SU1718329A2 - Устройство дл аварийного управлени активной мощностью электростанции - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике, в частности к устройствам противоаварийной автоматики, и  вл етс  усовершенствованием устройства по авт.св. СССР № 983891. Цель - повышение качества переходного процесса за счет улучшени  эффективности управлени  при формировании управл ющего воздействи  на разгрузку станции. Дополнительно ввод т блок вычислени  мощности турбины, арифметический блок выделени  изменени  мощности турбины, блоки коррекции амплитуды управл ющего сигнала по отклонению и по возмущению. Учет реальных значений Р и dt позво (Л л ет подкорректировать управл ющее воздействие на разгрузку станции при демпфировании послеаварийных качаний. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к области элек- .тротехники, в частности к устройствам про-. тивоаварийной автоматики, и  вл етс  усовершенствованием известного устройства по авт.св. №983891.

Известное устройство дл  аварийного управлени  активной мощностью электростанций содержит датчик скорости; арифметический блок, дифференциатор, интегратор, функциональные преобразователи , сумматор-определитель знака, блок выделени  и сглаживани  модул  ускорени , ограничитель напр жени , логический и исполнительный блоки, анализатор фронтов управл ющего импульса, блок стандартных сигналов с каналами экспоненциальных и пр моугольных сигналов, управл емый переключатель, датчик электромагнитной мощности генератора, арифметический блок вычислени  изменени  мощности генератора, блок пам ти, второй дифференциатор, компаратор, сумматор, реле, блок коррекции уставки по сбросу электромагнитной мощности, блок коррекции уставки по производной Сброса элект00

OJ 0

ч

N3

ромагнитной мощности, два блока сравнени .

Однако устройство при формировании последующих импульсов на разгрузку турбины не учитывает изменение мощности турбины во врем  протекани  переходного процесса, что не позвол ет обеспечивать наиболее эффективного демпфировани  по- слеаварийных качаний, ввиду существен- ной,нелинейности характеристики турбины.

Целью изобретени   вл етс  повышение качества переходного процесса за счет улучшени  эффективности управлени  при формировании управл ющего воздействи  на разгрузку станции.

Устройство дл  аварийного управлени  активной мощностью электростанций, содержащее датчик скорости вращени , арифметический блок выделени  скольжени , к выходу которого подключен датчик скорости вращени , дифференциатор, интегратор и первый функциональный преобразователь, к входам которого подключен выход арифметического блока выделени  скольжени , второй функциональный преобразователь, подключенный к выходу интегратора, сумматор-определитель знака ,, входы которого св заны с первым выходом дифференциатора и выходами функциональных преобразователей, блок выделени  и сглаживани  модул  ускорений , подключенный входом к второму выходу дифференциатора, ограничитель напр жени , соединенный с выходом блока выделени  и сглаживани  модул  ускорени  и включенный в обратную св зь выходного логического блока, вход которого соединен с выходом сумматора-определител  знака, первый блок сравнени , анализатор фронтов управл ющих импульсов, вход которого соединен с выходом логического блока, блок стандартных сигналов, управл емый переключатель, основной вход которого .подключен к выходу блока стандартных сигналов, управл ющий вход - к выходу анализатора фронтов управл ющих импульсов, а выход - к второму входу первого блока сравнени , исполнительный блок, первый вход которого соединен с первым выходом первого блока сравнени , арифметический блок вычислени  изменени  мощности генератора, блок питани , второй дифференциатор, компаратор, сумматор , реле, блок коррекции уставки по производной сброса электромагнитной мощности, второй блок сравнени , датчик электромагнитной мощности генератора, выход которого подключен к входу блока пам ти, выход которого соединен с входами блока коррекции уставки по сбросу мощности и блока коррекции уставки по производной сброса мощности, и к входу арифметического блока, выход которого соединен с вторым входом блока коррекции уставки

по сбросу мощности, с выходом дифференциатора и через первый замыкающий контакт реле - с первым входом сумматора, выход которого подключен к обмотке реле, второй вход - к второму выходу первого

0 блока сравнени , а третий - к первому второго блока сравнени  и к выходу компара-. тора, входы которого соединены с выходами второго дифференциатора и выходом блока коррекции уставки по произ5 водной сброса мощности, а выход блока коррекции уставки по сбросу мощности через второй замыкающий контакт реле соединен с вторым входом второго блока сравнени , дополнительно снабжено бло0 ком вычислени  -мощности турбины, арифметическим блоком выделени  изменени  мощности турбины, блоком коррекции амплитуды управл ющего сигнала по отклонению к блокам коррекции амплитуды

5 управл ющего сигнала по возмущению.

На чертеже дана структурна  схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит датчик 1 скорости, включающий в себ  измерительный эле0 мент и фильтр, арифметический блок 2 выделени  скольжени , дифференциатор 3, интегратор 4, функциональные преобразователи 5 и 6, сумматор-определитель 7 знака и блок 8 выделени  и сглаживани 

5 модул  ускорени , ограничитель 9 напр жени , логический блок 10, первый блок 11 сравнени , анализатор 12 фронтов управл ющих импульсов, управл емый переключатель 13, блок 14 стандартных сигналов,

0 исполнительный блок 15, датчик 16 электромагнитной мощности генератора, арифметический блок 17 вычислени  изменени  мощности генератора, блок 18 пам ти предшествующего аварии значени  электромаг5 нитной мощности, сумматор 19, реле 20 с двум  нормально разомкнутыми контактами 26 и 27, второй дифференциатор 21, компаратор 22, блок 23 коррекции уставки по сбросу электромагнитной мощности, блок

0 24 коррекции уставки по производной сброса электромагнитной мощности, второй блок 25 сравнени , блок 28 вычислени  мощности турбины, арифметический блок 29 выделени  изменени  мощности турби5 ны, блок 30 коррекции амплитуды управл ющего сигнала по отклонению, блок 31 коррекции амплитуды управл ющего сигнала по возмущению.

Блок 28 вычислени  мощности турбины производит приближенное вычисление

мощности турбины во -врем  переходного процесса по выражению

+ РЭЛ.(1)

Как известно (1), в переходных процессах , не св занных с большими изменени ми скорости, d (3/dt « w0, движение ротора электрической машины можно записать в виде:

d2a dt

- PT - РЭЛ Pda

dt

где РТ - механическа  мощность первичного двигател  (турбины);

РЭЛ - электрическа  мощность генератора;

Pds - демпферный коэффициент, отражающий результирующий эффект механи- ческого и электрического демпфирований, физически завис щий от абсолютных скоростей и особенностей конструкций машин системы, углов взаимного сдвига и т.д.

Неучет члена Pds-т-при проведении

расчетов численными методами на ЭВМ в большинстве случае дает больший вылетуг- ла, преувеличива  этим опасность нарушени  устойчивости (2).

Таким образом, мощность турбины, определ ема  по выражению (1) посредством расчетов на ЭВМ, отличаетс  от действительной на величину погрешности, котора 

зависит от значени  I Pds I в переход-

d t

ном процессе и может достигать неприемлемой величины вблизи предела устойчивости из-за неучета вли ни  дополнительной скорости изменени  угла 6и т.д.

При подстановке в выражение (1) реально измеренных значений Р и

tfd dt2

величина погрешности в определении мощности турбины существенно меньше, чем в предыдущем случае.

Исследовани  показывают, что вычисление мощности турбины без учета демпфи- рующей составл ющей посредством уравнени  (1) по измер емым значени м режимных параметров генератора в темпе переходного процесса имеет погрешность, допустимую дл  систем противоаварийного управлени  мощностью паровых турбин при обеспечении синхронной динамической устойчивости, а также результирующей устойчивости с одним, двум  проворотами.

5

10

g

п

25

10

35

о

45 50 55

Это объ сн етс  тем, что вли ние регул торов и демпфирующих контуров про вл етс  в изменении измер емых величин Р и б . Это приводит к существенным отличи м , определенным по режимным параметрам значений мощности турбины, рассчитываемых по выражению (1). от значений мощности турбины дл  аналогичного возмущени , рассчитанных по данным доаварийного режима на ЭВМ. Кроме того, при малых значени х относительного скольd 5c

жени  -- величина погрешности прибли01

жаетс  к нулю.

Учитыва  все изложенные факты, подход к созданию ограничителей мощности турбины с вычислением приближенного значени  мощности турбины во врем  переходного процесса может быть применен и дл  корректировки (уменьшени ) амплитуды импульсов управлени , демпфирующих качани  генераторов.

Блок 28 вычислени  мощности турбины, реализующий выражение (1), может быть также выполнен по известной схеме.

Арифметический блок 29 выделени  изменени  мощности турбины выполн етс  аналогично арифметическому блоку 17 вычислени  изменени  мощности генератора. В нормальном режиме при установившейс  мощности турбины на выходе блока 29 формируетс  нулевой сигнал.

Блоки 30 и 31 коррекции амплитуды управл ющего сигнала по отклонению и по возмущению представл ют собой сумматор с двум  входами, на первый вход которого подаетс  сигнал управлени , амплитуда которого сформирована по параметрам переходного процесса (производной скольжени  или изменению электрической мощности генератора), а на второй вход сигнал с выхода арифметического блока 29, амплитуда которого пропорциональна величине изменени  мощности турбины, а на выходе блока формируетс  сигнал управлени , амплитуда которого уменьшаетс  относительно входного сигнала по первому входу на величину, пропорциональную величине сигнала по второму входу.

При отсутствии сигнала управлени  по первому входу на выходе блока формируетс  нулевой сигнал. Таким образом , последующие сигналы управлени , сформированные по возмущению и отклонению во врем  переходного процесса, формируемые по параметрам переходного процесса, корректируютс  по амплитуде в зависимости от величины изменени  мощности турбины, что позвол ет устранить избыточную разгрузку.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При возникновении аварийного возмущени , например при коротком-замыкании на одной из отход щих от станции линий, блок 1-8 пам ти запоминает предшествующее аварии значение электромагнитной мощности, в результате чего в блоках 23 и 24 коррекции уставок сохран ютс  значени , уставок, соответствующие значению мощности в предшествующем доаварийном режиме. Если производна  сброса электромагнитной мощности становитс  больше уставки срабатывани , выработанной блоком

24коррекции уставки по производной сброса мощности, то на врем  превышени  величины производной над величиной уставки с выхода компаратора 22 через блок

25сравнени  и блок 31 коррекции амплитуды управл ющего сигнала по возмущению на второй вход исполнительного блока 15 аварийной разгрузки проходит пр моугольный сигнал заданной амплитуды. Этот же сигнал проходит через сумматор 19 на обмотку питани  реле 20. Реле 20, срабатыва , замыкает контакты 26 и 27. Через контакты

26реле 20 становитс  на самоподпитку от сигнала по сбросу мощности. Через контакты 27 сигнал, пропорциональный сбросу мощности, с выхода арифметического блока 17, пройд  в блоке 23 коррекцию в соответствии с доаварийным уровнем мощности генератора , подаетс  на второй вход блока 25 сравнени . После сн ти  пр моугольного сигнала с выхода компаратора 22 сигнал, пропорциональный сбросу мощности, замещает выходной сигнал компаратора 22, на выходе блока 25 сравнени  и через блок 31 коррекци  амплитуды управл ющего сигнала по возмущению проходит на второй вход исполнительного блока 15 аварийной разгрузки станции.

Сн тие сигнала, сформированного по сбросу-мощности, производитс  при по влении сигнала управлени  по отклонению и подаче его на вход сумматора 19 с выхода первого блока 11 сравнени . Реле 20 возвращаетс  а исходное положение и снимает сигнал по сбросу мощности с второго входа блока 25 сравнени . В дальнейшем управление производитс  по каналу отклонени  скорости вращени , дл  чего одновременно с формированием сигнала по сбросу электромагнитной мощности генератора формируетс  сигнал по отклонению скорости вращени  ротора генератора. После возникновени  возмущени  на выходе логического блока 10 по вл етс  управл ющий сигнал на разгрузку турбины, который формируетс  позднее, чем сигнал по АР и Д Р , так

как этот сигнал формируетс  по отклонению скорости ротора, а причиной изменени  скольжени   вл етс  изменение электромагнитной мощности. Сигнал с выхода блока 10 через блок 30 коррекции амплитуды управл ющего сигнала по отклонению подаетс  на один из входов блока 11 сравнени , где сравниваетс  по величине с нулевым значением второго входного сигна0 ла (экспоненциальный выход блока переключателем 13 отключен от второго входа блока 11 сравнени ) и проходит на один из входов исполнительного блока 15 аварийной разгрузки станции и на третий вход сум5 мато-ра 19, снима  сигнал управлени . Управление в дальнейшем производитс  по отклонению скольжени . При переключении управл ющего воздействи  выходной сигнал блока 10 начинает убывать с посто0  нной времени фильтров датчика. При этом в анализаторе 12 вы вл етс  убывание управл ющего импульса и выдаетс  командный сигнал переключател  13 на подключение канала экспоненциального

5 сигнала блока 14 к второму входу блока 11 сравнени , в результате чего экспоненциальный сигнал заданной амплитуды и заданной посто нной времени (Та Ti) подаетс  в.блок. 11 сравнени  и сравнивает0 с  по величине:убывающим с посто нной времени Ti фильтров датчика выходного сигнала логического блока 10, который подаетс  через блок 30 коррекции амплитуды управл ющего сигнала по отклонению. По5 еле того, как величина управл ющего сигнала становитс  сначала равной, а затем меньше заданной амплитуды экспоненциального сигнала, экспоненциально убывающий сигнал с выхода блока 14 проходит

0 через блок 11 сравнени  на вход исполнительного блока 15, обеспечива  экспоненциальное сн тие управл ющего сигнала с исполнительных органов аварийной разгрузки станции.

5 Под действием сигналов управлени  (по возмущению и по отклонению) через врем  посто нного запаздывани  (пор дка 0,18- 0,28 с) мощность турбины начинает снижатьс  в соответствии с характеристикой ее

0 системы регулировани . Блок 28 вычислени  мощности турбины, производ щий приближение вычислени  мощности турбины по сигналам, пропорциональным электрической мощности и первой производной

5 скольжени , формирует сигнал, пропорциональный новым значени м мощности турбины во врем  переходного процесса. который поступает на вход арифметического блока 29 выделени  изменени  мощности турбины. Выделенный арифметическим

блоком 29 сигнал, пропорциональный изменению мощности турбины, подаетс  на вторые входы блоков коррекции амплитуды управл ющих сигналов по отклонению 30 и по возмущению 31, в которых происходит алгебраическое суммирование с поступающими на первые входы этих блоков сигналами управлени , что приводит к уменьшению амплитуды управл ющих сигналов. Однако надо учесть, что изменение не касаетс  пер- вого импульса, сформированного по каналу возмущени  (его длительность меньше времени посто нного запаздывани ), и может только частично изменить амплитуду первого импульса, формируемого по отклонению, Амплитуды же последующих импульсов управлени  на разгрузку турбины, демпфирующих послеаварийные качани , формируемых каналами по отклонению и возмущению, корректируютс , проход  че- рез блоки 30 и 31,на величину, пропорциональную выделенному арифметическим блоком 29 значению изменени  мощности турбины в данные моменты времени.

При этом процесс работы устройства повтор етс  в описанной последовательности .

Таким образом, коррекци  амплитуды управл ющего сигнала в соответствии с текущим изменением значени  мощности тур- бины во врем  переходного процесса позвол ет исключить излишнюю разгрузку турбины при динамических переходных процессах под действием управлени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  аварийного управлени  активной мощностью электростанции по авт.св. № 983891 .отличающеес  тем. что, с целью повышени  качества переходного процесса за счет улучшени  эффективности управлени  при формировании управл ющего воздействи  на разгрузку станции, оно снабжено блоком вычислени  мощности турбины, арифметическим блоком выделени  изменени  мощности турбины , блоками коррекции амплитуды управл ющего сигнала по отклонению и по возмущению, причем первый вход блока вычислени  мощности турбины соединен с выходом первого дифференциатора, второй вход- с выходом датчика электромагнитной мощности генератора, а выход - с входом арифметического блока выделени  изменени  мощности турбины, первый выход которого соединен со вторым входом блока коррекции амплитуды управл ющего сигнала по отклонению, первый вход которого соединен с выходом логического блока, а выход - с первым входом первого блока сравнени , второй выход арифметического блока соединен с вторым входом Слока коррекции амплитуды управл ющего сигнала по возмущению, первый вход которого соединен с выходом второго блока сравнени , а выход - с вторым входом исполнительного блока, при этом в блоке вычислени  мощности турбины производ т вычисление по формуле

   + Р

   эл

   где Рт - мощность турбины;

   Рэл -электрическа  мощность генератоРаTj - посто нна  инерции генератора;

   о - угол сдвига вектора ЭДС генератора .