Изобретение относитс к aetOMatMческому управлению электроэнергетическими агрегатами, в частности к автоматическому регулированию частоты последних, при резких изменени х характеристик нагрузки, например, при выделении агрегата из энергосис темы в случае аварии и работе на изо лированный район, при сбросе нагрузки и т.п. Известны способы автоматической коррекции уставок регул торов частоты при изменении характеристик нагрузки . Простейший из них заключаетс в автоматическом изменении устайок динамических параметров регул торов при переходе агрегата от режима холостого хода к режиму работы на энер госистему. Согласно этому способу уставки переключаютс при включении и отключении выключател генератора сигналом, формируемым блок-контактом выключател t Зи ГО Недостаток указанного способа заключаетс в том, что уставки выбираютс , исход из обычной схемы вклю чени генератора в сеть, и при нестандартном включении могут привести к нарушению устойчивости, например при выделении агрегата на изолирован ный район в результате аварии передачи . При этом действи персонала по ручному изменению уставок могут оказатьс неправильными, так как характеристики нагрузки энергорайона и величины возмущений в нем, как правило , неизвестны. Известны также способы, основанные на вы влении режима автоколебаний и на программном изменении уставок динамических параметров регул тора частоты дл демпфировани колебаний. Фирмой Вудворд режим автоколебаний вы вл етс по движению регулирующего органа путем формировани верхнего и нижнего пределов допустимых отклонений и регистрации ситуаций последо вательных отклонений выходной координаты за зону допустимых отклонений Если интервал времени между двум последовательными, противоположными по знаку, такими отклонени ми меньше чем некоторый заранее заданный (10100 с), то такое поведение системы классифицируетс ка автоколебательное и формируетс сигнал переключени уставок динамических параметров на определенное врем (2-10 мин). S за7692 тем уставки возвращаютс в исходное положение Г 3 3 Однако быстрое переключение уставок (через 10-100 с) может быть ложным , так как в аварийной ситуации можёт произойти несколько системных переключений подр д, вызывающих большие возмущени , и коррекци характеристик регул тора может быть неверной, что приводит к ухудшению свойств системы управлени в целом. Кроме того, не определ етс направление изменени характеристик регул тора и нет гарантии, что система после переключени будет устойчива. Наиболее близким к изобретению вл етс способ коррекции характеристик регул тора частоты электроэнергетического агрегата по колебани м контролируемого параметра (частоты), в котором также формируютс два предела допустимых отклонений (верхний и нижний), регулируютс последовательные выходы контролируемого параметра за пределы упом нутой зоны и осуществл етс счет числа колебаний за контрольное врем , а при превышении числа колебаний установленного уровн осуществл етс изменение динамических параметров регул тора J Недостатки способа:не определ етс направление изменени характеристик регул тора, что не гарантирует устойчивости во вйех возможных ситуаци х, например, при выделении на потребител с отрицательным самовыравниванием; допускаютс автоколебани регулирующего органа произвольной амплитуды, что может привести к израсходованию Запаса рабочей жидкости рл силовой след щей системы (в случае гидрогенератора ) и отключению генератора от сети. Таким образом, ни аналоги, ни прототип не обеспечивают надежного и правильного воздействи на изменение характеристик регул тора при действии возмущений с одновременным изменением свойств нагрузки. Цель изобретени - повышение надежности функционировани . Указанна цель достигаетс тем, что согласно способу автоматической коррекции характеристик регул тора частоты электроэнергетического агрегата , основанному на изменении уставок динамических параметров регул тора измер ют электрическую активную мощность генератора, внешние и форми 310 руемые регул тором параметры, определ ющие энергетическую характеристику двигател , а также скорость изменени формируемого регул тором параметра , на основе энергетической ха1характеристики двигател по измеренным значени м внешних параметров,- ее определ ющих , и электрической активной мощности, прогнозируют значение форми руемого регул тором параметра, при котором будет достигнут баланс мощностей двигател и генератора, формируют дополнительный сигнал - разность прогнозируемого и измеренного значений упом нутого параметра, формируют также сигнал допустимого .ртклонени , пропорциональный произведению выпр мленных значений сигналов доп олнительного и скорости изменени параметра, формируемого регул тором, уставки динамических параметров регул тора изме н ют по пропорционально-интегральному закону использу в качестве входного сигнала произведение сигналов дополнительного и скорости изменени , параметра , формируемого регул тором, а сигнал допустимого отклонени испол зуют дл смещени нул интегрировани При описании способа использованы обозначени : электрическа активна мощность , генератора; мощность, развиваема двигателем; nj| .П.- внешние параметры, определ ющие режим двигател ; положение регулирующего органа; выходной сигнал регул тора; сигнал частоты вращени ; уставки динамических пара ,|Метров. Все обозначенные величины технически несложно преобразуютс с помощью различных измерительных преобразователей в электрические сигналы, пропорциональные их значени м в данный момент времени. Если на систему регулировани действует возмущение со стороны нагрузки , т.е. измен етс Над, то первоочередной задачей управлени вл етс наискорейшее достижение баланса между МдцИ , чтобы.предотвратит разгон ротора, так как, a. ю dt где U) - углова скорость; 3 - момент инерции ротора; . скорость изменени кинетичёркой энергии ,ротора. При Мдв- ы,д.о; 0 г о и, слеь 61UI довательно. что свидетельствует о компенсации действующего возмущени и переходе систе1««1| в режим стабилизации. Первой операцией способ, если считать необходикше величины измеренными , вл етс прогнозирование ожидаемого равновесного значени параметра формируемого регул тором по сигналам электрической активной мощности генератора.внешним параметрам и энергетической характе| Истике двигател . Результат прогноза показывает при каком значении параметра, определ ющего режим двигател иформируемого регул тором, например, положении регулирующего органа или напр жений электронного блока, будет достигнут баланс мощностей, отдаваемой генератором в сеть и развиваемой двигателем. Иными словами непрерывно формируетс сигнал, который указывает при каком значении выходного сигнала будет достигнуто равновесие. Этот сигнал может быть сформирован с помощью нелинейного функционального преобразовател на основе экспериментально сн той характеристики (, П, П2, ...) П, П,, ...) и - 1 9 Втора операци способа - формирование дополнительного сигнала разности между прогнозируемым и измеренным значени ми формируемого регул тором параметра. Дополнительный сигнал характеризует величину действующего на систему возмущени .или величину отклонени ее от положени равновеси . Треть операци способа - формирование сигнала допустимого отклонени .равного произведению выпр мленных значений сигналов дополнительного и скорости изменени параметра, формируемого регул тором и определ ющего режим двигател Этот сигнал количественна оценка амплитуды колебаний системы вокруг положени равновеси . Четверта операци способа - формирование входного сигнала дл пропорционально-интегрального закона изменени уставок регул тора, которы определ етс как произведение дополн тельного сигнала на сигнал скорости изменени параметра, формируемого ре гул тором и определ ющего режим двигател . Например, если дополнительный сиг нал положителен, то регул тор должен увеличивать свой выходндй сигнал, чтобы достигнуть равновеси системы, если, кроме того, скорость изменени выходного сигнала также положительна то можно измен ть уставки на увеличе ние быстродействи ,. в этом случае знак произведени положителен. Так как в положении равновеси ре гул тора величина входного сигнала дл ПИ - закона изменени уставок равна нулю, то уставки определ ютс интегрированным выходным сигналом. Смысл формировани сигнала допустимого отклонени и использование его в качестве смещающего нуль при интег рировании становитс очевидным при рассмотрении режима автоколебаний в системе. В этом случае дополнительны сигнал и сигнал скорости изменени параметра, формируемого регул тором, синусоиды, сдвинутые по фазе, и oneраци интегрировани дает в этом слу чае посто нный результат, если рассматриваемые синусоиды сдвинуты по 1)азе на 90, на уи, что эквивалентно автоколебательной настройке регул тора. Использование в качестве смещающе го нуль интегрировани сигнала, пропорционального произведению амплитуд сигнала допустимого отклонени и ско рости изменени параметра, формируем регул тором, гарантирует настройку с заранее заданным запасом по фазе в контуре главной обратной св зи, что говорит о посто нстве показателей устойчивости системы. I В некоторых случа х перва операци способа может быть несколько видоизмененной: вместо прогнозировани равновесного положени регулирующих органов, можно прогнозировать мощность , котора будет развита двигате лем в статике при данном положении регулирующих органов по характеристике ( /X, П , 11, .. J П.. П. чдвки, и, м. Предлагаемый способ может быть реализован применительно к регул торам частоты вращени гидроагрегата. В качестве параметра, определ ющего режим гидротурбины и формируемого регул тором, возьмем положение главного сервомотора. А о скорости изменени этого параметра можно судить по смещению главного золотника от положени равновеси . Эти сигналы используютс в современных системых управлени . Дл стабилизации указанных систем широко используетс гибка обратна (изодромна ) св зь, котора выполн етс , например, ввиде инерционной св зи по скорости перемещени главного сервомотора. На фиг.1 представлена структурна схема изодромного регул тора, характеристики которого корректируютс устройством , реализующим предлагаемый способ; на фиг.2 - энергетическа характеристика гидроагрегата. Устройство содержит иммитатор (нелинейный функциональный преобразователь ) 1, блок вычитани (субстрактор ) 2, выпр мители 3 и 4, блоки умножени 5 и 6, пропорциональный элемент 7, интегратор 8, сумматор 9, электромеханический элемент 10, управл ющий изменением уставок, измеритель частоты вращени 11, элемент рассогласовани 12, пропорциональное звено 13 гибкой oбpafи6й св зи, электрогидравлический преобразователь 1ч, инерционное звено 15 гибкой обратной св зи, звено 16 формировани статической характеристики регул тора, главный золотник 17, датчик 18 положени главного золотника, главный сервомотор 19, датчик 20 положени главного сервомотора, гидроагрегат 21, измеритель 22 мощности, датчик 23напора ГЭС,. Дл прогнозировани значени параметра , формируемого регул тором, необходимо располагать энергетической характеристикой агрегата, т.е. статической зависимостью мощности, развиваемой двигателем от положени регулирующего органа и напора дл случа примера реализации. Така характеристика дл гидроагрегата известна по результатам натурных или модельных испытаний (фиг.2). Прогнозирование заключаетс в нахождении того значени положени регулирующего органа /и, |при котором двигатель разовьет мощность, :равную мгновенному значению электрической мощности генератора. Фактичес ки надо определить значени функции (ц. заданным значени м переменных , от которых она зависит: электри ческой активной мощности генератора и действующего на рабочее колесо напора (Jli,-ii-V MHO/H ном/ Указанную задачу можно решить с . помощью нелинейных функциональных преобразователей достаточно широко примен екмх а аналоговых устройствах различного назначени . Устройство работает следующим образом . При изменении сигнала например увеличении электрической активной мощности Мдд, который формируетс из мерительным преобразователем 22 мощности , в первый момент времени сервомотор 19 регул тора неподвижен. Им митатор 1 формирует сигнал, который дает значение сигнала, пропорциональ ного положению главного сервомотора, необходимое дл достижени равновеси при измеренной мощности и напоре (сигнал датчика 23), этот сигнал больше сигнала датчика 20 положени , т.е. дополнительный сигнал, снимаемы с блока 2 вычитани , положителен. Па дение частоты вращени вызывает смещение главного золотника 17 в положительном направлении, т.е. на движение сервомотора вверх. Произведени сигнала датчика положени главного золотника (сигнал датчика 18) и дополнительного сигнала положительно, что приводит к формированию пропорциональным каналом (пропорциональный элемент, сумматор 9, элемент 10, звено 13, звено 15) сигнала к уменьшению интенсивности стабилизирующего воздействи и ускорению компенсации возмущ.ни . В момент времени, когда дополнительный сигнал становитс рав :Ным нулю, уставки возвращаютс в исходное положение, и при дальнейшем движении регул тора наблюдаетс процесс увеличени интенсивности воздей стви в цепи стабилизирующей обратной ,Q св зи (звень 13 и 15), что приводит к быстрому торможению движени главного сервомотора 19. Таким образом, воздействие , пропорциональное произведению сигнала отклонени главного золотника и дополнительного сигнала, спо-собствует удержанию регулирующего органа в окрестности положению равновеси , т.е. не позвол ет развитьс автоколебани м. Так как само это проиЭведение при малых колебани х величина второго пор дка малости, то окончательна установка уставок осуществл етс на малых колебани х интегрирующим каналом (выпр мители 3 и k, блок умножени 6, интегратор В, сумматор 9, элемент 10), который на частоте собственных колебаний системы устанавливает определенный сдвиг по фазе в разомкнутом контуре, чем обеспечивает заранее заданный коэф (Ьициент затухани колебаний. При реализации предлагаемого способа дл других систем регулировани частоты в его состав могут дополнительно включатьс : фильтры высокой и низкой частоты, блоки формировани знаковых функций дл повышени эффективности пропорционального сигнала, дифференциаторы, выполн ющие функции измерителей скорости, несколько исполнительных устройств дл изменени различных уставок и специальные цепи, вводимые в пр мой тракт регул тора дл возможности реализации способа, например св зка компаратор - интегра тор, охваченные отрицательной обратной св зью. Технико-экономические преймущества способа по сравнению с известными заключаютс , прежде всего, в непрерывном контроле за переходным процессом , причем пропорциональный сигнал ПИ - закона управлени ставками осуществл ет быстрое изменение свойств регул тора в течение самого переходного процесса, а неинтегрированный сигнал обеспечивает окончательный выбор уставок дл установившегос режима. .The invention relates to the aetOMATM control of electric power units, in particular, to automatic frequency control of the latter, with abrupt changes in load characteristics, for example, when an aggregate is separated from a power system in the event of an accident and operating in an isolated area, during load shedding, and the like. Methods are known for automatically correcting the settings of frequency controllers when changing load characteristics. The simplest of these is to automatically change the settings of the dynamic parameters of the regulators when the unit switches from idle mode to operating mode on the power grid. According to this method, the settings switch when the generator switch is turned on and off by the signal generated by the auxiliary contact of the switch t ZiHG. The disadvantage of this method is that the settings are chosen based on the usual scheme and if the generator is switched on non-standardly, it can lead to violation stability, for example, when a unit is isolated on an isolated area as a result of a transmission accident. In this case, the actions of personnel to manually change the settings may turn out to be incorrect, since the characteristics of the load of the power district and the magnitude of disturbances in it are, as a rule, unknown. Methods are also known that are based on detecting the self-oscillation mode and on programmatically changing the settings of the dynamic parameters of the frequency regulator for damping oscillations. Woodward's auto-oscillation mode is detected by the regulatory body movement by forming upper and lower limits of tolerances and recording situations of successive deviations of the output coordinate outside the tolerance zone. If the time interval between two consecutive, opposite in sign, such deviations is less than some predetermined (10100 s), then this behavior of the system is classified as self-oscillating and a switching signal of the dynamic parameters settings is formed on time limit (2-10 min). S7676 setpoints return to their initial position. G 3 3 However, the quick switching of the setpoints (after 10-100 s) may be false, since in an emergency situation several system switches may occur, causing large disturbances, and the correction of the controller characteristics may occur. incorrect, which leads to deterioration of the properties of the control system as a whole. In addition, the direction of change in the characteristics of the controller is not determined and there is no guarantee that the system will be stable after the switch. The closest to the invention is a method of correcting the characteristics of the frequency regulator of an electric power unit according to the fluctuations of the monitored parameter (frequency), in which two limits of tolerances (upper and lower) are also formed, the successive outputs of the monitored parameter are regulated outside the said zone and counting the number of oscillations during the control time, and when the number of oscillations exceeds a set level, the dynamic parameters of the regulator J are changed ki method: not determined by the direction changing characteristics of the regulator that does not guarantee stability during vyeh possible situations, e.g., in the allocation to the consumer with a negative self-leveling; self-oscillations of the regulator of arbitrary amplitude are allowed, which can lead to the exhaustion of the working fluid supply of the power tracking system (in the case of a hydrogenerator) and the disconnection of the generator from the network. Thus, neither the analogs nor the prototype provide a reliable and correct effect on the change in the characteristics of the regulator under the action of disturbances with a simultaneous change in the properties of the load. The purpose of the invention is to increase the reliability of operation. This goal is achieved by the fact that according to the method of automatic correction of the characteristics of the frequency regulator of an electric power unit, based on a change in the settings of the dynamic parameters of the controller, the electric active power of the generator, external parameters generated by the controller, and the speed changes in the parameter generated by the controller, based on the energy characteristics of the engine based on the measured values of the external parameters, - its determining, and electric active power, predict the value of the parameter generated by the controller, which will achieve the balance of power of the engine and generator, form an additional signal - the difference between the predicted and measured values of the said parameter, also form a signal of permissible deviation proportional to the product of the min values of the additional signals and the rate of change of the parameter generated by the controller, the settings of the dynamic parameters of the controller are changed according to rtsionalno integral-law using as input signals additional product and varying the speed parameter generated regulator, and a tolerance signal Execu form a zero offset for integrating the description used designation method: electrical active power generator; power developed by the engine; nj | .P.- external parameters defining the engine mode; regulatory position; controller output; rotation frequency signal; setpoint dynamic pair, | Meters. All indicated values are technically easily converted using various transducers into electrical signals proportional to their values at a given time. If the control system is affected by a disturbance on the load side, i.e. Above, the first control task is to achieve a balance between the MdtsI as soon as possible, in order to prevent the rotor acceleration, since, a. d dt where U) is the angular velocity; 3 - the moment of inertia of the rotor; . rate of change of kinetic energy, rotor. At Mdv-y, d. 0 g and, look 61UI dovodno. what testifies to the compensation of the existing perturbation and the transition of the system1 «« 1 | in stabilization mode. The first step, if necessary, to be measured, is the prediction of the expected equilibrium value of the parameter generated by the controller from the signals of the generator's active electrical power. External parameters and energy character Istika engine. The result of the forecast shows at what value of the parameter determining the mode of the engine and formed by the controller, for example, the position of the regulator or the voltage of the electronic unit, the balance of power supplied by the generator to the network and developed by the engine will be achieved. In other words, a signal is continuously generated that indicates at what value of the output signal an equilibrium will be reached. This signal can be generated using a nonlinear functional converter based on an experimentally removed characteristic (, P, P2, ...) P, P ,, ...) and - 1 9 The second operation of the method is to form an additional signal of the difference between the predicted and measured by the parameter generated by the controller. An additional signal characterizes the magnitude of the disturbance acting on the system, or the magnitude of its deviation from the equilibrium position. The third operation of the method is the generation of a signal of the permissible deviation equal to the product of rectified values of the additional signals and the rate of change of the parameter generated by the controller and determining the engine mode. This signal is a quantitative estimate of the amplitude of the system oscillations around the equilibrium position. The fourth operation of the method is the formation of an input signal for a proportional-integral law of change of controller settings, which is defined as the product of an additional signal and a signal of the rate of change of a parameter generated by the controller and determining the mode of the engine. For example, if the additional signal is positive, then the regulator must increase its output signal in order to reach system equilibrium; if, in addition, the rate of change of the output signal is also positive, then the settings can be changed by increasing the speed,. in this case, the sign of the product is positive. Since, in the equilibrium position of the regulator, the value of the input signal for the PI — the law of change of settings is zero, the settings are determined by the integrated output signal. The meaning of forming the permissible deviation signal and using it as a bias zero during integration becomes obvious when considering the self-oscillation mode in the system. In this case, the signal and the signal of the rate of change of the parameter formed by the controller are additional, phase-shifted sinusoids, and one integration phase gives in this case a permanent result if the considered sinusoids are shifted by 1) az by 90, by ui, which is equivalent to self-oscillatory adjusting the controller Using the signal as a bias for integration, proportional to the product of the signal amplitudes of the permissible deviation and rate of change of the parameter, is generated by the controller, which guarantees tuning with a predetermined phase margin in the main feedback loop, which indicates the stability of the system stability indices. I In some cases, the first operation of the method may be somewhat modified: instead of predicting the equilibrium position of the regulators, it is possible to predict the power that will be developed by the engine statically at a given position of the regulators on the characteristic (/ X, P, 11, .. J P .. P. chvvki, and, m. The proposed method can be implemented in relation to the hydraulic unit rotation frequency controllers. As a parameter determining the hydro-turbine mode and formed by the controller, we take the position of the main servo torus. And the rate of change of this parameter can be judged by the displacement of the main spool from the equilibrium position. These signals are used in modern control systems. To stabilize these systems, flexible feedback (isodromic) communication is widely used, which is performed, for example, by inertial coupling on the speed of movement of the main servomotor. Figure 1 shows a structural diagram of the isodromic controller, the characteristics of which are corrected by a device implementing the proposed method; Fig. 2 shows the power characteristic of the hydraulic unit. The device contains simulator (nonlinear functional converter) 1, subtraction unit (subtractor) 2, rectifiers 3 and 4, multiplication blocks 5 and 6, proportional element 7, integrator 8, adder 9, electromechanical element 10, controlling setting changes, frequency meter rotation 11, misalignment element 12, proportional link 13 of flexible coupling, 6 electrohydraulic converter 1h, inertial link 15 of flexible feedback, link 16 of formation of a static characteristic of the regulator, main spool 17, sensor 1 8 positions of the main slide valve, main servo motor 19, position 20 sensor of the main servo motor, hydraulic unit 21, power meter 22, gauge of the HPP pressure valve 23. To predict the value of the parameter formed by the controller, it is necessary to have the energy characteristic of the unit, i.e. static dependence of the power developed by the engine on the position of the regulator and the head for the case of example implementation. Such a characteristic for a hydraulic unit is known from the results of full-scale or model tests (figure 2). Prediction consists in finding the position of the regulator / s, at which the engine will develop power: equal to the instantaneous value of the electrical power of the generator. Actually, it is necessary to determine the values of the function (c. To the given values of the variables on which it depends: the electric active power of the generator and the pressure acting on the impeller (Jli, -ii-V MHO / H nom / The stated problem can be solved with the help of nonlinear Functional converters are widely used for analog devices for various purposes. The device works as follows. When the signal changes, for example, an increase in the electric active power MDD, which is formed from a measuring converter 22, the regulator servomotor 19 is stationary at the first time instant. With it, mititor 1 generates a signal that gives the signal value proportional to the main servomotor position needed to reach equilibrium at measured power and head (sensor signal 23), this signal is larger than the sensor signal The 20 positions, i.e., the auxiliary signal, are removed from subtraction unit 2, is positive. A decrease in the rotational frequency causes the main spool 17 to move in the positive direction, i.e. on the movement of the servomotor up. The output of the main spool position sensor signal (sensor signal 18) and the additional signal is positive, which leads to the formation of a proportional channel (proportional element, adder 9, element 10, link 13, link 15) of a signal to a decrease in the stabilizing effect and acceleration of compensation of disturbances. . At the moment of time when the additional signal becomes equal to: Nm zero, the setpoints return to their original position, and with further movement of the regulator, the process of increasing the intensity of the effect in the stabilizing feedback circuit, Q connection (link 13 and 15), is observed, which leads to a fast braking the movement of the main servo motor 19. Thus, an impact proportional to the product of the main spool deflection signal and the additional signal contributes to keeping the regulator in the vicinity of the equilibrium position , Ie It is not possible to develop self-oscillations. Since this production itself, with small fluctuations, is a second order of smallness, the final settings are made at small oscillations by an integrating channel (rectifiers 3 and k, multiplication unit 6, integrator B, adder 9 element 10), which at a frequency of natural oscillations of the system establishes a certain phase shift in an open circuit, which ensures a predetermined coefficient (oscillation damping factor. When implementing the proposed method, for other systems and frequencies may additionally include: high and low frequency filters, blocks of formation of sign functions to increase the efficiency of the proportional signal, differentiators acting as speed meters, several actuators for changing various settings and special circuits introduced into the forward control path torus to enable the implementation of the method, for example, a comparator linkage — an integrator covered by negative feedback. The technical and economic advantages of the method compared to the known ones consist primarily in continuous control of the transition process, and the proportional signal of the PI-rate control law makes a quick change in the controller properties during the transition process itself, and the non-integrated signal provides the final choice of settings for set mode. .
Фиг.11