RU2550154C2 - Способ управления переключателем ответвлений под нагрузкой для цепи силового возбуждения, соответствующий блок и цепь силового возбуждения, содержащая такой блок - Google Patents

Способ управления переключателем ответвлений под нагрузкой для цепи силового возбуждения, соответствующий блок и цепь силового возбуждения, содержащая такой блок Download PDF

Info

Publication number
RU2550154C2
RU2550154C2 RU2013140398/07A RU2013140398A RU2550154C2 RU 2550154 C2 RU2550154 C2 RU 2550154C2 RU 2013140398/07 A RU2013140398/07 A RU 2013140398/07A RU 2013140398 A RU2013140398 A RU 2013140398A RU 2550154 C2 RU2550154 C2 RU 2550154C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
generator
excitation
under load
limiter
switch
Prior art date
Application number
RU2013140398/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013140398A (ru
Inventor
Карстен МАЙНЕККЕ
Original Assignee
Альстом Текнолоджи Лтд
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Альстом Текнолоджи Лтд filed Critical Альстом Текнолоджи Лтд
Publication of RU2013140398A publication Critical patent/RU2013140398A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2550154C2 publication Critical patent/RU2550154C2/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/26—Power supply means, e.g. regulation thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1878—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using tap changing or phase shifting transformers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation

Abstract

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение стабильности работы генератора. Заявлен способ управления переключателем ответвлений под нагрузкой для цепи (1) силового возбуждения, которая содержит генератор (3), повышающий трансформатор (5), снабженный переключателем (7) ответвлений под нагрузкой и подключенный на одной стороне к выходу упомянутого генератора (3) и, на другой стороне, к шине (9) электропередачи, и систему (11) управления возбуждением, содержащую автоматический регулятор (AVRG) напряжения генератора и по меньшей мере один ограничитель (OELG, UELG) возбуждения. Согласно способу отслеживают условия возбуждения генератора активируют упомянутый по меньшей мере один ограничитель возбуждения, когда отслеживаемые условия возбуждения выходят за пределы заранее заданного диапазона, временно блокируют изменение ступени упомянутого переключателя ответвлений под нагрузкой, когда упомянутый ограничитель возбуждения активен. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к способу управления переключателем ответвлений под нагрузкой для цепи силового возбуждения, соответствующему блоку и цепи силового возбуждения, содержащей такой блок. Его можно использовать, в частности, на электростанциях для генерации электрической энергии.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
На электростанциях, генераторы подключены, например, к шине или сети электропередачи через повышающие трансформаторы, снабженные переключателями ответвлений под нагрузкой (OLTC), иногда включающими в себя функцию автоматического управления ответвлениями.
Это позволяет менять ответвления и, таким образом, коэффициент трансформации повышающего трансформатора. Для регулировки выходной реактивной мощности блока генерации, когда он синхронизирован с сетью, обычно используются переключатели ответвлений под нагрузкой. Вывод реактивной мощности часто запрашивается оператором транспортной сети, и может задаваться например, в коде сети или на ежедневной основе.
С другой стороны, желательно, чтобы напряжение на клеммах генератора оставалось постоянным и равным его номинальному значению. Это имеет преимущество в том, что генератор обладает полной способностью к динамическому регулированию, и станционный источник питания, который часто бывает подключен к клеммам генератора, также работает на номинальном напряжении.
Эти критерии могут выполняться, если автоматический регулятор напряжения (AVR) в системе возбуждения генератора поддерживает напряжение генератора на номинальном значении, тогда как реактивная мощность, выдаваемая в сеть, регулируется с помощью OLTC.
Переключатели ответвлений под нагрузкой являются переключающими системами с электроприводом, работающими в тяжелых условиях, которые требуют дугогасительных контактов и обводных контактов для обеспечения целостности при переключении с одного ответвления на другое. Изменение напряжения от одного ответвления к другому обычно составляет менее 1%, и OLTC имеют несколько десятков ответвлений для обеспечения приемлемого рабочего диапазона.
Управление OLTC повышающих трансформаторов в настоящее время обычно осуществляется автоматически после измерений напряжения на выходной стороне повышающего трансформатора, с применением автоматического регулятора напряжения, связанного с OLTC. Опорное значение для регулятора напряжение должно устанавливаться вручную рабочим персоналом, пока не будет достигнут вывод заданной реактивной мощности в сеть. При изменении состояния сети или режима работы генератора, опорное значение нужно повторно регулировать.
В уровне техники, повышающий трансформатор и его OLTC снабжен соответствующим регулятором. Этот регулятор представляет собой автоматический регулятор напряжения (AVR), на вход которого поступает выходное напряжение трансформатора, и автоматически запускающий двигатели OLTC.
Это известное решение, которое требует специализированного оборудования для регулятора OLTC и измерительных трансформаторов для измерения вторичного тока и напряжения трансформатора, сопряжено с большими затратами.
Кроме того, наблюдались нарушения в связи с долговременными спадами напряжения в сети электропередачи.
Автор настоящей заявки тщательно изучал эти явления и неожиданно обнаружил, что они обусловлены нескоординированными взаимодействиями ограничителей возбуждения генератора и управления OLTC.
Когда ограничитель перевозбуждения (OEL) генератора снижает ток возбуждения в генераторе для предотвращения чрезмерной тепловой нагрузки в обмотках ротора и/или статора, напряжение на клеммах генератора снижается. В результате, станционный источник питания блока может стать нестабильным и, в конце концов, обесточить весь блок.
Кроме того, управление OLTC может угрожать стабильной работе генератора в режиме работы с недовозбуждением, если не будет скоординировано с управлением возбуждением генератора.
Краткое изложение сущности изобретения
Одной задачей настоящего изобретения является предотвращение нежелательного влияния ограничителей возбуждения AVR в сценариях долговременных спадов напряжения в транспортной сети.
Это достигается способом управления переключателем ответвлений под нагрузкой для цепи силового возбуждения, причем упомянутая цепь содержит
- генератор,
- повышающий трансформатор, снабженный переключателем ответвлений под нагрузкой и подключенный, на одной стороне, к выходу упомянутого генератора и, на другой стороне, к шине электропередачи, и
- систему управления возбуждением, содержащую автоматический регулятор напряжения генератора и, по меньшей мере, один ограничитель возбуждения, содержащий этапы, на которых:
- отслеживают условия возбуждения генератора,
- активируют упомянутый, по меньшей мере, один ограничитель возбуждения, когда отслеживаемые условия возбуждения выходят за пределы заранее заданного диапазона,
временно блокируют изменение ступени упомянутого переключателя ленты под нагрузкой, когда упомянутый ограничитель возбуждения активен.
Таким образом, можно с самого начала избежать нежелательного влияния ограничителей возбуждения AVR в сценариях долговременных спадов напряжения в транспортной сети. Кроме того, способ прост в реализации и не нуждается в важных ресурсах.
Согласно дополнительным аспектам изобретения, взятым по отдельности или в комбинации:
Ограничитель возбуждения является, например, ограничителем перевозбуждения, и упомянутый этап отслеживания условий возбуждения содержит отслеживание тока статора генератора или тока возбуждения генератора, и этап временной блокировки изменения ступени упомянутого ступенчатого переключателя под нагрузкой содержит блокировку перехода на более высокую ступень упомянутого переключателя ответвлений под нагрузкой.
Кроме того, упомянутый ограничитель перевозбуждения активируется, например, когда отслеживаемый ток статора генератора или ток возбуждения генератора превышают максимальное значение.
Согласно дополнительному аспекту, способ содержит дополнительный этап вычисления времени, оставшегося ограничителю перевозбуждения для отправки команды управления током возбуждения и для перехода на более низкую ступень упомянутого ступенчатого переключателя под нагрузкой, когда упомянутое оставшееся время меньше или равно заранее заданному минимальному значению оставшегося времени.
Согласно другому аспекту, ограничитель возбуждения является ограничителем недовозбуждения, и упомянутый этап отслеживания условий возбуждения содержит отслеживание режима стабильной работы генератора, и этап временной блокировки изменения ступени упомянутого переключателя ответвлений под нагрузкой содержит блокировку перехода на более низкую ступень упомянутого переключателя ответвлений под нагрузкой.
Согласно другому аспекту упомянутый ограничитель недовозбуждения активируется, когда отслеживаемый режим стабильной работы приближается к заранее определенному пределу стабильности.
Способ управления переключателем ответвлений под нагрузкой для цепи силового возбуждения может содержать дополнительный этап отслеживания напряжения на статоре генератора, и перевода упомянутого ступенчатого переключателя под нагрузкой на более высокую ступень, когда упомянутое напряжение генератора больше или равно заранее заданному максимальному напряжению на статоре генератора.
Кроме того, способ управления переключателем ответвлений под нагрузкой для цепи силового возбуждения может дополнительно содержать этапы, на которых:
- измеряют напряжение генератора и ток генератора,
- обрабатывают упомянутые измеренные напряжение генератора и ток генератора для получения параметра управления для управления упомянутым переключателем ответвлений под нагрузкой,
- управляют упомянутым переключателем ответвлений под нагрузкой.
Упомянутым параметром управления может быть вторичное напряжение упомянутого повышающего трансформатора.
Изобретение также относится к блоку управления переключателем ответвлений под нагрузкой для цепи силового возбуждения, причем упомянутая цепь содержит
- генератор,
- повышающий трансформатор, снабженный переключателем ответвлений под нагрузкой и подключенный, на одной стороне, к выходу упомянутого генератора и, на другой стороне, к шине электропередачи, и
- систему управления возбуждением, содержащую автоматический регулятор напряжения генератора и, по меньшей мере, один ограничитель возбуждения, причем упомянутая система управления возбуждением выполнена с возможностью отслеживать условия возбуждения генератора и активировать упомянутый, по меньшей мере, один ограничитель возбуждения, когда отслеживаемые условия возбуждения выходят за пределы заранее заданного диапазона,
причем упомянутый блок управления переключателем ответвлений под нагрузкой содержит средство, выполненное с возможностью временно блокировать изменение ступени упомянутого переключателя ответвлений под нагрузкой, когда упомянутый ограничитель возбуждения активен.
Изобретение также относится к цепи силового возбуждения, содержащей
- генератор,
- повышающий трансформатор, снабженный переключателем ответвлений под нагрузкой и подключенный, на одной стороне, к выходу упомянутого генератора и, на другой стороне, к шине электропередачи, и
- систему управления возбуждением, содержащую автоматический регулятор напряжения генератора и, по меньшей мере, один ограничитель возбуждения, причем упомянутая система управления возбуждением выполнена с возможностью отслеживать условия возбуждения генератора и активировать упомянутый, по меньшей мере, один ограничитель возбуждения, когда отслеживаемые условия возбуждения выходят за пределы заранее заданного диапазона, и
блок управления переключателем ответвлений под нагрузкой, содержащий средство, выполненное с возможностью временно блокировать изменение ступени упомянутого переключателя ответвлений под нагрузкой, когда упомянутый ограничитель возбуждения активен.
Согласно дополнительному аспекту, упомянутая система управления возбуждением содержит ограничитель перевозбуждения и ограничитель недовозбуждения.
Упомянутый блок управления переключателем ответвлений под нагрузкой реализован, например, в упомянутой системе управления возбуждением генератора.
Система управления возбуждением может дополнительно содержать
- по меньшей мере, один вход, подключаемый к генератору для измерения напряжения генератора и тока генератора, и
- по меньшей мере, один блок обработки для управления возбуждением генератора в зависимости от измеренных напряжения генератора и тока генератора,
причем
упомянутый, по меньшей мере, один блок обработки, содержащий упомянутый блок управления переключателем ответвлений под нагрузкой, подключен к упомянутому переключателю ответвлений под нагрузкой и, кроме того, выполнен с возможностью получения из упомянутых измеренных напряжения генератора и тока генератора параметра управления для управления упомянутым переключателем ленты под нагрузкой.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1a и 1b - схематические представления части цепи силового возбуждения согласно изобретению;
фиг. 2 - схематическое представление графа состояний для иллюстрации действия силового возбуждения согласно изобретению;
фиг. 3 - эквивалентная электрическая схема цепи силового возбуждения, показанной на фиг. 1.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На всех фигурах одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы.
Фиг. 1a и 1b являются схематическими представлениями части цепи 1 силового возбуждения, реализованной, например, на электростанции.
Эта цепь 1 силового возбуждения содержит генератор 3, преобразующий механическую энергию в электрическую энергию. Генератор 3 может приводиться в действие не представленными турбинами или двигателями, пользующимися любым доступным источником энергии или комбинацией источников энергии (уголь, топливо, газ, ядерная энергия, пар, ветер, вода, Солнечная энергия, гидрологическая энергия и т.д.). Генератор может быть синхронным генератором.
Выход генератора 3 подключен к повышающему трансформатору 5, снабженному переключателем 7 ответвлений под нагрузкой (OLTC) и соответствующим регулятором OLTC или блоком 24 управления.
Выход повышающего трансформатора 5 подключен к шине 9 электропередачи и, таким образом, непосредственно, например, к сети (не представленной).
Цепь 1 силового возбуждения дополнительно содержит систему 11 управления возбуждением генератора.
Эта система 11 управления возбуждением генератора содержит блок 13 обработки с, по меньшей мере, одним, но, по соображениям безопасности, предпочтительно, двумя дублирующими каналами автоматического регулирования напряжения AVR CH1 и AVR CH2.
Входы AVR CH1 и AVR CH2, соответственно, подключены к блокам 15, 17 измерения (например, измерительным трансформаторам или катушкам Роговского) для измерения напряжения uG генератора и тока iG генератора.
AVR CH1 и AVR CH2 содержат блок 19 обработки сигнала, выполненный с возможностью, например, фильтровать сигналы измерения, преобразовывать их из аналоговых в цифровые значения, и вычислять производные величины, например, активную и реактивную мощность, коэффициент мощности и т.д.
Цифровые значения, выводимые из упомянутого блока 19 обработки сигнала, поступают на соответствующие блоки 21 вычислительной обработки и управления.
Такой блок 21 вычислительной обработки и управления сконфигурирован и запрограммирован как автоматический регулятор AVRG напряжения генератора, регулятор FCRG тока возбуждения генератора, ограничитель OELG перевозбуждения генератора и ограничитель UELG недовозбуждения генератора. Он может дополнительно содержать функции ограничителя перевозбуждения потока или стабилизатора мощности системы.
Затем эти блоки 21 вычислительной обработки и управления подключаются к силовой секции 23 для управления силовой секцией 23 и, таким образом, возбуждением генератора 3 в зависимости от измеренного напряжения uG генератора и тока iG генератора.
Такой блок 21 вычислительной обработки и управления может быть компьютером или вычислительным блоком на основе микропроцессора.
Для координации работы управления возбуждением генератора и управления OLTC требуется линия 25 обмена данными через интерфейс между блоками 21 вычислительной обработки и управления и регулятором OLTC или блоком 24 управления.
Как показано на фиг. 1a, блок 24 управления OLTC является отдельным блоком управления или самостоятельным решением, как показано на фиг. 1a.
Со ссылкой на фиг. 1b, часть блока 21 вычислительной обработки и управления также можно использовать и конфигурировать как блок 24 управления переключателем ответвлений под нагрузкой, см. фиг. 1b. В этом случае, блок 21 вычислительной обработки и управления, таким образом, подключается к упомянутому переключателю 7 ответвлений под нагрузкой, и обмен данными между функцией управления возбуждением и функцией управления OLTC обеспечивается в блоках 21 вычислительной обработки и управления.
Действительно, пользуясь преимуществом неожиданного синергетического эффекта при координации процесса регулировки всей цепи силового возбуждения, в частности, с ограничителем OELG перевозбуждения генератора и ограничителем UELG недовозбуждения генератора, можно избежать нежелательных влияний в сценариях долговременных спадов напряжения в транспортной сети.
Таким образом, блок 13 обработки и, в частности, его блок 21 вычислительной обработки и управления выполнены с возможностью обеспечения способа управления переключателем ответвлений под нагрузкой для упомянутой цепи 1 силового возбуждения, содержащего этапы, на которых:
- отслеживают условия возбуждения генератора (3),
- активируют упомянутый, по меньшей мере, один ограничитель возбуждения, когда отслеживаемые условия возбуждения выходят за пределы заранее заданного диапазона,
- временно блокируют изменение ступени упомянутого переключателя 7 ответвлений под нагрузкой, когда упомянутый ограничитель возбуждения, OELG либо UELG, активен.
В случае, когда ограничитель возбуждения является ограничителем перевозбуждения OELG, упомянутый этап отслеживания условий возбуждения содержит отслеживание, например, тока iG статора генератора или тока if возбуждения генератора, и этап временной блокировки изменения ступени упомянутого ступенчатого переключателя под нагрузкой содержит блокировку перехода на более высокую ступень упомянутого ступенчатого переключателя под нагрузкой.
Эта блокировка перехода на более высокую ступень ступенчатого переключателя под нагрузкой позволяет предотвратить переход генератора в более возбужденный режим.
Ограничитель перевозбуждения активируется, например, когда
- отслеживаемый ток if возбуждения генератора превышает максимальное значение ifmax, или
- отслеживаемый ток iG статора генератора превышает максимальное значение iGmax, в то время как синхронный генератор находится в перевозбужденном режиме работы.
В частности, блок 21 вычислительной обработки и управления может дополнительно осуществлять расчеты времени, оставшегося ограничителю перевозбуждения для отправки команды управления током возбуждения на силовую секцию 23 и для управления переходом на более низкую ступень упомянутого ступенчатого переключателя 7 под нагрузкой, когда упомянутое оставшееся время меньше или равно заранее заданному минимальному значению оставшегося времени, Trem,lim.
Упомянутое заранее заданное минимальное значение оставшегося времени Trem,lim следует выбирать в диапазоне времени задержки между отправкой команды переключения ответвлений и фактическим изменением напряжения трансформатора, чтобы гарантировать, что напряжение трансформатора изменяется до того, как ограничитель возбуждения снижает ток возбуждения. Это значение времени может составлять от 1,5 с до 5 с, в зависимости от времени отклика используемого OLTC.
Необходимо вычислить оставшееся время до того, как OELG начнет снижать ток возбуждения. Это вычисление может базироваться на том же алгоритме, который используется для самого OELG.
Способы, например,
- задают фиксированный верхний предел времени (обычно 10 с), независимо от тока возбуждения или статора
- задают интегральный критерий ∫(i2-1)dt, который представляет тепловое действие токов в обмотке возбуждения или обмотке статора, соответственно. В этом случае, величина i является током в обмотке возбуждения или обмотке статора генератора, приведенным к максимально допустимому постоянному току в соответствующей обмотке.
Например, критерием перевозбуждения может быть:
∫(i2(t)-1)dt<Climit
Затем текущее оставшееся время Trem(t) можно вычислить следующим образом:
Trem(t)=(Climit-∫(i2(t')-1)dt')/(i2(t)-1)
где t' обозначает время как переменную интегрирования, и
∫(i2(t')-1)dt' ограничен максимальным значением Climit и минимальным значением “0” (нуль).
В случае ограничителя UELG недовозбуждения, этап отслеживания условий возбуждения содержит отслеживание фактической выходной реактивной мощности в зависимости от фактической выходной активной мощности в отношении участка стабильной работы в мощностной характеристике генератора 3, и этап временной блокировки изменения ступени упомянутого ступенчатого переключателя 7 под нагрузкой содержит блокировку перехода на более низкую ступень упомянутого переключателя 7 ответвлений под нагрузкой.
Это позволяет предотвратить переход генератора 3 в нестабильный режим работы за счет перехода OLTC на более низкую ступень.
Ограничитель недовозбуждения активируется, когда отслеживаемая выходная реактивная мощность приближается к максимальной выходной реактивной мощности в режиме недовозбуждения согласно мощностной характеристике генератора 3 для фактической выходной активной мощности.
Кроме того, способ содержит дополнительный этап отслеживания напряжения на статоре генератора и перевода упомянутого ступенчатого переключателя под нагрузкой на более высокую ступень 7, когда напряжение генератора больше или равно заранее заданному максимальному напряжению uG,lim на статоре генератора в случае активного UELG.
Это заранее заданное максимальное напряжение uG,lim на статоре генератора следует выбирать согласно максимально допустимому постоянному выходному напряжению генератора, которое обычно составляет 105…110% от номинального напряжения uGN генератора. Например, приемлемая настройка для генератора с максимально допустимым постоянным выходным напряжением в 105% будет 103…104%. Эта настройка гарантирует, что UELG остается способным перемещать, при необходимости, рабочую точку генератора к участку перевозбуждения, без превышения максимального выходного напряжения.
На Фиг. 2 показан граф состояний эксплуатации и управления цепи 1 силового возбуждения, показанных на фиг. 1a и 1b.
Предполагается, что силовая цепь 1 находится в нормальном режиме 100 работы.
Если if>ifmax, или iG>iGmax, когда генератор работает в режиме перевозбуждения, где
- if - ток возбуждения генератора,
- ifmax - максимальный постоянный ток возбуждения генератора,
- iG - ток статора генератора,
- iGmax - максимальный постоянный ток статора возбуждения,
то блок 13 обработки будет отправлять команду управления для временной блокировки перехода OLTC 7 на более высокую ступень (этап 102). В этом контексте, “временно” означает «пока if<ifmax и iG<iGmax», и, таким образом, цепь силового возбуждения может действовать в своем нормальном режиме 100 работы.
Кроме того, блок 13 обработки и, в частности, блок 21 вычислительной обработки и управления будет вычислять, как описано выше, оставшееся время Trem до отправки с OELG команды на силовую секцию 23. Если оставшееся время Trem меньше или равно заранее заданному минимальному значению оставшегося времени Trem,lim, блок 21 вычислительной обработки и управления будет дополнительно отправлять на OLTC 7 команду понижения выходной обмотки на одну ступень (этап 104), пока либо фактическое значение Trem не превысит Trem,lim, либо if<ifmax и iG<iGmax.
С другой стороны, в случае активации UELG, блок 13 обработки будет отправлять команду управления для временной блокировки перехода OLTC 7 на более высокую ступень (этап 106). В этом случае, “временно” означает «пока UELG не станет неактивным».
Кроме того, блок 13 обработки и, в частности, блок 21 вычислительной обработки и управления будут отслеживать, как описано выше, превышает ли напряжение на статоре генератора заранее заданное значение Ug,lim, например, 104% uGN. Если это произойдет, блок 21 вычислительной обработки и управления будет дополнительно отправлять на OLTC 7 команды на переход на более высокую ступень ответвления до тех по, пока напряжение на статоре генератора снова не станет ниже заранее заданного значения Ug,lim.
Следует помнить, что вышеописанные функциональные возможности можно реализовать для различных конфигураций:
1. Управление OLTC реализуется в отдельном аппаратном устройстве согласно фиг. 1a, с необходимостью в дополнительном обмене данными между устройством управления OLTC и оборудованием управления возбуждением генератора.
2. Управление OLTC реализуется в оборудовании управления возбуждением генератора 11, с использованием фактических значений блока 21 вычислительной обработки и управления (фиг. 1b).
3. Управление OLTC реализуется в соподчиненной системе управления, например, распределенной системе управления (DCS) электростанции (не показана), с необходимостью в дополнительном обмене данными между устройством управления OLTC и DCS, и между управлением возбуждением генератора и DCS.
В частности, вторая конфигурация позволяет снизить стоимость оборудования, инженерии, ввода в эксплуатацию и обслуживания.
Действительно, функцию регулятора для OLTC можно полностью реализовать в блоке 13 обработки, даже для нормального режима работы.
В этом случае, блоки 21 вычислительной обработки и управления могут быть выполнены с возможностью получать для нормального режима 100 работы из упомянутых измеренных напряжения uG генератора и тока iG генератора параметр управления для управления упомянутым переключателем 7 ответвлений под нагрузкой повышающего трансформатора 5.
Упомянутым параметром управления может быть, например, вторичное напряжение uT упомянутого повышающего трансформатора 5.
На Фиг. 3 показана эквивалентная электрическая схема цепи силового возбуждения, показанной на фиг. 1 в целях объяснения.
uT не может изменяться непрерывно, но только дискретными шагами согласно разрешению переключателя ответвлений, и команда переключения ответвлений будет отдаваться только, если предполагаемая величина после изменения ступени, т.е. uT(n±1), будет ближе к установленному значению, чем фактическая величина, т.е. uT(n).
Как следует из фиг. 1a, 1b и 3, измеренные фактические значения uG и iG измеряются на клеммах генератора, т.е. на первичной стороне повышающего трансформатора 5.
Кроме того, значения параметра управления после изменения ступени вверх или вниз, т.е. uT(n±1), должны быть известны алгоритму регулятора. Значения uT(n±1) зависят от передачи позиции переключателя ответвлений, фактического потока нагрузки и, в меньшей степени, от состояния сети электропередачи.
Приемлемую аппроксимацию значения uT(n±1) можно вычислить, если пренебречь влиянием действия изменения ступени на поток реактивной мощности.
Для расчетов, заданы следующие величины:
- индекс G - величина на клеммах генератора
- индекс T - величина на клеммах трансформатора
- индекс Q - величина модели сети или шины электропередачи
- ui - комплексное значение напряжения
- ii - комплексное значение тока
- eT - э.д.с. повышающего трансформатора
- pi - значение активной мощности
- qi - значение реактивной мощности
- Δu - изменение напряжение при изменении на одно ответвление
- Δx - изменение импеданса при изменении на одно ответвление
- n позиция переключателя ответвлений, где n = 0 обозначает среднюю позицию
Кроме того, предполагается, что:
▪ сопротивления пренебрежимо малы → активная мощность постоянна по всей модели: pG=pT=pQ=p
▪ AVR генератора поддерживает uG постоянным
▪ все значения выражены в относительных единицах.
Вычисляются следующие величины:
- величины на вторичной стороне повышающего трансформатора в фактической позиции n переключателя ответвлений
• напряжение uT(n)
- величины на вторичной стороне повышающего трансформатора в позиции n±1 переключателя ответвлений
• напряжение uT(n+1), uT(n-1)
Доступны следующие параметры и значения:
- из измерения:
▪ напряжение и ток uG и iG генератора
▪ активная и реактивная мощность pG и qG генератора (исходя из того, что pG=p)
▪ системные параметры
▪ реактивное сопротивление xk трансформатора
▪ изменение э.д.с., Δu, при изменении на одно ответвление
▪ изменение xk, Δx при изменении на одно ответвление
▪ позиция n переключателя ответвлений, например, через систему управления станцией.
Таким образом, когда eT задает действительную ось, комплексное электромагнитное вычисление с мнимой частью j дает (все значения выражены в относительных единицах):
▪ uT(n)=eT(n)-j×xk(n)×iT(n)
где iT(n)=iG/(1+n×Δu) и eT(n)=uG×(1+n×Δu)
▪ uT(n±1)=eT(n±1)-j×xk(n±1)×iT(n±1)
=eT(n±1)-j×(xk(n)±Δx)×iG(n±1)/(1+(n±1)×Δu)
≈eT(n±1)-j×(xk(n)±Δx)×iG(n)/(1+(n±1)×Δu)
где eT(n±1)=uG×(1+(n±1)×Δu) и j - мнимое число.
Таким образом, индивидуальный регулятор OLTC для переключателя ответвлений под нагрузкой, которым снабжен повышающий трансформатор, больше не требуется, что позволяет снизить стоимость. Кроме того, можно снизить затраты на инженерию, ввод в эксплуатацию и обслуживание.
Кроме того, поскольку временной базис для регулировок возбуждения генератора с одной стороны и повышающего трансформатора совершенно различны, (в действительности, регулирование OLTC происходит гораздо медленнее, чем регулирование возбуждения генерации), отпадает необходимость в более производительном микропроцессоре для выполнения вышеописанных расчетов.
Настоящее решение пользуется преимуществом взаимодействия регулирования OLTC и ограничителей OELG, UELG пере- и недовозбуждения системы управления возбуждением генератора. Это позволяет улучшить поведение всей цепи 1 силового возбуждения в случае сетевых возмущений. Решение можно реализовать независимо от конфигурации, если функция регулирования OLTC реализована в специализированном отдельном аппаратном устройстве, в виде программной функции в генераторе управление возбуждением или в соподчиненной системе управления.

Claims (17)

1. Способ управления переключателем ответвлений под нагрузкой для цепи (1) силового возбуждения, причем упомянутая цепь (1) содержит
- генератор (3),
- повышающий трансформатор (5), снабженный переключателем (7) ответвлений под нагрузкой и подключенный на одной стороне к выходу упомянутого генератора (3) и на другой стороне - к шине (9) электропередачи, и
- систему (11) управления возбуждением, содержащую автоматический регулятор (AVRG) напряжения генератора и по меньшей мере один ограничитель (OELG, UELG) возбуждения, причем упомянутый способ содержит этапы, на которых
- отслеживают условия возбуждения генератора,
- активируют упомянутый по меньшей мере один ограничитель (OELG, UELG) возбуждения, когда отслеживаемые условия возбуждения выходят за пределы заранее заданного диапазона,
- временно блокируют изменение ступени упомянутого переключателя (7) ответвлений под нагрузкой, когда упомянутый ограничитель (OELG, UELG) возбуждения активен.
2. Способ управления переключателем ответвлений под нагрузкой для цепи (1) силового возбуждения по п.1, в котором ограничитель возбуждения является ограничителем (OELG) перевозбуждения, упомянутый этап отслеживания условий возбуждения содержит отслеживание тока (iG) статора генератора или тока (if) возбуждения генератора, и этап временной блокировки изменения ступени упомянутого ступенчатого переключателя под нагрузкой содержит блокировку перехода к более высокой ступени упомянутого переключателя (7) ответвлений под нагрузкой.
3. Способ управления переключателем ответвлений под нагрузкой для цепи (1) силового возбуждения по п.2, в котором упомянутый ограничитель перевозбуждения (OELG) активируют, когда отслеживаемый ток (iG) статора генератора или ток (if) возбуждения генератора превышает максимальное значение (iG max; ifmax).
4. Способ управления переключателем ответвлений под нагрузкой для цепи (1) силового возбуждения по п.2, содержащий дополнительный этап вычисления времени, оставшегося ограничителю (OELG) перевозбуждения для отправки команды управления током возбуждения и для перехода к более низкой ступени упомянутого ступенчатого переключателя (7) под нагрузкой, когда упомянутое оставшееся время (TREM) меньше или равно заранее заданному минимальному значению оставшегося времени.
5. Способ управления переключателем ответвлений под нагрузкой для цепи (1) силового возбуждения по п.3, содержащий дополнительный этап вычисления времени, оставшегося ограничителю (OELG) перевозбуждения для отправки команды управления током возбуждения и для перехода к более низкой ступени упомянутого ступенчатого переключателя (7) под нагрузкой, когда упомянутое оставшееся время (TREM) меньше или равно заранее заданному минимальному значению оставшегося времени.
6. Способ управления переключателем ответвлений под нагрузкой для цепи (1) силового возбуждения по п.1, в котором ограничитель возбуждения является ограничителем (UELG) недовозбуждения, причем упомянутый этап отслеживания условий возбуждения содержит отслеживание режима стабильной работы генератора, и этап временной блокировки изменения ступени упомянутого переключателя ответвлений под нагрузкой содержит блокировку перехода на более низкую ступень упомянутого переключателя ответвлений под нагрузкой.
7. Способ управления переключателем ответвлений под нагрузкой для цепи (1) силового возбуждения по п.6, в котором упомянутый ограничитель (UELG) недовозбуждения активируют, когда отслеживаемый режим стабильной работы приближается к заранее определенному пределу стабильности.
8. Способ управления переключателем ответвлений под нагрузкой для цепи (1) силового возбуждения по п.6, содержащий дополнительный этап отслеживания напряжения на статоре генератора, и перехода упомянутого ступенчатого переключателя под нагрузкой на более высокую ступень, когда упомянутое напряжение генератора больше или равно заранее заданному максимальному напряжению на статоре генератора.
9. Способ управления переключателем ответвлений под нагрузкой для цепи (1) силового возбуждения по п.7, содержащий дополнительный этап отслеживания напряжения на статоре генератора, и перехода упомянутого ступенчатого переключателя под нагрузкой на более высокую ступень, когда упомянутое напряжение генератора больше или равно заранее заданному максимальному напряжению на статоре генератора.
10. Способ управления переключателем ответвлений под нагрузкой для цепи (1) силового возбуждения по любому из пп.1-9, содержащий этапы, на которых
- измеряют напряжение (uG) генератора и ток (iG) генератора,
- обрабатывают упомянутые измеренные напряжение (uG) генератора и ток (iG) генератора для получения параметра управления для управления упомянутым переключателем (7) ответвлений под нагрузкой,
- управляют упомянутым переключателем (7) ответвлений под нагрузкой.
11. Способ управления переключателем ответвлений под нагрузкой по п.10, в котором упомянутым параметром управления является вторичное напряжение упомянутого повышающего трансформатора (5).
12. Блок (24) управления переключателем ответвлений под нагрузкой для цепи (1) силового возбуждения, причем упомянутая цепь (1) содержит
- генератор (3),
- повышающий трансформатор (5), снабженный переключателем (7) ответвлений под нагрузкой и подключенный на одной стороне к выходу упомянутого генератора (3) и на другой стороне - к шине (9) электропередачи, и
- систему (11) управления возбуждением, содержащую автоматический регулятор (AVRG) напряжения генератора и по меньшей мере один ограничитель (OELG, UELG) возбуждения, причем упомянутая система (11) управления возбуждением выполнена с возможностью отслеживать условия возбуждения генератора и активировать упомянутый по меньшей мере один ограничитель (OELG, UELG) возбуждения, когда отслеживаемые условия возбуждения выходят за пределы заранее заданного диапазона,
причем упомянутый блок (24) управления переключателем ответвлений под нагрузкой содержит средство, выполненное с возможностью временно блокировать изменение ступени упомянутого переключателя (7) ответвлений под нагрузкой, когда упомянутый ограничитель (OELG, UELG) возбуждения активен.
13. Цепь (1) силового возбуждения, содержащая
- генератор (3),
- повышающий трансформатор (5), снабженный переключателем (7) ответвлений под нагрузкой и подключенный на одной стороне к выходу упомянутого генератора (3) и на другой стороне - к шине (9) электропередачи, и
- систему (11) управления возбуждением, содержащую автоматический регулятор (AVRG) напряжения генератора и по меньшей мере один ограничитель (OELG, UELG) возбуждения, причем упомянутая система управления возбуждением выполнена с возможностью отслеживать условия возбуждения генератора и активировать упомянутый по меньшей мере один ограничитель (OELG, UELG) возбуждения, когда отслеживаемые условия возбуждения выходят за пределы заранее заданного диапазона, и
- блок (24) управления переключателем ответвлений под нагрузкой, содержащий средство, выполненное с возможностью временно блокировать изменение ступени упомянутого переключателя (7) ответвлений под нагрузкой, когда упомянутый ограничитель (OELG, UELG) возбуждения активен.
14. Цепь (1) силового возбуждения по п.13, в которой упомянутая система (11) управления возбуждением содержит ограничитель (OELG) перевозбуждения и ограничитель (UELG) недовозбуждения.
15. Цепь (1) силового возбуждения по п.13 или 14, в которой упомянутый блок (24) управления переключателем ответвлений под нагрузкой реализован в упомянутой системе (11) управления возбуждением генератора.
16. Цепь (1) силового возбуждения по п.13 или 14, в которой система (11) управления возбуждением содержит
- по меньшей мере один вход, подключаемый к генератору (3) для измерения напряжения (uG) генератора и тока (iG) генератора, и
- по меньшей мере один блок (13) обработки для управления возбуждением генератора (3) в зависимости от измеренного напряжения (uG) генератора и тока (iG) генератора, причем
упомянутый по меньшей мере один блок (13) обработки содержащий упомянутый блок (24) управления переключателем ответвлений под нагрузкой, подключен к упомянутому переключателю (7) ответвлений под нагрузкой и, кроме того, выполнен с возможностью получения из упомянутого измеренного напряжения (uG) генератора и тока генератора (iG) параметра управления для управления упомянутым переключателем (7) ответвления под нагрузкой.
17. Цепь (1) силового возбуждения по п.15, в которой система (11) управления возбуждением содержит
- по меньшей мере один вход, подключаемый к генератору (3) для измерения напряжения (uG) генератора и тока (iG) генератора,
и
- по меньшей мере один блок (13) обработки для управления возбуждением генератора (3) в зависимости от измеренного напряжения (uG) генератора и тока (iG) генератора, причем
упомянутый по меньшей мере один блок (13) обработки, содержащий упомянутый блок (24) управления переключателем ответвлений под нагрузкой, подключен к упомянутому переключателю (7) ответвлений под нагрузкой и, кроме того, выполнен с возможностью получения из упомянутого измеренного напряжения (uG) генератора и тока генератора (iG) параметра управления для управления упомянутым переключателем (7) ответвления под нагрузкой.
RU2013140398/07A 2011-01-31 2012-01-13 Способ управления переключателем ответвлений под нагрузкой для цепи силового возбуждения, соответствующий блок и цепь силового возбуждения, содержащая такой блок RU2550154C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP11152801.4 2011-01-31
EP11152801.4A EP2482416B1 (en) 2011-01-31 2011-01-31 On-load tap changer control method for a power excitation chain, related unit and power excitation chain comprising such unit
PCT/EP2012/050475 WO2012104127A1 (en) 2011-01-31 2012-01-13 On - load tap changer control method for a power excitation chain, related unit and power excitation chain comprising such unit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013140398A RU2013140398A (ru) 2015-03-10
RU2550154C2 true RU2550154C2 (ru) 2015-05-10

Family

ID=44541435

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013140398/07A RU2550154C2 (ru) 2011-01-31 2012-01-13 Способ управления переключателем ответвлений под нагрузкой для цепи силового возбуждения, соответствующий блок и цепь силового возбуждения, содержащая такой блок

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9292063B2 (ru)
EP (1) EP2482416B1 (ru)
CN (1) CN103348554B (ru)
CA (1) CA2825537C (ru)
RU (1) RU2550154C2 (ru)
WO (1) WO2012104127A1 (ru)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103257591B (zh) * 2013-03-29 2015-11-18 国家电网公司 一种分接头升降指令仿真装置
CN105870894B (zh) * 2016-04-22 2018-04-10 山东大学 基于合闸电压幅值控制的变压器励磁涌流抑制系统及方法
US10048709B2 (en) 2016-09-19 2018-08-14 General Electric Company System and method for regulation of voltage on an electric power system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6323618B1 (en) * 2000-02-28 2001-11-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Excitation controller and excitation control method for stabilizing voltage in electric power system
US6919712B1 (en) * 2000-06-19 2005-07-19 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Excitation control device and excitation control method
RU2324994C2 (ru) * 2003-04-03 2008-05-20 Машиненфабрик Райнхаузен Гмбх Ступенчатый переключатель

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3435066B2 (ja) * 1998-07-31 2003-08-11 三菱電機株式会社 電力系統安定化装置及び電力系統安定化方法
GB2410386A (en) * 2004-01-22 2005-07-27 Areva T & D Uk Ltd Controlling reactive power output
KR100794245B1 (ko) * 2006-08-22 2008-01-11 한국전기연구원 기기 모델 파라메타를 이용한 지능형 발전기 무효전력한계치 감시 시스템 및 방법
CN101615796B (zh) * 2008-06-26 2013-03-13 上海电力通信有限公司 一种变电站综合自动化系统vqc的优化方法
EP2482415A1 (en) * 2011-01-31 2012-08-01 Alstom Technology Ltd On-load tap changer control method, excitation control system carrying out said control method and power excitation chain

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6323618B1 (en) * 2000-02-28 2001-11-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Excitation controller and excitation control method for stabilizing voltage in electric power system
US6919712B1 (en) * 2000-06-19 2005-07-19 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Excitation control device and excitation control method
RU2324994C2 (ru) * 2003-04-03 2008-05-20 Машиненфабрик Райнхаузен Гмбх Ступенчатый переключатель

Also Published As

Publication number Publication date
CN103348554B (zh) 2016-03-23
US9292063B2 (en) 2016-03-22
US20130310993A1 (en) 2013-11-21
CA2825537A1 (en) 2012-08-09
EP2482416A1 (en) 2012-08-01
CA2825537C (en) 2017-09-26
CN103348554A (zh) 2013-10-09
WO2012104127A1 (en) 2012-08-09
EP2482416B1 (en) 2014-11-12
RU2013140398A (ru) 2015-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Van Cutsem et al. Test systems for voltage stability studies
RU2605083C2 (ru) Способ управления электрическим генератором
US8120932B2 (en) Low voltage ride through
CN102619580B (zh) 一次调频控制方法及系统
US6404075B1 (en) Uninterruptible power generation system
Ruan et al. Analysis on applicability problems of the aggregation-based representation of wind farms considering DFIGs’ LVRT behaviors
EP3371882B1 (en) Balancing reactive current between a dfig stator and a grid-side inverter
JP5508796B2 (ja) 電源システム制御方法及び電源システム制御装置
US7447568B2 (en) Electric power network
EP2311165A1 (en) Low voltage ride through
US20220302859A1 (en) Control system and method for the rotor side converter of a doubly-fed induction generator in a wind turbine
KR20190033620A (ko) 풍력 터빈 제어 방법 및 시스템
CN111492551A (zh) 可再生能源发电厂的自适应有功功率控制
RU2550154C2 (ru) Способ управления переключателем ответвлений под нагрузкой для цепи силового возбуждения, соответствующий блок и цепь силового возбуждения, содержащая такой блок
EP2793343A1 (en) Coordinating voltage controllers within a wind park being connected to a utility grid
US11557901B2 (en) Method for feeding electrical power into an electrical supply grid
Mohamad et al. A New centralized controller for islanding operation of distribution network connected with rotating type DG
Martínez et al. VAr reserve concept applied to a wind power plant
Constantin et al. Master-follower method for controlling paralell transformers implemented in a numerical protection system
US20230374973A1 (en) Wind turbine auxiliary power system
CN117175680A (zh) 一种海油平台电网控制方法及系统
Pereira et al. Influence of a wind farm in the dynamic voltage stability of a power network
CN112865202A (zh) 用于提供所要求的有功功率的方法
Audring et al. Determination of islanding performance of industrial plants

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner