SU868963A1 - Электрогидравлический регул тор частоты вращени и мощности электроэнергетического агрегата - Google Patents

Description

54) ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ И МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО Изобретение относитс  к устройствам дл  получени  заданных выходных параметров генераторов. Известен электрогидравлический ре гул тор (ЭГР) , содержащий интегратор с участием которого формируетс  пропорционально-дифференциально-интегра льный (ПИД) закон регулирунщего воздействи  по отклонению частоты, задающее устройство изменени  частоты и мощности и задающее устройство изменени  мощности. При этом задающее ус ройство мощности подключено к сумматору через устройство статизма fl. Недостатком этого регул тора  вл етс  зависимость времени отработки сигнала механизма изменени  частоты и мощности от настройки параметров ПИД формировани . Врем  отработки сигнала задгцощего устройства изменени  мощнрсти зависит не только от настройки ПИД формировател , но еще и от величины уставки статизма. АГРЕГАТА Известен также ЭГР, содержащий формирователь ПНЦ законарегулировани , задающее устройство изменени  частоты и мощности и задающее устройство мощности . При зтом задающее устройство мощности св зано с исполнительно1Н устройством и через логическое устройство - с задающим устройством изменени  частоты и мощности 2. Этот регул тор частично устран ет недостаток вышеуказанного регул тора путем перевода задани  мощности на задающее устройство частоты и мощности при полном использовании диапазона задающего устройства мощности в сторону прибавить. При этом управление мощности происходит также как и во врем  отработки задающего сигнала и зависит от настройки ПИД формировател . При управлении мощностью агрегата при работе на сеть, где частота длительно поддерживаетс  в пределах 94104% от номинальной, диапазон деистВИЯ задающего устройства изменени  мощности может оказатьс  недостаточным не только в сторону «--- прибавить , убавить но и в сторону убавить. Кроме того, недостатком регул тора  вл етс  насыщение ГОЩ формировател , получающеес  при указанном отклонении частоты в энергосистеме. Действие задающего устройства мощности в пределах своего диапазона не устран ет насьпцени  1ЩЦ формировател  и только после перевода управлени  на заданнцее устройство изменени  частоты и мощности действие последнего выводит ПИД формирователь из насьпцени , и становитс  возможным действие сигнала по отклонению частоты. Таким образом, канал регулировани  частоты из-за насьпцени  ПИД формирова тел  оказываетс  выключенным на все врем  пока не наступит насьпцение задающего устройства мощности в сторону прибавить. Выключение канала регули ровани  частоты в /регул торе энергети ческого агрегата снижает надежность работы энергосистемы, так как может привести к развитию аварии в энергосистеме . Иными словами проблема насыщени  элементов регул тора здесь рещена не полностью, что может привести к отрицательным последстви м. В регул торах энергетических агрегатов различие между режимами регулировани  частоты и активной мощности приводитс  не до конца. В качестве ло гического признака режима регулировани  частоты вращени  беретс  только отключенное положение выключател  генератора . Известен регул тор,в котором переход в режим задани  частоты может получатьс  и при включенном выключателе генератора в случае насьщени  механиз ма изменени  мощности в сторону прлбавить Г21. Однако такое насыщение может произойти только в случае установившегос  повышени  частоты в энергосистеме и безотносительно к величине статизма , т. е. при любой уставке статизма. Между тем однозначность в распреде лении нагрузки пропадает только при уставке статтизма, равной нулю или близкой к нулю и режим регулировани  мощности становитс  невозможным. При малых уставках статизма агрегат реагирует всей своей мощностью на отклонение частоты в энергосистеме Таким образом, мала  величина уставки 8 34 статизма в регул торе  вл етс  логическим признаком режима регулировани  частоты при включенном выключателе генератора . В известных регул торах зтот признак не используетс , хот  он и нужен особенно в регул торах с двум  задающими устройствами. Наличие в регул торах двух задающих устройств, каждое из которых имеет свою пам ть, неудобно, так как порождает дополнительные неоправданные усложнени  и неоднозначность. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  электрогидравлический регул тор частоты вращени  и мощности электроэнергостатического агрегата, например гидроагрегата , содержащий логическое устройство , соединенное с задающим устройством , включакицим в себ  источник задающего сигнала, подключенный к запо- макающему элементу на выходе, причем входы источника задающего сигнала подключены к двум выходам логического устройства, выход задающего устройства , выход устройства статизма и выход измерител  частоты вращени  подключены на сумматор, а выход интегратора включен на вход электрогидравли гот ческого исполнительного устройства З. Недостатками этого регул тора  вл ютс  зависимость времени отработки сигнала задающего устройства изменени  частоты и мощности от настройки ПИД формировател  и масштаба сигнала по мощности от уставки статизма. Кроме того, в нем нельз  изменить уставку статизма на работающем агрегате без толчка мощности, если частота в энергосистеме в этот момент не равна номинальной. Между тем известно требование переключать уставку статизма автоматически по логическому сигналу противоаварийной автоматики энергосистемы, не вызыва  изменени  мощности, развиваемой агрегатом. , . В этом регул торе выход задающего устройства, подключенного на вход интегратора вместе с выходом измерител  частоты -Вращени  и выходом устройства статизма через сумматор,  вл етс  выходом пам ти задающего устройства. . . Таким образом, на вход интегратора от устройства поступает непрерывный аналоговый сигнал, величина которого пропорциональна заданной мощности. Однако дл  св зи с автоматикой энергосистемы , например с управл ющей вычислительной машиной, требуетс  иметь сигнал задани  на выходе задающего устройства в регул торе в число-импульсной форме. Цель изобретени  - сокращение времени обработки задающего сигнала по мощности в электрогидравлическом регу л торе с одним задакщим устройством за счет исключени  в указанном регул торе зависимости скорости отработки задани  мощности от настройки формиро вател  закона регулирующего воздействи  по отклонению частоты (ГОЩ формировател ) . Указанна  цель достигаетс  тем, что регул тор снабжен суммирующим усилителем-ограничителем, вход которо го включен на выход сумматора, а выход - на вход интегратора, а задающее устройство снабжено дополнительным ис точником задающего сигнала, выход которого св зан со вторым входом усилител -ограничител , С целью упрощени  выход устройства статизма св зан со входом запоминающе го элемента задающего устройства. С целью унификации и повышени  надежности дополнительный источник задающего сигнала в задакщем устройстве выполнен в виде генератора последовательности задающих импульсов с настраиваемой скважностью, и в задающее устройство введены сумматор, интегратор, инвертор, выключатели, логические элементы НЕ и И, причем первый вход сумматера соединен с выходом устройства статизма, а выход сумматора через первый выключатель соединен со вторым входом запоминающего элемента и через второй выключатель с входом интегратора , выход которого подключен на второй вход сумматора, третий вход которого подключен к выходу запоминающего элемента , третий выход логического устройства соединен с первым входом логи .ческого элемента И, выход которого соединен с управл ющим входом первого выключател  и через логический элемент НЕ с управл ющим входом выключател ,, кроме того, второй вход элемента И соединен с выходом генератора последовательности задающих .импульсов, который через инвертор и третий выключатель , а параллельно и через четвертый выключатель соединен со входом суммирующего усилител -ограничител , причем управл ющие входы третьего и четвертого выключателей соединены соответ ственно с четвертым и п тым выходами логического устройства, шестой выход которого соединен с третьим входом :запоминаиице.го элемента. С целью повышени  точноста регул тор снабжен элементом задержки, включенным в выходную цепь устройства статизма , и генератором одиночного импульса настраиваемой длительности, вькод которого соединен со вторьм входом элемента задержки и с первым входом логического устройства, а вход генератора подключен ко второму выходу устройства статизма. . С целью автоматического перевода регул тора во врем  работы агрегата на энергосистему из режима задани  : :. мощности в режим задани  частоты и обратно регул тор снабжен настраиваемым датчиком величины уставки статизма , причем выход датчика соединеи со вторым входом логического устройства, а вход подключен ко второму выходу устройства статизна. На фиг. I представлена функциональна  схема регул тора, вклочеиного иа объект регулировани ; на фотг. 2 - то же, но на ней показанысоставные части задающего устройства и элементы, введенные в цепи устройства статизма. Регул тор содержит измеритель i частоты вращени , задающее устройство 2, сумматор 3, пропорционалыо) и дчфференцирукхций эле.ент 4 (ПД элемент), усилитель-ограничитель 5, устройство 6 статизма, датчик 7 величины уставки статизма, интегратор 8, электрическоеисполн ющее устройство 9, объект 10 регулировани  и логическое устройство 10. Измеритель I частоты вращени  и выход устройства 2 подключены на соответствующие входы сумматора 3, выход которого подключен на вход ПД элемента 4 и на вход интегратора 8. Один из входов устройства 2 подлючен к выходу устройства 6, подклю енному и на соответствующий вход суматора 3. Остальные входы устройства подключены к соответствующим выхоам логического устройства 11. Второй выход устройства 6 св зан с ходом устройства II непосредственно, третий выход -с другим входом устойства II через датчик 7. Выход усиител . 5 св зан через интегратор 8 с ыходом устройства 9, второй вход оторого подключен к выходу ПД элемена 4. Выход интегратора 8 подключен |t ВХОДУ устройства 6. Устройство 9 со единено с объектом 10 регулировани . На фиг. 2 составные части устройства 2 обведены пунктиром. Устройство 2 состоит из сумматора 12, первый вход которого через первый вход устройства 2 соединен с выходом устройства 6, а выход через первый выключатель 13 соединен с первым входом запоминающего элемента 14 и через второй выкишчатель 15 - с входом интегратора 16, выход которого подключен на второй вход сумматора 3, третий вход которого подключен к выходу запоминающего элемента 14,  вл ющемус  выходом устройства 2, причем второ вход элемента 14 подключен к выходу источника 17 задающего сигнала, входы которого соединены со входами устройства 2 и подключены к выходам устройства 11, Кроме того, в состав устройства 2 входит логический элемент И 18, выход которого подключен к управл ющему вхо ду выключател  13 и через логический элемент НЕ 19 - к управл ющему входу вьпслючател  15. Один из входов- элемента 18 св зан через вход устрбйства 2 с выходом уст ройства II, а второй вход подключен к выходу генератора 20 последовательнос ти задающих импульсов с настраиваемой скважностью вход щему в состав устрой ства 2. Выход генератора 20 через инвертор 21 и третий выключатель 22, а параллельно и через четвертый выключатель 23 св зан со вторым выходом устройства 2, подключенным на вход усилител  5 , Управл ющие входы выключателей 22 и.23  вл ютс  входами устройства 2 и соединены с соответствующими выходами устройства 11. Цепи устройства 6 снабжены элементом 24 задержки, включенным в цепь выхода устройства, и генератором 25 одиночного импульса настраиваемой дли тельности. Выход генератора 25 соединен со вторым входом элемента 24 и через выход устройства 6 - с одним из входов устройства Г, В равновесном состо нии системы регулировани , т. е. в статике, когда регулирующий орган объекта регулировани  неподвижен, алгебраическа  сумма сигналов на входах сумматора 3 от измерител  1 и устройств 2 и 6 равна нулю. Алгебраическа  сумма сигналов на входах сумматора 12 от устройства 6, элемента 14 и интегратора 16 также равна нулю. На всех выходах устройства 11, подключенных к входам устройства 2, сигнал логического нул . Поэтому запоминающий элемент 14 работает в режиме хранени  и все его входы, кроме входа, соединенного с устройством 11, отключены, сигнал на выходе устройства 17 равен нулю,, бесконтактные (полупроводниковые) выключатели 13, 22 и 23 выключены, а выключатель 15 включен. Так как на его управл ющем входе имеетс  сигнал логической единицы благодар  элементу НЕ 19. . При отклонении частоты в энергосистеме сигнал на выходе измерител  1 измен етс , равновесие на входах сумматора 3 нарушаетс  и на его выходе по вл етс  соответствующий сигнал. Этот сигнал отрабатываетс  регул тором и по мере этойотработки равновесие на сумматоре 3 восстанавливаетс  благодар  изменению смгнала от устройства 6 статизма. В этом и заключаетс  действие канала регулировани  частоты. При этом в предлагаемом регул торе изменение сигнала от устройства 6 вызывает нарушение равновеси  на входах исумматора 12, но это равновесие восстанавливаетс  действием интегратора 16 благодар  тому, что на выход сум матора 12 соединен с входом интегратора 1 б через выключатель 15, который включен, а выход интегратора 16 подключен , как отрицательна  обратна  св зь, к одному из входов сумматора 12. Таким образом, в режиме работы по , тклонению частоты вращени  от номинальной величины на выходе сумматоров 3 и 12 поддерживаетс  нуль. При работе системы регулировани  со статической характеристикой регу тор работает по отклонению частоты в то же врем  реализует задание мощости от автоматической системы управени  производством и раслределением :&лектр о энергии. От этой системы на стройство 11 поступает команда Приавить или Убавить. В режиме отработки задани  мощноси устройство 11 подает сигнал логиеской единицы на управл ющий вход ыключател  22 или 23, т. е. логический сигнал Прибавить или Убавить, Задающий сигнал от генератора 20 проходит на второй вход усилител -ограничител  5 и вызывает изменение величины сигнала на выходе интегратора 8. Электрогидравлическое исполн ющее уст ройство 9 (электрогидравлическа  след ща  система) отрабатывает это изменение , перемеща  регулирующий орган агрегата 10 в соответствующем, направлении . Врем  отработки задающего сигнала зависит от скорости изменени  вы ходного сигнала интегратора 8, а она определ етс  настройкой его передаточ ной функции. Благодар  тому, что сигнал по отклонению частоты от сумматора 3 и задающий сигнал подаютс  наразные входы усилител  5, врем  отработки задакицего сигнала не зависит от настройки передаточной функции интегратора по частоте, так как настройка передаточных функций по разным входам усилител  5 производитс  только за счет изменени  сопротивлени  входных резисторов. Таким образом, можно настроить воз можное дл  данного энергетического аг регата врем  отработки задающего сигнала . Емкость конденсатора в цепи обратной св зи интегратора 8 при настройке не мен етс . Одновременно с подачей логического сигнала Прибавить или Убавить уст ройство 11 подает сигнал логической единицы на вход элемента 18 и элемента 14, При этом элемент 14 переводитс  из режима хранени  в режим записи, выключатель 13 включаетс , а выключател 15 отключаетс . Таким образом, в запоминающий элемент 14 записываетс  с выхода устройства 6 через сумматор I2 и выключател 13, по мере отработки задающего сигна ла, величина, пропорциональна  положению регулирующего сигнала. Коэффициентом пропорциональности служит коэффициент передачи устройства 6статизма, Благодар  этому масштаб задающего сигнала по мощности не зависит от уставки статизма и, кроме того, при выходе регул тора на упор изменение сигнала на выходе запоминающего элемента 14 (запись в пам ть) само по себе прекращаетс . Таким образом, исключаетс  по вление несбалансированно8 3 то сигнала на сумматоре 3 и насыщение элемента 1А,. Указанные улучшени  эксплуатационных свойств регул тора поэвол ют упростить алгоритм управл к цей машины и уменьшить веро тность ошибочных действий оперативного персонала электростанций . Запись сигнала с выхода устройства 6 в элемент 14 в процессе отработки задани  происходит практически без запаздывани , поэтому в тот момент, когда заданное приращение мощности реализовано , управл юща  машина или дежурный инженер станции снимает ка манду Прибавить или Убавить и устройство 11 замен ет сигнал логической единицы на своих выходах логическим нулем, элемент 14 возвращаетс  в режим хранени , а на его выходе оказыг ваетс  сигнал, пропорциональный величине отработанного задани . Таким образом, в известных регул торах отработка задани  идет вслед за его записью в пам ть задающего устройства , а в предлагаемом регул торе наоборот, т, е, запись пам ти идет вслед за отработкой задани . Генератор 20 задаинцего сигнала имеет настройку скважности генерируемой им периодической последовательности задающих импульсов. Эта настройка, в сочетании с упом нутой настройкой величины сопротивлени  входного резистора усилител  5, позвол ет устанавливать одно и то же количество задающих устройством им;1ульсов на полный ход регулирующего органа у агрегатов различной мощности при минимальном времени отработки задающего сигнала. Благодар  этому обеспечиваетс  унификаци  задакнЦего блока управл к цей машины, так как Количество разр дов в реверсивном счетчике этого блока будет одно и то же дл  всех управл кощх машин , работанщих на разных электростанци х . Импульсна  форма задающего сигнала озвол ет ввести число-импульсную обатную св зь между регул тором и упавл ющей машиной. Благодар  Такой в зи упом нутый счетчик, в который аписано заданное приращение мо1шюси , ведет счет задающих импульсов потупаимцих на вхЬд усилител  5 и в моент , когда счетчик приходит иа нуль, ашина снимает с регул тора команду Прибавить или Убавить,

Кроме этой функции число-импульс-нал обратна  св зь между регул тором и управл ющей машины выполн ет также функцию контрол  исправности пр мой св зи между машиной и устройством 11 регул тора и знающего устройства регул тора.

Кажделй задающий импульс, поступающий на вход усилител -ограничител  5, вызывает его насыщётге. Поэтому в режиме отработки задающего сигнала по мощности сигнал с выхода сумматора 3 по отклонению частоты проходит через усилитель 5 только во врем  пауз меж ,ду задающими импульсами. Элемент 24 задержки, введенный в цепь выхода устройства 6j задерживает скорость изменени  выходной величины устройства 6 только во врем  действи  одиночного импульса от генератора 25, который срабатывает в момент переключени  уставки статизма. Длительность импульса можно настраивать. Этот импульс  вл етс  логическим признаком переключени  уставки статизма и в момент переключени , поступает на соот- ветсд-вующий вход устройства II.

Устройство I1 на врем  длительности импульса (0,1-0,2 с) включает элемент 14 в режим записи и подает сигнал логической единицы на вход элемента 18.

Получаетс  кратковременное включение устройства 2 в режим отработки зада1 и  мощности без включени  выключателей 22 или 23. Поэтому изменение сигнала на выходе устройства 6, вызванное переключением уставки статизма , компенсируетс  в сумматоре 3 благодар  соответствующему изменению сигнала на выходе задающего устройства 2, и не вызывает изменени  нагрузки агрегата, т. е. точность поддержани  заданной мощности не нарув1аетс .

Принцип действи  элемента 24 заключаетс  в том, что в момент переключени  ,уставки статизма на врем  действи импульса от генератора 25 к выходу устройства 6 подключаетс  конденсатор нормально включенный на подзар д от выходного сигнала устройства 6.

При работе системы регулировани  с астатической характеристикой регул тор работает по отклонению частоты.

Реализаци  задани  мощности в этом режиме тер ет смысл, так как на изменение входного сигнала система реагирует всей мощностью агрегата, поэтому в предлагаемом регул торе предусмотрен настраиваемый датчик 7 величины уставки статизма, предназначенный дл  перевода задающего устройства 2 в режим задани  установки частоты при включении уставки статизма, равной нулю или близкой к нулю.

При по влении логического сигнала от датчика 7 устройство I1, получа  команду Прибавить или Убавить от управл ющей машины, вьщает сигнал логической единищ) на вход элемента 14 и на один из входов источника 17, сохран   на остальных своих выходах сигнал логического нул . Элемент 14 включаетс  в режим записи сигнала от устройства I7 на врем  действи  команды Прибавить или Убавить и таким образом устройство 2 запоминает уставку частоты, которую при работе с астатической характеристикой должна поддерживать система регулировани .

texHH4ecKHe преимущества предлагаемого регул тора в сравнении с известными заключаютс  в удовлетворении требований к регул торам.энергетических агрегатов со стороны современных автоматических систем управлени  производством и распределением электроэнергии , а именно: имеет минимальное, возможное дл  данного агрегата врем  отработки задающего сигнала по мощности; масштаб задающего сигнала по мощности не зависит от уставки статизма; выход регул тора на упор не вызывает по влени  несбалансированного сигнала и насьщени  задающего устройства в процессе отработки задани  по мощности; число-импульсна  форма задающего сигнала по мощности позвол ет устанавливать одно и то же число задакицих импульсов на полный ход регулирующего органа у агрегатов различной мощности; переключение установки статнзма, в том числе дистанционное, не вызывае самопроизвольного изменени  нагрузки агрегата; осуществл ет автоматический перевод регул тора из режима задани  мощности в режим задани  частоты в соответствии с переходом от статического к астатическому регулированию частоты и обратно.

Claims (2)

1. Использование предлагаемых регул торов в современных автоматических системах управлени  агрегатами электростанций упрощает эти системы, повы . шает эти системы, повышает их надежность j обеспечивает их унификацию. 13 Формула изобретени  1.Электрогидравлический регул тор частоты вращеии  и мощности электроэнергетического агрегата, например гидроагрегата, содержащий логическое устройство, соединенное с заданщим устройством, включающим в себ  источник задающего сигнала, подключенный к запоминающему элементу на выходе, при чем входы источника аадакщего сигнала подключены к двум выходам логического устройства, выход задающего устройства , выход устройства статизма и выход измерител  частоты вращени  агрегата подключены на сумматор, а выход интег ратора включен на вход электрогидравлического исполнительного устройства, отличающийс  тем, что, с целью сокращени  времени обработки за дающего сигнала, регул тор снабжен суммирующим усилителем-ограничителем, вход которого включен на выход сумматора , а выход - на вход интегратора, а задающее устройство снабжено допол .нительным источником задающего сигнала , выход которого св зан со вторым входом усилител -ограничител . 2.Регул тор по п. I, отли чающийс , тем, что, с целью упрощени , выход устройства статизма св зан со входом запоминающего элемен та задающего устройства, 3, Регул тор по пп. I и 2, отличающийс  тем, что, с целью унификации и повышени  надежности дополнительный источник задающего сиг нала в задающем устройстве выполнен, в виде генератора последовательности задакщих импульсов с настраиваемой скважностью, и в задающее устройство введены сумматор, интегратор, инвертор , выключатели, логические элементы НЕ и И, причем первый вход сумматора соединен с выходом устройства статизма , а выход сумматора через первый выключатель соединен со вторым входом запоминающего элемента и через второй выключатель с входом интегратора, выход которого подключен на второй вход сумматора, третий вход которого подключей к выходу запоминающего элемента , третий выход логического устройства соединен с первым входом логическо 314 го элемента И, выход которого соединен с управл ющим входом первого выключател  и через логический элемент НЕ;с управл юв м входом второго выключател , креме того второй вход элемента И соединен с выходом генератора последовательности задакмцкх импульсов, который через инвертор и третий выключатель , а параллельно и через четвертый выключатель, соединен со входом суммирующего усилител -ограничител , причем управл ющие входы третьего и четвертого выключателей соединены соответственно с четвертым и п тым выходами логического устройства, шестой выход которого соединен с третьим входом запоминающего элемента. 4.Регул тор по пп. 1-3, о т л нчающийс  тем, что, и целью повыщени  точности, регул тор снабжен элементом задержки, включенным в выходную цепь устройства статизма, и генератором одиночного импульса настраиваемой длительности, выход которого соединен со вторым входом элемента задержки и с первым входом логического устройства, а вход генератора Подключен ко второму выходу устройства статизма. . 5.Регул тор по пп, 1-4, отличающийс  тем, что, с целью его автоматического перевода во врем  работы агрегата на энергосистему и режима зада-ни  мощности в режим задани  частоты и обратно, регул тор снабжен настраиваемым датчиком величины уставки статизма, причем выход датчика соединен со вторым входом логического устройства, а вход подклочен ко второму выходу устройства статизма. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе I, Проспект фирмы Вудворд Bulletin 07058 Woodward governor Company. USA Electric governor for Hydraulic Turbines, 1970.
2. 2.Описание и инструкци  по экспуатации регул тора РИТМ-1 № 2154, 973, 3,Проспект фирмы Вудворд Bulletin 7058 Woodward governor Company, USA, Electric Qovernor for HydrauUc urbines,1970,

   Ф|/г./