Способ управления асинхронизированным электромеханическим преобразователем частоты для связи двух энергосистем

 

Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является повьппение качества напряжения у потре- ,бителей. в консольном режиме и повышение быстродействия выявления конг сольного режима, а также повышение эффективности работы в консольном режиме асинхроиизированного электромеханического преобравователя часто ты. Для этого в ск::темах регулировал ния асинхронизированных синхронных машин САСМ) преобразователя в качестве опорных напряжений используются напряжения на шинах связьшаемых знерг госистем, а при формировании напряжений регулирования по активной мощности и частоте дополнительно используются сигналы с зоной нечувствительности , пропорциональные нечетной степени соответствующих разностей фаз между векторами опорных напряжений и векторами напряжений на шинах АСМ, а также управляют АСМ, не питающей консольную нагрузку, по частоте вращения вала.1 з.п. ф-лы, . 4 ил. сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (П) А1

Ц1) 4 Н .02 J 3/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4100342/24-07 (22) 11.08.86 (46) 23.07.88. Бюл. У 27 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики (72) 10.Ã.Øàêâðÿí, P Ñ.Öãîåâ, В.В.Саркисян и И.Ю,Мирошников (53) 621 .31 6.728 (088 .8) (56) Зеленохат Н.И., Кокорев Н.А., Локазов К.З. Управление режимами гиб» кой межсистемной связи с АС ЭМПЧ.

Рукопись детонирована в "Информэнерго", 1983, У 1348, эн-Д83,37 с. . Авторское свидетельство СССР

У 1121740, кл. Н 02 J 3/06, 1984.

Авторское свидетельство СССР

У 1354334, кл. Н 02 J 3/06. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОНИЗИРОBAHHbIN ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМ ПРЕОБРАЗО» ВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ ДЛЯ СВЯЗИ ДВУХ ЭНЕРГОСИСТЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение качества напряжения у потре,бителей. в консольном режиме и повышение быстродействия выявления кон .. сольного режима, а .также повышение эффективности работы в консольном режиме асинхроииэированного электромеханического преобравователя частоты. Для этого в си=темах регулирова) ния асинхронизированных синхронных машин (ACM) преобразователя в качестве опорных напряжений используются напряжения на шинах связываемых энер госистем, а при формировании напряжений регулирования по активной мощности и частоте дополнительно используются сигналы с зоной нечувст- а ф вительности, пропорциональные нечетной степени соответствующих разностей фаз между векторами опорных напряжений и векторами напряжений на ши" C нах АСМ, а также управляют АСМ, не питающей консольную нагрузку, по частоте вращения вала.1 s.п. ф- лы, .

4 ил.

1411881

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для связи энергосистем, и может быть использовано для управления асинхро- 5 низированным электромеханическим преобразователем частоты (АС ЭМПЧ 1.

Цель изобретения — повышение качества напряжения у потребителей в консольном режиме путем повышения, 10 быстродействия выявления консольного режима.

На фиг.1 приведена принципиальная схема энергосистемы с АС ЗМПЧ; на фиг.2 — принципиальная схема АС 15

ЭМПЧ с системой регулирования; на фиг.3 - принципиальная схема фиксатора наступления консольного режима; на фиг.4 — принципиальная схема промежуточного преобразователя коорди- 20 нат.

Две,асинхрониэированные синхронные машины АСМ 1 и 2 соединенные общим валом 3, подключены через трансформа, торы 4 и 5 связи в рассечку линии 25 электропередачи, связывающую две

1 энергосистемы. Для подключения АС

ЭМПЧ к связываемым энергосистемам

;используются выключатели 6 и 7. На одном валу АСМ находится углоизмери- 30 тельная машина 8. Регулирование режима АС ЭМПЧ осуществляется с по мощью регуляторов 9 и 10, выходы ко".

: торых подключены к управляющим вхо;дам преобразователей 11 и 12 частоты ,:с непосредственной связью ПЧНС ! Питание ПЧНС осуществляется от вто ричных обмоток трансформаторов 13 и 14, первичные обмотки которых под ключены к сташорным цепям ACM. 40

Устройство управления АС ЭМПЧ содержит датчики 15 и 16 опорных напряжений, подключенные к каналам.. передачи опорных векторов связываемых энергосистем; датчики 17 и 18 синхрон45 ных проекций тока ротора и потокосцепления; датчики 19 и 20 напряжений;.. датчики 21 и 22 частоты связываемых энергосистем; .датчик 23 активной мощности одной из машин, датчики.

24 и 25 разности фаз; датчик 26 углового положения вала,а .также датчик

27 частоты вращения вала. Первичная информация измеряется с помощью транс. форматора 28 тока электропередачи, трансформаторов 29-32 напряжения и трансформаторов 33 и 34 тока АСМ.

Датчики 15 и 20 напряжений подклю. чены соответственно к трансформаторам 29 и 30 напряжений; датчик 23 активной мощности подключен к трансформатору 28 тока и трансформатору

30 напряжения; датчики 21 и 22 час-. тоты подключены к соответствующим каналам передачи опорных векторов; датчики 24 и 25 разности фаз одним из входов подключены к трансформаторам

31 и 32 напряжения, а вторым входом к соответствующему каналу передачи опорных векторов; датчики 17 и 18 синхронных проекций тока ротора и по токосцепления подключены к соответствующим трансформаторам 31 34 токов и напряжений и к каналам передачи опорных векторов; датчик 27 частоты, вращения вала и датчик 26 углового положения вала подключены к углоизмерительной машине 8. Регуляторы 9 и 10 возбуждения состоят из преобразователей 35 и 36 координат, сумматоров 37-40, пропорционально-дифференциально-интегральных ПДИ преобразователей 41-44, причем преобразователи 41 и 42 выпол иены с изменяющимися коэффициентами усиления. Уставки по напряжению \) задаются с помощью потенциометров

45 и 46. Уставка по скорости вращения вала ы формируется в блоке 47, например по следующему закону

6) +У вЂ” уставка по активной

2 мощности P" задается с помощью по,; тенциометра 48, компаратора 49, элемента 50 с зоной нечувствительности и :сумматора 51:

K(u ы,) +g, если ((,>, — ld ) (0 если! ы — Ы11 «6 (,— „) если (Ы -41 ) > 8

4 з ( где Р— уставка по активной мощности, формируемая потенциометром 48; зона нечувствительности элемента 50.

В каналы регулирования активной мощности и скорости вращения соответствующих машин включено регулирование по разности фаз между спорным вектором и вектором напряжения

3 141! на шинах ACM. Указанное регулирование осуществляется с помощью преобразователей 52 и 53 нечетной степени и элементов 54 и 55 с зоной не5 чувствительности. Регуляторы содержат блоки 56 и 57 фиксации консольнога режима, выходы которых осуществляют управление коэффициентов регули: рования ПДИ-преобразователей 41 и 42 10 и управление. промежуточных преобразователей 58 и 59 координат.

Выходы преобразователей,35 и 36 координат, которые являются выходами регуляторов 9 и 1 0 возбуждения, под- 15 ключены к управляющим входам ПЧНС 11 и 12, которые осуществляют питание роторных цепей АС ЭМПЧ.

Блоки 56 и 57 фиксации наступления консольного режима (фиг.З) саста-20 ят «,из сумматора 60 пороговых эле1 ментов 61 и 62 и логического элемента И 63., Вход порогового элемента 61 подключен к выходу сумматора 60, а выход подключен к инверсному входу элемента И 63. К второму входу элемента И 63 подключен выход порогового элемента 62, вход которого подключен к датчику 24 разности .фаз.

Промежуточный преобразователь 58 координат состоит иэ переключателей

64 и 65, сумматоров бб и 67, блоков

68-71 перемножения, функциональных преобразователей 72-и 73 деления и функционального преобразователя 74

1 модуля (Ф +9 }. Рассматриваемый й, промежуточный преобразователь координат позволяет по сигналу о работе

АС ЭМПЧ на консольную нагрузку осу" ществлять преобразование напряжений регулирования не угол 9 <

+fйс

e arctg - - — —, что позволяет уве"

Ч у, личить демпфирующие свойства системы и повысить устойчивость.

Устройство для управления АС ЭМПЧ работает следующим образом, В нормальных режимах работы одна из машин АС ЭМПЧ (ACM 2) управляется

rio активной мощности и напряжению.

Устанки задаются с помощью лотенциоч метров 48 (активная мощность} и 46 (напряжение), Сигналы от датчика 20 напряжения и потенциометра 46..поступают на ПДИ-преобразователь 44, где происходит формирование напряжения регулирования канала напряжения. К уставке по активной мощности, зада881 4 ваемой потанциометром 48, добавляется сигнал с зоной нечувствительности, пропорциональный разности между част татой вращения вала АС ЭМПЧ и частотой - опорного напряжения U «, по цепочке: датчик 27 частоты вращения вала, датчик 22 частоты, компаретор

49, элемент 50 с зоной нечувствитель" ности, сумматор 51 Такое формирование уставки по активной мощности позволяет при превышении скольжения машины (разности частот) зоны нечувствительности осуществлять коррекцию устанки вплоть до полного реверса активной мощности в направлении энергосистемы с меньшей частотой..

Сигнал о значении активной мощности от датчика 23 и устанка с сумматора

51 поступают на вход ПДИ-преобразователя 42,- где происходит формирова ние напряжения регулиронания, обеспечивающего поддержание измеренной активной мощности, равной уставке.

В промежуточном преобразователе

59 координат (ППК) (фиг.4) в нормаль ных режимах работы АС ЭМПЧ сигналы от ПДИ вЂ преобразовател 42 и 44 пос") тупают непосредственно на выход, С ныходон ППК 59 через сумматоры 39 и 40, с помощью которых организована обратная отрицательная связь по проекциям тока ротора, напряжение регулирования поступает на вмоды преобразователя Зб координат, осуществляющего формирование напряжения воэбуж" дения АСМ. АСМ 1 управляется по нап- ряжению (датчик 19 напряжения, по.тенциометр 45, ПДИ-преобразователь

43) и частоте вращения вала (датчик

27 частоты вращения вала, датчики

21 и 22 частоты векторов опорного напряжения, блок 47 формирования ус-., танки О", ПДИ-преобразователь 41.).

В дальнейшем напряжения регулирования преобразуются в напряжения воз" буждения так же, как для АСМ 2 с помощью сумматоров 37, 38 и преобразо" вателя 35 координат.

При отключении одного иэ смежных к АС ЭМПЧ участков электропередаии образуется консольная нагрузка, питание которой осуществляется с помощью

АС ЭМПЧ. Использование для регулиров вания АС ЭМПЧ опорных векторов связываемых энергосистем позволяет поддерживать частоту в автономном энергорайоне, равную частоте энергосистемы, что значительно упрощает автомати14 1 1881

55 ческое повторное включение (АПВ) отключенного участка электропередачи.

Однако при сохранении закона регулирования АСМ, питающей консольную нагрузку, она теряет возможность регулиронания напряжения, так как напряжение возбуждения равно потолоч ному. ( (Использование в обратной связи сигнала с зоной нечувствительности, пропорционального нечетной степени разности фаз между вектором опорного напряжения и вектором напряжения ,на шинах АСМ, позволяет скомпенсиро ., вать несоо пнетстние устанки активной

1 мощности или частоты вращения вала действительным значениягг мощности консольной нагрузки или частоты вращения вала и тем самым сохранить ноз|можность регулирования напряжения.

1 Одновременно регулирование по раз,новти фаз повышает вероятность ра-! боты устройств АПВ.. Такое регулиро, вание для АСМ 1 формируется с по мощью следующей цепи: датчик 24 раз,ности фаз, элемент 54 с зоной нечувг .стнительности, преобразователь 52 не четной степени, вход ПДИ-преобразова теля 41. Аналогично, для АСМ 2: дат-! чик 25 разности фаз, элемент 55 с зоной нечувстнительности, преобразог

;натель 53 нечетной степени, вход

ПДИ-преобразонатепя 42.

Преобразователи 52 и 53 нечетной степени поньппают предел устойчивости в первом цикле качаний, так как при болыпих бросках фаз, значительно повьппается коэффициент передачи обратной связи. В длительных консольных режимах целесообразно переключить законы регулирования MBBIHH

АС ЭМПЧ с тем расчетом, чтобы машина, работающая параллельно с сетью, регулировала частоту вращения ..вала, так как в этом случае частота вала равна полусумме частот связываемых энергосистем и машины равномерно загружены. Для повьппения демпфирггю— щих свойств AC ЭМ)1Ч требуется дополнительный доворот напряжения регулирования, что осуществляется с помощью

ППК 58 или 59 на оптимальный угол

9 = arctg-- г -.—, и снижение коэффици yk 1 ен тов pe r y:ø ðo t. а н и я и о н ап ряже нию, активной м .щгг сти или скорости вращения нала,:. уровня, обеспечивающего максимальное демпфирование режимньгх параметрон АС ЭМПЧ. Оптимальные коэффициенты регулирования определяются расчетами областей статической устойчиности. Информацию для укаэанных операций вырабатынают блоки 56 и 57 фиксации консольного режима,которые работают следующим образом.

При превьппении разностью фаэ зоны нечувствительности порогового элемента 62 на входе появляется сигнал логической единицы. Если на выходе сумматора 60 сигнал близок к нулю, что говорит о том, что переходный процесс практически закончился, то на выходе порогового элемента 61 также появляется сигнал логической единицы. Если на входах схемы И 63 имеются две логические единицы, то осуществляется уменьшение коэффициента передачи соответствующего ПДИ-преобразователя по всем параметрам регулирования.

Таким образом, применение предлаг гаемого способа позволяет повысить качество напряжения у потребителей н консольном режиме работы, так как регулируют частоту и модуль напряжения на шинах.

Формула изобретения

1.Способ управления асинкронизированным электромеханическим преобразователем частоты (АС ЭМПЧ) для связи двух энергосистем, содержащим две асинхронизированные синхронные маши- ны (ACN) с жестко соединенными вала1 ми, заключающийся в том„ что измеря1 ют активную мощность одной из АСМ, величины напряжений на шинах и час- тоту вращения вала АС ЭМПЧ, сравнивают эти величины с устанками нормального режима АС ЭМЛЧ, по полученным отклонениям активной мощности и напряжения формируют напряжения регулирования с требуемыми коэффициентами усиления одной АСМ, а по полу-ченным отклонениям напряжения и частоты вращения вала формируют напряжения регулирования с требуемым коэффициентом усиления другой АСХ, изме-. ряют опорное напряжение для преобразования напряжений регулирования в напряжения управления обеих АСМ, фиксируют наступление консольного режи" ма, отличающийся тем, 1411881

Знергосисвеиа Ô1

Знергвсисп ема ЮЯ

Фиа1 что, с целью повышения качества напряжения у потребителей в консольном режиме и повышения быстродействия выявления консольного режима, измеряют и передают к месту установки

АС ЭМПЧ напряжения связываемых энергосистем, которые используют в каче .стве опорных напряжений для преобразования напряжений регулирования в 0 напряжения управления АСМ, измеряют разности фаэ между опорными напряжениями связываемых энергосистем и соответствующими напряжениями на шинах АСМ, в случае выхода одной иэ

| разностей фаз за заданную зону не-! чувствительности .фиксируют наступление консольного режима и определяют машину, питающую коксиальную нагрузку, для которой формируют сиг- 20 нал с зоной нечувствительности, пропорциональный нечетной степени разности фаз между опорным напряжением энергосистемы со стороны АСИ, питающей консольную нагрузку, и напряже- 25 нием на шинах АСМ, питающей консольную нагрузку, и корректируют уставку по активной мощности или скорости нормального режима АС ЭМПЧ путем суммирования полученного сигнала с соответствующей уставкой нормального режима АС ЭМПЧ, определяют потокосцепление ротора АСМ, питающей консольную нагрузку, и его проекции

9 и ", на опорное напряже R В4В ау в ние энергосистемы со стороны АСМ, питающей консольную нагрузку, сдвигают по фазе напряжения управления АСМ

1 на угол 9 arctg — ---- и умень" ф ау

C yawpâ шают коэффициенты усиления при формировании напряжения регулирования

АСМ до задания уровня, выбранного иэ условия обеспечения максимального демпфирования режимных параметров АС ЭМПЧ.

2. Способ по л.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности работы АС ЭМПЧ s кансольном режиме путем поддержания частоты вращения вала равной уставке, машиной, не питающей консальную нагрузку, управляют по частоте вращения вала.

1411881

1411881

Составитель К.Фотина

Редактор А.Мотьль Техред М. Ходанич Корректор M. Васильева

Заказ 3666/51

Тираж 650 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4