RU2564539C1 - System for determining synchronising power of synchronous machine - Google Patents

System for determining synchronising power of synchronous machine Download PDF

Info

Publication number
RU2564539C1
RU2564539C1 RU2014141190/07A RU2014141190A RU2564539C1 RU 2564539 C1 RU2564539 C1 RU 2564539C1 RU 2014141190/07 A RU2014141190/07 A RU 2014141190/07A RU 2014141190 A RU2014141190 A RU 2014141190A RU 2564539 C1 RU2564539 C1 RU 2564539C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
parameters
power
electric mode
output
unit
Prior art date
Application number
RU2014141190/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Сергеевич Бердин
Андрей Сергеевич Герасимов
Павел Юрьевич Коваленко
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-технический центр Единой энергетической системы" (ОАО "НТЦ ЕЭС")
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 Открытое акционерное общество "Научно-технический центр Единой энергетической системы" (ОАО "НТЦ ЕЭС") filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-технический центр Единой энергетической системы" (ОАО "НТЦ ЕЭС")
Priority to RU2014141190/07A priority Critical patent/RU2564539C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2564539C1 publication Critical patent/RU2564539C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: system includes digital recorder of electric mode parameters and parameters set at the tested point of the power system; computing facilities and output recorder containing human-machine interface. The computing facilities comprise calculation and analytic unit, which includes a control unit for a set of measurements coming from the digital recorder of electric mode parameters and operating parameters of the synchronous machine (SM), which input is coupled to output the digital recorder of electric mode parameters and SM operating parameters; a unit storing design and experimental SM parameters and characteristics, which input is coupled to one of outputs of the control unit for a set of measurements coming from the digital recorder of electric mode parameters and SM operating parameters; a unit calculating SM synchronising power based on electric mode parameters and SM operating parameters, which inputs are coupled to one of outputs of the control unit for a set of measurements coming from the digital recorder of electric mode parameters and SM operating parameters and output of the unit storing design and experimental SM parameters and characteristics while its output is coupled to input of the human-machine interface displaying data on calculated synchronising power.
EFFECT: determining in real time at the tested point synchronising power of the power system, which represents reaction to occurring oscillation process for further decision making by the dispatcher or respective automatics on measures eliminating such oscillation.
2 cl, 5 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в системах оперативно-диспетчерского и противоаварийного управления для определения синхронизирующей мощности синхронных машин в режиме реального времени на основе измерений параметров электрического режима и параметров работы машины в электроэнергетических системах переменного тока (далее по тексту - ЭЭС).The invention relates to the electric power industry and can be used in operational dispatch and emergency control systems to determine the synchronizing power of synchronous machines in real time based on measurements of the parameters of the electric mode and the parameters of the machine in electric power systems of alternating current (hereinafter - EES).

Уровень техникиState of the art

Настоящий этап развития энергетики характеризуется наличием соединенных относительно слабыми связями крупных концентрированных энергосистем, в состав которых активно включаются мощности распределенной генерации. Изменение состава генерации и структуры электропотребления приводит к уменьшению постоянных инерции элементов энергосистем, повышая чувствительность параметров режима энергосистемы в целом к небольшим возмущениям. В целях повышения управляемости энергосистем внедряется новое оборудование, оснащенное современными быстродействующими устройствами регулирования: асинхронизированные синхронные генераторы, FACTS, накопители энергии. В результате, помимо полезных эффектов, энергосистема приобретает также и некоторые негативные свойства, проявляющиеся, в частности, в возникновении низкочастотных (0,1÷3,0 Гц) колебаний ее режимных параметров.The present stage of development of the energy sector is characterized by the presence of large concentrated power systems connected by relatively weak ties, which actively include distributed generation capacities. Changing the composition of the generation and the structure of energy consumption leads to a decrease in the constant inertia of the elements of the power systems, increasing the sensitivity of the parameters of the power system as a whole to small disturbances. In order to increase the controllability of energy systems, new equipment is being introduced, equipped with modern high-speed control devices: asynchronous synchronous generators, FACTS, energy storage devices. As a result, in addition to beneficial effects, the power system also acquires some negative properties, which are manifested, in particular, in the appearance of low-frequency (0.1–3.0 Hz) oscillations of its operating parameters.

Как правило, собственные частоты электромеханических колебаний расположены в диапазоне 0,1÷2,0 Гц. В связи с этим появление в ЭЭС колебаний на этих частотах может вызвать резонансы в различных частях ЭЭС, приводящие к нарушению параллельной работы отдельных ее частей. Участниками низкочастотных колебаний могут быть отдельные объекты, как генерации электроэнергии, так и синхронной нагрузки (далее - синхронных машин (СМ)) с определенным образом настроенными системами автоматического регулирования. Корректно настроенные системы автоматического регулирования препятствуют изменению частоты в системе - демпфируют, подавляют развивающиеся колебания за счет синхронизирующей мощности. Таким образом, для предотвращения развития колебательных процессов, приводящих к нарушению синхронной работы ЭЭС, важно обладать возможностью оценки эффективности противодействия СМ низкочастотным колебаниям, т.е. количественной оценки синхронизирующей мощности СМ.As a rule, the natural frequencies of electromechanical vibrations are located in the range of 0.1 ÷ 2.0 Hz. In this regard, the appearance in the EES of oscillations at these frequencies can cause resonances in various parts of the EES, leading to disruption of the parallel operation of its individual parts. Participants in low-frequency oscillations can be individual objects, both electric power generation and synchronous load (hereinafter - synchronous machines (SM)) with a certain way configured automatic control systems. Correctly tuned automatic control systems prevent a change in frequency in the system - they dampen, suppress developing oscillations due to synchronizing power. Thus, in order to prevent the development of oscillatory processes leading to disruption of the synchronous operation of EPS, it is important to be able to assess the effectiveness of counteraction of SM with low-frequency oscillations, i.e. quantitative assessment of the synchronizing power of the CM.

В настоящее время в ЕЭС России находится в эксплуатации система мониторинга системных регуляторов в части АРВ и систем возбуждения (СМСР), которая выполняет контроль работоспособности устройств АРВ и систем возбуждения (СВ) при управлении режимами ЭЭС по данным текущей регистрации параметров режима работы генераторов в различных режимах работы - эксплуатационных, аварийных, особых (режим ограничения минимального возбуждения и режим ограничения двукратного значения тока ротора) (RU 132637 U1, H02J 3/24, H02J 13/00, 20.09.2013).Currently, the UES of Russia is operating a monitoring system for system regulators in terms of ARV and excitation systems (CMRS), which monitors the operability of ARV devices and excitation systems (ST) when controlling EPS modes according to the current registration of parameters of the operation mode of generators in various modes work - operational, emergency, special (the mode of limiting the minimum excitation and the mode of limiting the double value of the rotor current) (RU 132637 U1, H02J 3/24, H02J 13/00, 09/20/2013).

Система мониторинга автоматических регуляторов возбуждения и систем возбуждения генераторов, принимаемая за прототип, содержит:The monitoring system of automatic excitation regulators and generator excitation systems, taken as a prototype, contains:

датчики режимных параметров генераторов;sensors of operating parameters of generators;

измерительные преобразователи, осуществляющие формирование привязанных к системе единого времени цифровых режимных параметров контролируемых генераторов;measuring transducers that implement the formation of digital operating parameters of controlled generators tied to a single time system;

анализатор функционирования АРВ-СВ генераторов электростанции со специально разработанным программным обеспечением, предназначенный для выполнения алгоритмической обработки полученных данных;the analyzer of the operation of the ARV-CB generators of the power plant with specially developed software designed to perform algorithmic processing of the received data;

выходной регистратор ЭЭС, на который поступают сигналы о состоянии АРВ и СВ генераторов с анализатора функционирования АРВ-СВ генераторов электростанции;EES output recorder, which receives signals about the state of the ARV and CB generators from the analyzer of the functioning of the ARV-CB generators of the power plant;

датчики дискретных сигналов штатной автоматики системы возбуждения контролируемых генераторов иsensors of discrete signals of standard automation of the excitation system of controlled generators and

локальную сеть для связи измерительных преобразователей и датчиков дискретных сигналов с анализатором функционирования АРВ-СВ генераторов электростанции.a local network for communication of measuring transducers and discrete signal sensors with an analyzer of functioning of the ARV-CB generators of a power plant.

Предлагаемая система схожа с прототипом в части исходных данных и их источника: для определения синхронизирующей мощности СМ используются значения тока и напряжения от штатных датчиков тока (ТТ) и напряжения (TH) каждой из трех фаз в контролируемой точке ЭЭС (точка присоединения СМ к шинам станции), а также дополнительно могут поступать значения напряжения и тока обмотки возбуждения CM (F) и угла положения ротора CM (Ang).The proposed system is similar to the prototype in terms of the initial data and their source: to determine the synchronizing power of the SM, the current and voltage values from the standard current sensors (CT) and voltage (TH) of each of the three phases are used at the monitored point of the EPS (point of connection of the SM to the station buses ), and additionally, voltage and current values of the field winding CM (F) and rotor angle CM (Ang) can be supplied.

Предлагаемая система позволяет выявить активных участников низкочастотных колебаний (генераторы и/или электростанции, синхронная нагрузка), что необходимо для принятия диспетчером или соответствующей автоматикой необходимых и достаточных по объему мер воздействия для предотвращения нарушения устойчивости ЭЭС, а также позволяет количественно оценить участие отдельных СМ в процессе демпфирования колебательных процессов в ЭЭС.The proposed system makes it possible to identify active participants in low-frequency oscillations (generators and / or power plants, synchronous load), which is necessary for the dispatcher or appropriate automation to take the necessary and sufficient measures to prevent impairment of the EPS stability, and also allows to quantify the participation of individual SMs in the process damping of oscillatory processes in EPS.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Технический результат изобретения - определение в режиме реального времени по данным измерений токов и напряжений в контролируемой точке ЭЭС (точка присоединения СМ к шинам станции) синхронизирующей мощности СМ, представляющей реакцию на возникновение колебательного процесса, для последующего принятия диспетчером или соответствующей автоматикой мер воздействия по устранению этих колебаний.The technical result of the invention is the determination in real time, based on measurements of currents and voltages at a controlled point in the EPS (point of connection of the SM to the busbars of the station) of the synchronizing power of the SM, representing the response to the occurrence of an oscillatory process, for subsequent adoption by the controller or appropriate automation measures to eliminate these fluctuations.

Указанный технический результат достигается тем, что система определения синхронизирующей мощности СМ содержит:The specified technical result is achieved by the fact that the system for determining the synchronizing power of the CM contains:

- цифровой регистратор параметров электрического режима и параметров работы СМ, в котором на основании значений тока и напряжения среди прочих параметров электрического режима вычисляются частота системы, активная и реактивная мощности с интервалом 20 мс; также цифровой регистратор может дополнительно фиксировать параметры работы СМ: напряжение и ток обмотки возбуждения, угол положения ротора машины;- a digital recorder of electric mode parameters and SM operation parameters, in which, based on the current and voltage values, among other parameters of the electric mode, the system frequency, active and reactive power are calculated with an interval of 20 ms; Also, the digital recorder can additionally record the SM operation parameters: voltage and current of the field winding, angle of the rotor position of the machine;

- комплекс вычислительных средств;- a complex of computing tools;

- выходной регистратор, содержащий человеко-машинный интерфейс.- an output recorder containing a human-machine interface.

При этом комплекс вычислительных средств содержит расчетно-аналитический блок, который включает:At the same time, the complex of computing tools contains a calculation and analytical unit, which includes:

- блок контроля состава измерений, поступающих от цифрового регистратора параметров электрического режима и параметров работы СМ;- a control unit for the composition of measurements received from the digital recorder of the parameters of the electric mode and the parameters of the SM;

- блок хранения проектных и экспериментальных параметров и характеристик СМ;- storage unit for design and experimental parameters and characteristics of the SM;

- блок расчета синхронизирующей мощности СМ на основе параметров электрического режима и параметров работы машины.- a unit for calculating the synchronizing power of the SM based on the parameters of the electric mode and the parameters of the machine.

Выход расчетно-аналитического блока соединен с выходным регистратором, содержащим человеко-машинный интерфейс, отображающий информацию об участниках и параметрах низкочастотных колебаний.The output of the calculation and analytical unit is connected to the output recorder containing a human-machine interface that displays information about the participants and parameters of low-frequency oscillations.

Работа предлагаемой системы определения синхронизирующей мощности возможна при использовании технологии синхронизированных векторных измерений, в результате применения которой напряжения и токи представляются в виде векторов в системе координат, вращающейся с постоянной скоростью (как правило, соответствующей номинальной частоте переменного тока). Такая технология используется, в частности, и в устройствах СМПР (WAMS) [1].The proposed system for determining the synchronizing power is possible using the technology of synchronized vector measurements, as a result of which the voltages and currents are represented as vectors in a coordinate system rotating at a constant speed (usually corresponding to the rated frequency of the alternating current). This technology is used, in particular, and in devices WMSS [1].

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг. 1 представлена блок-схема системы определения синхронизирующей мощности синхронной машины:In FIG. 1 shows a block diagram of a system for determining the synchronizing power of a synchronous machine:

- блок 1 - цифровой регистратор параметров электрического режима и параметров работы СМ;- block 1 - a digital recorder of the parameters of the electric mode and the parameters of the SM;

- расчетно-аналитический блок, включающий:- settlement and analytical unit, including:

- блок 2 - блок контроля состава измерений, поступающих от цифрового регистратора параметров электрического режима и параметров работы СМ;- block 2 - control unit for the composition of measurements received from the digital recorder of the parameters of the electric mode and the parameters of the SM;

- блок 3 - блок хранения проектных и экспериментальных параметров и характеристик СМ;- block 3 - block storage of design and experimental parameters and characteristics of the SM;

- блок 4 - блок расчета синхронизирующей мощности СМ на основе параметров электрического режима и параметров работы машины;- block 4 - block calculating the synchronizing power of the SM based on the parameters of the electric mode and the parameters of the machine;

- блок 5 - выходной регистратор с человеко-машинным интерфейсом.- block 5 - output recorder with human-machine interface.

На фиг. 2 представлены результаты испытаний предлагаемой системы определения синхронизирующей мощности.In FIG. 2 presents the test results of the proposed system for determining the synchronizing power.

На фиг. 3 представлены результаты оценки допущений, принимаемых при расчете.In FIG. 3 presents the results of the assessment of assumptions made in the calculation.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

На фиг. 1 представлена блок-схема заявляемого устройства - системы определения синхронизирующей мощности синхронной машины.In FIG. 1 shows a block diagram of the inventive device is a system for determining the synchronizing power of a synchronous machine.

На входы цифрового регистратора 1 параметров электрического режима и параметров работы СМ поступают значения тока и напряжения от штатных датчиков тока (ТТ) и напряжения (ТН) каждой из трех фаз в контролируемой точке ЭЭС (точка присоединения СМ к шинам станции), а также дополнительно могут поступать значения напряжения и тока обмотки возбуждения CM (F) и угла положения ротора CM (Ang). На основании значений тока и напряжения среди прочих параметров электрического режима вычисляются частота системы и активная и реактивная мощности с интервалом 20 мс.The values of current and voltage from the standard current sensors (CT) and voltage (VT) of each of the three phases at the monitored point of the EPS (the point of connection of the SM to the busbars of the station) are received at the inputs of the digital recorder 1 of the electric mode parameters and the SM operation parameters, and can also optionally field voltage and current values of the field winding CM (F) and rotor angle CM (Ang). Based on the values of current and voltage, among other parameters of the electric mode, the system frequency and active and reactive power are calculated with an interval of 20 ms.

На выходы цифрового регистратора 1 подаются значения измерений и полученные из них параметры.The outputs of the digital recorder 1 are the values of the measurements and the parameters obtained from them.

Расчетно-аналитический блок реализует идею, заключающуюся в том, что для оценки способности СМ сохранять синхронный режим при отклонении угла нагрузки синхронной машины θ от некоторого установившегося значения θo на некоторую величину Δθ используют синхронизирующий момент ∂М/∂θ и, соответственно, удельную синхронизирующую мощность ∂Р/∂θ [2].The computational-analytical unit implements the idea that to assess the ability of the SM to maintain synchronous mode when the load angle of the synchronous machine θ deviates from a certain steady-state value θ o by a certain value Δθ, use the synchronizing moment ∂M / ∂θ and, accordingly, the specific synchronizing power ∂Р / ∂θ [2].

Расчетно-аналитический блок включает блок 2 контроля состава измерений, поступающих от цифрового регистратора 1, блок 3 хранения проектных и экспериментальных параметров СМ и блок 4 расчета синхронизирующей мощности СМ на основе параметров электрического режима и параметров работы машины.The calculation and analytical unit includes a unit 2 for monitoring the composition of measurements received from the digital recorder 1, a unit 3 for storing the design and experimental parameters of the SM, and a unit 4 for calculating the synchronizing power of the SM based on the parameters of the electric mode and machine operation parameters.

В блоке 2 контроля состава измерений, поступающих от цифрового регистратора параметров электрического режима и параметров работы СМ, реализуется определение наличия измерений, необходимых для расчета синхронизирующей мощности СМ.In block 2 of the control of the composition of measurements received from the digital recorder of the parameters of the electric mode and the parameters of the SM, the determination of the availability of measurements necessary to calculate the synchronizing power of the SM is implemented.

Вход блока 2 соединен с выходом цифрового регистратора 1.The input of block 2 is connected to the output of digital recorder 1.

Блок 2 имеет два выхода. Первый из них, обозначенный «Д», задействуется в случае наличия всех измерений, необходимых для расчета синхронизирующей мощности, а именно:Block 2 has two outputs. The first of them, marked "D", is used if all the measurements necessary for calculating the synchronizing power are available, namely:

- векторы напряжений и токов фаз обмотки статора СМ;- vectors of voltages and currents of phases of the stator winding SM;

- значение угла нагрузки СМ либо значения электрической угловой скорости вращения ротора и синхронной электрической угловой скорости вращения поля статора.- the value of the SM load angle or the value of the electric angular velocity of rotation of the rotor and the synchronous electric angular velocity of rotation of the stator field.

Второй из них, обозначенный «Н», задействуется в случае отсутствия какого-либо из измерений, необходимых для расчета синхронизирующей мощности.The second of them, designated “H”, is used in the absence of any of the measurements necessary for calculating the synchronizing power.

Выход «Д» блока 2 соединен с входом блока 4 расчета синхронизирующей мощности СМ на основе параметров электрического режима и параметров работы машины. На выход «Д» подаются данные измерений, необходимых для расчета синхронизирующей мощности. Выход «Н» блока 2 соединен с входом блока 3 хранения проектных и экспериментальных параметров и характеристик СМ. На выход «Н» подаются данные имеющихся измерений и информация об отсутствующих измерениях.The output "D" of block 2 is connected to the input of block 4 for calculating the synchronizing power of the SM based on the parameters of the electric mode and the parameters of the machine. The output "D" is the measurement data necessary for calculating the synchronizing power. The output "N" of block 2 is connected to the input of block 3 for storing design and experimental parameters and characteristics of the SM. The output "H" is the data of available measurements and information about the missing measurements.

В блоке 3 хранятся следующие проектные и экспериментальные параметры и характеристики СМ:In block 3, the following design and experimental parameters and characteristics of the SM are stored:

- номинальные значения напряжения и тока статора;- rated voltage and current of the stator;

- индуктивное сопротивление Потье Xp;- inductive resistance Potier X p ;

- индуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки якоря Хσ;- inductive resistance to scattering of the phase of the armature winding X σ ;

- характеристика холостого хода;- idle characteristic;

- характеристика 3-фазного короткого замыкания.- characteristic of a 3-phase short circuit.

Вход блока 3 соединен с выходом «Н» блока 2. На выход блока 3 подаются данные имеющихся измерений, а также проектные и экспериментальные параметры и характеристики СМ, необходимые для определения синхронизирующей мощности СМ.The input of block 3 is connected to the output “H” of block 2. The output of block 3 is fed with the data of available measurements, as well as design and experimental parameters and characteristics of the SM, which are necessary to determine the synchronizing power of the SM.

Выход блока 3 соединен с входом блока 4 расчета синхронизирующей мощности СМ на основе параметров электрического режима и параметров работы машины.The output of unit 3 is connected to the input of unit 4 for calculating the synchronizing power of the SM based on the parameters of the electric mode and the parameters of the machine.

В блоке 4 выполняется расчет синхронизирующей мощности. Расчет синхронизирующей мощности СМ выполняется следующим образом:In block 4, the synchronization power calculation is performed. The calculation of the synchronizing power of the CM is performed as follows:

- если значение угла нагрузки синхронной машины θ определяется путем непосредственных измерений, либо используя интегрирование разности мгновенных значений электрической угловой скорости вращения ротора ω и синхронной электрической угловой скорости вращения поля статора (частота системы) [2] ( θ = 0 t ( ω ω c ) d t )

Figure 00000001
, удельная синхронизирующая мощность Pсм(t) для любого момента времени t определяется по следующей формуле (способ 1):- if the value of the load angle of the synchronous machine θ is determined by direct measurements, or by integrating the difference between the instantaneous values of the electric angular velocity of rotation of the rotor ω and the synchronous electric angular velocity of rotation of the stator field (system frequency) [2] ( θ = 0 t ( ω - ω c ) d t )
Figure 00000001
, the specific synchronizing power P cm (t) for any time t is determined by the following formula (method 1):

Pсм(t)=∂Pэм(t)/∂θ(t);P cm (t) = ∂P em (t) / ∂θ (t);

- если непосредственные измерения угла нагрузки СМ или электрической угловой скорости вращения ротора ω отсутствуют, для определения синхронизирующей мощности СМ необходимо предварительно рассчитать угол нагрузки СМ с использованием данных, хранящихся в блоке хранения проектных и экспериментальных параметров СМ по следующей формуле:- if there are no direct measurements of the SM load angle or electric rotor angular rotational speed ω, to determine the synchronizing power of the SM, it is necessary to first calculate the SM load angle using the data stored in the storage unit for the design and experimental SM parameters according to the following formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

При этом учет насыщения магнитной цепи осуществляется для известных значений тока нагрузки и тока возбуждения в текущий момент времени (способ 2);In this case, the saturation of the magnetic circuit is taken into account for the known values of the load current and the excitation current at the current time (method 2);

- если измерения параметров работы возбуждения отсутствуют, определение синхронизирующей мощности выполняется без учета непостоянства значений параметров и их зависимости от нагрузки и тока возбуждения (способ 3).- if there are no measurements of the parameters of the excitation work, the determination of the synchronizing power is performed without taking into account the inconsistency of the parameter values and their dependence on the load and excitation current (method 3).

Таким образом, определив угол нагрузки синхронной машины, можно определить синхронизирующую мощность для любого момента времени. По зависимости Рсм(t), в свою очередь, можно оценивать качество работы системных регуляторов.Thus, by determining the load angle of the synchronous machine, it is possible to determine the synchronizing power for any moment in time. According to the dependence of P cm (t), in turn, it is possible to evaluate the quality of the system regulators.

Вход блока 4 соединен с выходами блоков 2 и 3.The input of block 4 is connected to the outputs of blocks 2 and 3.

На выход блока 4 подается значение рассчитанной синхронизирующей мощности СМ.The output of block 4 is the value of the calculated synchronizing power CM.

Значение рассчитанной синхронизирующей мощности СМ подается на вход блока 5 - выходного регистратора, содержащего человеко-машинный интерфейс. Полученная информация о синхронизирующей мощности СМ может быть использована диспетчером как для решения задач оперативного диспетчерского управления ЭЭС, так и задач противоаварийного управления.The value of the calculated synchronizing power of the CM is fed to the input of block 5 - the output recorder containing the human-machine interface. The information obtained on the synchronizing power of the SM can be used by the dispatcher both to solve the tasks of the operational dispatch control of the EPS, and the emergency control tasks.

Работоспособность предлагаемого технического решения подтверждена результатами испытаний.The performance of the proposed technical solution is confirmed by the test results.

В качестве практического примера было оценено участие турбогенератора номинальной мощностью 800 МВт в демпфировании низкочастотных колебаний, произошедших во время технологического инцидента [3]. Так как регистратором СМПР измерялись только токи и напряжения обмоток статора, расчеты выполнялись без учета непостоянства значений параметров СМ и их зависимости от нагрузки и тока возбуждения (в соответствии со способом 3).As a practical example, the participation of a turbogenerator with a rated power of 800 MW in the damping of low-frequency oscillations that occurred during a technological incident was evaluated [3]. Since the SMPR recorder measured only the currents and voltages of the stator windings, the calculations were performed without taking into account the inconsistency of the values of the SM parameters and their dependence on the load and excitation current (in accordance with method 3).

Для иллюстрации работы системы на фиг. 2 представлены полученные зависимости активной мощности генератора от его угла нагрузки.To illustrate the operation of the system of FIG. Figure 2 shows the obtained dependences of the active power of the generator on its load angle.

График активной мощности генератора Рг в данном инциденте приведен на фиг. 2а. На фиг. 2б приведены полученные зависимости активной мощности генератора от угла его нагрузки θ по одному циклу НЧК для указанных интервалов.The graph of the active power of the generator P g in this incident is shown in FIG. 2a. In FIG. Figure 2b shows the obtained dependences of the active power of the generator on its load angle θ for one LPS cycle for the indicated intervals.

На интервалах по 10 секунд (8 циклов НЧК), обозначенных на фиг. 2а, определялись следующие величины:At intervals of 10 seconds (8 LF cycles), indicated in FIG. 2a, the following values were determined:

Р г с р

Figure 00000003
- среднее значение мощности генератора; R g from R
Figure 00000003
- the average value of the generator power;

Р г м и н

Figure 00000004
- минимальное значение мощности генератора; R g m and n
Figure 00000004
- the minimum value of the generator power;

Р г м а к с

Figure 00000005
- максимальное значение мощности генератора; R g m but to from
Figure 00000005
- the maximum value of the generator power;

θср - среднее значение угла нагрузки генератора; cf. θ - average angle generator load;

θмин - минимальное значение угла нагрузки генератора;θ min is the minimum value of the generator load angle;

θмакс - максимальное значение угла нагрузки генератора;θ max is the maximum value of the generator load angle;

Р с и н х . у д с р

Figure 00000006
- среднее значение удельной синхронизирующей мощности; R from and n x . at d from R
Figure 00000006
- the average value of the specific synchronizing power;

Р с и н х . у д м и н

Figure 00000007
- минимальное значение удельной синхронизирующей мощности; R from and n x . at d m and n
Figure 00000007
- the minimum value of the specific synchronizing power;

Р с и н х . у д м а к с

Figure 00000008
- максимальное значение удельной синхронизирующей мощности. R from and n x . at d m but to from
Figure 00000008
- the maximum value of the specific synchronizing power.

Результаты расчетов приведены в табл. 1.The calculation results are given in table. one.

Figure 00000009
Figure 00000009

Средняя удельная синхронизирующая мощность характеризует количество энергии, прилагаемое генератором на демпфирование колебательного процесса. Из табл.1 видно, что наименьшая величина Р с и н х . у д с р = 26,15 М В т / г р а д

Figure 00000010
имела место при наибольшей амплитуде низкочастотных колебаний. После разгрузки генератора ее величина увеличилась до 34,82 МВт/град и перед затуханием достигла величины 41,06 МВт/град.The average specific synchronizing power characterizes the amount of energy applied by the generator to damping the oscillatory process. From table 1 it is seen that the smallest value R from and n x . at d from R = 26.15 M AT t / g R but d
Figure 00000010
took place at the largest amplitude of low-frequency oscillations. After unloading the generator, its value increased to 34.82 MW / deg and before attenuation reached 41.06 MW / deg.

Оценка влияния допущений, принятых в расчете без учета непостоянства значений параметров СМ и их зависимости от нагрузки и тока возбуждения, выполнена в среде MATLAB на модели двухрайонной системы, представленной в главе 12 «Power System Stability and Control» [4]. В качестве примера из работы были выведены PSS генераторов 1, 2, 4, в результате чего наблюдаются затухающие НЧК активной мощности генераторов амплитудой до 50 МВт и частотой 0,55 Гц. На фиг. 3а приведен график НЧК активной мощности Рг, зафиксированной на генераторе 3. На фиг. 3б приведена зависимость активной мощности Рг генератора 3 от значений угла нагрузки генератора θ, полученных в результате измерения (способ 1) и расчета (способ 3). Результаты расчетов приведены в табл. 2.The influence of the assumptions made in the calculation without taking into account the inconsistency of the SM parameter values and their dependence on the load and the excitation current was evaluated in the MATLAB medium using the model of a two-district system presented in Chapter 12 “Power System Stability and Control” [4]. As an example, PSS generators 1, 2, 4 were deduced from the work, as a result of which decaying LFBs of active power of generators with an amplitude of up to 50 MW and a frequency of 0.55 Hz are observed. In FIG. 3a is a graph of the LFK of active power P g fixed on the generator 3. FIG. 3b shows the active power P r of the generator 3 by the generator load angle values θ, derived from the measurements (method 1) and calculating (method 3). The calculation results are given in table. 2.

Figure 00000011
Figure 00000011

Из табл.2 видно, что допущения, принятые в способе 3, для модели приводят к увеличению амплитуды колебаний угла нагрузки генератора и снижению удельной синхронизирующей мощности. В то же время характер процесса при этом сохраняется, что позволяет выполнить оценочный анализ.From table 2 it is seen that the assumptions adopted in method 3 for the model lead to an increase in the amplitude of oscillations of the generator load angle and a decrease in specific synchronizing power. At the same time, the nature of the process is preserved, which makes it possible to perform an evaluation analysis.

Таким образом, представленный для иллюстрации пример работы подтверждает, что предлагаемая система позволяет определять величину синхронизирующей мощности, развиваемой СМ в процессе демпфирования колебаний.Thus, the operation example presented for illustration confirms that the proposed system allows one to determine the amount of synchronizing power developed by the SM in the process of damping oscillations.

Реализация предлагаемого технического решения может быть осуществлена с использованием современных цифровых средств обработки и вычислений сигналов.Implementation of the proposed technical solution can be carried out using modern digital signal processing and calculation tools.

В качестве цифровых регистраторов параметров электрического режима могут быть использованы штатные многофункциональные измерительные преобразователи систем WAMS или СМПР [1], обеспечивающие преобразование и векторную обработку сигналов. В качестве выходного регистратора, содержащего человеко-машинный интерфейс, может быть использован терминал АС СИ СМПР (Автоматизированной системы сбора информации СМПР). Таким образом, блоки определения наличия и параметров и участников низкочастотных колебаний могут быть введены в состав системы мониторинга переходных режимов ЭЭС.As digital recorders of electric mode parameters, standard multifunctional measuring transducers of WAMS or SMPR systems [1] can be used, which provide signal conversion and vector processing. As an output recorder containing a human-machine interface, the AS SI SMPR terminal can be used (Automated information gathering system SMPR). Thus, the blocks for determining the presence and parameters and participants of low-frequency oscillations can be introduced into the monitoring system of transient modes of EPS.

Источники информацииInformation sources

1. Могилко Р.Н.: Система мониторинга переходных режимов для объектов РАО «ЕЭС России», журнал «Энергетик», 7/2006.1. Mogilko RN: Transient monitoring system for RAO UES of Russia facilities, Energetik magazine, 7/2006.

2. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины: учеб. для студентов вузов, обучающихся по направлению подгот. дипломиров. специалистов "Электротехника, электромеханика и электротехнологии": в 2 т. / А.В. Иванов-Смоленский. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-во МЭИ, 2004.2. Ivanov-Smolensky A.V. Electric cars: textbook. for university students studying in the field of training. diplomats. specialists "Electrical Engineering, Electromechanics and Electrotechnology": in 2 tons / A.V. Ivanov-Smolensky. 2nd ed., Revised. and add. M .: Publishing House MPEI, 2004.

3. Оценка участия синхронного генератора в демпфировании низкочастотных колебаний по данным синхронизированных векторных измерений. А.С. Берлин, А.С. Герасимов, Ю.П. Захаров, П.Ю. Коваленко, А.Н. Мойсейченков. Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Энергетика», 2013. - Том 13. - №2.3. Assessment of the participation of the synchronous generator in the damping of low-frequency oscillations according to the data of synchronized vector measurements. A.S. Berlin, A.S. Gerasimov, Yu.P. Zakharov, P.Yu. Kovalenko, A.N. Moiseichenkov. Bulletin of the South Ural State University. A series of "Energy", 2013. - Volume 13. - No. 2.

4. P.S. Kundur. «Power System Stability and Control»: McGraw-Hill Professional, 1994. - 1176.4. P.S. Kundur. “Power System Stability and Control”: McGraw-Hill Professional, 1994. - 1176.

Claims (2)

1. Система определения синхронизирующей мощности синхронной машины (СМ) в энергосистемах переменного тока, содержащая цифровой регистратор параметров электрического режима и параметров работы синхронной машины, установленный в контролируемой точке энергосистемы; комплекс вычислительных средств и выходной регистратор, содержащий человеко-машинный интерфейс, отличающаяся тем, что комплекс вычислительных средств содержит расчетно-аналитический блок, который включает блок контроля состава измерений, поступающих от цифрового регистратора параметров электрического режима и параметров работы синхронной машины; блок хранения проектных и экспериментальных параметров и характеристик синхронной машины, вход которого соединен с одним из выходов блока контроля состава измерений, поступающих от цифрового регистратора параметров электрического режима и параметров работы синхронной машины; блок расчета синхронизирующей мощности синхронной машины на основе параметров электрического режима и параметров работы машины, входы которого соединены с одним из выходов блока контроля состава измерений, поступающих от цифрового регистратора параметров электрического режима и параметров работы синхронной машины, и выходом блока хранения проектных и экспериментальных параметров и характеристик синхронной машины, а выход соединен с входом выходного регистратора, отображающего информацию о рассчитанной синхронизирующей мощности.1. A system for determining the synchronizing power of a synchronous machine (SM) in AC power systems, comprising a digital recorder of electric mode parameters and synchronous machine operation parameters installed at a controlled point in the power system; a complex of computing means and an output recorder containing a human-machine interface, characterized in that the complex of computing means comprises a computational and analytical unit, which includes a unit for monitoring the composition of measurements received from the digital recorder of the parameters of the electric mode and the parameters of the synchronous machine; a unit for storing design and experimental parameters and characteristics of the synchronous machine, the input of which is connected to one of the outputs of the unit for monitoring the composition of measurements received from the digital recorder of the parameters of the electric mode and operation parameters of the synchronous machine; a unit for calculating the synchronizing power of a synchronous machine based on the parameters of the electric mode and the parameters of the machine, the inputs of which are connected to one of the outputs of the control unit of the composition of measurements received from the digital recorder of the parameters of the electric mode and parameters of the synchronous machine, and the output of the storage unit for design and experimental parameters and characteristics of the synchronous machine, and the output is connected to the input of the output recorder that displays information about the calculated synchronizing power. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве цифрового регистратора параметров электрического режима используется штатный многофункциональный измерительный преобразователь системы мониторинга переходных режимов электроэнергетической системы, а в качестве выходного регистратора, содержащего человеко-машинный интерфейс, используется центр регистрации системы мониторинга переходных режимов электроэнергетической системы. 2. The system according to claim 1, characterized in that a standard multifunctional measuring transducer of the transient monitoring system of the electric power system is used as a digital recorder of electric mode parameters, and a transient monitoring system registration center is used as an output recorder containing a human-machine interface electric power system.
RU2014141190/07A 2014-10-01 2014-10-01 System for determining synchronising power of synchronous machine RU2564539C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014141190/07A RU2564539C1 (en) 2014-10-01 2014-10-01 System for determining synchronising power of synchronous machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014141190/07A RU2564539C1 (en) 2014-10-01 2014-10-01 System for determining synchronising power of synchronous machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2564539C1 true RU2564539C1 (en) 2015-10-10

Family

ID=54289522

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014141190/07A RU2564539C1 (en) 2014-10-01 2014-10-01 System for determining synchronising power of synchronous machine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2564539C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2663826C1 (en) * 2017-08-11 2018-08-10 Акционерное общество "Научно-технический центр Единой энергетической системы" (АО "НТЦ ЕЭС") System of determination of inertial constant synchronous machine

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2014707C1 (en) * 1991-07-08 1994-06-15 Научно-производственное объединение "Марс" Equipment for automatic synchronization of synchronous generators
RU2412512C1 (en) * 2010-01-22 2011-02-20 Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс") Emergency control method of power of turbine generator of modular thermal power station (versions)
RU132637U1 (en) * 2013-02-06 2013-09-20 Открытое Акционерное Общество "Системный Оператор Единой Энергетической Системы" SYSTEM OF MONITORING AUTOMATIC EXCITATION REGULATORS AND SYSTEMS OF EXCITATION OF GENERATORS

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2014707C1 (en) * 1991-07-08 1994-06-15 Научно-производственное объединение "Марс" Equipment for automatic synchronization of synchronous generators
RU2412512C1 (en) * 2010-01-22 2011-02-20 Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс") Emergency control method of power of turbine generator of modular thermal power station (versions)
RU132637U1 (en) * 2013-02-06 2013-09-20 Открытое Акционерное Общество "Системный Оператор Единой Энергетической Системы" SYSTEM OF MONITORING AUTOMATIC EXCITATION REGULATORS AND SYSTEMS OF EXCITATION OF GENERATORS

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2663826C1 (en) * 2017-08-11 2018-08-10 Акционерное общество "Научно-технический центр Единой энергетической системы" (АО "НТЦ ЕЭС") System of determination of inertial constant synchronous machine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Blodt et al. Mechanical load fault detection in induction motors by stator current time-frequency analysis
Blodt et al. On-line monitoring of mechanical faults in variable-speed induction motor drives using the Wigner distribution
US10658961B2 (en) Method for identifying the discrete instantaneous angular speed of an electromechanical system
EP2502320B1 (en) A grid oscillation analysis method and apparatus therefor
US8912792B2 (en) Systems and methods for rotor angle measurement in an electrical generator
US20150331052A1 (en) Synchronous Machine Monitoring Using Time Stamped Electrical and Mechanical Data
Salomon et al. Induction motor efficiency evaluation using a new concept of stator resistance
JP2005204367A (en) Synchronous phasor measuring device
RU2564539C1 (en) System for determining synchronising power of synchronous machine
Zweigle et al. Adding shaft angle measurement to generator protection and monitoring
Hichem et al. Fuzzy monitoring of stator and rotor winding faults for DFIG used in wind energy conversion system
Kovalenko et al. Comparing the techniques of defining the synchronous machine load angle
CN108536116A (en) A kind of test method and system of governing system
Kovalenko et al. Estimation of synchronous generator participation in low-frequency oscillations damping based on synchronized phasor measurements
RU132637U1 (en) SYSTEM OF MONITORING AUTOMATIC EXCITATION REGULATORS AND SYSTEMS OF EXCITATION OF GENERATORS
CN103995204B (en) The on-line monitoring method in a kind of power system forced oscillation source and device
Mollet et al. Multi-physical signature analysis of induction machines under unbalanced supply voltage
CN105629189A (en) Determination method and avoiding method for pseudo oscillation of power frequency measurement
RU2663826C1 (en) System of determination of inertial constant synchronous machine
KR101103513B1 (en) Method of trouble diagnosis for synchronous generator
CN104267243A (en) Method and device for measuring parameters of inner potential and reactance of synchronous generator
CN108459219A (en) A kind of method and system for testing excitation system
Kumar et al. Estimation of Alternator Rotor Angle by using Synchronized Voltage and Current Phasors
Zaggout et al. Wind turbine condition monitoring using generator control loop signals
Bliznyuk et al. Defining the equivalent inertia constant of generating unit based on electromechanical transient measurements