SU763923A1 - Устройство дл моделировани энергосистем - Google Patents

Description

тоты при аварийной разгрузке турбин,

блок моделировани  управл емого реактора и блоки регистрации. Причем вхады первого из блоков регистрации подключены к третьему выходу блока моделировани  сети и к выходу сумматора потоков мощности соответственно , четвертый выход блока моделировани  сети подключен к первому входу блока регулировани  мощности , выходы которого соединены с первым и вторым входами сумматора моментов, первый и второй выходы сумматора моментов подключены к первому и второму входам блока регулировани  частоты при аварийной разгрузке турбин и к входам синхронизатора , выход которого соединен с входом фазовращател , выходом подключенного к второму входу блока регулировани  мощности и к первому входу второго блока регистрации,второй вход которого соединен с третьим выходом блока программного управлени . четвертый и п тый выходы последнего подключены к третьему и четвертому входам блока регулировани  частоты при аварийной разгрузке турбин, первый выход которого соединен с третьим входом сумматора моментов, третий выход которого подключен к п тому входу блока регулировани  частоты при аварийной разгрузке турбин, при этом выход блока регулировани  мощности подключен к третьему входу блока моделировани  сети.

Блок регулировани  частоты при аварийной разгрузке турбин содержит трансформатор, усилители, потенциометры , реле, группы ограничительных резисторов, выпр мители и асинхронный двигатель, статорна  обмотка которого подключена к выходу первого усилител , причем первый вход первого усилител  соединен с подвижным контактом первого потенциометра, выводы которого соединены с выходом второго усилител  и  вл ютс  первым и вторым выходами блока регулировани  частоты при аварийной разгрузке турбин, первична  обмотка трансформатора подключена к выводам источника питани , перва  вторична  обмотка трансформатора  вл етс  п тым входом блока регулировани  частоты при аварийной разгрузке турбин, второй выход КОТО1ЮГО соединен со средним выводом первой втори ной обмотки , вход второго усилител  подключе к подвижному контакту второго потенциометра , выводы которого соединены с второй вторичной обмоткой трансформатора , роторна  обмотка асинхронного двигател  соединена с третьей вторичной обмоткой трансформатора , четверта  вторична  обмотка кторого подключена к выводам последовательно соединенных третьего и четвертого потенциометров, об1ций

ёывод которых подключен к выходу второго усилител  и через первый размыкающий контакт первого реле к первому входу блока регулировани  частоты при аварийной разгрузке турбин. При этом подвижный контакт третьего потенциометра через размыкающий контакт второго реле соединен с замыкающим контактом первого реле, подвижный контакт четвертого потенциометра подключен к первому замыкающему контакту второго реле, выводу п той вторичной обмотки трансформатора подключены к анодам выпр мительных диодов , катоды которых объединены и через реостат соединены с первым выводом обмотки торможени , второй вывод Которой через согласующий резистор подключен к среднему выводу п той вторичной обмотки трансформатора , соединенному через второй раз мыкающий контакт первого реле .с вторым выводом обмотки торможени , первый вывод которой через последовательно соединенный второй реостат и второй замыкающий контакт второго реле подключен к среднему выводу п той вторичной обмотки трансформатора, второй вход первого усилител   вл етс  вторым входом блока регулировани  частоты при аварийной разгрузке турбин, третий и четвертый входы которого подключены к обмоткам первого и второго реле.

Блок моделировани  управл емого реактора содержит три индуктивных сопротивлени , соединенных в звезду, перва  вер иина которой через задающий конденсатор подключена к выходу первого автотрансформатора, соединенного последовательно с вторым автотрансформатором, выходом соединенным с второй вершиной звезды, треть  вершина которой через тиристоры , включенные встречно-параллельно, подключена к выходу первого автотрансформатора , вход которого через регул тор напр жени  соединен с управл ющими электродами тиристоров, причем вход первого автотрансформатора  вл етс  входом блока моделировани  управл емого реактора.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 представлен блок программного управлени ; на фиг. 3 - блок моделировани  управл емого реактора) на фиг. 4 изображена блок-схема сумматора потоков мощности.

Устройство дл  моделировани  энергосистем содержит блок 1 моделировани  сети, блок 2моделировани  потребителей электроэнергии, блок 3 модел: ровани  синхронных машин электростанций , который содержит последовательно соединенные синхронизатор 4, фазовращатель 5, блок регулировани  мощности б и сумматор моментов 7, создаваемых турбиной и генератором.

IКоличество блоков моделировани  потребителей энергии и блоков моделировани  синхронных машин определ етс  количеством электростанций и подстанций, питакхпих нагрузки исследуемой электрической системы.

Блок моделировани  синхронных машин электростанций св зан с блоком 8 регулировани  частоты при аварийной разгрузке турбин, который содержит трансформатор, 9 и асинхронный двигатель 10. Статорна  обмотка 11 асинхронного двигател  подключена к усилителю 12, вход которого соединен с подвижным контактом потенциометра 13, входом подключенного к выходу усилител  14 и через вторичную обмотку 15 трансформатора к сумматору моментов 7. Вход усилител  14 подключен к подвижному контакту потенциометра 16,вход которого соединен с вторичной обмоткой 17 трансформатора . Обмотка 18 асинхронного двигател  10 соединена с вторичной обмоткой 19 трансформатора. Вторична  обмотка 20 трансформатора подключена к последовательно соединенным потенциометрам 21 и 22. Вторична  обмотка 23 через выпр мительные диоды 24 и реостат 25 подключена к обмотке торможени  26 асинхронного двигател  10. Последовательно с обмоткой торможени  включен согласующий резистор 27. Блок 8 содержит также реле 28 и 29 с контактами и реостат 30.

К блоку 1 моделировани  электрической сети подключен блок 31 моделировани  управл емого реактора. Число таких блоков определ етс  количеством дальних электропередач в исследуемой системе. Кроме того, к блоку моделировани  электрической сети подключены блок регистрации 32 и сумматор потоков мощности 33, соединенный с блоком регистрации. К фазовргццателю 5 подключен блок регистрации 34, который регистрирует фазы ЭДС синхронных машин.

Управление блоками, вход щими в устройство, осуществл етс  блоком программного управлени  35, который выходами подключен к обмоткам реле 28 и 29 блока 8 регулировани  частоты при аварийной разгрузке турбин , к блоку регистрации 34, к блоку 3 моделировани  синхронных электростанций , к блоку 1 моделировани  электрической сети и к блоку 2 моделировани  потребителей электроэнергии .

Блок программного управлени  выполнен в виде р да групп дисков 36 (фиг.2) насаженных с возможностью вращени  на две независилме оси 37, кажда  из которых св зана механичеоки с двигателем 38, причем каждый диск снабжен шкалой 39 и шпилькой 40 с возможностью замыкани  с ее

помощью установленной на рейке 41 контактной группы 42, включенной в цепи исполнительных элементов блоков моделировани . Одна из осей состоит из двух частей, св занных между собой редуктором 43. Скорость вра щени  осей может быть изменена с помощью редуктора 44.

Блок 31 моделировани  управл емого реактора (фиг.З) состоит из индуктивных сопротивлений 45, воспроиз10 вод щих схему замещени  трехобмоточного трансформатора с большими индуктивными сопротивлени ми обмоток,к одной из вторичных обмоток которого подключен конденсатор 46, а к другой под15 ключены встречно-параллельно два тиристора 47, управл емых регул тором напр жени  48. К третьей обмотке и точке соединени  конденсатора 46 и тиристоров 47 подключены два последовательно соединенных автотрансфор20 матора 49 и 50. К входу автотрансформатора 49 подключен регул тор напр жени  48 и блок 1 моделировани  электрической сети.

Сумматор потоков мощности 33 со25 стоит из преобразователей мощности в напр жение посто нного тока 51 (фиг. 4), входы которыхподключены к блоку 1 моделировани  электрической сети, а выходы соединены последоваD тельно и включены на вольтметр посто нного тока 52 и на вход блока регистрации 32.

Устройство дл  моделировани  энергосистем работает следующим образом.

5

После набора схемы исследуемой системы и установки коэАЛициентов на блоках, моделирующих синхронные машины , потребителей энергии , блоке управлени  35, блоках регулировани  частоты при аварийной разгрузке тур0 бин, а также блоках 31 моделировани  управл емых реакторов включают питание устройства, блок 3 и блок 2 моделировани  потребителей электроэнергии отрабатывают заданный им рехим. При

5 этом процесс установки режима в блоках , моделирующих синхронные машины электростанций, осуществл етс  следующим образом.

Если активна  мощность на выходе

0 блока моделировани  синхронной машины меньше заданной, то сумматор моментов 7, Создаваемых турбиной и генератором, выдает сигналы на вход синхронизатора 4, который увеличи5 вает фазу выходного напр жени  фазовращател  5 и, следовательно, мощность , выдаваемую блоком моделировани  синхронных машин, до тех пор, пока сигналы,.подаваемые на входы сумматора моментов, не сравн ютс .

0 Так как блок 3 работает параллельно с другими такими же блоками, то увеличение мощности одним из них вызывает уменьшение мощности, выдаваемой другими и возникает вращение фазовращателей 5 других блоков,моделирующих синхронные машины, воспроизвод  общее увеличение частоты. Чтобы этого не происходило, в блоке 8 регулировани  частоты при аварийной разгрузке турбин предусмотрена обратна  св зь, вводима  с потенциометра 13 в цепь входа усилител  12, котора , действу  через усилитель 12, двигатель 10, потенциометр 16 и усилитель 14, уменьшает сигнал, поступающий на вход сумматора моментов , и баланс моментов устанавливаетс  при мощности, выдаваемой блоком моделировани  синхронной машины электростанций, меньшей, чем при отсутствии указанной обратной св зи. В результате система оказываетс  самобалансирующейс . Измен   уставки на потенциометрах 13 можно измен ть распределение нагрузки по блокам моделировани  синхронных машин,.отража  зависимость мощности от частоты, т.е. Р . f(uj ), где и) - углова  скорость вращени  фазовращател  5. Аварийна  разгрузка турбины и ее последукада  нагрузка осуществл етс  реле 28 и 29, который ввод т в цепь входа усилител  12 напр жени  с потенциометров 21 и 22. Питание этих реле подаетс  через контактные пары замыкаемые дисками блока управлени  35 в той последовательности и с тем временем срабатывани , которые пред варительно устанавливаютс  на дисках блока. Величины-;,аварийной разгрузки и последующей нагрузки устанавливаютс  на потенциометрах 21 и 22 соответственно , а скорость набора мощ ности устанавливаетс  с помощью гру пы резисторов 30. Блок 31 моделировани  управл емых реакторов, устанавливаемых на дальних электропередачах дл  ограничени  перенапр жений на лини х и повышени  их пропускной способности, работает следующим образом. При повышении напр жени  на моделируемой линии регул тор напр жени  48(фиг.3 подает сигнал на открывание тиристоров 47. При этом ток, идущий чере тиристоры, создает в индуктивных сопротивлени х 45 потери реактивной мощности, а напр жение в средней точке звезды и ток, идущий через ко денсатор 46, уменьшаетс . Б результате весь блок потребл ет из сети рективную мощность, и напр жение в месте включени  блока понижаетс  до величины, заданной регул тором напр жени  48. Если в месте включени  блока напр жение начинает понижатьс то регул тор напр жени  выдает сигн лы на закрытие тиристоров, напр жение в средней точке звезды и на кон денсаторе 46 начинает повышатьс  и блок выдает реактивную мощность и повышает напр жение. Дл  изменени  Номинальной мощности блока модели ровани  управл емого реактора используютс  два последовательно соединенных автотрансформатора 49 и 50 из которых второй служит дл  грубого , а первый - дл  точного изменени  мощности. Сумматор потоков мощности 33 меж- системных линий электропередач используетс  дл  определени  мощности предельных по услови м статической устойчивости, на лини х, соедин ющих две энергосистемы или две части одной и той же систелвл. Таких линий может быть несколько и блок, содержащий несколько преобразователей активной мощности 51 в напр жение посто нного тока, входами подключаетс  к блоку 1 моделировани  сети, при этом выходы преобразователей 51, включенные последовательно , подключены к вольтметру.посто нного тока 52 и к блоку регистрации 32. Взаимодействие всех блоков устройства можно по снить на примере расчета динамической устойчивости системы при коротких залфлкани х. После того, как установитс  заданный режим работы исследуемой системы, на одном из дисков 36 блока управлени  35 устанав.ливают врем  включенного состо ни  сопротивлени  короткого зa 1IJкaни  или врем , «iepe3 которое повре;кденна  лини  должна быть отключена, на другом диске устанавливают, например, врем  повторного включени  поврежденной линии или врем  включени  какого-либо lepoпpи ти , повышающего динамическую устойчивость,например электрическое торможение или отключение части синхронных машин электростанции,устойчивость которой необходимо сохранить, на третье диске устанавливаетс  либо врем  повторного отключени  повреж- денной линии, либо врем  отключени  электрического торможени . Другие диски могут использоватьс  дл  других целей: дл  каскадного отключени  поврежденной линии, аварийной разгрузки турбины, отключени  нагрузки и т.п. После установки нужных параметров включаетс  питание синхронных двигателей 38 (фиг. 2) блока управ- лени  и питание блока регистрации 34 (фиг. 1). При этом диски блока управлени  начинают вращатьс , замыка  контактные группы 42, подакхцие питание на исполнительные реле в той последовательности, котора  установлена на дисках; блока управлени . Последний диск замыкает цепь реле, которое снимает питание с блока управлени  и с блока регистрации 34 синхронных машин. Технико-экономическа  эффективность от применени  устройства дл  моделировани  энергосистем определ етс  как ее производительностью, превосход щей в.озможности современных ЦВМ при использовании существующих программ расчетов устойчивости, так и более полным моделированием сложной энергосистемы, котора  достигаетс  с помощью дополнительных блоков.

Claims (3)

1.Устройство дл  моделировани  энергосистем, содержащее блок моделировани  сети, первый выход которого подключен к сумматору потоков мощности, второй выход соединен с первым входом блока моделировани  потребителей электроэнергии,выход которого подключен к первому входу блока моделировани  сети, при этом вторые входы блока моделировани  сети и блока моделировани  потребителей электроэнергии соединены соответственно с первым и вторым выходами блока программного управлени , отличающеес  тем, что,

с целью повышени  эффективности работы , оно содержит блок регулировани  мощности, фазовращатель, синхронизатор , сумматор моментов, блок регулировани  частоты при аварийной разгрузке турбин, блок моделировани  управл емого реактора и блоки регистрации, входы первого из которых подключены к третьему выходу блока моделировани  сети и к выходу сумматора потоков мощности соответственно , причем четвертый выход блока моделировани  сети подключен к первому входу блока регулировани  мощности, выходы которого соединены с первым и вторым входами сумматора моментов, первый и второй выходы которого подключены к первому и втором входам блока регулировани  частоты при аварийной разгрузке турбин и к входам синхронизатора, выход которого соединен с входом фазовращател  выход которого подключен к второму входу блока регулировани  мощности и к первому входу второго блока регистрации , второй вход которого соединен с .третьим выходом блока программног управлени , четвертый и п тый выходы которого подключены к третьему и чет; вертому входам блока регулировани  частоты при аварийной разгрузке турбин , первый выход которого соединен с третьим входом сумматора моментов третий выход которого подключен к п тому входу блока регулировани  частоты при аварийной разгрузке турбин, при этом выход блока регулировани  мощности подключен к третьему входу блока моделировани  сети.

2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что блок регулировани  частоты при аварийной раз-. грузке турбин содержит трансформатор, усилители, потенциометры, реле, группы ограничительных резисторов, выпр мители и асинхронный двигатель, статорна  обмотка которого подключена к вьисоду первого усилител , первый вход которого соединен с подвижным контактом первого потенциометра, выводы которого соединены с выходом второго усилител  и  вл ютс  первым

10 и вторым выходами блока регулировани  частоты при аварийной разгрузке турбин, при этом первична  обмотка трансформатора подключена к выводам источника питани , перва  вторична  15 обмотка трансформатора  вл етс  п тым входом блока регулировани  частоты при аварийной разгрузке турбин, второй выход которого соединен со средним выводом первой вторичной об20 мотки, .вход второго усилител  подключен к подвижному контакту второго потенциометра, выводы которого соединены с второй вторичной обмоткой трансформатора, роторна  обмотка асинхронного двигател  соединена с

25 третьей вторичной обмоткой трансформатора , четверта  вторична  обмотка которого подключена к выводам последовательно соединенных третьего и четвертого потенциометров, общий вы0 вод которых подключен к выходу второго усилител  и через первый размыкакнций контакт первого реле к пер-, вому входу блока регулировани  частоты при аварийней разгрузке турбин,

5 подвижный контакт третьего потенциометра через размыкающий контакт второго реле соединен с замыкающим контактом первого реле, подв.ижный контакт четвертого потенциометра подключен

0 к первому замыкающему контакту второго реле, выводы п той вторичной обмотки трансформатора подключены к анодам выпр мительных диодов, катоды которых объединены и через реостат соединены с первым выводом обмотки

5 торможени , второй вывод которой через согласующий резистор подключен к среднему выводу п той вторичной обмотки трансформатора соединенному через второй размыкающий контакт

0 первого реле с вторым выводом обмотки торможени , первый вывод которой через последовательно соединенный второй реостат и второй )щий контакт второго реле подключен к сред5 нему выводу п той вторичной обмотки трансформатора, второй вход первого усилител   вл етс  вторым входом блока регулировани  частоты при аварийной разгрузке турбин, третий и четвертый входы которого подключены

0 к обмоткам первого и второго реле.

3. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что, блок моделировани  управл емого реактора содержит три индуктивных сопротив|лени , соединенных в звезду, перва  вершина которой через задающий конденсатор подключена к выходу первого автотрансформатора, соединенного последовательно с вторым автотрансформатором , выход которого соединен с второй вершиной звезды, треть  вершина которой через тиристоры , включенные встречно-параллельно , подключена к выходу первого автотрансформатора , вход которого через регул тор напр жени  соединен с

управл ющими электродами тиристоров вход первого автотрансформатора  вл етс  входом блока моделировани  управл емого реактора.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Веников В. А. Теори  подоби 

и моделировани . Высша  школа, 1978, с. 342.

2.Авторское свидетельство СССР № 291214 , КЛ. G 06 а 7/63, 1969

(прототип).