SU892640A1 - Способ автоматического регулировани возбуждени синхронного генератора - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА Изобретение относитс  к автоматическому регулированию синхронных генераторов, работающих в сложных энергосистемах. Известны способы автоматического регулировани  возбуждени  синхронных генераторов, работающих в энергосистеме , в соответствии с которыми обес печиваетс  поддержание на заданном уровне напр жени  генератора путем , регулировани  возбуждени  по отклонению напр жени  и его производной, а дл  повышени  статической и динамической устойчивости параллельной работы осуществл етс  также регулирование с использованием сигналов, пропорциональных отклонению и производной частоты напр жени  (ЭДС) гене раторов 1 и 2. При уменьшении частоты напр жени  измер емого на зажимах генератора или на шинах электростанции, подаетс  сигнал на развозбуждение генератора , что влечет за собой уменьшение тоЕмоз щего электромагнитного момен та и обеспечивает ускорение генератора . При увеличении частоты подает с  сигнал на увеличение возбуждени  что увеличивает тормозной момент. Величина этих сигналов пропорциональна отклонению частоты от исходного значени  и скорости ее изменени , что обеспечивает демпфирование колебаний скорости вращени  генераторов , чем и достигаетс  увеличение устойчивости их синхронной работы. Недостатками способов регулировани  возбуждени , основанных на этом принципе,  вл етс  то, что в р де переходных режимов в сложной энергосистеме сигналы оказываютс  вредными и не только не повышают устойчивость синхронной работы генераторов, но даже способствуют ее нарушению. Так, npti отключении части генерируюдих источников или при отделении части системы с дефицитом мощности, т.е. при набросе нагрузки происходит снижение частоты и одновременно уменьшаетс  уровень напр жени  в энергосистеме. Регул тор возбуждени  по отклонению и производной напр жени  стремитс  поддержать его уровень , в то .же врем  сигналы по от- клонению и производной частоты обуславливают развозбуждени  генераторов , что может привести к возникновению в энергосистеме лавины напр же .ни .

При отключении части нагрузки или отделении системы с избытком мощности сигналы по отклонению и производной частоты вызывают ненужное форсирование возбуждени  генераторов.При отключении коротких замыканий в сети генераторы тормоз тс , при этом регулирование по отклонению и производной частоты действует на развозбуждение , тогда как дл  сохранени  устойчивости параллельной работы генераторов необходима форсировка ю возбуждени  и т.д.

Дл  предотвращени  этих недостатков в автоматических регул торах возбуждени  примен ютс  специальные устройства, блокирующие в подобнда. случа х прохождение сигналов по ртклонению и производной частоты или компенсирующие их нежелательные воздействи . Однако эти меры не всегда оказьшаютс  эффективными. Поэтому коэффициенты усилени  в каналах регулировани  по этим сигналам приходитс  ограничивать, что уменьшает эффективность их стабилизиругощего воздействи  во всех тех случа х, когда они  вл ютс  полезными.

Одной из причин недостатков  вл етс  то, что в большинстве способов регулировани  возбуждени  по отклонению и производной частоты используетс  сигнал по отклонению частоты от предьщущего ее значени  в той же точке электрической сети дл  каждого данного генератора или группы генераторов, работающих на общие шины.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ автоматического регулировани  возбуждени  синхронного генератора , ра.ботающего в энергосистеме в зависимости от отклонени  режимного параметра, например напр жени , с использованием дл  формировани  стабилизирующего параметра разности между мгновенными значени ми частоты электродвижущей силы генератора и средневзвешенной по инерционным посто нным частоты системы. Эту раз-, ность умножают на квадрат отклонени  от значени  в нормальном режиме величины электродвижущей силы,, пропорциональной магнитному потоку обмотки возбуждени  генератора, определ ют первую производную по времени этого произведени , и в зависимости от знака производной релейно измен ют величину напр жени  возбудител , а ,при малых отклонени х измер емых па раметров (в пределах искусственно создаваемой зоны нечувствительности) осуществл ют непрерывное регулирова ние напр жени  возбудител  ЕЗ,

Этот способ сложен и, хот  его преимуществом  вл етс  использова ние в качестве входного сигнала; разности межд:Еу частотой ЭДС генератора

и средневзвешенной частоты системы, что способствует демпфированию взаимного движени  роторов электрически объединенньк генераторов., его эффективность существенно снижаетс  по причине, имеющей общее значение дл  всех способов регулировани  по отклонению и производной частоты напр жени  (ЭДС).

В переходном процессе частота напр жени  (ЭДС) генератора совпадает с частотой (или скоростью) вращени  вала турбоагрегата только при... холостом ходе генератора, отключенн го от сети, или при его изолированной работе на нагрузку, в составе которой нет сколько-нибудь существеных вращающихс  масс. При работе же генератора в энергосистеме мгновенные значени  частоты вращени  вала и частоты напр жени  на зажимах генератора и в любой точке сети могут в переходном процессе, как показывают исследовани , значительно отличатьс  друг от друга. Поэтому сигнал по приращению и производной частоты в той или иной точке электрической сети , в том числе на зажимах статора генератора, может как по величине, так и по знаку вовсе не соответствовать приращению в данный момент скорости , а, следовательно, и запасенной энергии вращающихс  масс агрегата .

Это объ сн етс  тем, что мгновенные значени  частоты, измер емой на зажимах генератора или в любой точке электрической сети, представл ют собой средневзвешенные значени , определ емые как частотой ЭДС,наводимой вращающимс  магнитным потоком данного генератора, так и частотой ЭДС всех остальных электрически св занных между собой машин, приращение скорости вращени  которых в переходном процессе в энергетической системе не одинаково и может находитьс  в противофазе, поскольку их инерционные посто нные не равны между собой и, кроме того, из-за неизбежной неоднозначности реакции систем регулировани  скорости турбин и автоматических регул торов возбуждени . Поэтому реализаци  способов автоматического регулировани , :базирующихс  на изменении величины возбуждени  и, соответственно, тормозного момента на валу генератора в зависимости от приращени  частоты напр жени  (ЭДС) генератора или шин электростанции, может.приводить вместо демпфировани  качаний в энергосистеме к их усилению.

Цель изобретени  - повышение статической , и динамической устойчивости параллельной работы генераторов в энергосистеме.

Поставленна  цель достигаетс  тем что согласно способу автоматического

регулировани  возбуждени  синхронного генератора, работающего в энергосистеме , с осуществлением регулировани  по одному из основных параметров ., н-апример, по отклонению напр жени  статора/ и с использованием дл  формировани  стабилизирующих параметров в качестве одного из входных сигналов средневзвешенной частоты системы, измер ют скорость вращени  вала генератора, преобразуют измеренный сигнал в сигнал, равный в установившемс  режиме сигналу, пропорциональному средневзвешенной частоте в заданной точке энергосистемы , сравнивают полученный сигнал с сигналом, пропорциональньм средневзвешенной частоте в заданной точке энергосистемы и рассогласование между ними в переходном режиме и производную по времени этого рассогласовани  используют в качестве стабилизирующих параметров.

На чертеже приведена блок-схема дл  реализации предлагаемого способа .

Схема содержит блок 1, предназначенный дл  формировани сигнала, пропорционального скорости вращени  вала генератора, т. е.  вл ющийс  аналогом скорости вращени  ротора:, блок 2, в котором выходной сигнал блока 1 преобразуетс  и усиливаетс , блок 3,  вл ющийс  аналогом частоты в заданной точке электрической сети t, блок 4, содержащий устройство дл  передачи выходного сигнала блока 3, блок 5 сравнени , блок 6 дл  получени  производной по времени сигнала рассогласовани , образующегос  на выходе блока 5, усилитель 7 сигнала рассогласовани  и усилитель 8 сигнала, соответствующего его производной .

В качестве аналога скорости вращени  агрегата может быть использовано , например, напр жение тахогенератора или преобразованна  в соответствующий сигнал частота напр жени  вспомогательного генератора переменного тока, вращающихс  на общем валу с регулируемым генератором, или сигнал , получаемый с помощью индукционного датчика оборотов и т. д. Блок 2содержит в общем случае преобразователь и усилитель, позвол ющие получить на его выходе сигнал, одинаковый по виду и равный в установившемс  режиме по величине с выходным сигналом аналога средневзвешенной частоты 3, который в общем случае также содержит преобразователь и усилитель

При этих услови х сигнал на выходе блока 5 сравнени  в установившемс  режиме в. энергосистеме равен нулю , а при нарушении равенства .-скорости вращени  вала агрегата и частоты в заданной точке электрической сети в переходном режиме на выходе

блока 5 по вл етс  сигнал рассогласовани , который усиливаетс  с заданным коэффициентом усилени  в блоке 7 и поступает в систему возбуждени  генератора через существующие устройства дл  регулировани  возбуждени , например, автоматический регул тор возбуждени . Знак сигнала, поступающего в систему возбуждени  генератора , должен быть таким, чтобы при скорости ротора, опережающей часто0 ту сети, возбуждение увеличивалось и, наоборот, при отставании скорости ротора от частоты сети оно уменьшалось .

Помимо этого, выходной сигнал

5 блока 5 дифференцируетс  по времени в блоке б, получаемый сигнал усиливаетс  с заданным коэффициентом усилени  в блоке 8 и также поступает в систему возбуждени  генератора.

в

Блок 4, предназначенный дл  пере Дачи в блок 5 выходного сигнала блока 3 о значении, средневзвешенной частоты в заданной точке электрической сети, может в общем случае содержать устройство телепередачи.

5 Если скорость вращени  вала агрегата сравниваетс  со средневзвешенной частотой на шинах электростанции, что дл  большинства практических случаев наиболее целесообраз0 ным, -то выполнение телепередачи не требуетс .

Предлагаемое техническое решение обеспечивает демпфирование колебаний скорости вращени  ротора турбо5 агрегата, способству  при любом переходном процессе прив.едени  ее в . соответствие с частотой энергосистемы . Использование в качестве одного из входных сигналов непосред0 ственно скорости вращени  ротора . обеспечивает своевременную подачу сигналов на соответствующее изменение величины возбуждени , что во всех случа х улучшает демпфирование

5 и предотвращает возможность усилени  качаний из-за подачи этих сигналов не в фазе с изменением скорости вращени  ротора,как это происходит при регулированийвозбуждени  генератора по частоте напр жени 

0 ( ЭДС), измер емого на его зажимах или нашинах электростанции, и производной этой частоты .

Использование же сигнала рассогласовани  между скоростью вращени 

5 ротора и частотой сети предотвращает развозбуждение генератора при набросах нагрузки или отключении коротЧих замыканий, как и ложную форсировку возбуждени  при сбросе нагрузки,

0 поскольку во всех этих случа х волfia изменени  частоты идет от той точки системы, в которой происходит возмущение, и доходит до ротора генератора В последнюю очередь. Поэтому , например, при на.бросе нагрузки

5

или отключении короткого замыкани  до тех пор, пока волна изменени  чатоты достигнет ротора, скорость его враицени  будет больше , чем частота сети, и . :в систему возбуждени  поступит сигнал не на развозбуждение, как при использовании принципа сравнени  величины частоты в данной точке с ее же значением в предыдущи момент времени, а наоборот, на увеличение возбуждени , что необходимо в подобном случае. Сигнал на изменение возбуждени  исчезает при выравнивании скорости вращени  ротора и частоты сети..

Технико-экономический эффект от внедрени  предлагаемого способа обеспечиваетс  за счет увеличени  статической и динамической устойчивости параллельной работы генераторов в энергосистеме вследствие лучшего , чем при известных способах демпфировани  колебаний скорости врщени  и взаимного движени  роторов и предотвращени  возможности возникновени  в энергосистеме лавины напр жени  с массовым погашением потребителей из-за несвоевременного развозбуждени  генераторов, а также предотвращени  ложной форсировки возбуждени . При этом оказываютс  ненужными блокировки, примен емые дл  такого предотвращени  при известных способах, что позвол ет упростить устройство, реализующее предлагаемый способ.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Способ автоматического регулировани  возбуждени  синхронного генератора , работающего в энергосистеме, в зависимости от отклонени  режимного параметра, например, напр жени , с использованием дл  формировани  стабилизируквдих параметров средневзвешенной частоты в заданной точке энергосистемы, отличающийс  тем, что, с целью повышени  статической и динс1мической устойчивости параллельной работы генератора, измер ют скорость вращени  вала генератора, преобразуют измеренный сигнал в сигнал, равный в установившемс  режиме сигналу,пропорциональному средневзвешенной частоте в заданной точке энергосистемы сравнивают полученный сигнал с сиг- налом, пропорциональным средневзвешенной частоте в заданной точке энергосистемы и рассогласование между ними в переходном режиме и производную по времени этого рассогласовани  используют в качестве стабилизирующих параметров.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1,Авторское свидетельство СССР № 423231, кл. Н 02 Р 9/14, 1972.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 118886, кл. Н 02 Р 9/14, 1958.

   3,. Авторское свидетельство СССР № 279776, кл. Н 02 Р 9/10, 1969.

   /I