются сигналы «правильное/неправильное» функционирование АРВ.Unit 6 for monitoring ARV operation in emergency conditions monitors the functions that ARV should provide in emergency conditions, in particular, the controller functions to ensure maximum reserves of dynamic stability, which is achieved through the full use of the calculated capabilities of the power part of the excitation system in case of emergency disturbances in the power system and ( partially) - with effective damping of large post-accident oscillations. To control the full use of the calculated capabilities of the power part of the excitation system, the ARV and CB monitoring system records the duration of the ceiling value of the excitation voltage and its comparison with the generator stator voltage. If, before the stability violation, the generator voltage was not restored to a value greater than or equal to 95% of its pre-emergency value, and the ceiling value of the excitation voltage was not supported, the excitation controller did not work correctly (ineffectively). The reasons for this ARV operation may be either the lack of relay forcing of the excitation, or the incorrect setting of its parameters. Thus, in case of violation of dynamic stability, the fact of incorrect (ineffective) operation of the ARV is unequivocally detected by comparing the excitation voltage and the voltage of the generator stator. To control the correct operation of the ARV in the event of emergency power imbalances, the ARV and CB monitoring system should ensure the registration of the generator stator voltage, stator voltage frequency, and excitation voltage. The correct operation of the ARV should be assessed by the fact that there is no de-acceleration (forcing) of the excitation with a decrease (increase) in the frequency of the voltage. At the output of block 6, “correct / incorrect” ARV functioning is generated.
Блок 7 осуществляет контроль работы АРВ в особых режимах, под которыми понимается режимы, в которых АРВ переходит на другие алгоритмы регулирования возбуждения: режим ограничения минимального возбуждения или режим ограничения двукратного значения тока ротора. Переход АРВ в режим ограничения минимального возбуждения (ОМВ) должен фиксироваться системой мониторинга АРВ и СВ путем сравнения напряжения генератора и его реактивной мощности. Повышение напряжения генератора при постоянстве реактивной мощности свидетельствует о работе АРВ в режиме ОМВ. Переход цифровых АРВ в зону ОМВ может быть также зафиксирован путем передачи от АРВ дискретного сигнала о срабатывании ограничителя на регистратор системы мониторинга АРВ и СВ. Контроль правильности работы АРВ в режиме ограничения двукратного значения тока ротора возможен только на системах возбуждения, на которых обеспечивается измерение тока ротора, а именно, на всех системах возбуждения, кроме диодных бесщеточных систем. Переход АРВ в режим ограничения двукратного значения тока ротора должен фиксироваться системой мониторинга АРВ и СВ по факту достижения током своего потолочного значения. Переход цифровых АРВ в режим ограничения двукратного тока ротора может быть также зафиксирован путем передачи от АРВ дискретного сигнала о срабатывании ограничителя на регистратор системы мониторинга АРВ и СВ. Для контроля правильности работы АРВ в режиме ОМВ система мониторинга АРВ и СВ используются данные регистрации реактивной мощности генератора. Возникновение незатухающих синхронных колебаний реактивной мощности в режиме ОМВ свидетельствует о неисправности АРВ. Для контроля правильности работы АРВ в режиме ограничения двукратного значения тока ротора система мониторинга АРВ и СВ должна регистрировать ток ротора и напряжение возбуждения. Расфорсировка возбуждения при превышении двукратного значения тока ротора в начальной фазе аварийного процесса свидетельствует о неправильной работе АРВ (отсутствии временной задержки на ввод ограничения двукратного значения тока ротора). На выходе блока 7 формируются сигналы «правильное/неправильное» функционирование АРВ.Block 7 monitors the operation of the ARV in special modes, which means modes in which the ARV switches to other excitation control algorithms: the minimum excitation limiting mode or the double rotor current limiting mode. The transition of the ARV to the mode of limiting the minimum excitation (OMV) should be recorded by the ARV and CB monitoring system by comparing the voltage of the generator and its reactive power. An increase in the generator voltage with a constant reactive power indicates the operation of the ARV in the OMV mode. The transition of digital ARVs to the OMV zone can also be recorded by transmitting from the ARV a discrete signal on the operation of the limiter to the registrar of the ARV and CB monitoring system. The control of the correct operation of the ARV in the mode of limiting the twofold value of the rotor current is possible only on excitation systems that measure the rotor current, namely, on all excitation systems, except for brushless diode systems. The transition of the ARV to the mode of limiting the twofold value of the rotor current should be recorded by the ARV and CB monitoring system after the current reaches its ceiling value. The transition of digital ARVs to the mode of limiting the double rotor current can also be fixed by transmitting from the ARV a discrete signal on the operation of the limiter to the registrar of the ARV and CB monitoring system. To control the correct operation of the ARV in the OMV mode, the ARV and CB monitoring system uses data from the generator reactive power registration. The occurrence of undamped synchronous oscillations of reactive power in the OMV mode indicates an ARV malfunction. To control the correct operation of the ARV in the mode of limiting the twofold value of the rotor current, the ARV and CB monitoring system should record the rotor current and the excitation voltage. Unstable excitation when the rotor current is twice as high in the initial phase of the emergency process indicates an incorrect operation of the ARV (there is no time delay to enter the limitation of twice the rotor current). At the output of block 7, signals “correct / incorrect” functioning of the ARV are generated.
Примером конструктивного выполнения блока 8 является элемент И. Результаты мониторинга признаются положительными, если все сигналы с выходом блоков 5,6,7 являются «правильными», например, с уровнем логической единицы и отрицательными, если хотя бы один сигнал формируется с уровнем логического нуля при фиксации нарушения «неправильного» функционирования АРВ.An example of constructive execution of block 8 is element I. Monitoring results are considered positive if all signals with the output of blocks 5,6,7 are “correct”, for example, with a logic level of 1 and negative if at least one signal is generated with a logic zero level at fixing violations of the "incorrect" functioning of the ARV.
Таким образом, благодаря разработке и введению в известное устройство дополнительного арсенала технических средств обеспечивается расширение функциональных возможностей, что позволяет своевременно выявить незатухающие низкочастотные синхронные колебания в эксплуатационных и аварийных режимах работы энергосистемы с определением генератора, являющегося их источником.Thus, thanks to the development and introduction of an additional arsenal of technical means into the known device, the expansion of functionality is provided, which allows timely identification of undamped low-frequency synchronous oscillations in operational and emergency modes of operation of the power system with the definition of the generator that is their source.
Claims (1)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013110466/08A RU2509333C1 (en) | 2013-03-11 | 2013-03-11 | System to monitor automatic controllers of excitation and system of excitation of power plant generators |
| EA201300361A EA023094B1 (en) | 2013-03-11 | 2013-04-16 | Monitoring system for automatic excitation controllers and systems of excitation of power plant generators |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013110466/08A RU2509333C1 (en) | 2013-03-11 | 2013-03-11 | System to monitor automatic controllers of excitation and system of excitation of power plant generators |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2509333C1 true RU2509333C1 (en) | 2014-03-10 |
Family
ID=50192200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013110466/08A RU2509333C1 (en) | 2013-03-11 | 2013-03-11 | System to monitor automatic controllers of excitation and system of excitation of power plant generators |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA023094B1 (en) |
| RU (1) | RU2509333C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110945373A (en) * | 2017-08-17 | 2020-03-31 | 罗伯特·博世有限公司 | Method for detecting a fault state of an electric machine |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2096789C1 (en) * | 1995-12-26 | 1997-11-20 | Корпорация "Единый электроэнергетический комплекс" | Device which measures characteristics of electric power supply line |
| RU2143165C1 (en) * | 1998-05-29 | 1999-12-20 | Молочков Виктор Федорович | Device controlling electric power systems |
| US20080147335A1 (en) * | 2006-12-06 | 2008-06-19 | Meir Adest | Monitoring of distributed power harvesting systems using dc power sources |
| RU2328009C1 (en) * | 2006-12-25 | 2008-06-27 | Государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт им. В.И. Ленина" | Device for monitoring of high-voltage bushing and annunciation of their insulation condition |
-
2013
- 2013-03-11 RU RU2013110466/08A patent/RU2509333C1/en active
- 2013-04-16 EA EA201300361A patent/EA023094B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2096789C1 (en) * | 1995-12-26 | 1997-11-20 | Корпорация "Единый электроэнергетический комплекс" | Device which measures characteristics of electric power supply line |
| RU2143165C1 (en) * | 1998-05-29 | 1999-12-20 | Молочков Виктор Федорович | Device controlling electric power systems |
| US20080147335A1 (en) * | 2006-12-06 | 2008-06-19 | Meir Adest | Monitoring of distributed power harvesting systems using dc power sources |
| RU2328009C1 (en) * | 2006-12-25 | 2008-06-27 | Государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт им. В.И. Ленина" | Device for monitoring of high-voltage bushing and annunciation of their insulation condition |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110945373A (en) * | 2017-08-17 | 2020-03-31 | 罗伯特·博世有限公司 | Method for detecting a fault state of an electric machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA023094B1 (en) | 2016-04-29 |
| EA201300361A1 (en) | 2014-09-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yao et al. | A fast load control system based on mobile distribution-level phasor measurement unit | |
| US11199566B2 (en) | Non-fault disturbance-based method and system for measuring short-circuit capacity of power grid on site | |
| Muscas | Power quality monitoring in modern electric distribution systems | |
| CN106569404B (en) | A kind of secondary device clock step-out on-line monitoring system and method | |
| CN103809010A (en) | Device and method for determining voltage and power of each phase of medium-voltage network | |
| JP2018011370A (en) | Power system monitoring system, method and device | |
| US11139948B2 (en) | AMI system for performing phase detection and synchronization in AMI communication network using relay communication method, and method thereof | |
| CN104022914A (en) | Method for automatic terminal function detection of distribution network | |
| RU2509333C1 (en) | System to monitor automatic controllers of excitation and system of excitation of power plant generators | |
| Fuzhou et al. | Error analysis of capacitor voltage transformer in the operation environment | |
| Zweigle et al. | Adding shaft angle measurement to generator protection and monitoring | |
| JP2012163384A (en) | Short circuit capacity measuring system | |
| Fernandez | The Virginia tech calibration system | |
| KR101389559B1 (en) | Power distributing board system for monitering always motor load state | |
| Lehner et al. | Monitoring of inter-area oscillations within the european interconnected network based on a wide area measuring system | |
| JP2006300963A (en) | Distributed control system | |
| CN202940820U (en) | Clock synchronization network system based on transparent clock | |
| CN102375135A (en) | Field calibration system of current transformer for metering | |
| Castello et al. | Synchronization Solutions for Power Quality Functionalities in Low Cost Smart Meters | |
| Viciana et al. | An open-hardware implementation for GPS synchronized waveform measurements | |
| Johnson et al. | Draft electric rule 21 test protocols for advanced inverter functions | |
| Zhou et al. | Rotor position measurement method for generator power angles | |
| Moreno-Garcia et al. | Implementation of a smart grid inverter through embedded systems | |
| Nicorescu et al. | On the impact of winding selection of current instrument transformers for PMU measurements | |
| JP2017046567A (en) | Data measurement apparatus and data measurement method in hvdc system |