Устройство группового управления активной мощностью гидроагрегатов

 

Устройство группового управления активной мощностью гидроагрегатов относится к области регулирования частоты и активной мощности в энергосистеме и может быть использовано на гидрои гидроаккумулирующих электростанциях. Изобретение позволяет увеличить регулировочный диапазон , маневренность электростанции и надежность управления при наличии хотя бы на одном гидроагрегате зоны нежелательных нагрузок внутри диапазона регулирования. Заданная группе регуляторов мощность распределяется между агрегатами группы блоком распределения в пределах заданных ему для каждого агрегата верхнего и нижнего уровней ограничения. В блоке 2 выбора рабочих зон на основании входной информации вычисляется разность между заданием на группу агрегатов и суммой заданий каждому агрегату, определенных в блоке 3 распределения. Если разность отрицательна и превышает по абсолютной величине некоторую зону нечувствительности в течение заданного интервала времени, то i блок выбора рабочих зон переводит О) один агрегат в нижнюю рабочую зону путем изменения верхнего и нижнего уровней ограничения в соответствующем канале блока распределения. При этом если указанная разность уменьшается по абсолютной величине и пре1 0 вышает зону нечувствительности, то второй, третий и т.д. агрегаты будут последовательно переводиться в нижнюю рабочую зону до тех пор, пока (О разность не станет по абсолютной СП величине меньше заданной зоны нечуво: ствительности. Перевод агрегатов

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (П) (51) 4 Н 02.J 3 46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3681118/24-07 (22) 30. 12. 83 (46) 30.12.85. Бюл. № 48 (71) Всесоюзный электротехнический институт им. В.И.Ленина (72) В.А.Карпов, И.И.Ляткер и В.В.Нуждин (53) 621.316,728(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 433756, кл. Н 02 J 3/46, 1970.

Авторское свидетельство СССР

¹ 379013, кл. Н 02 J 3/46, 1968.

Авторское свидетельство СССР

¹ 365005, кл. Н 02 J 3/46, 1970. (54) УСТРОЙСТВО ГРУППОВОГО УПРАВЛЕНИЯ АКТИВНОЙ МОЩНОСТЬЮ ГИДРОАГРЕГАТОВ (57) Устройство группового управления активной мощностью гидроагрегатов относится к области регулирования частоты и активной мощности в энергосистеме и может быть использовано на гидро- и гидроаккумулирующих электростанциях. Изобретение позволяет увеличить регулировочный диапазон, маневренность электростанции и надежность управления при наличии хотя бы на одном гидроагрегате зоны нежелательных нагрузок внутри диапазона регулирования. Заданная группе регуляторов мощность распределяется между агрегатами группы блоком распределения в пределах заданных ему для каждого агрегата верхнего и нижнего уровней ограничения. В блоке 2 выбора рабочих зон на основании входной информации вычисляется разность между заданием на группу агрегатов и суммой заданий каждому агрегату, определенных в блоке 3 распределения.

Если разность отрицательна и превышает по абсолютной величине некоторую зону нечувствительности в течение заданного интервала времени, то блок выбора рабочих зон переводит один агрегат в нижнюю рабочую зону путем изменения верхнего и нижнего уровней ограничения в соответствующем канале. блока распределения. При этом если указанная разность уменьшается по абсолютной величине и превышает зону нечувствительности, то второй, третий и т.д. агрегаты будут последовательно переводиться в нижнюю рабочую зону до тех пор, пока разность не станет по абсолютной величине меньше. заданной зоны нечувствительности. Перевод агрегатов

1201956 в верхнюю рабочую зону осуществляется, если указанная разность положи. тельна и больше зоны нечувствительности. Блок 1 вычисления ограничений определяет границы рабочих зон

Изобретение относится к регулированию частоты и активной мощности в энергосистеме и может быть использовано на гидро- и гидроаккумулирующих электростанциях.

Целью изобретения является увеличение регулировочного диапазона, маневренности электростанции и надежности управления при наличии хотя бы на одном гидроагрегате эоны нежелательных нагрузок внутри диапазона регулирования.

На фиг. 1 изображен общий случай расположения рабочих зон и зоны нежелательной работы по мощности гидроагрегатов пятиагрегатной ГЭС; на фиг. 2 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 3 — 5 соответственно схемы, реализующие блок распределения нагрузки между агрегатами, блок выбора рабочих зон и блок вычисления индивидуальных ограничений гидроагрегата.,: Для примера на фиг. 1 показаны .типичные регулировочные диапазоны агрегатов пятиагрегатной ГЭС при одинаковой номинальной мощности агрегатов (P ). Заштрихованными отрезном хами показаны зоны. нежелательной ра боты. Границы указанных зон по мощности обозначены соответственно Р1, 3 1 мин 2 мин 3 мин 14eakc

P ). Зона нежелательной работы

2 МакС разбивает шкалу мощности каждого агрегата на две рабочие зоны.

Блок-схема (фиг. 2) содержит блок 1 вычисления индивидуальных ограничений, блок 2 выбора рабочих зон и блок 3 распределения нагрузки между агрегатами. Вход блока 1 вычисления индивидуальных ограничений соединен с измерительным преобразователем напора станции, а выходы erb подключены к входам ц блока 2 выбора гидроагрегата в зависимости от напора ГЭС, сигнал которого поступает на его вход, и положения органов настройки, задаваемых дежурным инженером. 1 з. п. ф-лы. 5 йл.

2 рабочих зон, входы 5 и 6 которого подключены соответственно к выходу группового регулятора активной мощности и выходам блока распределения.

5. Выходы блока выбора рабочих зон сое.динены с входами 7 блока 3 распределения. Другие входы 8 и 9 блока распределения подключены соответственно к выходу группового регулятора актив 10 ной мощности и дискретным датчикам, определяющим состав агрегатов, участвующих в групповом регулировании.

Выходы блока распределения соедине- ны также с входами регуляторов гидротурбин.

Устройство работает следующим образом.

Заданная группе агрегатов мощ20 ность распределяется между агрегатами группы блоком распределения в пределах заданных ему для каждого агрегата верхнего и нижнего уровней ограничения. В блоке 2 выбора рабочих зон на основании входной информации вычисляется разность между заданием на группу агрегатов и суммой заданий каждому агрегату, определенных в блоке распределения. Ес30 ли разность отрицательна и превышает по абсолютной величине некоторую зону нечувствительности в течение заданного интервала времени, то блок выбора рабочих зон переводит один агрегат в нижнюю рабочую зону путем изменения верхнего и нижнего уровней ограничения в соответствую щем канале блока распределения.

При этом если указанная разность

40 уменьшается по абсолютной величине и превышает зону нечувствительности, то.. второй, третий и т.д, агрегаты будут последовательно переводиться в нижнюю рабочую зону до тех пор, пока разность не станет по абсолют1201956

55 ной величине меньше заданной эоны нечувствительности.

Перевод агрегатов в верхнюю рабочую зону осуществляется, если указанная разность положительна и больше зоны нечувствительности. При этом перевод выполняется без задержки, как только хотя бы один иэ агрегатов выходит на верхний порог ограничения.

Очередность перевода агрегатов иэ одной рабочей зоны в другую устанавливается дежурным инженером с помощью коммутационного поля.

Блок вычисления ограничений определяет границы рабочих зон гидроагрегата в зависимости от напора ГЭС, сигнал которого поступает на его вход, и положения органов настройки, задаваемых дежурным инженером.

Блок распределения (фиг. 3) состоит из сумматора 10, усилителя 11 с большим коэффициентом усиления, узлов 12 — 14 ограничения. Каждый узел ограничения содержит ограничитель 15 и нуль-индикатор 16 достижения верхнего уровня ограничения °

Причем на неинвертирующий вход сумматора 10 подключен выход группового регулятора активной мощности, а на инвертирующий вход — выход сумматора 17. Выход сумматора 10 через усилитель 11 подключен к входам узлов 12 — 14 ограничения. Другие входы 18 — 23 узлов ограничения соединены с выходами блока выбора рабочих зон. Выходы 24- 26 узлов ограничения через контакты датчиков, определяющих состав агрегатов, участвующих в групповом управлении, .подключены к входам регуляторов гидротурбин и входам 27 — 29 блока выбора рабочих зон, а выход нуль-индикаторов узлов ограничения — к входам 30 — 32 блока выбора рабочих зон.

При возникновении рассогласования на входах усилителя 1,0, на которые поступают сигнал задания на

Ф группу агрегатов и сумма сигналов задания каждому агрегату, изменяются сигналы на входе узлов ограничения таким образом, что указанное рассогласование уменьшается. Если в резуль тате работы схемы выходные сигналы узлов ограничения ие достигают своих граничных значений, то рассогласование.уменьшается до нуля, т.е. сумма

f5

40 сигналов заданий на выходах 27 — 29 становится равной заданию на группу.

Если же выходные сигналы узлов ограничения достигают граничных значений, то указанное рассогласование не может быть устранено при заданных порогах ограничения, требуется изменение рабочих зон агрегатов, что выполняет блок выбора рабочих зон.

Блок выбора рабочих зон (фиг.4) содержит сумматор 33, трехпозиционный элемент 34 с зоной нечувствительности, элемент 35. временной задержки, элемент ИЛИ 36, одновибратор 37 с выходом 38, универсальный реверсивный регистр 39 сдвига, коммутационное поле 40, группу реле 41 выбора рабочих зон, элемент ИЛИ 42 и элемент И 43.

Неинвертирующий вход сумматора 32 соединен с выходом группового регулятора активной мощности, а инвертирующие входы - с выходами 27 — 29 блока распределения. Выход сумматора 33 подключен к входу трехпозиционного элемента 34, один из выходов которого соединен с входом элемента 35 временной задержки, а другой выход — с входом элемента И 43. Другой выход элемента И подключен к выходу элемента ИЛИ 42, входы которого соединены с выходами 30-32 нуль-индикаторов блока распределения. Выходы элементов- И и временной задержки 35 подключены к входам элемента ИЛИ 36, выход которого через одновибратор 37 подключен к входу 38 регистра сдвига.

На другие два входа 44 и 45 регистра сдвига, определяющие направление сдвига, подключены соответствующие выходы трехпозиционного элемента 34.

Выходы регистра 39 сдвига через коммутационное поле 40 соединены с реле 41 выбора рабочих зон, через контакты которых выходы блока вычисления ограничений подключены к входам изменения верхнего инижнего уровней ограничений блока распределения.

Блок выбора рабочих зон работает следующим образом.

На выходе сумматора 33 образуется разность Х между заданием на группу агрегатов и суммой заданий каждому агрегату, вычисленными блоком распределения.

Сигнал разности указанных величин подается на вход трехпозиционного устройства с зоной нечувствительнос5 ти. Если Х <3, где 6 0 — эона нечувствительности, то для точной отра- ботки заданной на группу агрегатов мощности необходимо один или несколько агрегатов перевести в нижнюю рабочую зону. При этом на выходе 44 элемента 34 появляется логический .сигнал, запускающий временную задержку 35. Если время существования Х превышает время задержки, то на вы- 10 ходе логического элемента ИЛИ 36 также появляется логический сигнал, запускающий одновибратор 37 с выходом 38. Таким образом, на выходе 38 появляется короткий импульс, если . 15 расбаланс на выходе сумматора 33 отрицательный и существует больше некоторого времени, т,е. устойчив (не вызван просто переходным процессом). Перевод агрегатов из верхней 20 зоны в нижнюю и обратно осуществляется схемой, состоящей из элементов 39, 40 и 41. В зависимости от сочетания логических сигналов на входах 44 и 45 от импульса на вы 25 ходе 38 он осуществляет перемещение логических единиц от выхода Q до выхода Q и в обратном направлении.

Начальная установка (обнуление выходов) осуществляется с помощью клю- 30 ча 46.

При появлении сигнала на выходе 44 и затем импульса на выходе 38 вся информация, записанная в регистре, сдвигается вправо (в сто- З5 рону увеличения номера) на одну по- . зицию (после начальной установки там были нули), а в младший разряд регистра (Q ) записывается логическая единица.

Логическая единица на выходе

Qд элемента 39 преобразуется в срабатывание одного из группы реле 41 и переключение соответствующей этому реле группы 46 контактов, что вы- 45 зывает переключение ограничений в канале данного агрегата (фиг.3) с верхнего диапазона на нижний.

В блоке вычисления ограничений вычисляются уровни ограничений Р

Р, Р> на каждый агрегат, т.е. для каждого агрегата имеется две пары уровней ограничения О, P) и P, P, одна из которых подключается на входы ограничителей блока распреде- 55 ления в зависимости от положения контактов контактной группы 46, и задают верхнюю и нижнюю границу

956 б выбранной рабочей зоны (выходы 4749) .

Повторение описанной ситуации приводит. к появлению логической единицы на выходах Q u Q о и включению еще одного реле, переводящего следующий агрегат в нижнюю рабочую зону, и т.д.

Коммутационное поле помогает выбрать целесообразную последовательность номеров агрегатов, переводимых из верхней зоны работы в нижнюю.

Если х>3, то для отработки заданной на группу мощности необходимо один или несколько агрегатов перевести из нижней рабочей зоны в верхнюю. При этом на выходе 45 трехпозиционного.элемента 34 появляется логическая единица.

Если при этом есть хотя бы один из сигналов на входах 30-31 о выходе на верхнее ограничение, то сигнал проходит через элементы 42 (элемент И), 43, 36 и 37. Импульс на выходе 38 при наличии логической едини. цы на выходе 42 сдвигает выходные сигналы регистра 39 в противоположную по сравнению с описанным выше сторону. При этом отпадает соответствующее реле и последний переведенный в нижнюю зону агрегаr возвращается в верхнюю зону работы. Блок вычисления ограничений имеет несколько однотипных частей, количество которых равно числу агрегатов на станции. Каждая часть (фиг.5) состоит из трех независимых каналов вычисления уровней ограничения. Каналы вычисления границ зоны нежелательной работы выполнены одинаковыми и состоят из сумматора, один выход которого подключен к выходу измерительного преобразователя напора ГЭС, а другой — к регулируемому источнику постоянного напряжения. На выходах указанных каналов определяются уровни ограничения согласно формулам:

Р, у,.+bÄ H

Ф, а,+b, H где а,, а, Ь, Ь,- заданные для. каждого а гр ег ата коэффициенты;

Н вЂ” напор ГЭС

Канал вычисления уровня максимально допустимой нагрузки агрегата состоит из сумматора и элемента вы12019

25

Формула изобретения

1. Устройство группового управле. ния активной мощностью гидроагрегатов, содержащее блок распределения управляющего воздействия, включающий в себя ограничитель задания для каждого гидроагрегата, вход блока распределения управляющего воздействия подключен к выходу группового регулятора активной мощности, а в выходные цепи блока распределения управляющего воздействия включены контакты реле, определяющие участие каждого из агрегатов в групповом управлении, причем выходы блока рас- 4 пределения управляющего воздействия соединены с входами регуляторов гидротурбин, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения регулировочного диапазона и маневренности 45 электростанции, а также надежности управления при наличии хотя бы на одном гидроагрегате зоны нежелательHbIx нагрузок внутри диапазона регулирования, в него введены блоки

50 выбора рабочих зон и вычисления ограничений, причем блок выбора рабочих зон состоит из сумматора, трехпозиционного элемента, элемента временной задержки, двух элементов ИЛИ, одновибратора, универсаль-. .ного реверсивного регистра сдвига, коммутационного поля, элемента И

55

7 числения минимума двух сигналов, соединенных так, что один из выходов сумматора подключен к измерительному преобразованию напора ГЭС, а другой — к регулируемому источнику

5 постоянного напряжения, выход сумматора соединен с первым входом выбора минимума, второй вход которого соединен с источником регулируемого постоянного напряжения.

На выходе сумматора вычисляется

° максимальная мощность турбины в зависимости от напора согласно формуле

Рмт Рном +bý 15 где Р„,„ — номинальная мощность турбины;

b> — коэффициент заданный.

На выходе элемента вычисления минимума определяется максимальная

20 нагрузка агрегата как минимум максимально допустимой нагрузки генератора и гидротурбины

Р =ппп (Р,, Р„„) 56 8 и группы реле, а ограничители задания блока распределения управляющего воздействия выполнены с возможностью изменения верхнего и нижнего уровней ограничения и каждый из них снаб-. жен индикатором достижения верхнего уровня ограничения, причем неинвертирующий вход сумматора соединен с выходом группового регулятора активной мощности, а инвертирующие входы — с выходами блока распределения управляющего воздействия, выход сумматора подключен к входу трехпозиционного элемента, один из выходов которого соединен с входом элемента временной задержки, а другой— с одним входом элемента И, другой вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами индикаторов ограничителей блока распределения управляющего воздействия, выходы элементов И и временной задержки подключены к входам второго элемента ИЛИ, выход которого через одновибратор подключен к одному входу регистра сдвига, на другие два входа которого, определяющие направление сдвига, подключены выходы трехпозиционного элемента, а выходы регистра сдвига через коммутационное поле соединены с реле выбора рабочих зон, через контакты которых выходы блока вычисления ограничений подключены к входам изменения верхнего и нижнего уровней ограничения ограничи- телей задания блока распределения управляющего воздействия.

2. Устройство. по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности задания рабочих зон, блок вычисления ограничений содержит по каналу нв каждый уровень ограничения, причем каналы верхней и нижней границ зоны нежелательной работы состоят из сумматора, один вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя напора гидроэлектростанции, а другой— к регулируемому источнику постоянного напряжения, а канал максимально допустимой нагрузки агрегата состоит из сумматора и элемента выбора минимума из двух сигналов, соединенных так, что один вход сумматора подклю-. чен к выходу. измерительного преобразователя напора гидроэлектростанции, а другой — к регулируемому источнику

10 которого соединен с источником pery.

I лируемого постоянного напряже- . ния.

9 1201956 постоянного напряжения, выход сумматора соединен с первым входом элемента выбора минимума, второй вход

1201956 чч

ЮУ,Г еи е

-Ч8

Уи.5

Составитель К.Фотина

Редактор А.Лежнина Техред М.Пароцай Корректор.И.Эрдейи.

Заказ 8099/55 Тираж 619 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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