Способ управления асинхронизированным электромеханическим преобразователем частоты

 

Изобретение относится к области электротехники, более конкретно к устройствам для связи энергосистем, и может быть использовано для управления электромеханическим преобразователем частоты в так называемых "консольных" режимах, при которых нарушена электрическая связь между мощной энергосистемой и одной из машин преобразователя. Целью является повышение эффективности управления преобразователем путем расширения области устойчивости в послеаварийном режиме. В нормальных режимах работы, т.е. в случае наличия электрической связи между энергосистемами, одна из машин осуществляет регулирование перетока активной мощности через преобразователь, другая машина осуществляет регулирование скорости вращения вала. Кроме того, каждая машина осуществляет регулирование напряжения в точках подключения. При отключении участков линии и переходе преобразователя в режим работы на выделившийся энергорайон фиксируют принадлежность или непринадлежность точки энергосистемы, напряжение которой используется как опорное выделившемуся энергорайону. После этого ограничивают напряжение возбуждения до заданного значения. При этом уровень ограничения в двух упомянутых случаях различен и определяется параметрами режима. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (!1) дц Н 02 Л 3/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

flPH ГКНТ СССР (21) 4318681/24-07 (22) 22.10.87 (46) 07.07.90. Бюл. N 25 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики (72) И.Ю.Иирошников, В.В.Саркисян, P.Ñ.(IãoåB и И.Г.Накарян (53) 621.311.728(088.8) (56) Зеленохат Н.И., Кокорев Н.Л., Лаказов К.З. Управление режимами гибкой межсистемной связи с АС ЭИПЧ.

Рукопись деп. в "Информэнерго", 1983, < 1348 - дэн, с. 37.

Авторское свидетельство СССР и 1354334, кл. Н 02 J 3/06, 1987 °

Авторское свидетельство СССР

У 1411882, кл. Н 02 J 3/06, 1988. (54) CHOCOF УПРАВЛЕНМЛ АСМНХРОНМЗНРОВАННЫМ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМ ПРЕОБРА"

ЗОВАТЕЛЕИ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к области . электротехники, более конкретно к устройствам для связи энергосистем, и может быть использовано для управления электромеханическим преобразователем частоты в так называемых

"консольных" режимах, при которых

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для связи энергосистем, и может быть использовано для управления асинхронизированным электромеханическим преобразователем частоты (АС ЭИПЧ) в так называемых консольных режимах, при которых нарушена электрическая связь между мощной энергосистемой и одной из машин АС ЭМПЧ.

2 нарушена электрическая связь между мощной энергосистемой и одной из машин преобразователя. Целью является повышение эффект и вности упра вл ения преобразователем путем расширения области устойчивости в послеаварийном режиме. В нормальных режимах работы, т.е. в случае наличия электрической связи между энергосистемами, одна из машин осуществляет регулиро" вание перетока активной мощности через преобразователь, другая машина осуществляет регулирование скорости вращения вала. Кроме того, каждая машина осуществляет регулирование напряжения в точках подключения. При отключении участков линии и переходе преобразователя в режим работы на выделившийся энергорайон фиксируют принадлежность или непринадлежность точки энергосистемы, напряжение которой используется как опорное, выделившемуся энергорайону. После этого ограничивают напряжение возбуждения до заданного значения ° При этом уровень ограничения в двух упомянутых случаях различен и определяется параметрами режима. 2 ил.

Цель изобретения — повышение эффективности управления АС ЭМПЧ путем расширения области устойчивости в консольном режиме.

На фиг. 1 представлена схема межсистемной связи (МСС) с АС ЭМПЧ и системой регулирования; на фиг. 2векторная диаграмма асинхронизированной синхронной машины (АСМ), работающей на выделившийся энергорайон.

1576976 э

1 5

25

35

U, åñëè I U< I (0

При этом напряжение Чу и, формирует ся по выражениям, зависящим от режима работы MCC:

Две энергосистемы 1 и 2 соединяются MCC переменного тока, в рассечку которой включен АС ЭМПЧ, который состоит из двух ЛСМ 3 и 4, соединенных общим валом 5. ACM 3 и 4 подключены к линиям электропередач посредством трансформаторов 6 и 7 связи и выключателей 8 и 9. На одном валу с АСМ находится углоизмерительная машина 10. Регулирование режима АС

ЭМПЧ осуществляется с помощью регуляторов 11 и 12, выходы которых подключены к управляюцим входам преобразователей 13 и 14 частоты с непосредственной связью (ПЧНС). Питание

ПЧНС осуществляется от вторичных обмоток трансформаторов 15 и 16, первичные обмотки которых подключены к статорным цепям АСМ. Первичная информация о режиме АС ЭМПС и МСС поступает в блок 17 датчиков режимных параметров от трансформаторов 18-21 напряжения и трансформаторов 22 и 23 тока ° Каждый регулятор 11 и 12 состоит из двух пропорционально-интег" рально-дифференцированных (ПИД) пре- образователей 24, 25 и 26, 27, преобразователей 28 и 29 координат и блоков 30 и 31 ограничения напряжения функций регулирования. Выходы блоков 30 и 31 ограничения напряжения функций регулирования являются выходами регуляторов 11 и 12. На входы ПИД преобразователей 24 и 25 поступают сигналы от блока 17 датчиков режимных параметров о модуле напряжения и значении активной мощности АСМ 3. На входы ПИД преобразователей 26 и 27 поступают сигналы о модуле напряжения на шинах АСМ 4, частотах точек энергосистем, напряжения которых используются в качестве опорных, и сигнал о частоте вращения вала 5 AC ЭМПЧ. Таким образом, на выходе ПИД преобразователей 24 и 26 формируются сигналы регулирования, обеспечивающие равенство измеренных напряжений соответствующим уставкам; на выходе ПИД преобразователя 25 формируется сигнал регулирования, обеспечивающий равенство измеренной активной мощности и уставки; на выходе ПИД преобразователя

27 формируется сигнал регулировайия, обеспечивающий частоту вращения вала

АС ЭМПЧ, равную средней частоте опорных напряжений. В преобразователях

28 и 29 координат происходит формирование функций регулирования АС

ЭМПЧ на частоте скольжения, для этого на входы преобразователей координат поступает информация об опорных напряжениях и об угловом положении ротора от машины 10.

Информация о состоянии выключатеВ, В, В, соответствующая информации о,наступлении консольного режима, поступает на логические схемы И-НЕ

32-35. Так, на выходе логической схемы 32 сигнал логической "1" соответствует случаю консольного режима со стороны АСМ, управляемой по активной мощности, без принадлежности выделившемуся энергорайону точки энергосистемы, напряжение которой используется в качестве опорного напряжения, На выходе логической схемы 33 сигнал логической "1" появляется в аналогичном случае, но при консольном режиме со стороны АСМ, управляемой по ско-, рости врацения вала. Условно такой режим работы назовем "Консоль"А".

Сигналы логической единицы на выходах логических схем 34 и 35 будут наблюдаться в случае принадлежности указанных точек энергосистем автономным энергорайонам со стороны АСМ, управляемой соответственно по активной мощности и по скорости вращения вала. Данный режим работы будем называть режимом "Консоль В"..

Блоки 30 и 31 осуществляют ограничение напряжения влзбуждения по закону, обеспечивающему круговое вращающееся поле, например согласно следующей зависимости: (2) U Пот

11у „„„„ если нормальный режим работы МСС

0 + К j U4t, если "Консоль А"

U = К S + K>) Sdt, если "Консоль В" и U ) т мин

U, если "Консоль В" и < Ug

Гмин мин

<<хх+Рх

/ где U° . мин QU. x sin

Up „„ можно, разрешив с помощью теоремы синусов треугольник АВС при заданном угле < . Это позволяет получить выражение (3), для которого, при ограничении напряжения возбуждения по схеме Фиг. 1., т.е. после преобразователя координат, следует принимать <р = 45 при набросе активной мощности и y= 135 - при сбросе. Если осуществлять ограничение напряжения регулирования после

ПИД преобразователя 25, то Ч = 90 как в случае наброса, так и сброса активной мощности. ности

P, Q — активная и реактивная мощности АСМ, управляемой по активной мощности, при работе АС ЭМПЧ на консольную нагрузку;

М вЂ” угол между опорным напряжением ACM и напряжением возбуждения.

15Убч 76 6 х — U + Q((х + х )

Р .U x cos Ч вЂ” U sin <.

Если нарушение электрической свя5 зи произошло между машиной AC ЭМПЧ и точкой энергосистемы, напряжение которой используется как опорное, то в установившемся режиме частота напряжения на шинах АСМ должна быть равна частоте опорного напряжения, независимо от закона управления АС

ЭМПЧ. Однако и в этом случае ACM теряет способность изменять электромагнитный момент, что приводит к ра15 боте АСМ на потолочном ограничении напряжения возбуждения и соответственно к повышению напряжения на шинах

ACM. Осуществляя ограничение напряжения возбуждения в Функции от напря20 жения на шинах АСМ возможно осуществить регулирование напряжения. Причем такое регулирование отличается от регулирования по фазе, принятого в известном способе, тем, что в характеристическое уравнение не входят составляюцие, пропорциональные указанной фазе, т.е. обеспечивается устойчивссть в диапазоне изменения фазы +180 < .

30 Устройство, реализуюц ее способ управления AC ЭМПЧ, работает следующим образом.

В нормальных режима, работы I MCC, т.е. в случае наличия электрической

З5 связи между ACM 3 и 4 и энергосисте " мами 1 и 2, одна из АСМ, в данном случае 3, осуществляет регулирование перетока активной мощности через

АС ЭМПЧ, вторая ACM осуществляет регулирование скорости вращения вала.

Кроме того, каждая АСМ осуществляет регулирование напряжения в точках подключения. Для формирования напряжения возбуждения ACM в преобразо4g вателях 28 и 29 координат используются опорные напряжения, измеренные с помоцью трансформаторов 18 и 21 напряжения промежуточных подстанций.

При отключении участков Л-1 или

5С Л-6 МСС на выходе одной из логических схем И-HE 34 и 35 и схемы ИЛИ 36 появится сигнал логической "1", что характеризует режим работы АС ЭМПЧ как "Консоль В". По указанному сигна лу в блоке 30 ограничения напряжения возбуждения будет сформировано значение U j = f(S) по выражению (2) и ограничено напряжение возбуждения до этого значения согласно со15769 отношению (1), но не ниже значения

Ug „„, вычисленного по выражению (3).

При отключении участков Л-2 или

Л-3 на выходе схемы 32 И-НЕ появится сигнал логической "1", соответствующий режиму "Консоль А", т.е. сигнаДизирующий непринадлежность точки энергосистемы, напряжение которой используется как опорное, выделившемуся 10 энергорайону. По указанному сигналу в блоке 30 ограничения напряжения возбуждения будет сформировано знаЧение U«»= f(U>) и ограничено напряжение возбуждения до этого значения.

Аналогичные действия будут наблюдаться при отключении участков

Л-4 и Л-5, приводящих к ограничению напряжения возбуждения íà ACM 4 с помощью блока 31 ограничения.

Таким образом, использование пред 1агаемого управления позволяет осуществить регулирование режимных пара, Метров АС ЭМПЧ в консольном режиме 25 без изменения основных функций регулирования и обеспечить устойчивую работу во всем диапазоне углов, щего данной машине сигнала регулиро-вания напряжения сигналами соответ55 ствующего опорного напряжения и углового положения вала, воздействуют на возбуждение данной машины в соФормула изобретения

Способ управления асинхронизироввннйм электромеханическим преобра зов телем частоты (АС ЭМПЧ), заключающййся в том, что измеряют активную мощность одной из машин, сравнивают ее с уставкой, Формируют сигнал регулирования активной мощности, обеспечИвающий равенство измеренной активной мощности и уставки, измеряют напряжения на шинах АС ЭМПЧ, сравнивают иХ с уставками, формируют сигналы регулирования напряжений, обеспечивающие равенство измеренных напряжений соответствующим уставкам, измеряют напряжения точек энергосистем для использования в качестве опорных напряжений при формировании функций регулирования АС ЭМПЧ, Формируют сигнал, пропорциональный угловому положению вала АС ЭМПЧ, формируют функцию регулирования машины, управляемой по активной мощности, путем преобразования координат сигнала регулирования активной мощности и соответствую30

76 8 ответствии с сформированной функцией регулирования, измеряют частоты опорных напряжений, измеряют частоту вращения вала, сравнивают ее со средней частотой опорных напряжений, формируют сигнал регулирования частоты, обеспечивающий частоту вращения вала АС ЭМПЧ, равную средней частоте опорных напряжений, формируют функцию регулирования машины, управляемой по частоте, путем преобразования координат сигнала регулирования частоты и соответствующего данной машине сигнала регулирования напряжения сигналами соответствующего опорного напряжения и углового положения вала, воздействуют на возбуждение второй машины в соответствии с сформированной функцией регулирования, контролируют наступление консольного режима, фиксируют наступле" ние консольного режима, фиксируют машину, питающую выделившийся энергорайон, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности управления AC ЭМПЧ путем расширения области устойчивости в консольном режиме, дополнительно в консольном режиме определяют принадлежность выделившемуся энергорайону точки энергосистемы, напряжение которой используется как опорное, ограничивают сформированную функцию регулирования, причем в случае принадлежности указанной точки энергосистемы выделившемуся энергорайону сравнивают частоту опорного напряжения машины, питающей выделившийся энергорайон, с максимально допустимым значением, ограничивают сформированную функцию регулирования машины, управляемой; по активной мощности до тех пор, пока частота опорного напряжения не станет равной максимально допустиМому значению, или до тех пор, пока величина функции регу- лирования не станет равна минимальной величине Функции регулирования, при которой обеспечивается равенство измеренного напряжения заданному значению, в случае если указанная точка энергосистемы не принадлежит выделившемуся энергорайону, ограничивают сформированную функцию регулирования машины„ питающей выделившийся энергорайон до тех пор, пока измеренное напряжение данной. машины не станет равно заданному значению.

1576976 змргоаклчма1 Jlg

Составитель М.Поляков

Техред П,Олийнык Корректор А.Обручар

Редактор Е.Папп

Заказ 1851 Тираж 419 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изооретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101