RU2752693C1 - Method for remote synchronisation and restoration of normal mode of abnormally divided electrical network with generators - Google Patents
Method for remote synchronisation and restoration of normal mode of abnormally divided electrical network with generators Download PDFInfo
- Publication number
- RU2752693C1 RU2752693C1 RU2020131758A RU2020131758A RU2752693C1 RU 2752693 C1 RU2752693 C1 RU 2752693C1 RU 2020131758 A RU2020131758 A RU 2020131758A RU 2020131758 A RU2020131758 A RU 2020131758A RU 2752693 C1 RU2752693 C1 RU 2752693C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- voltage
- network
- parts
- generators
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/40—Synchronising a generator for connection to a network or to another generator
- H02J3/42—Synchronising a generator for connection to a network or to another generator with automatic parallel connection when synchronisation is achieved
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано в электроэнергетических системах, электрических сетях при децентрализованной автоматической синхронизации и восстановлении нормальных режимов параллельной работы разделившихся частей электрической сети с генераторами и одинаковыми номинальными частотами и напряжениями.The proposed invention relates to the field of electrical power industry and can be used in electrical power systems, electrical networks with decentralized automatic synchronization and restoration of normal modes of parallel operation of separated parts of the electrical network with generators and the same nominal frequencies and voltages.
Известен способ синхронизации возбужденного синхронного генератора с сетью (Патент №2494513 RU, МПК H02J 3/40) в котором достигается быстрое включение синхронного генератора на параллельную работу с сетью с малыми ударными токами без регулирования мощности (скорости) первичного двигателя в процессе разгона. Возбуждение генератора регулируется таким образом, чтобы при синхронной скорости вращения напряжение генератора равнялось напряжению сети. По мере разгона генератора напряжение на статорной обмотке генератора увеличивается пропорционально скорости вращения, и непрерывно сравнивается с напряжением сети. Включение генератора в сеть происходит при наборе номинальной скорости вращения и в момент, когда минимум напряжения биения становится меньше или равным 10% номинального напряжения генератора.There is a known method of synchronizing an excited synchronous generator with a network (Patent No. 2494513 RU, IPC
Однако указанный способ обладает следующими недостатками:However, this method has the following disadvantages:
- Способ применяется только в случае, когда генератор исходно находится в отключенном состоянии;- The method is applied only in the case when the generator is initially in a disconnected state;
- Способ может применяться для синхронизации генератора с сетью при контроле напряжения генератора и сборных шин в месте его включения;- The method can be used to synchronize the generator with the mains while monitoring the voltage of the generator and the busbars at the point of its switching on;
- Способ нуждается в дополнительном устройстве для регулирования возбуждения в процессе разгона.- The method requires an additional device to regulate the excitation during the acceleration process.
Кроме того, известен способ синхронизации и включения на параллельную работу регулируемого статического источника переменного напряжения и источника переменного напряжения (Патент №2381607 RU, МПК H02J 3/42) с целью снижения броска уравнительного тока между источниками в момент их подключения в режим параллельной работы. Способ может быть использован при построении систем электроснабжения или систем гарантированного электропитания, в которых для достижения надежности электропитания и повышения выходной мощности базового источника электрической энергии в локальную или промышленную сеть дополнительно параллельно включают на общую нагрузку статический источник.In addition, there is a known method of synchronization and parallel operation of an adjustable static AC voltage source and an AC voltage source (Patent No. 2381607 RU, IPC
При этом включение должно быть с минимальным броском уравнительного тока и с минимальными переходными процессами. Регулируемым статическим источником в этом случае может быть преобразователь частоты, автономный инвертор напряжения или последовательное включение выпрямителя и автономного инвертора напряжения, а первичным источником энергии для них может быть синхронный генератор с переменной скоростью вращения ротора (ветроэнергетика, малая гидроэнергетика, дизельные установки) или источник постоянного напряжения (солнечная батарея, аккумулятор). Однако, указанный способ обладает следующими недостатками:In this case, the switching on must be with a minimum inrush of the equalizing current and with minimum transients. In this case, a controlled static source can be a frequency converter, an autonomous voltage inverter or a series connection of a rectifier and an autonomous voltage inverter, and the primary source of energy for them can be a synchronous generator with a variable rotor speed (wind power, small hydropower, diesel installations) or a constant voltage (solar battery, battery). However, this method has the following disadvantages:
- Невозможность выполнения синхронизации частей электрической сети на удаленных коммутационных аппаратах без передачи данных о частоте, модуле и фазе напряжения с внешней стороны отключенного аппарата к устройству регулирования этих параметров статического источника;- The impossibility of synchronizing parts of the electrical network on remote switching devices without transmitting data about the frequency, module and phase of the voltage from the outside of the disconnected device to the device for regulating these parameters of the static source;
- Необходимость установки преобразователя частоты, инверторов и т.п., что сильно сказывается на удорожании способа.- The need to install a frequency converter, inverters, etc., which greatly affects the rise in the cost of the method.
Наиболее близким, принятым за прототип предлагаемого изобретения, является Способ синхронизации энергосистемы и отделившегося в аварийном режиме энергорайона (а.с. №1647765 СССР, МПК H02J 3/42) в котором синхронизацию отделившейся части энергосистемы осуществляют путем измерения разности частот и фаз векторов напряжений на соединяемых с помощью выключателя элементах энергосистемы, отключения части нагрузки в отделившемся энергорайоне и включением выключателя при разности частот и фаз векторов напряжений менее допустимых значений. В предлагаемом способе дополнительно измеряют частоту и величину генерации в отделившейся части энергосистемы и по данным параметрам определяют оптимальную величину мощности отключаемой нагрузки для осуществления синхронизации. Это позволяет уменьшить время синхронизации и, тем самым, сократить время отключения потребителей в аварийных режимах с отделением части энергосистемы. Однако, указанный способ обладает следующими недостатками:The closest, taken as a prototype of the proposed invention, is the Method for synchronizing the power system and the power district that separated in emergency mode (AS No. 1647765 USSR, IPC
- Необходимо привлечение оперативного персонала для выполнения ручной синхронизации на выключателях, где отсутствуют синхронизирующие устройства, или использование телемеханики для передачи данных о частоте, фазе напряжения и команд на включение удаленных коммутационных аппаратов;- It is necessary to involve operating personnel to perform manual synchronization on circuit breakers where there are no synchronizing devices, or use telemechanics to transmit data on frequency, voltage phase and commands to turn on remote switching devices;
- В способе, внимание уделяется только частоте, а регулирование напряжения во время синхронизации отсутствует.- In the method, attention is only paid to the frequency, and there is no voltage regulation during synchronization.
Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является автоматическая синхронизация и восстановление нормального режима параллельной работы разделившихся частей электрической сети с включенными в сеть работающими генераторами на удаленных коммутационных аппаратах, а не на выключателе генератора с контролем напряжения генератора и сборных шин в месте его подключения, без применения дополнительных устройств для регулирования возбуждения, без применения преобразователей частоты, без привлечения оперативного персонала или использования телепередачи данных и команд телеуправления коммутационными аппаратами.The task (technical result) of the proposed invention is automatic synchronization and restoration of the normal mode of parallel operation of the separated parts of the electrical network with operating generators connected to the network on remote switching devices, and not on the generator switch with monitoring the voltage of the generator and busbars at the point of its connection, without using additional devices for excitation control, without the use of frequency converters, without the involvement of operating personnel or the use of data transmission and telecontrol commands for switching devices.
Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом способе балансирование послеаварийных режимов в отделившихся частях сети, при необходимости, осуществляется средствами противоаварийного ограничения недопустимых отклонений частоты и напряжения, синхронизацию аварийно разделенных активных частей электрической сети осуществляют путем измерения разности частот, модуля и фаз векторов напряжений с двух сторон коммутационных аппаратов, соединяющих синхронизируемые части электрической сети, включают коммутационные аппараты при выполнении условий допустимости этих разностей, после синхронизации по факту включения коммутационных аппаратов переходят от регулирования частоты и напряжения на генераторах к регулированию перетока по сечению, связывающему ранее разделенные части, или к регулированию частоты и напряжения в объединенной сети, при этом с целью автоматической синхронизации и восстановления нормального режима параллельной работы разделившихся частей электрической сети на удаленных коммутационных аппаратах без использования передачи данных и команд телеуправления ими, на генераторах разделенных частей сети создают согласованное линейное периодическое низкочастотное изменение напряжения и частоты с разной для каждой отделившейся части частотой, после включения коммутационных аппаратов, разделявших части сети, фиксируют переход на параллельную работу частей сети по факту снижения зависимости изменений частоты от изменений выдаваемой генераторами мощности, прекращают периодическое низкочастотное изменение мощности и напряжения генератора.The task is solved due to the fact that in the proposed method, the balancing of post-emergency modes in the separated parts of the network, if necessary, is carried out by means of emergency limitation of unacceptable deviations of frequency and voltage, synchronization of the emergency separated active parts of the electrical network is carried out by measuring the frequency difference, module and phases of voltage vectors on both sides of the switching devices connecting the synchronized parts of the electrical network, the switching devices are turned on when the conditions for the admissibility of these differences are met, after synchronization, upon switching on the switching devices, they switch from regulating the frequency and voltage on the generators to regulating the flow over the section connecting the previously divided parts, or to regulation of frequency and voltage in the interconnected network, with the aim of automatic synchronization and restoration of the normal mode of parallel operation of the separated parts of the electrical network at a distance switching devices without the use of data transmission and telecontrol commands, on the generators of the separated network parts, a coordinated linear periodic low-frequency change in voltage and frequency is created with a different frequency for each separated part, after switching on the switching devices that separated the network parts, the transition to parallel operation of the network parts is recorded on the fact of reducing the dependence of frequency changes on changes in the power output by the generators, the periodic low-frequency change in the power and voltage of the generator is stopped.
На фиг. 1 представлена схема электрической сети, в которой после ее аварийного разделения осуществляется удаленная синхронизация аварийно разделившихся частей сети и восстановление нормального режима их параллельной работы; на фиг. 2 представлен график процесса разделения, синхронизации и восстановления нормального режима параллельной работы аварийно разделившихся частей сети с генераторами.FIG. 1 shows a diagram of an electrical network, in which, after its emergency separation, remote synchronization of the emergency divided parts of the network is carried out and the restoration of the normal mode of their parallel operation; in fig. 2 shows a graph of the process of separation, synchronization and restoration of the normal mode of parallel operation of the emergency divided parts of the network with generators.
Схема электрической сети с удаленной синхронизацией и блоком управления восстановлением нормального режима параллельной работы (фиг 1) содержит трансформатор связи (1) с выключателями (2, 3) и выключатель фидера (4), подключенный к шине (5) с нагрузками группы потребителей (6, 7, 8, 9), генераторные выключатели (10, 11) генераторов (12, 13), подключенные к шине (14) станции (15), генераторные выключатели (16, 17) генераторов (18, 19), подключенные к шине (20) станции (21), реклоузеры P1, Р2 (22, 23) с автосинхронизаторами C1, С2 (24, 25), объединяющий реклоузер Р3 (26), точки измерения режимных параметров (27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34), блок управления генераторами (35).The scheme of the electrical network with remote synchronization and the control unit for restoring the normal mode of parallel operation (Fig. 1) contains a communication transformer (1) with switches (2, 3) and a feeder switch (4) connected to the bus (5) with loads of a group of consumers (6 , 7, 8, 9), generator switches (10, 11) of generators (12, 13) connected to the bus (14) of the station (15), generator switches (16, 17) of generators (18, 19), connected to the bus (20) stations (21), reclosers P1, P2 (22, 23) with autosynchronizers C1, C2 (24, 25), combining recloser P3 (26), points of measurement of operating parameters (27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34), generator control unit (35).
Способ осуществляется следующим образом:The method is carried out as follows:
Эффективная работа способа достигается при разделении сети на части коммутационными аппаратами P1, Р2 (22, 23) в местах (ФИГ. 1), что суммарная мощность генераторов (12, 13, 18, 19) станций (15, 21) соизмерима с максимальной нагрузкой групп потребителей (8, 9).The effective operation of the method is achieved by dividing the network into parts by switching devices P1, P2 (22, 23) in places (FIG. 1), that the total power of the generators (12, 13, 18, 19) of the stations (15, 21) is commensurate with the maximum load consumer groups (8, 9).
В нормальном режиме генераторы (12, 13, 18, 19) станций (15, 21) с нагрузками групп потребителей (8, 9) работают параллельно с внешней электрической сетью. При возникновении аварийного возмущения, например, при коротком замыкании (к.з.) в точке k1, срабатывает быстродействующая защита коммутационных аппаратов P1, Р2 (22, 23) и происходит отделение активной части сети. В случае, если после разделения в отделившейся части имеется избыток мощности, то блоком управления (35) осуществляется ограничение недопустимого повышения частоты путем разгрузки или отключения генератора. Срабатывает токовая защита со стороны внешней сети и отключает головной выключатель (4) поврежденного фидера.In normal mode, generators (12, 13, 18, 19) of stations (15, 21) with loads of groups of consumers (8, 9) operate in parallel with the external electrical network. In the event of an emergency disturbance, for example, with a short circuit (short circuit) at point k1, the high-speed protection of the switching devices P1, P2 (22, 23) is triggered and the active part of the network is separated. If, after separation, there is an excess of power in the separated part, the control unit (35) restricts the unacceptable increase in frequency by unloading or turning off the generator. The overcurrent protection from the external network is activated and switches off the main switch (4) of the damaged feeder.
После устранения короткого замыкания (например, отключения поврежденного трансформатора потребителя) включением головного выключателя (4) подается напряжение на фидер. С появлением напряжения на пусковых органах коммутационных аппаратов P1, Р2 (22, 23) в автосинхронизаторах C1, С2 (24, 25) производится проверка выполнения условий синхронизации (выполняется сравнение электрических параметров в измеряемых точках (27 и 28; 29 и 30) и, если эти параметры находятся в диапазоне уставок условий синхронизации (допустимых рассогласований модуля и фаз напряжений, частоты), то происходит включение соответствующих коммутационных аппаратов (23, 24).After eliminating the short circuit (for example, disconnecting a damaged consumer transformer), turning on the main switch (4) energizes the feeder. With the appearance of voltage on the starting elements of the switching devices P1, P2 (22, 23) in the auto-synchronizers C1, C2 (24, 25), the fulfillment of the synchronization conditions is checked (comparison of the electrical parameters at the measured points (27 and 28; 29 and 30) and, if these parameters are in the range of settings of synchronization conditions (permissible discrepancies between the module and voltage phases, frequency), then the corresponding switching devices are switched on (23, 24).
Для обеспечения выполнимости условий включения на параллельную работу на генераторах разделенных частей сети блоки управления (35) запускают вторичное согласованное низкочастотное регулирование частоты (АРС) и напряжения (АРВ) в пределах допустимых диапазонов их изменения (ФИГ. 2). Согласованное (одновременное и пропорциональное изменение частоты и напряжения относительно номинальных значений) изменение частоты и напряжения в разных частях сети создает одновременность выполнения условий допустимости взаимного скольжения, разница модуля и фаз напряжений на коммутационных аппаратах, разделяющих части сети.To ensure the fulfillment of the conditions for switching on for parallel operation on the generators of the separated parts of the network, the control units (35) start secondary matched low-frequency regulation of frequency (APC) and voltage (ARV) within the permissible ranges of their variation (FIG. 2). The coordinated (simultaneous and proportional change in frequency and voltage relative to the nominal values) change in frequency and voltage in different parts of the network creates the simultaneous fulfillment of the conditions for the permissibility of mutual slip, the difference between the module and the phases of the voltages on the switching devices separating the parts of the network.
При этом в некоторых отделившихся частях сети возможно возникновение режимов, когда частота зависает ввиду невозможности ее регулирования на повышенном или пониженном уровне. В этих частях осуществляют соответствующее отклонению частоты от номинального значения повышение или понижение напряжения. В частях сети, где регулирование возможно, запускается вышеописанное низкочастотное согласованное регулирование частоты и напряжения.At the same time, in some separated parts of the network, modes may arise when the frequency freezes due to the impossibility of regulating it at an increased or decreased level. In these parts, an increase or decrease in voltage corresponding to the frequency deviation from the nominal value is carried out. In parts of the network where regulation is possible, the above-described low-frequency matched regulation of frequency and voltage is started.
По факту смены реакции ЛСЭ на вторичное регулирование скорости и напряжения от изменения частоты и напряжения к изменению активной и реактивной мощности генераторов блок 35 идентифицирует восстановление параллельной работы разделившихся частей сети, прекращает низкочастотное периодическое вторичное регулирование частоты и напряжения, возвращает уставки АРС и АРВ к доаварийным значениям.Upon the change in the response of the FEL to the secondary regulation of speed and voltage from a change in frequency and voltage to a change in the active and reactive power of the generators,
Таким образом, блоки управления коммутационных аппаратов, регуляторы генераторов частей электрической сети не взаимодействуют между собой, но совместно выполняют децентрализованную синхронизацию генерирующих устройств и восстановление их нормального режима параллельной работы с внешней сетью.Thus, control units of switching devices, regulators of generators of parts of the electrical network do not interact with each other, but together they perform decentralized synchronization of generating devices and restore their normal parallel operation with the external network.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020131758A RU2752693C1 (en) | 2020-09-28 | 2020-09-28 | Method for remote synchronisation and restoration of normal mode of abnormally divided electrical network with generators |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020131758A RU2752693C1 (en) | 2020-09-28 | 2020-09-28 | Method for remote synchronisation and restoration of normal mode of abnormally divided electrical network with generators |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2752693C1 true RU2752693C1 (en) | 2021-07-30 |
Family
ID=77226343
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020131758A RU2752693C1 (en) | 2020-09-28 | 2020-09-28 | Method for remote synchronisation and restoration of normal mode of abnormally divided electrical network with generators |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2752693C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2784610C1 (en) * | 2022-06-16 | 2022-11-28 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Method for decentralized synchronization and restoration of the normal mode of an emergency divided electrical network with generators |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1647765A1 (en) * | 1989-05-15 | 1991-05-07 | Белорусский Политехнический Институт | Method for synchronizing power system and its power district separated in emergency |
JPH04121026A (en) * | 1990-09-07 | 1992-04-22 | Fuji Electric Co Ltd | Detection of abnormality of parallel commercial synchronous cvcf power source and synchronization command changeover device |
JP4121026B2 (en) * | 2004-01-21 | 2008-07-16 | 富士フイルム株式会社 | Imaging apparatus and method, and program |
RU2381607C1 (en) * | 2008-06-09 | 2010-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный технический университет" | Method to synchronise controlled static source of variable voltage and variable voltage source and switching them into parallel operation |
RU2692054C1 (en) * | 2018-10-10 | 2019-06-20 | Павел Владимирович Илюшин | Method of anti-accident control of mode of parallel operation of synchronous generators and division automation in electric networks |
-
2020
- 2020-09-28 RU RU2020131758A patent/RU2752693C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1647765A1 (en) * | 1989-05-15 | 1991-05-07 | Белорусский Политехнический Институт | Method for synchronizing power system and its power district separated in emergency |
JPH04121026A (en) * | 1990-09-07 | 1992-04-22 | Fuji Electric Co Ltd | Detection of abnormality of parallel commercial synchronous cvcf power source and synchronization command changeover device |
JP4121026B2 (en) * | 2004-01-21 | 2008-07-16 | 富士フイルム株式会社 | Imaging apparatus and method, and program |
RU2381607C1 (en) * | 2008-06-09 | 2010-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный технический университет" | Method to synchronise controlled static source of variable voltage and variable voltage source and switching them into parallel operation |
RU2692054C1 (en) * | 2018-10-10 | 2019-06-20 | Павел Владимирович Илюшин | Method of anti-accident control of mode of parallel operation of synchronous generators and division automation in electric networks |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2784610C1 (en) * | 2022-06-16 | 2022-11-28 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Method for decentralized synchronization and restoration of the normal mode of an emergency divided electrical network with generators |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Laaksonen | Protection principles for future microgrids | |
Bahrman et al. | The new black start: System restoration with help from voltage-sourced converters | |
US20120175955A1 (en) | Smart microgrid reconfigurable ac interface | |
WO2017216575A1 (en) | An energy management system and method for grid-connected and islanded micro-energy generation | |
CN210183018U (en) | Grid-connected power supply system and grid-connected device of data center | |
KR20210145162A (en) | How to self-start the electric grid | |
Susanto et al. | Interconnected microgrids via back-to-back converters for dynamic frequency support | |
Alassi et al. | Modified grid-forming converter control for black-start and grid-synchronization applications | |
US11355934B2 (en) | Dual transformer turbine | |
JP2018207574A (en) | Microgrid control system and method | |
US11340309B2 (en) | Method for performing a testing procedure of an electrical power system for a wind turbine and an electrical power system | |
Edwards et al. | Using protective relays for microgrid controls | |
RU2752693C1 (en) | Method for remote synchronisation and restoration of normal mode of abnormally divided electrical network with generators | |
Frack et al. | Control-strategy design for frequency control in autonomous smart microgrids | |
WO2020131005A1 (en) | Fault current control sub-system and related method | |
Milosevic et al. | A new technique for improving stability of distributed synchronous generators during temporary faults in a distribution network | |
US11539215B2 (en) | Voltage control inverter, power source apparatus, and control method | |
Cartwright et al. | The integration of large scale wind power generation into transmission networks using power electronics | |
JP2022190765A (en) | Charge/discharge device and distributed power supply system | |
RU2784610C1 (en) | Method for decentralized synchronization and restoration of the normal mode of an emergency divided electrical network with generators | |
RU151864U1 (en) | POWER SUPPLY SYSTEM FOR OWN NEEDS OF A POWER PLANT | |
RU2752248C1 (en) | Method for controlling mode of parallel operation of synchronous generators in electrical networks | |
Laaksonen et al. | Control principles for blackstart and island operation of microgrid | |
Martínez et al. | Interaction between AC grids and MTDC systems based on droop controllers | |
RU2481688C1 (en) | Guaranteed power supply device |