Устройство регулирования напряжения асинхронного и синхронного генераторов

 

Использование: на блочных электростанциях, содержащих как синхронные (СГ), так и асинхронные генераторы (АГ). Регулирование напряжения СГ и АГ осуществляется посредством регулирования коэффициента трансформатора АГ и тока возбуждения СГ в зависимости от превышения напряжения АГ заданных пределов изменения. Для этого устройство снабжено автоматическим регулятором коэффициента трансформации, логическими элементами ИЛИ и НЕ и управляемым ключом. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано на блочных электростанциях, содержащих как синхронные (СГ) так и асинхронные генераторы (АГ).

Известно устройство управления генераторами переменного тока [1] , содержащее синхронный генератор и генератор переменного тока, работающий как в синхронном, так и асинхронном режимах.

Это устройство не обеспечивает управление напряжением асинхронного генератора, что приводит к снижению качества электроэнергии и надежности.

Устройство, наиболее близким к предлагаемому является способ и устройство описанные в [2] .

Недостатком данного способа и устройства является возможность длительной перегрузки СГ, так как при работе АГ в неуправляемом режиме возможно длительное снижение напряжения АГ до 10^ , которое должен компенсировать СГ.

В основу изобретения положена задача создания устройства регулирования напряжения совместно работающих синхронных и асинхронных генераторов, которое бы исключило возможность перегрузки СГ, что позволило бы повысить надежность работы последнего.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном устройстве регулирования напряжения асинхронного и синхронного генераторов, подключенных к энергосистеме через первый и второй трансформаторы соответственно, содержащем преобразовательный элемент, вход которого подключен к обмотке статора асинхронного генератора через первый измерительный трансформатор напряжения, а выход - к входам измерительного и дифференцирующего элемен- тов, выходы которых подключены соответственно к первому и второму усилительным элементам, автоматический регулятор возбуждения синхронного генератора, первый, второй и третий входы которого связаны с выходами первого и второго усилительных элементов и обмоткой статора синхронного генератора через второй измерительный трансформатор напряжения, а выход подключен к обмотке возбуждения синхронного генератора, дополнительно введены автоматический регулятор коэффициента трансформации, информационным входом подключенный к обмотке статора асинхронного генератора, первый "Больше" и второй "Меньше" выходы которого подключены к первому и второму входам приводного механизма устройства переключения ответвлений обмотки первого трансформатора, логический элемент ИЛИ, первый и второй входы которого подключены к первому и второму выходам автоматического регулятора коэффициента трансформации, а выход через элемент НЕ подключен к управляющему входу управляемого ключа, переключающий орган которого включен в цепь, соединяющую выход первого усилительного элемента с первым входом автоматического регулятора возбуждения синхронного генератора.

Новизна изобретения заключается в том, что в отличие от известного устройства [2] в предложенном устройстве введен автоматический регулятор коэффициента трансформации трансформатора асинхронного генератора, логические элементы ИЛИ, НЕ и управляемый ключ, обеспечивающие регулирование напряжения асинхронного и синхронного генераторов путем изменения коэффициента трансформации трансформатора. Это происходит при превышении напряжения асинхронного генератора заданных пределов его изменения. Если эти пределы не превышаются, автоматический регулятор коэффициента трансформации не работает, а регулирование напряжения осуществляется аналогично прототипу, т. е. изменением тока возбуждения синхронного генератора. В других известных решениях, отражающих предшествующий уровень техники задача регулирования напряжения асинхронного генератора без обмоток возбуждения на роторе решалась с помощью конденсаторов возбуждения, подключаемых к обмотке статора последнего.

Данное изобретение задачу регулирования напряжения совместно работающих асинхронного и синхронного генераторов осуществляет либо с помощью изменения коэффициента трансформации трансформатора асинхронного генератора, либо воздействием на ток возбуждения синхронного генератора в зависимости от величины изменения напряжения, т. е. неочевидным путем.

На чертеже показана принципиальная схема устройства.

Устройство регулирования напряжения асинхронного 1 и синхронного 2 генераторов подключенных к сети через первый 3 и второй 4 трансформаторы содержит преобразовательный элемент 5, вход которого подключен к обмотке статора 6 асинхронного генератора 1 через первый измерительный трансформатор напряжения 7.

Выход преобразовательного элемент 5 подключен к входам измерительного 8 и дифференцирующего 9 элемента, выходы которых подключены соответственно к первому 10 второму 11 усилительным элементам. В схеме имеется автоматический регулятор возбуждения 12 синхронного генератора 1, первый, второй третий входы которого связаны с выходами первого 10, второго 11 усилительных элементов и обмоткой статора 13 синхронного генератора 2 через второй измерительный трансформатор напряжения 14 соответственно. Выход регулятора 12 подключен к обмотке возбуждения 15 синхронного генератора 2.

В схему введен автоматический регулятор коэффициента трансформации 16, измерительным входом подключенный к обмотке статора 6 асинхронного генератора 1. Первый "Больше" и второй "Меньше" выходы регулятора 16 подключены к первому и второму входам приводного механизма 17 устройства переключения ответвлений обмоток первого трансформатора 3 (не показан). Логический элемент Л 18 имеет первый второй входы подключенные к первому и второму выходам автоматического регулятора коэффициента трансформации 16, а выход через элемент НЕ 19 подключен к управляющему входу управляемого ключа 20, переключающий орган 21 которого включен в цепь, соединяющую выход первого усилительного элемента 10 с первым входом автоматического регулятора возбуждения 12 синхронного генератора 1. Управляемый ключ 20 может иметь командный орган 22.

Измерительный элемент 5 служит для измерения отклонения напряжения, пропорционального напряжению статора асинхронного генератора 1, относительно его номинального значения U_o, а дифференцирующий элемент 5 - для формирования сигнала, пропорционального скорости изменения напряжения статора асинхронного генератора 1.

Усилительные элементы 10, 11 служат для усиления сигналов соответственно по отклонению и первой производной напряжения статора асинхронного генератора согласно установленным коэффициентам усиления. Регулятор 12 служит для регулирования тока возбуждения синхронного генератора 2.

Основной особенностью автоматического регулятора коэффициента трансформации 16 совместно с приводным устройством 17 является дискретность действия, нечувствительность к изменениям напряжения меньшим ступени регулирования. Это обуславливает наличие зоны нечувствительности измерительного органа регулятора коэффициента трансформации 16.

Для обеспечения возможной точности регулирования зона нечувствительности максимально приближается к ступени регулирования. Обычно ступень регулирования составляет ±ΔU = 1,25-2,5% .

Логический элемент ИЛИ 18, совместно с элементом НЕ 19 обеспечивает отключение или включение управляемого ключа 20 в зависимости от наличия сигналов на выходе автоматического регулятора коэффициента трансформации 16.

Измерительный и дифференцирующий элементы 8 и 9, формируя сигналы, соответственно пропорциональные отклонению и скорости изменения напряжения статора генератора 1 передают их усилительным элементам 10 и 11.

Усиленные сигналы согласно установленным коэффициентам усиления в усилительных элементах 10 и 11 поступают на вход регулятора 12 синхронного генератора 2. Ко всем остальным входам регулятора 12 синхронного генератора 2 поступают сигналы по выбранным параметрам режима станции и синхронного генератора 2. В результате полученные сигналы, пропорциональные отклонению и первой производной напряжения статора генератора 1, влияют на суммарное изменение значения тока возбуждения генератора 2. Повышение напряжения статора генератора 1 уменьшает, а снижение соответственно увеличивает значение тока возбуждения синхронного генератора 2.

Допустим, что изменения напряжения статора генератора 1 выходят за пределы зоны нечувствительности автоматического регулятора коэффициента трансформации трансформатора 16.

Допустим, что напряжение статора генератора 1 увеличилось. Соответствующие сигналы поступившие на измерительный вход регулятора 16 вызовут появление на его выходе сигнала "Больше" (логической единицы), который поступив на первый вход приводного механизма 17 в конечном итоге приведет к увеличению коэффициента трансформатора 3 и уменьшению напряжения.

Одновременно на выходе логического элемента ИЛИ 18 появится логическая единица, которая вызовет появление логического нуля на выходе элемента НЕ 19. Появление логического нуля на входе управляемого ключа приведен к его отключению, т. е. к размыканию переключающего органа 21. Таким образом сигнал с выхода усилительного элемента 10, пропорциональный отклонению напряжения генератора 1, не поступит на вход автоматического регулятора возбуждения 12 и в формировании тока возбуждения синхронного генератора 2 не участвует.

Если напряжение статора генератора 1 уменьшилось, превысив при этом пределы зоны нечувствительности регулятора 16, то увеличение напряжения будет обеспечено за счет уменьшения коэффициента трансформации трансформатора 3, а не за счет увеличения тока возбуждения синхронного генератора 2. Алгоритм работы элементов устройства сохраняется аналогичным описанному выше.

Предложенное устройство регулирования снимает проблему длительной перегрузки синхронного генератора при боль- ших снижениях уровня напряжения АГ, обеспечивая при этом хорошие динамические характеристики с точки зрения качества переходных процессов.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ АСИНХРОННОГО И СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРОВ, подключенных к энергосистеме через первый и второй трансформаторы соответственно, содержащее преобразовательный элемент, вход которого подключен к обмотке статора асинхронного генератора через первый измерительный трансформатор напряжения, а выход - к входам измерительного и дифференцирующего элементов, выходы которых подключены соответственно к первому и второму усилительным элементам, автоматический регулятор возбуждения синхронного генератора, первый, второй и третий входы которого связаны с выходами первого и второго усилительных элементов и обмоткой статора синхронного генератора через второй измерительный трансформатор напряжения соответственно, а выход подключен к обмотке возбуждения синхронного генератора, отличающееся тем, что дополнительно введены автоматический регулятор коэффициента трансформации, логические элементы ИЛИ и НЕ, управляемый ключ с переключающим элементом на выходе, информационный вход автоматического регулятора коэффициента трансформации подключен к обмотке статора асинхронного генератора, первый "Больше" и второй "Меньше" выходы регулятора подключены к первому и второму входам дополнительно введенного приводного механизма устройства переключения ответвлений обмотки первого трансформатора, первый и второй входы логического элемента ИЛИ подключены к первому и второму выходам автоматического регулятора коэффициента трансформации, а выход через элемент НЕ подключен к управляющему входу ключа, переключающий элемент которого включен между выходом первого усилительного элемента и первым входом автоматического регулятора возбуждения синхронного генератора.

РИСУНКИ

Рисунок 1