Автоматический регулятор возбуждения для синхронных машин

 

1. АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ВОЗБУЖДЕНИЯ ДЛЯ СИНХРОННЫХ МАШН, содержащий регулятор тока возбуждения сильного действия, входы которого соединены с выходами датчика частоты, датчика текущего значения напряжения на шинах синхронной машины, датчиков тока и напряжения ротора, блок управления возбуждением в аварийных режимах , силовой блок, включенный выходом на обмотку возбуждения синхронной машины и источники напряжения форсировки и расфорсировки, соединенные с входами питания силового блока, отличающийся тем, что, с целью повьшения надежности противоаварийного управления и качества электроэнергии за счет улучшения демпфирования электромеханических колебаний роторов синхронных машин, в него дополнительно введены релейный усилитель, переключатель с двумя основными и двумя управляющими входа-. ми, первьй блок управления переключателем , который имеет на входе два пороговых элемента со своими уровнями срабатьшания, причем выходы пороговых элементов подключены к входам двухвходового элемента И, второй блок управления переключателем, на п входах которого установлены пороговые элементы с соответствующими уровнями срабатывания, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, выход .логического элемента И включен на первый управляющий вход переключателя, а выход логического элемента ИЛИ - на второй управляющий вход, силовой блок выполнен в виде ключа, а блок управления возбуждением в аварийных режиS мах - в виде сумматора с тремя вхо (Л дами, на каждом из которых установлены согласующие усилители, причем первый вход связан с выходом датчика частоты через интегратор, второй вход - с выходом датчика частоты непосредственно, а третий вход - с выходом датчика частоты через дифференциатор, при этом выход блока управления возбуждением в аварийных режимах соединен со сд с первым основным входом переключателя , второй основной вход которого связан с выходом регулятора тока возбуждения сильного действия, причем выход переключателя включен через релейный усилитель на управляЮ11ЩЙ вход силового блока, при этом входы первого блока управления переключателем соединены с первым и вторым входами сумматора блока управления возбуждения в аварийных режимах, а входы вторрго блока управления переключателем связаны с выходами датчиков режимных параметров синхронной машины.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCHOIVlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3670021/24-07 (22) 09. 12. 83 (46) 07.08.85. Бюл. Р 29 (72) P.Ñ.Áåéì, В.А,Веников, Ф.Д.Оруджев, Е.В.Пруидзе и В.А.Штробель (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт (53) 621 ° 316.722:621.313.322(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 448562, кл. Н 02 P 9/10, 1972, Соловьев И.И. Автоматические регуляторы синхронных генераторов.

N. Энергоиздат, 1981, с. 129, (54)(57) 1. АВТОМАТИЧЕСКИ11 РЕГУЛЯТОР

ВОЗБУЖДЕНИЯ ДЛЯ СИНХРОННЫХ МАШИН, содержащий регулятор тока возбуждения . сильного действия, входы которого соединены с выходами датчика частоты, датчика текущего значения напряжения на шинах синхронной машины, датчиков тока и напряжения ротора, блок управления возбуждением в аварийных режимах, силовой блок, включенный выходом на обмотку возбуждения синхронной машины и источники напряжения форсировки и расфорсировки, соединенные с входами питания силового блока, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности противоаварийного управления и качества электроэнергии за счет улучшения демпфирования электромеханических колебаний роторов синхронных машин, в. него дополнительно введены релейный усилитель, переключатель с двумя основными и двумя управляющими входами, первый блок управления переключателем, который имеет на входе два

„„SU„„ l 17 1 950 А пороговых элемента со своими уровнями срабатывания, причем выходы пороговых элементов подключены к входам двухвходового элемента И, второй блок управления переключателем, на и входах которого установлены пороговые элементы с соответствующими уровнями срабатывания, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, выход .логического элемента И включен на первый управляющий вход переключателя, а выход логического элемента ИЛИ вЂ” на второй управляющий вход, силовой блок выполнен в виде ключа, а блок управления возбуждением в аварийных режимах — в виде сумматора с тремя входами, на каждом из которых установлены согласующие усилители, причем первый вход связан с выходом датчика частоты через интегратор, второй вход — с выходом датчика частоты непосредственно а третий вход — с выходом датчика частоты через дифференциатор, при этом выход блока управления возбуждением в аварийных режимах соединен с первым основным входом переключателя, второй основной вход которого связан с выходом регулятора тока возбуждения сильного действия, причем выход переключателя включен через релейный усилитель на управляющий вход силового блока, при этом входы первого блока управления переключателем соединены с первым и вторым входами сумматора блока управления возбуждения в аварийных режимах, а входы второго блока управления переключателем связаны с выходами датчиков режимных параметров синхронной машины.

1171950

2. Регулятор по п. 1, о т л ич ающийс я тем, что в блоке управления возбуждением в аварийных режимах между выходом интегратора и входом первого согласующего усилите1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автоматического регулирования тока возбуждения синхронных машин, преимущественно генераторов 5 большой мощности. целью изобретения является повышение надежности противоаварийного управления и качества электроэнергии за счет улучшения демпфирования 10 электромеханических колебаний роторов синхронных машин.

На фиг. 1 представлена функциональная схема автоматического регулятора возбуждения для синхронных 15 машин; на фиг. 2 — пример выполнения переключателя; на фиг. 3 — взаимосвязь. между датчиками контролируемых параметров и регулятором возбуждения.

Регулятор 1 тока возбуждения силь-20 ного действия (фиг. 1) и блок 2 управления возбуждением в аварийных режимах включены на входы переключателя 3, управляющие входы которого соединены с первым 4 и вторым 5 25 блоками управления переключателем.

Выход переключателя 3 через релейный усилитель 6 соединен с управляющим входом силового блока 7, включенного на обмотку 8 возбуждения синхронной машины 9.

Блок 2 управления возбуждением в аварийных режимах содержит три согласующих услителя 10-12, узлы 13 и 14 выделения переменной составляющей и сумматор 15, входы которого соединены с выходами согласующих усилителей, Первый блок 4 управления переключателем выполнен в виде двух пороговых элементов 16 и 17, выходы которых соединены с двухвходовым логическим элементом И 18, а второй блок .

5 — в виде пороговых элементов 19-23 ля и между выходом датчика частоты вращения ротора и входом второго согласующего усилителя дополнительно включены узлывыделения переменной составляющей контролируемого параметра. и многовходового логического элемента ИЛИ 24.

Переключатель 3 (фиг. 2) может содержать два нуль-органа 25 и 26, управляющий триггер 27 с раздельными входами, выходы которого также как и выходы нуль-органов 25 и 26 соединены с соответствующими входами логических элементов 28 и 29, выходы которых связаны с входами логического элемента ИЛИ 30.

Входы 31 автоматического регулятора возбуждения (фиг. 3) соединены соответственно П1, П2 и ПЗ через интегратор 32 напрямую и через дифференциатор 33 с датчиком 34 частоты вращения ротора, У„ - с датчиком 35 напряжения на шинах синхронной машины, f — с датчиком 36 частоты, и U — с датчиком 37 обратных связей и Р— с датчиком 38 активной мощности, входы которого соединены с трансформатором 39 напряжения и трансформатором 40 тока. Выход датчика 35 напряжения связан с входом датчика 41 максимально допустимого значения напряжения на шинах синхронной машины.

Автоматический регулятор возбуждения для синхронных машин работает следующим образом.

В нормальном режиме выход регулятора 1 тока возбуждения сильного действия через переключатель 3 (вход

42) по цепи нуль-орган 26 — логический элемент И 29 — логический элемент ИЛИ 30.подключен к входу релейного усилителя 6.

Силовой блок (ключ) 7 в зависимости от выходного сигнала релейного усилителя 6, который формируется в соответствии с алгоритмом работы регулятора 1 сильного действия, подает либо положительное форсировочное

11719 напряжение (+ U ), либо отрицательное напряжение расфорсировки (- U P к обмотке 8 возбуждения синхронной машины 9, В результате включения в цепь регулирования релейного усилителя 6, 5 выполненного, например, на базе операционного усилителя без обратной связи, а также нуль-органа 26 реализуется регулятор с большими коэффициентами усиления, который осуществля- 10 ет широтно-импульсное управление возбуждением и позволяет получить желаемые динамические характеристики, при которых обеспечивается максимальная динамическая устойчивость синхронной машины.

При возникновении аварийной ситуации или при появлении какого-либо большого возмущения в энергосистеме, где установлена синхронная машина, переключатель 3 осуществляет перевод регулирования возбуждения синхронной машины на блок 2 управления возбуждением в аварийных режимах.

Момент перехода определяется с помощью второго блока 5 управления переключателем, на входы которого включены, например, сигналы с выходов датчиков напряжения, частоты вращения ротора и активной мощности, 30

При превышении любым из этих сигналов своих заданных установок (Уд, У р У Уб У ), т,e ° при выходе значений контролируемых режимных параметров за допустимые пределы, З5 например при превышении частоты а> вращения ротора значения установки

Уд (при сильном разгоне) или при снижении и) ниже У» (при сильном торможении), на выходе соответствующих 40 пороговых элементов 19-23 появятся сигналы, которые через многовходовый логический элемент ИЛИ 24 и второй управляющий вход 43 воздействуют на переключатель 3 (фиг. 2). Триггер 45

27 перебрасывается и выдает разрешение на логический элемент И 28 на прохождение сигнала с выхода нульоргана 25, на вход 44 которого подключен выход блока 2 управления воз- 50 буждением в аварийных режимах. Таким образом, силовым блоком 7 начинает управлять блок 2 в соответствии с выходным сигналом, получаемым на выходе сумматора 15. Этот сигнал у формируется следующим образом:

S = К дП + К дП + КЗПз, 1

50 где S — линейная комбинация из параметров регулирования синхронной машины П1, П2, ПЗ;

К„, К2, К - соответствующие коэффициенты по каналам.

Сигналы Ь П1 и а П2, соответствующие переменным составляющим параметров П1 и П2, могут быть получены на выходе согласующих усилителей 10 и 11 при включении на их входе выделения переменной составляющей, выполненных в виде, например, разделительных конденсаторов. Выделение переменной составляющей позволяет отказаться от необходимости выбора и изменения уставок по параметрам регулирования

П1 и П2, В зависимости от знака функции S формируется знак напряжения U > на обмотке 8 возбуждения

+Up при S >О при S (О °

Автоматический регулятор возбуждения в аварийных режимах при соответствующем выборе коэффициентов К4, К и К> позволяет получить за счет: перевода регулятора в скользящий режим работы апериодическое протекание электромеханических переходных процессов, причем скорость затухания переходных процессов определяется со » отношением компонент линейной комбинации S.Ïðè этом обеспечивается параметрическая инвариантность системы управления к изменяющимся режимным параметрам синхронной машины и тем самым повышается надежность противоаварийного управления. При таком регулировании осуществляется возврат управляемых координат системы к установившимся значениям по траекториям, близким к оптимальным по качеству переходных процессов.

Переключение на регулятор 1 тока возбуждения сильного действия осуществляется после окончания переходного процесса переключателем. Определение этого момента происходит с помощью пороговых элементов 16 и 17 блока 4. На входы элементов 16 и 17 включены выходы первого и второг6 согласующих усилителей 10 и 11. Когда выходные сигналы ь П1 и ЬП2 этих каналов снижаются ниже уставок У и У, на выходах пороговых элементов 16 и 17

1171950 появляются сигналы. При их одновременном появлении срабатывает логический элемент И 18, который через первый управляющий вход 45 переключателя 3 (фиг. 2) перебрасывает триггер 27.

Триггер 27 снимает разрешение с элЕмента И 28 (закрывает канал связи 10 между блоком 2 управления возбуждением в аварийных режимах и ключом 7) и выдает сигнал на элемент И 29, т.е. в действие вступает регулятор 1 тока возбуждения сильного действия. 15

Переключатель 3 имеет вход установки управляющего триггера 27 в исходное состояние "Установка "0", при коч Ьром действует регулятор 1 возбуждения. По входу "Установка "0" 20 происходит переброс триггера 27 по сигналам, приходящим, например, с устройства ограничения минимального возбуждения, с датчика максимального допустимого значения напряжения на шинах синхронной машины. В качестве параметров П1, П2, ПЗ можно использовать соответственно интеграл от частоты вращения ротора, собственно частоту вращения и производную от нее.

Автоматический регулятор возбуждения синхронных машин, выполненный по данному изобретению, обладает большей универсальностью и широкими функциональными возможностями. Он обеспечивает повышение уровня динамической устойчивости, интенсивное демпфирование электромеханических колебаний роторов синхронных машин, улучшение качества переходных процессов и повышение надежности противоаварийного управления.

Фие.Ю

Составитель А. Лебедев

Редактор А. Шандор Техред С.Мигунова Корректор Е. Сирохман

° а

Закаэ 4913/49 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Ф

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4