Устройство для связи двух энергосистем

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЯЗИ ДВУХ ЭНЕРГОСИСТЕМ, содержащее две асинхронизированные синхронные машины с жестко соединенными валами, статорные обмотки которых подключены к соответствующим энергосисте- . мам, управляемые преобразователи частоты с трансформаторами связи с питающей сетью, датчик углового положения вала агрегата, датчики частоты связьюаемых энергосистем, регуляторы возбуждения, блок формирования гармонических сигналов полусуммы частот связываемых энергосистем, блок контроля регуляторов возбуждения и четыре коммутатора, первый вход каждого регулятора возбуждения соединен с выходом датчика частоты своей энергосистемы, первый и второй входы блока формирования гармонических сигналов полусуммы частот соединены соответственно с датчиками частот энергосистем, первый вход первого коммутатора соединен с выходом датчика углового положения вала 3 5ИБдШд1 г.йл агрегата, второй вход первого коммутатора соединен с выходом блока формирования гармонических сигналов полусуммы частот связываемых энергосистем , первый управляющий вход первого коммутатора соединен с первым выходом блока контроля регуляторов возбуждения, выход первого коммутатора соединен с вторыми входами регуляторов возбуждения, первые выходы которых соединены с управляемыми преобразователями частоты соответственно через второй и третий коммутаторы, управляющие входы которых соединены соответственно с вторым и третьим выходами блока контроля регуляторов (Л возбуждения, вторые выходы регуляторов возбуждения соединены соотС ветственно с первым и вторым, входами блока контроля регуляторов возбуждения , четвертый выход которого подсоединен к управляющему входу четвертого комьгутатора, соединяющего управляющие входы преобразователей частоты с взаимно обратным чередо:л ванием фаз, а выводы каждой фазы обмоток возбуждения машин соединены Эд 4 между собой элементом шунтирования и подключены к выходам своих управляемых преобразователей частоты через выключатели, отл.ичающее с я тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено дополнительно шестью однофазными выключателями, двумя блоками контроля управляемых преобразователей частоты, пятб1м и шестым коммутаторами, блоком упрйвления режимом, управляемые преобразователи частоты выполнены с выходами для контроля, первый коммутатор вы

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

g g Н 02 7 3/06 Ий! Ий .ойдо

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО ДЕЛAM ИЗОБРЕТЕНИЙ е ОТНРЫТИЙ (21) 3613529/24-07 (22) 01.07.83 (46) 23.09.84 Бюл. ¹ 35 (72) P.С.Цгоев (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики

I (53) 621 316.728(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 647793, кл. Н 02 J 3/06, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР № 762087, кл. Н 02 .J 3/06, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР .по заявке № 3436373/24-07, кл. Н 02 J 3/06, 1982. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЯЗИ

ДВУХ ЭНЕРГОСИСТЕМ, содержащее две асинхронизированные синхронные машины с жестко соединенными валами, статорные обмотки которых подключены к соответствующим энергосисте- . мам, управляемые преобразователи частоты с трансформаторами связи с питающей сетью, датчик углового положения вала агрегата, датчики частоты связываемых энергосистем, регуляторы возбуждения, блок формирования гармонических сигналов полусуммы частот связываемых энергосистем, блок контроля регуляторов возбуждения и четыре коммутатора, первый вход каждого регулятора возбуждения соединен с выходом датчика частоты своей энергосистемы, первый и второй входы блока формирования гармонических сигналов полусуммы частот соединены соответственно с датчиками частот энергосистем, первый вход первого коммутатора соединен с выходом датчика углового положения вала

„„ЯО„„И1 14 А агрегата, второй вход первого коммутатора соединен с выходом блока формирования гармонических сигналов полусуммы частот связываемых энергосистем, первый управляющий вход первого коммутатора соединен с первым выходом блока контроля регуляторов возбуждения, выход первого коммутатора соединен с вторыми входами регуляторов возбуждения, первые выходы которых соединены с управляемыми преобразователями частоты соответственно через второй и третий коммутаторы, управляющие входы которых соединены соответственно с вторым и третьим выходами блока контроля регуляторов возбуждения, вторые выходы регуляторов возбуждения соединены соответственно с первым и вторым входами блока контроля регуляторов возбужде- ния, четвертый выход которого подсоединен к управляющему входу четвертого коммутатора, соединяющего управляющие входы преобразователей частоты с взаимно обратным чередованием фаз, а выводы каждой фазы обмоток возбуждения машин соединены между собой элементом шунтирования и подключены к выходам своих управ1 ляемых преобразователей частоты че- рез выключатели, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено дополнительно шестью однофазными выключателями, двумя блоками контроля управляемых преобразователей частоты, пятйм и шестым коммутаторами, блоком упрйвлечия режимом, управляемые преобразователи частоты выполнены с выходами для контроля, первый коммутатор вы1 1151б4 полнен с вторым и третьим управляющи-. ми входами, при этом обмотки возбуждения обеих машин соединены между собой последовательно посредством указанных шести однофазных выключателей, выходы для контроля управляемых преобразователей частоты соединены каждый с входом своего блока контроля управляемого преобразователя частоты, выходы каждого из блоков контроля соответственно через .пятый и шестой коммутаторы соединены с дополнительными вторым и третьим управляющими входами первого коммутатора, а также с управляющими входами соот ветствующих однофазных выключателей, выходы датчиков частоты связываемых энергосистем соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления режимом, выход которого соединен с управляющими входами пятого и шестого коммутаторов.

2..устройство по п.1, о т л и ч ающ е е с я тем> что при выполнении асинхронизированных синхронных машин с двухфазными обмотками возбуждения а управляемых преобразователей частоты с мостовыми вентильными группами и потенциальным разделением фаз обмоток возбуждения, к каждой паре выводов управляемых преобразователей частоты через выключатели подсоединена фаза обмотки возбуждения, выводы первой фазы обмотки возбуждения

6ервой машины соответственно через пер вый и второй дополнительные однофазные выключатели подсоединены параллельно выключателю, соединяющему начало первой фазы обмотки возбуждения. второй машины с соответствующим выводом своего управляемого преобразо- вателя частоты, выводы первой фазы обмотки возбуждения второй машины соответственно через второй и третий дополнительные выключатели подсоединены параллельно выключателю, соединяющему конец первой фазы обмот1 ки возбуждения первой машины с соответствующими выводом своего управляемого преобразователя частоты, выводы вторых фаз обмоток возбуждения обеих машин соответственно через четвертый и пятый, четвертый и шестой дополнительные однофазные выключатели подсоединены параллельно выключателям, соединяющим начала вторых фаз обмоток. возбуждения обеих машин с соответствующими выводами своих управляемых преобразователей частоты, при этом вывод пятого коммутатора соединен с управляющими входами первого, второго, четвертого, пятого дополнительных выключателей и элементов шунтирования двух фаз обмотки возбуждения первой машины, и двух выключателей, соединяющих начала обеих фаз обмотки возбуждения второй машины со своими выходами второго управляемого преобразователя частоты, вывод шестого коммутатора соединен с управляющими входами второго, третьего, четвертого, шестого дополнительных однофазных выключателей и элементов шунтирования двух фаз обмотки возбуждения второй машины, и двух выключателей, соединяющих конец пер воД и начало второй фаз обмотки возбуждения первой машины со своими выходами первого управляемого преобразователя частоты.

3. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что при выполнении асинхронизированных синхронных машин с трехфазными обмотками возбуждения и управляемых преобразователей частоты с нулевыми вентильными группами или с мостовыми вентильными группами и потенциальным разделением обмоток трансформаторов, каждый управляемый преобразователь частоты выполнен с тремя выводами, к каждому из которых через выключатели подсоединены начала фаз обмотки возбуждения соответствующей машины., начала фаз обмотки возбуждения каждой машины соединены между собой соответственно первой и второй парой дополнительных однофазных выклю. чателей, а концы фаз обмоток возбуждения обеих машин соединены между собой с взаимно обратным чередованием фаз и перемкнуты между собой третьей парой дополнительных однофазных выклю. чателей, вывод пятого коммутатора соединен с управляющими входами первой и третьей пар дополнительных однофазных выключателей, вывод шестого коммутатора соединен с управляющими входами второй и третьей пар дополнительных однофазных выключателей.

4. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что вход и выход трансформатора связи с питающей сетью через трехфазные выключатели с датчиками состояния соединены соответственно с источником возбуждения и входами вентильных групп управляемого преобразователя частоты, блок

1115164 контроля управляемого преобразователя частоты содержит два логических элемента И и один логический элемент ИЛИ, выходы логических элементов

И соединены с входами логического элемента ИЛИ, выход которого образует выход блока контроля управляемого преобразователя частоты,, а входы логических элементов И образуют вход блока контроля управляемого преобразователя частоты, при этом входы первого логического элемента И соединены с датчиками состояния выключателей на входе и выходе трансформатора, а входы второго логического элемента с датчиками состояния выключателей на выходе трансформатора и на выходе управляемого преобразователя частоты.

Изобретение относится к электротехнике, более конкретно к устройствам для связи источников переменного тока.

Известно устройство для связи двух энергосистем, содержащее две асинхронизированные синхронные машины с жестко соединенными валами, статорные обмотки каждой из которых подключены к своей энергосистеме, уп- 10 равляемый преобразователь частоты, регулятор с блоком формирования функции регулирования и блоком разностной частоты, датчики частот обеих энергосистем, причем датчик частоты 1 первой энергосистемы соединен со входом блока разностной частоты регулятора, а выход регулятора подключен ко входу преобразователя частоты, при этом в качестве датчиков частоты 20 использованы датчики половинной частоты, роторные обмотки машин соединены между собой с противоположным чередованием фаз, и к общим точкам соединения этих обмоток подключены выходы 25 управляемого преобразователя частоты, а выход датчика частоты второй энергосистемы соединен со входом блока формирования функции регулирования регулятора11 ).

Данное устройство обеспечивает независимое регулирование частот связываемых энергосистем, однако в силу

5. Устройство .по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления режимом содержит элемент суммирования, элемент перемножения, компаратор, диод, элемент усиления и задатчик уровня сигнала, при этом входы элемента суммирования образуют входы блока управления режимом, выход элемента суммирования соединен с входами элемента перемножения выход

У кот ор ого, как и выход з адатчик а уровня сигнала, соединен с входами компаратора, выход которого через диод соединен с входом элемента усиления, выход которого образует выход блока управления режимом.

1 невозможности разделейия каналов управления регулирование активных мощностей машин, а также напряжений (ре. активных мощностей) машин может рсуществляться лишь связно. По э.,той причине оно не может обеспечить локализа; цию возмущений в пределах одной энергосистемы. Поэтому, несмотря на то, что данное устройство позволяет обойтись одним управляемым преобразователем частоты, одним комплектом контактных колец и одним регулятором, оно может иметь ограниченное применение.

Кроме того, при выходе из строя одного из указанных элементов устройство необходимо отключать от связываемых энергосистем, что ведет к нарушению передачи заданного потока активной мощности.

Известно также устройство для связи двух энергосистем, содержащее две асинхронизированные синхронные машины с жестко соединенными валами, статорные обмотки которых подключены к соответствующим энергосистемам, управляемые преобразователи частоты, измеритель скорости вращения вала, датчики частоты и напряжения на шинах связываемых энергосистеМ, датчик активной мощности межсистемной связи и регуляторы возбуждения, входы одного из которых,подсоединены к датчикам частоты и напряжения, 3 1115164 к измерителю скорости вращения вала ,и к датчику активной мощности, входы другого подсоединены к датчикам частоты и напряжения и к измерителю скорости вращения вала, а выход регуляторов возбуждения подсоединен к управляемому преобразователю частоты каждой из машин. При этом каналы управления четырьмя параметрами режима устройства (активной мощ- 1р ностью, скоростью вращения вала агрегата и напряжениями двух машин) содержат пропорционально-интегрально-дифференциальные (ПИД) регуляторы 2 ).

l5

Это устройство также обеспечивает невависимое регулирование частот связываемых энергосистем. Кроме того, :в устройстве благодаря наличию двух регуляторов возбуждения с П Щ-регуляторами и двух управляемых преобразователей частоты удается осуществ ь разделение каналов управления обеих машин, т.е. независимое регулирование потока активной мощности через устройство, скорость вращения вала агрегата и напряжений на шинах машин.

Однако при выходе из строя одного из регуляторов во избежание даль- 3р нейшего развития аварии..соответствующую машину. агрегата необходимо отключать от энергосистемы. Например, если отказал блок питания, управляющий сигнал на выходе регулятора будет

35 нулевым, поэтому обмотки возбуждения .через управляемый преобразователь час тоты окажутся в короткозамкнутом режиме. Но на этот режим асинхронизиро.— ванная синхронная машина не рассчитана 40 по условиям нагрева и электродинамической устойчивости. При этом другая электрическая машина переводится в режим асинхронизированного синхронного компенсат0ра. Все это приводит к невозможности передачи активной мощности . из одной энергосистемы в другую.

Наиболее близким к изобретению является устройство для связи двух энергосистем, содержащее две асинхро- 50 низированные синхронные машины с жестко соединенными валами, статорные обмотки которых подключены к соответствующим энергосистемам, управляемые, преобразователи частоты, датчик уг- 55 лового положения вала агрегата, датчики частот связываемых энергосистем и регуляторы возбуждения с дву" мя входами каждый, блок формирования гармонических сигналов полусуммы частот связываемых энергосистем, блок контроля регуляторов возбужцения и четыре коммутатора, при этом обмотки возбуждения машин подключены к выходам своих управляемых преобразователей частоты, первый вход каждого регулятора возбуждения соединен с вы.-, ходом датчика частоты своей энергосистемы, первый и второй входы блока формирования гармонических сигналов полусуммы частот соединены соответственно с датчиками частот энергосистем, первый вход первого коммута- . тора соединен с выходом датчика углового положения вала агрегата, второй вход первого коммутатора соединен с выходом блока формирования гармонических сигналов полусуммы частот связываемых энергосистем, управляющий вход первого коммутатора соединен с первым выходом блока контроля регуляторов возбуждения, выход указанного коммутатора соединен со вторыми входами регуляторов возбуждения, первые выходы которых соединены с управляющими преобразователями частоты соответственно Через второй и третий коммутаторы, управляющие входы которых соединены соответственно с вторым и третьим выходами блока контроля регуляторов возбуждения, вторые выходы регуляторов возбуждения соединены соответственно с первым и вторым входами блока контроля регуляторов возбуждения, четвертый выход которого подсоединен к управляющему входу четвертого коммутатора, соединяющего управляющие входы преобразователей частоты и обеспечивающего взаимно обратное чередование фаз обмоток возбуждения машин(3 ).

Однако при выходе из строя управляемого преобразователя частоты одной машины эту машину во избежание ее повреждения необходимо отключать от энергосистемы, так как асинхрониэированные синхронные машины по условиям нагрева и электродинамической устойчивости не рассчитаны на работу в короткозамкнутом режиме обмотки возбуждения через элементы шунтирования, например, гасительное сопротивление. При этом другая электрическая машина переводится в режим асинхронизированного синхронного компенсатора. Все это приводит к не1115 164 возможности передачи активной мощности из одной энергосистемы в другую.

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

Цель достигается тем, что устройство для связи двух энергосистем, содержащее две асинхронизированные синхронные машины с жестко соединенными валами, статорные обмотки которых подключены к соответствующим 10 энергосистемам, управляемые преобразователи частоты с трансформаторами связи с питающей сетью, датчик углового положения вала агрегата, датчики частоты связываемых энерго- 15 систем, регуляторы возбуждения, блок формирования гармонических сигналов полусчммы частот связываемых энеогосистем, блок контроля регуляторов возбуждения и четыре коммутатора, первый вход каждого регулятора возбуждения соединен с выходом датчика частоты своей энергосистемы, первый и второй входы блока формирования гармонических сигналов полусуммы частот соединены соответственно с датчиками частот энергосистем, первый вход первого коммутатора соединен с выходом датчика углового положения вала агрегата, второй вход первого комму30 татора соединен с выходом блока формирования гармонических сигналов полусуммы частот связываемых энергосистем, первый управляющий вход первого коммутатора соединен с первым выходом блока контроля регуляторов возбуждения,: выход первого коммутатора соединен с вторыми входами регуляторов возбужцения, первые выходы которых соединены с управляемыми преобразователями частоты соответственно через второй и третий коммутаторы, управляющие входы которых соединены соответственно с вторыми и третьим выходами блока контроля регуляторов возбуждения, вторые выходы

45 регуляторов возбуждения соединены соответственно с первым и вторым входами блока контроля регуляторов возбуждения, четвертый выход которого подсоединен к управляющему входу четвертого коммутатора, соединяющего управляющие входы преобразователей частоты с взаимно обратным чередованием фаз, а выводы каждой фазы обмоток возбуждения машин соединены между собой элементом шунтирования и подключены к выходам своих управляемых преобразователей частоты через выключатели, снабжено дополнительно шестью однофазными выключателями, двумя блоками контроля управляемых преобразователей частоты, пя-, тым и шестым коммутаторами, блоком управления режимом, управляемые преОбразователи частоты выполнены с выходами для контроля, первый коммутатор вы полнен с вторым и третьим управляющими входами, при этом обмотки возбуждения обеих машин соединены между собой последовательно посредством указанных шести однофазных выключателей

9 выходы для контроля управляемых преобразователей частоты соединены каж-,-. дый с входом своего блока контроля управляемого преобразователя частоты, ьыходы каждого из блоков контроля соответственно через пятый и шестой коммутаторы соединены с дополнительными FTopbIM и третьим управляющими входами первого коммутатора, а также с управляющими входами соответс.твующих однофазных выключателей

9 выходы датчиков частоты связываемых энергосистем соединены соответственно с первым и вторым входами олока управления режимом, выход которого соединен с управляющими входами пятого и шестого коммутаторов.

При этом устройство, в котором асинхронизированные синхронные машины выполнены с двухфазными обмотками возбуждения, а управляемые преобразователи частоты — с мостовыми вентильными группами и потенциальным разделением фаз обмоток возбуждения, к каждой паре выводов управляемых преобразователей частоты через выключатели лодсоединена фаза обмотки возбуждения, выводы первой фазы обмотки возбуждения первой машины соответственно через первый и второй дополнительные однофазные выключатели соединены параллельно выключателю, соединяющему начало первой фазы обмотки возбуждения второй машины с соответствующим выводом своего управляемого преобразователя частоты, выводы первой фазы обмотки возбуждения второй машины соответственно через второй и третий дополнительные выключатели соединены параллельно выключателю, соединяющему конец первой фазы обмотки возбуждения первой машины с соответствующим выводом своего управляемого преобразователя частоты, выводы вторых фаз обмоток

11151б4

8. возбуждения обеих машин соответственно через четвертый и пятью, четвертый и шестой дополнительные однофазные выключатели подсоединень! параллельно выключателям, соединяющим начала 5 вторых фаз обмоток возбуждения обеих машин с соответствующими выводами своих управляемых преобразователей частоты, при этом вывод пятого коммутатора соединен с управляющими вхо- 1О дами первого, второго, четвертого, пятого дополнительных выключателей и элементов шунтирования двух фаз обмотки возбуждения первой машины, и

/ двух выключателей, соединяющих начала 15 обеих фаэ. обмотки возбуждения второй машины со своими выходами второго управляемого преобразователя частоты, вывод шестого коммутатора соединен с управляющими входами второго, 20 третьего, четвертого, шестого дополнительных однофазных выключателей и элементов шунтирования двух фаз обмотки возбу>кцения второй машины, и двух выключателей, соединяющих конец первой и начало второй фаз обмотки возбуждения первой машины с своими выходами первого управляемого преобразователя частоты.

Кроме того, если устройство имеет Зо асинхронизированные синхронные маши.ны с трехфазными обмотками возбуждения, управляемые преобразователи частоты с нулевыми вентильными группами или с мостовыми вентильными группами и потенциальным разделением обмоток трансформаторов, каждый управляемый преобразователь частоты выполнен с тремя выводами, к каждому из которых через выключатели подсоединены, например, начала фаз обмотки возбуждения соответствующей машины, начала фаз обмотки возбуждения каждой машины .соединены между собой соответственно первой и второй парой дополни 5 тельных однофазных выключателей, а концы фаз обмоток возбуждения обеих машин соединены между собой с взаимно обратным чередованием фаз и перемкнуты между собой третьей парой дополни-5О тельных однофазных выключателей, вь!вод пятого коммутатора соединен с управляющими входами первой и третьей пар дополнительных однофазных выключателей, вывод шестого коммутатора. сое-,>

55 динен - управляющими входами второй и третьей пар дополнительных однофазных выключателей.

Устройство, содержащее трансформатор связи с питающей сеть!о, вход и выход которого через трехфазные выключатели с датчиками состояния сое- динены соответственно с источником возбуждения и входами вентильных групп управляемого преобразователя частоты, блок контроля управляемого преобразователя частоты содержит два логических элемента И и один логический элемент ИЛИ, выходы логических элементов И соединены с входами логического элемента ИЛИ, выход которого образует выход блока контроля управляемого преобразователя частоты, а входы логических элементов И, образуют вход блока контроля управляемого преобразователя частоть1, при этом входы первого логического элемента И соединены с датчиками состоя ния выключателей на входе и выходе трансформатора, а входы второго логического элемента — с датчиками состояния выключателей на выходе трансформатора и на выходе управляемого преобразователя частоты.

Кроме того, блок управления режимом содержит элемент суммирования, элемент перемножения, компаратор, циод, элемент усиления и задатчик уровня сигнала, при этом входы элемента суммирования образуют входы блока управления режимом, выход элемента суммирования соединен с входами элемента перемножения, выход которого, как и выход задатчика уровнясигнала, соединен с входами компаратора, выход которого через диод соединен с входом элемента усиления, выход которого образует выход блока управления режимом.

На фиг.1 представлена общая схема предлагаемого устройства при двухфазных обмотках возбуждения асинхронизированных синхронных машин, на фиг.2 - фрагмент устройство с уп равляемым преобразователем частоты и блок контроля управляемого преобразователя частоты фрагмент; на фиг.3 устройство при трехфазных обмотках возбуждения асинхронизированных синхронных машин фрагмент; на фиг.4— схема выполнения блока управления режимом; на фиг.5 — схема выполнения регулятора возбуждения; на фиг.б — схема выполнения блока формирования гармонических сигналов полу1115164

20

Выводы каждой из фаз 18 и 19

45 обмотки возбуждения машины 3 и .фаз 20 и 21 обмотки возбуждения машины 4 соединены между собой соответственно элементами 22-25 шунтирования, выполненными, например, в виде последовательно соединенных гасительного сопротивления и шунтирующего соответствующую фазу выключателя, и подключены к выходам свойх управляемых преобразователей частоты через выключатели соответственно, фаза 18, — через выключатели 26 и 27, фаза 19 — через выключатели 28 и 29, фаза 20 — через выключатели 30 и суммы частот при двухфазных обмотках возбуждения машин.

Устройство для связи двух энерго- систем 1 и 2 состоит из двух асинхронизированных синхронных машин 5

3 и 4 с жестко соединенными валами, обмотки роторов машин 3 и 4 через управляемые преобразователи частоты 5 и 6 соединены с источниками возбуждения, например со статорными цепями асинхронизированных синхронных машин

3 и 4.

Управляющие входы преобразователей

5 и 6 частоты соединены с выходами регуляторов 7 и 8 возбуждения через коммутаторы 9 и 10 соответственно, а также между собой с взаимно обратным чередованием фаз через коммутаторы 11.

Первые входы регуляторов 7 и 8 возбуждения соединены с датчиками .12 и 13 частоты соответствующих энергосистем 1 и 2, а вторые входы подключены к выходу коммутатора 14. Первый вход коммутатора 14 подключен к датчику 15 углового положения вала агре- 2 гата, второй вход — к выходу блока 16 формирования гармонических сигналов полусуммы частот связываемых энергосистем, входы которого подключены к датчикам 12 и 13 частоты энергосистем 1 и 2. Первый управляющий вход коммутатора 14 соединен с первым выходом блока 17 контроля регуляторов возбуждения, второй и третий выходы которого соединены соответственно с управляющими входами коммутаторов 9 и 10, а четвертый выход подсоединен к управляющему входу коммутатора 11. Первый и второй входы блока 17 контроля регуляторов возбуж- 40 дения подключены соответственно ко вторым выходам регуляторов 7 и 8 возбуждения.

31, фаза 21 — через выключатели 32 и

33. Выводы фазы 18 через однофазные выключатели 34 и 35 соединены параллельно выключателю 30, при этом выключатель 35 соединяет конец фазы 18 с началом фазы 20. Выводы фазы 20 через однофазные выключатели

35 и 36 соединены параллельно выклю,чателю 27. Выводы фазы 19 через однофазные выключатели 37 и 38 соединены параллельно выключателю 32, и при этом выключатель 31 соединяет начала фаз 19 и 21. Выводы фазы 21 через однофазные выключатели 37 и 39 соединены параллельно выключателю 28.

Управляемые преобразователи 5 и 6 частоты выполнены с выходами для контроля, соединенными каждый со входом соответствующего из блоков 40 и 41 контроля управляемого преобразователя частоты, а выходы последних через коммутаторы 42 и 43 соответственно — с дополнительными управляющими входами коммутатора 14. Кроме. того, выход коммутатора 42 соединен с управляющими входами элементов 22 и 23 шунтирования, выключателей 30, 34, 35, 32, 37, 38, а выход коммутатора 43 соединен с управляющими входами элементов 24 и 25 шунтирования и выключателей 35, 36, 27, 28, 37, 39.

Выходы датчиков 12 и 13 частот связываемых энергосистем соединены соответственно с первым и вторым входами блока 44 управления режимом, выход ко" ,торого соединен с управляющими входами коммутаторов 42 и 43.

На фиг.2 показан фрагмент схемы устройства с управляемым преобразователем 5 частоты и блоком 40 контроля управляемого преобразователя частоты (элементы схем идентичны соответственно с 6 и 41) Управляемые преобразователи частоты 5 и 6 выполнены с мостовыми вентильными группами и потенциальным разделением фаз обмоток возбуждения.

К фазе 18 обмотки возбуждения машины 3 через выключатели 26 и 27 встречно-параллельно подсоединены через сглаживающие реакторы 45 и 46 мостовые вентильные группы 47 и 48, силовые входы которых соответственно через трехфазные выключатели 49 и 50 подсоединены к первой вторичной обмотке трансформатора 51. К фазе 19 обмотки возбуждения машины 3 через выключатели 28 и 29 встречно-параллель1115164

12 но подсоединены через сглаживающие реакторы 52 и 53 мостовые вентильные группы 54 и 55, силовые входы которых соответственно через трехфазные выключатели 56 и 57 подсоединены ко второй вторичной обмотке трансформатора 51, первичная обмотка которого через трехфазный выключатель

58 подсоединена к сети источника возбуждения. Управляющие входы мостовых вентильных групп 47 и 48, 54 и 55 сое динены с выходами системы 59 импульсно фазового управления тиристорами, а управляющий вход последней через комму- татор 9 — с выходом регулятора 7. 15

На фиг.2 показана схема варианта исполнения блока 40 контроля управляемого преобразователя частоты. Он содержит логические элементы И 60 и 61, выходы которых соединены со вхо- 0 дами логического элемента ИЛИ 62, выход которого образует выход блока 40. ,Выключатели 26-29 и 49 и 50>56-58 снабже- ны датчиками состояния (замыкающие контакты, замкнутые во включенном состоя- 25 нии выключателей, не показаны) .

Выходы датчиков 49 и 50, 56-58 состояния выключателей соединены со входами логического элемента И 60, а выходы датчиков 26-29, 49 и 50, 56 и 5730 состояния выключателей соединены со входами логического элемента И 61.

Входы логических элементов 60 и 61 образуют вход блока 40 контроля управляемого преобразователя 5 частоты.

На фиг.З показан фрагмент схемы предлагаемого устройства, в котором йсинхронизированные синхронные машины 3 и 4 выполнены с трехфазными обмотками возбуждения, управляемые преобразователи частоты выполнены с нулевыми вентильными группами Или с мостовыми вентильными группами и потенциальным разделением обмоток трансформаторов, и имеют каждый 4 три вывода. К трем выводам управляемого преобразователя 5 частоты через выключатель 63, выполненный, например, трехфазным, подсоединены начала фаз 64-66 обмотки возбуждения маши50 ны 3. К трем выводам управляемого преобразователя 6 частоты через выключатель 67, выполненный также трехфазным, подсоединены начала фаз

68-70 обмотки возбуждения машины 4;

Начала фаз 64-66 перемкнуты однофаз55 ными выключателями 34 и 35, а концы одцофаэными выключателями 36 и 37.

Начала фаз 68-70 перемкнуты однофазными выключателями 38 и 39, конец фазы 68 соединен с концом фазы 65, а конец фазы 69 — с концом фазы 64.

Управляющие входы выключателей 34, 35 и первые управляющие входы выключателей 36 и 37 соединены с выходом коммутатора 42, а управляющие входы выключателей 38, 39 и вторые управ ляющие входы выключателей 36 и 37 соединены с выходом коммутатора 43. В остальном схема ана. логична схеме на фиг.1.

В блоке 44 управления режимом (фиг.4) входы элемента 71 суммирования образуют входы блока 44. Выход элемента 71 суммирования соединен со входами элемента 72 перемножения, выход которого (как и выход задатчика

73 уровня сигнала) соединен со входами компаратора 74, выход которого через диод 75 соединен со входом элемента 76 усиления, выход которого образует выход блока 44 управления режимом.

Схема варианта выполнения регулятора 7 или 8 возбуждения показана на фиг.5. Выходы задатчика 77 и датчика 78 через суммирующий элемент 79 соединены со входом регулятора 80 напряжения. Выходы задатчика 81 и датчика 82 активной мощности через суммирующий элемент 83 соединены со входом регулятора 84 активной мощности.

Входы блока 85 преобразования координат соединены с выходами регуляторов 80 и

84,а также с выходом коммутатора 14,при, этом третий вход блока 85 образует пер- i вый вход регулятора возбуждения.

Выход .датчика 12 частоты энергосистемы через второй вход регулятора 7 и выход блока 85 преобразования координат соединен со входами блока 86 преобразования координат, выход которого, как и выход датчика

87 тока ротора машины, через суммирующий элемент 88 соединен со входом регулятора 89 тока возбуждения, выход которого образует выход регулятора 7 возбуждения. При этом реализуется жесткая отрицательная обратная связь по току ротора, компенсирующая инерционность обмотки возбуждения и линеаризующая внешнюю характеристику управляемого преобразователя частоты.

Для машины 3, управляемой по напряжению и активной мощности, регулирование осуществляется через суммиI рующие интегрирующие и дифференцирую14

13

1115164 с

1 1

Ш =(d -Ю

К с где юр — частота вращения вала; ир,ы — частота связываемых энергос„ с систем;

55 щие элементы (фиг.5, показаны соответственно в виде регуляторов 80 и 84).

Для другой машины, которая управляется по напряжению и скорости вращения вала, структура регулятора 8 5 возбуждения аналогична структуре по фиг.5, но в канал вместо актив-ной мощности подаются сигналы от датчиков 12 и 13 частот энергосистем и датчика 15 углового положения вала. 10

Блок 16 формирования гармонических сигналов (фиг.б) полусуммы частот связываемых энергосистем содержит(3 ) блоки 90 и 91 половинной частоты энергосистем, которые могут быть выполне- 15 ны, например, как в(1) и блок 92 преобразования координат. В последнем применены перемножители 93-96 и сумматоры 97 и 98, перемножающие и складывающие тригонометрические 20 функции.

Блоки 85 и 86 идентичны блоку 92 преобразования координат.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. 25 В нормальном режиме, когда регуляторы 7 и 8 исправны, блок 17 контроля регуляторов возбуждения на выходах вырабатывает такие сигналы, что . коммутатор 14 подключает ко вторым зо входам регуляторов 7 и 8 выход датчика 15 углового положения вала

I агрегата, а выход блока 16 формирования гармонических сигналов полусуммы частот связываемых энергосистем отклю-5 чен, коммутаторы 9 и 10 включены, а коммутатор 11 отключен.

При этом все режимы устройетва для связи двух энергосистем аналогичны режимам известного устройства. 4p т.е. обеспечивается независимое регулирование четырех параметров режима— активной мощности устройства, скорости вращения вала агрегата и напряжений машин.

Управляющие сигналы на выходах регуляторов 7 и 8 возбуждения по сигналам датчика 15 углового положения вала агрегата и датчиков 12 и 13 частоты энергосистем 1 и 2 имеют час.тоту

u! u. — частота скольжения асинхро1 низированных синхронных машин относительно своих энергосистем.

При выходе из строя какого-либо регулятора (7 или 8) возбуждения с его второго выхода поступает сигнал на блок 17 контроля регуляторов возбуждения. С первого выхода блока 17 контроля регуляторов возбуждения подается сигнал на управляющий вход коммутатора 14. При этом коммутатор 14 отключает выход датчика 15 углового положения вала агрегата и подключает выход блока !6 формирования гармонических сигналов полусуммы частот связываемых .энергосистем ко вторым входам регуляторов 7 и 8 возбуждения.

С второго или третьего выхода блока 17 контроля регуляторов возбуждения (в зависимости от того, какой регулятор неисправен), поступает сигнал на управляющий вход коммутатора 9 или 10 на отключение неисправного регулятора 7 или 8 от входа управляемых преобразователей 5 или 6 частоты соответственно. Сигнал с четвертого выхода блока 17 включает коммутатор 11. Тем самым происходит объединение управляющих цепей преобразователей 5 и 6 частоты с взаимно обратным чередованием фаз, т.е. сигнал с выхода исправного регулятора поступает на оба управляемых преобразователя 5 и 6 частоты.

Блок 17 контроля регуляторов возбуждения распознает нормальные и ава рийные режимы, т.е. производит диагностику регуляторов. Например, нормальный режим определяется по наличию нормальных уровней напряжений на выходах блока питания регулятора и по симметрии выходных гармонических сигналов регуляторов. Симметрия может быть оценена простым суммированием гармонических сигналов трех фаз выхода — суммарный сигнал должен быть нулевым. Если машины имеют двухфазные обмотки, то для контроля симметрии управляющие сигналы преобразуются в трехфазный сигнал, и т.д. В блок 17 контроля регуляторов могут быть заложены и другие принципы диагностики.

Блок 16 формирования гармонических сигналов полусуммы частот связываемых энергосистем содержит бл 2 225264

16 ки 90 и 91 половинной частоты энергосистем (фиг.б). На входы блоков

90 и 91 половинной частоты поступают с выходов датчиков 12 и 13 частот энергосистем гармонические сигналы 5 с„ 1 с, а с выходов блоков е " и е с„

90 и 91 гармонические сигналы е 2 с !О

Е

2 1 поступают на входы блока 92

14 на вторые входы регуляторов 7 и 8 (они подаются в регуляторы 7 и 8 вместо гармонических сигналов e toò датчиков 15 углового положения вала агрегата.

Пусть, например, неисправен регулятор 7.Тогда на входы регулятора 8 возбуждения поступают гармонические с + "о сг

6 сигналы . е от датчи мс ка 16 и g от датчика 13. Аргу- g0 менты этих гармонических сигналов в регуляторе 8 возбуждения вычитаются, и на выходе получаем. гармонические сигналы управления частоты скольжений машины 4 с

Ш вЂ” Ю сг сч сг ф, -1(4 г е е 2 „е,(э1 сг

40 т.е.од " г, частота скольжения г машины 4 равна полуразности частот связываемых энергосистем. Но так как управляющие входы преобразователей 5 и 6 частоты через коммута- 45 тор 11 соединены с взаимно обратным чередованием фаз, то для машины 3 получаем c c

jul ф, и3е ф, ч

1 е =е г=е г

Из (3) и (4) следует, что частоты скольжения машин 3 и 4 равны по величине полуразности частот связываемых энергосистем, но имеют противоположные направления вращения.

Это обеспечивает условие связи двух преобразования. координат, с выхода которого гармонические сигналы

Щ +чМ 15 сч сг

k,поступают через коммутатор

f с, е энергосистем с различающимися часто- тами (4 -LO с, г

$ .о + (- о 1= - =2 =2 с с

Как следует из изложенного, в аварийной ситуации при выходе из строя одного из регуляторов как предлагаемое, как и известное устройства позволяют без переделок исправного регулятора возбуждения перейти на управление от него обеими машинами.

При этом используется соединение управляющих входов преобразователей частоты с взаимно обратным чередованием фаз.

Предлагаемое устройство при выходе из строя одного из управляемых преобразователей частоты работает следующим образом.

Сигнал о состоянии, например, управляемого преобразователя 5 часто— ты поступает с его выхода для контроля в блок 40 контроля управляемо го преобразователя частоты, который распознает нормальные и аварийные режимы, т.е. осуществляет диагностику (фиг.1 и 2).

Блок 40 контроля управляемого преобразователя частоты может быть построен на различных принципах действия. На фиг.2 показана схема одного из возможных вариантов. При выходе из строя трансформатора 51 система защиты (не показана) отключает выключатели 49 и 50, 56-58, с датчиков состояния которых сигналы поступают на входы логического элемента И 60, блока 40.

При отключении всех пяти выключателей с выхода логического элемен— та И 60 сигнал поступает на вход логического элемента ИЛИ 62. При выходе из строя тиристоров одной иэ вентильных групп 47 и 48, 54 и 55, или системы 59 импульсно-фазового управления тиристорами, система их защиты (не показана) отключает выключатели 49 и 50, 56 и 57, 26 и 27, 28 и 29, с датчиков состояния которых сигналы поступают на входы логического элемента И 61, с выхода которого сигнал поступает на второй вход логического элемента ИЛИ 62.

При выходе из строя трансформатора 51 рекуперация в сеть энергии, на1115164 копленной в индуктивностях системы: возбуждения, в том числе в обмотке возбуждения машины 3, невозможна, поэтому, осуществляется также шунтирование фаз 18 и 19 элементами 22 и 23 5 шунтирования и отключение выключателей 26-29. Сигнал с выхода из строя трансформатора или управляемого преоб разователя частоты с выхода блока 40 контроля управляемого преобразовате/ ля частоты поступает на вход коммутатора 42, выполненного, например, нормально замкнутым. Далее этот сигнал замыкает выключатели 34 и 35, 37 и 38, затем размыкает выключатели

30 и 32, и например, с выдержкой времени размыкает выключатели элементов 22 и 23 шунтирования, тем самым фазы 18 и 19 обмотки возбуждения машины 3 соединяются последовательно с щ взаимно обратным чередованием с фа зами 20 и 21 обмотки возбуждения машины 4.

Одновременно сигнал с выхода коммутатора 42 поступает на дополнитель- 25 ный управляющий вход коммутатора 14.

Тем самым регуляторы 7 и 8 возбуждения переводятся в режим в соответствии с соотношениями (3) — (5), описанный для случая выхода из строя одного из указанных регуляторов возбуждения. На выходе регуляторов

7 и 8 возбуждения формируются сигналы управления напряжением возбуждения с частотой, равной полуразности час5 тот, связываемых энергосистем по соотношению (4).

Однако с выхода регулятора 7 возбуждения на неисправный и отключенный 40 управляемый преобразователь 5 частоты они не будут оказывать действия.

Регулятор 8 возбуждения будет обеспечивать работу управляемого преобразователя частоты 6, формируя на его выходе напряжения возбуждения с частотой, также равной полуразности частот связываемых энергосистем в соответсFBHH с соотношением (4). Но так как обмотки возбуждения машин соединены с

50 взаимно обратным чередованием фаз, то это обеспечивает работу обеих машин и выполнение условия связи двух энергосистем с различающимися частота-, ми в соответствии с соотношением (5).

Наибольшая частота скольжения огра-. ничивается потолочным значением напряжения возбуждения. Так как обмотки возбуждения машин в этом режиме соедииены последовательно, то их общая постоянная времени возрастает в два .раза, поэтому диапазон скольжения каждой машины снижается в два раза, и нормальная работа устройства может быть обеспечена в диапазоне разности частот энергосистем, равному диапазону скльжений одной асинхронизированной синхронной машины устройства.

Контроль за этим диапазоном осуществляется с помощью блока 44 управления режимом. Сигнал разности между частотами энергосистем 1 и 2 с выхода элемента 71 суммирования поступает иа входы элемента 72 перемножения, внешняя характеристика которого показана на фиг.4 и всегда положительна. В компараторе 74 этот сигнал сравнивается с сигналом задатчика 73 уровня, являющегося по существу уставкой по разности между частотами энергосистем. При превышении сигнала разности частот над сигналом уставки на выходе компаратора 74 вырабатывается сигнал, который через диод

75 и элемент 76 усиления поступает на управляющий вход коммутатора 42 и раз-.

Mbli

При этом, если по сигналу блока 44 управления режимом коммутатор 42 был разомкнут до выхода из строя управляемого преобразователя 5 частоты, то машина 3 отключается от сети, а машина 4 работает в компенсаторном режиме и связь между энергосистемами не возобновляется, пока разность между частЬтами энергосистем не войдет в нужный диапазон. Машины устройства переводятся в указанные режимы и в случае, если диапазон рабочих скольжений превышен .после перехода устройства в режим работы с последовательно соединенными обмотками возбуждения.

При выходе из строя управляемого преобразователя 6 частоты устройство работает аналогичным образом.

При выполнении асинхронизированных синхронных машин 3 и 4 с трехфаэными обмотками возбуждения в соответствии с устройством по фиг.3, по сигналу с, выхода коммутатора 42 выключатели 34 и 35 замыкаются, а вы ключатели 36 и 37 размыкаются,соединяя тем самым фазы 64-66 обмотки возбуждения машины 3 последовательно с фазами 68-70 обмотки возбуждения ма

1!15

19 шины 4. В остальном работа устройства аналогична описанному варианту при двухфазных обмотках возбуждения.

Если бы при выходе из строя одного из управляемых преобразователей 5 частоты оставшийся в работе подключали к общим точкам соединения фаз обмот. ки возбуждения с взаимно обратным чередованием фаз в соответствии с(1 ), то токи возбуждения в машинах снизились бы в два раза и устройство не смогло бы работать даже при нулевом

164

20 скольжении между частотами энергосистем, как это бывает при наличии шунтйрующей связи.

Таким образом, предлагаемое устройство повышает надежность энергоснабжения потребителей по сравнению с известным за счет сохранения устройства в работе при выходе из строя не только регулятора возбуждения, но и управляемого преобразователя частоты одной из машин агрегата.

1 15164

1115164

1315) 64 Рог.8

Составитель М.Поляков

Техред М.Кузьма Корректор И.Эрдейи

Редактор П.Коссей

Заказ 6186/41

Филиал ППП "Патент", r. Уигород, ул. Проектная, 4

Тирах 613 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Ю Cd

cr сг