SU838886A1

SU838886A1 - Device for connecting of two power-generating systems

Info

Publication number: SU838886A1
Application number: SU792823370A
Authority: SU
Inventors: Николай Николаевич Блоцкий; Руслан Сергеевич Цгоев; Юрий Гевондович Шакарян
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательскийинститут Электроэнергетики
Priority date: 1979-09-27
Filing date: 1979-09-27
Publication date: 1981-06-15

Description

II

Изобретение относитс к электротехнике , а более конкретно к электромеханическим преобразовател м частоты дл объединени энергосистемThe invention relates to electrical engineering, and more specifically to electromechanical frequency converters for interconnecting power systems.

Современна электроэнерги имеет тенденцию к объединению отдельных энергосистем в единую систему. Однако во многих случа х межсистемные св зи оказываютс настолько маломощными , что супСественного вли ни системы на режим друг друга не могут оказать, и взаимна синхронна работа часто оказываетс невозможной, вместе с тем нежелательна н разделительна работа, так как при этом в какой-нибудь из них создаетс дополнительный дефицит. Кроме того.« есть электрические системы, в которых частота мен етс из-за колебаний мощных нагрузок. При объединении таких систем с ситемами с повышенными требовани ми к качеству электроэнергии возникают те же трудности взаимной синхронной работы.Modern electric power tends to unite individual power systems into a single system. However, in many cases interconnections are so weak that the system’s influence on each other’s regime cannot be naturally influenced, and mutual synchronous work is often impossible, however, the separation is undesirable because in this case they create an additional deficit. In addition, there are electrical systems in which the frequency varies due to the oscillations of powerful loads. When combining such systems with systems with increased requirements for power quality, the same difficulties of mutual synchronous work arise.

В этих случа х возможно применение вставок посто нного тока, построенных на высоковольтных тиристорных блоках (ВТВ).In these cases, it is possible to use DC inserts built on high-voltage thyristor blocks (HTV).

Вставка посто нного тока состоит из преобразователей частоты, способных работать как в выпр мительном, так и в инверторном режиме. Преобразователи частоты соединены между собой линией посто нного тока. Така вставка посто нного тока включаетс . в рассечку линии электропередачи |.A DC insert consists of frequency converters capable of operating in both rectifying and inverter mode. Frequency converters are interconnected by a direct current line. This DC injection is included. in rassechku power lines |.

Недостатком этого устройства вл етс дороговизна и сложность конструкции . Кроме того, требуютс допол .нительные источники реактивной мощности дл устойчивой работы преобразователей частоты и дл покрыти нужд нагрузок.The disadvantage of this device is the high cost and complexity of the design. In addition, additional reactive power sources are required for stable operation of frequency converters and to cover the needs of loads.

Наиболее близким к изобретению вл етс устройство дл св зи двух энергосистем, содержащее две асинхронизированные синхронные машины (АСМ) с жестко соединенными валами. статорные обмотки каждой из которых Подключены к своей энергосистеме, управл емые преобразователи частоты, датчики частот объедин емых энергосистем и скорости вращени вала, регул торы возбуждени , суммирующий, интегрирующий и дифференцирующий элементы, причем входы суммирующего элемента подключены к датчикам частот энергосистем и датчику скорости вращени вала, а выходы подсоединены ко входам дифференцирующего и интегрирующего элементов f2J, Недостатком данного устройства вл етс то, что когда частоты объедин емых энергосистем равны дл нормальной работы с нулевьм скольжением и номинальным режимом по статору требуетс усложнение и удорожание конструкции устройства дл св зи двух энергосистем, что в некоторых случа х может сузить область его при менени . Это св зано с тем, что при равенстве частот объедин емых энергосистем векторы напр жений шин энер госистем, к которым подключены статорные обмотки АСМ, агрегата асинхро низированного электромеханического преобразовател частоты (АС ЭМПЧ), могут зан ть в пространстве любое положение по отношению друг кбдругу. Обе АСМ агрегата при W (S) работают с нулевым скольжег-шем, поэтому по обмоткам возбуждени ротора каждой машины протекает посто нный ток равный амплитудному значению вектора тока возбуждени , В этом режиме ротор каждой АСМ может зан ть в пространстве любое положение по отношению к вектору напр жени на шинах подключени статора, в частности, и такое положение, когда ток протекает по одной фазе обмотки возбуждени . Так как этот режим может продол жатьс сколь угодно долго, то потребуетс увеличение установленной мощности обмотки возбуждени в yl раз т. е. необходимо эти обмотки возбуждени рассчитать на амплитудное значение тока возбуждени (обычно обмо ки возбуждени АСМ рассчитывают на действующее значение тока возбуждени ), что потребует или увеличени расхода меди и увеличени габаритов машин, или применени форсированных методов охлаждени обмоток возбужде ни , а в конечном итоге удорожание АС ЭМПЧ. Однако этого можно избежат 4 если применить специальное управление . Цель изобретени - упрощение устройства за счет снижени расхода меди и габаритов машин, расширение области применени устройства. Поставленна цель достигаетс тем, что устройство дл св зи двух энергосистем, содержащее две машины переменного тока с жестко соединенными валами, по крайней мере одна из которых АСМ, статорные обмотки которых подключены раздельно к знергосрютемаМр управл емые преобразователи частоты, датчик скорости вращени вала, датчики частот энергосистем , регул торы возбуждени , суммирующий , интегрирующий и дифференцирующий элементы, причем входы суммирующего элемента подключены к датчикам частот энергосистем и датчику скорости вращени вала, а выходы подсоединены к входам дифференцирующего и интегрирующего элементов, дополнительно снабжено блоком сравнени частот энергосистем и задатчиком скорости вращени вала, при этом входы блока сравнени частота соединены с датчиками частот энергосистем , а выход соединен с входом задатчика скорости вращени вала, выход которого соединен с входом суммирующего элемента. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства ( рассмотрение ведетс дл устройства, в котором обе машины - вл ютс асинхронизированными синхронными, однако все сказанное справедливо и дл устройства, в котором одна из мащин синхронна ). Устройство дл св зи двух энергосистем А и Б состоит из двух АСМ 1 и 2 с жестко соединенными валами, обмотки роторов которых через управл емые преобразователи 3 и 4 частоты соединены соответственно через трансформатор и переключатель со статорной цепью машины 1 или 2, т. е. с энергосистемой А или Б. Входы управл емых преобразователей 3 и 4 частоты соединены с выходами соответственно регул торов 5 и 6 возбуждени . Входы регул торов 5 и 6 возбуждени соединены соответственно с датчиками 7 и 8 частот энергосистем и с датчиком 9 скорости вращени вала. Входы суммирук цего элемента 10 соединены с датчиками 7 иClosest to the invention is a device for coupling two power systems, comprising two asynchronized synchronous machines (AFM) with rigidly connected shafts. the stator windings of each of which are connected to their own power system, controlled frequency converters, frequency sensors of the combined power systems and shaft rotation speeds, field controllers, summing, integrating and differentiating elements, the inputs of the summing element being connected to the frequency sensors of the power systems and the shaft speed sensor and the outputs are connected to the inputs of the differentiating and integrating elements f2J. The disadvantage of this device is that when the frequencies of the energy system being combined equal to the normal operation with nulevm slidably and nominal mode of the stator is required complex and costly construction of the device for coupling the two grids, in some cases it may narrow the scope of the applications. This is due to the fact that, with equal frequencies of the power systems to be combined, the voltage vectors of the power systems to which the stator windings of the AFM are connected, an asynchronized electromechanical frequency converter (AC EMF) unit can occupy any position in space relative to each other. Both AFM units at W (S) operate with zero glide, therefore a constant current flows through the excitation windings of the rotor of each machine equal to the amplitude value of the excitation current vector. In this mode, the rotor of each AFM can occupy any position in space relative to the vector the voltages on the stator connection buses, in particular, are also such a situation when the current flows through one phase of the excitation winding. Since this mode can continue indefinitely, it will be necessary to increase the installed power of the excitation winding by a factor of yl. will require either an increase in copper consumption and an increase in machine dimensions, or the use of forced methods for cooling the windings of the field, and ultimately the rise in the cost of the AC EMPCH. However, this can be avoided 4 if you apply a special control. The purpose of the invention is to simplify the device by reducing copper consumption and machine dimensions, expanding the field of application of the device. The goal is achieved by the fact that a device for communication of two power systems, containing two AC machines with rigidly connected shafts, at least one of which is AFM, the stator windings of which are connected separately to the power source MF controlled frequency converters, speed sensor shaft rotation power systems, field controllers, summing, integrating and differentiating elements, the inputs of the summing element being connected to the frequency sensors of the power systems and the rotation speed sensor shaft, and the outputs are connected to the inputs of the differentiating and integrating elements, additionally equipped with a power frequency comparison unit and a shaft rotation speed adjuster, while the comparator frequency inputs are connected to the power frequency frequency sensors, and the output is connected to the rotation speed input of the shaft, the output of which is connected to input summing element. The drawing shows the scheme of the proposed device (consideration is given to a device in which both machines are synchronized asynchronized, however, all the same is true for a device in which one of the masks is synchronous). The device for connecting two power systems A and B consists of two AFM 1 and 2 with rigidly connected shafts, the rotor windings of which are connected via a controlled frequency converter 3 and 4, respectively, through a transformer and a switch to the stator circuit of machine 1 or 2, i.e. with power system A or B. The inputs of controlled frequency converters 3 and 4 are connected to the outputs of excitation controllers 5 and 6, respectively. The inputs of the excitation controllers 5 and 6 are connected respectively to the sensors 7 and 8 of the frequencies of the power systems and to the sensor 9 of the speed of rotation of the shaft. Inputs totalized by the element 10 are connected to sensors 7 and

8 частот энергосистем и датчиком 9 скорости вращени вала, а выходы соединены с входом регул тора 6 возбуждени и с входами дифференцирующего элемента 1 и интегрирующего элемента 12, при этом выходы послед ,них двух элементов соединены с вхо1дами регул тора 6 возбуждени . Вхо;ды блока 13 сравнени частот энергосистем соединены с датчиками 7 и 8 частот, а выход соединен со входом задатчика 14 скорости вращени вала. Выход задатчика 14 соединен со входом суммирующего элемента 10, В суммирующем элементе 10 оруществл етс формирование задани скоросVCT8 power system frequencies and a shaft speed sensor 9, and the outputs are connected to the input of the excitation controller 6 and to the inputs of the differentiating element 1 and the integrating element 12, while the outputs of the latter, of the two elements are connected to the inputs of the excitation controller 6. The inputs of the block 13 for comparing the frequencies of the power systems are connected to the sensors 7 and 8 of the frequencies, and the output is connected to the input of the setting unit 14 of the shaft rotation speed. The output of the setting device 14 is connected to the input of the summing element 10, In the summing element 10, the formation of a speed reference VCT is formed

ти вращени J вала, равное полусумке частот объедин емых энергосистем , и совместно с элементами 11 и 12 осуществл етс пропорциональноинтегрально-дифференциальное регулирование скорости вращени вала устройства. Если разность между частотами энергосистем становитс меньше заданного значени (например, равна нулю), на выходе блока 13 сравнени частот по вл етс управл ющийThis rotation of the shaft J, equal to the half-bag of frequencies of the power systems to be combined, and together with elements 11 and 12, is carried out proportional integral-differential control of the rotation speed of the shaft of the device. If the difference between the frequencies of the power systems becomes less than a predetermined value (for example, is equal to zero), a control signal appears at the output of the frequency comparison unit 13

сигнал, поступающий на вход задатчика . 14 скорости вращени вала, который формирует на своем выходе посто нный сигнал, пропорциональный добавке к сигналу задани скорости вращени вала суммирующего элемента 10. Полный сигнал теперь равен jyVCT дц j(3j( видим, суть предлагаемого управлени , заключаетс в том что если взаимное скольжение между частотами объедин емых энергосистем равно нулю, то обе АСМ агрегата АС ЭМПЧ перевод тс в режим скольжени одного знака. Величина этого скольжени может быть любой вплоть до наибольшего значени , когдаU Практически желательно, чтобы скольжение было минимальным, так как с ростом скольжени машин общий КПД установки АС ЭМПЧ падает. Примечательным в этом режиме вл етс то, что при скольжении одного знака по статору машины работают в разных режимах (например, АСМ 2 - двигатель, АСМ 1 - генератор), поэтому потоки активных мощностей р( и имеют разные знаки, и обмотки возбуждени машин через преобразователи 3 и 4 ча стоты обмениваютс активной мощностью , а через трансформатор и переключатель от источника возбуждени системы возбуждени машин поступаетsignal input to the set point. 14 speeds of rotation of the shaft, which forms at its output a constant signal proportional to the addition to the signal of setting the rotational speed of the shaft of the summing element 10. The full signal is now equal to jyVCT dz j (3j (see, the essence of the proposed control is that if Since the frequencies of the combined power systems are equal to zero, then both AFM units of the APS EMP unit are shifted to a single-sign slip mode. The magnitude of this slip can be any one up to the highest value, when It is practically desirable that the slip Notion was minimal, since with increasing slip of the machine, the overall efficiency of the installation of the APS EMPCH decreases. Therefore, the fluxes of active powers p (and have different signs, and the excitation windings of the machines through the 3 and 4 frequency converters exchange active power, and through the transformer and switch from the excitation source of the excitation system of the machines

активна мощность лишь дл покрыти потерь в элементах системы возбуждени и требуема по режиму реактивна мощность.active power only to cover losses in the elements of the excitation system and the reactive power required by the mode.

Предлагаемое устройство может быт применено дл объединени энергосистем как с одинаковыми, так и с разными номинальнь ми частотами, имеющих взаимные колебани частот. Регул тор скоростиуказанного типа М9жет использоватьс как в одной АСМ, так и в двух машинах устройства. Необходимость в этом по вл етс в случае варьировани направлени передачи активной мощности через устройство.The proposed device can be used to integrate power systems with both identical and different nominal frequencies having mutual frequency oscillations. A speed regulator of the specified type M9 is used both in one AFM and in two machines of the device. This is required in the case of varying the direction of transmission of active power through the device.

Claims

Invention Formula

A device for connecting two power systems containing two AC machines with rigidly connected shafts, at least one of which is an asynchronized synchronous machine, the stator windings of which are connected separately to power systems, controlled frequency converters, shaft speed sensor, power frequency sensors, excitation tori, summing, integrating and differentiating elements, the inputs of the summing element being connected to the frequency sensors of the power systems and the rotation speed sensor The a and a outputs are connected to the inputs of differentiating and integrating elements, characterized in that, in order to simplify the device by reducing copper consumption and machine dimensions, it is additionally equipped with a power frequency comparison unit and a shaft rotation speed meter, while the comparison power inputs connected to the frequency sensors of power systems, and the output is connected to the input unit of the shaft rotation speed, the output of which is connected to the input of the summing element.

Sources of information taken into account in the examination

1 Groys K.S. Perspective applications of power transmissions and direct current inserts. - Electricity, 1978, No. 3.

2. USSR author's certificate in application number 2672154 / 24-07, cl. H 02 J 3/06, 1978. ffeptocucfrteffCL I Grid ff