Способ определения запаса статической устойчивости синхронной машины

 

331470

3 вход, измерительного органа регулятора возбуждения подают скачкообразный пробный сигнал, после окончания переходного процесс,1 находят "íàê отношения сигнала на выходе системы к сигналу ошибки регулирования и при отрицательном знаке определя1от запас по «сползанию» как абсолютную величину этого отношения.

На фпг. 1 изображена структурная схема устройства для осуществления описываемого способа; »а фиг. 2 — векторные диаграммы сигналов системы автоматического регулирования (САР) синхронной машины.

Структурная схема САР синхронного генератора, работающего параллельно с сетью, представлена в виде двух блоков — измерительного органа регулятора напряжения 1 и ьсей оставшейся части системы 2 (силовой орган регулятора, возбудитель, синхроппьш генератор), имеющей амплитудно-фазовую характеристику (АФХ) 1V(ju)) .

Для определения запаса устойчивости по фазе ri) 11 ПО модул10 а на Вход измсрllтсльного органа регулятора напряжения 1 подают синусоидальпое напряжения U»= U,„, sinu>t от генератора синусоидальных колебаний 8. Частоту и этого напряжения и его амплитуду

U „, изменяют с помощью блока управления 4.

Под воздействием напряжения U3 на входе и выходе CAP синхронного генератора устанавливаются синусоидальные колебания частоты а:

U, == 1/ 2 Ur,sin (u./+ф1), Uz == 2 U sin (u)r +$q), где

Ul, Ь вЂ” действующие значени» напряжения; ф1, ф — фазовые сдвиги.

Для сигналов Ul, )/, U справедливы следующие соотношения:

U3 U2 Ur ф, — ф1 = 0(С)), где Ur, Ug, Ug — векторы, изображающие cull) CO+I4JIbHIIC II3npB)KeHH)r Ь 1, Ug, Ug.

На фиг. 2а г оказана векторная дпаграм:In напряжений Ur, Uq, и Uq для некоторой произвольной частоты u).

Векторы U и U> отстают по фазе от вектора U3 соответственно а углы ф1 и ф;. Сдвиг по фазе между векторами Ul н U составляет ) I ол 8 (u)) .

При изменении частоты и векторная д1гаграмма деформируется, так как вели;ип.1 U. u

Uq и сдвиги между векторами по фазе изменяются.

На фиг. 2б показана та же векторная диаграмма для частота ь), при которой модуль

Г(/в)) равен единице:

А (о) ) = —,.:-- = 1 . (1).

Г"

Для этой частоты векторная диаграмма представляет собой равнобедренный треугольник, угол при вершине которого равен запасу устоичивостп по фазе q . В этом случае величина запаса устойчивости по фазе связана с отношением U3/Ul зависимостью:

U-„= 2 arcsin 0,5 — ". (11).

Ur 1 аы1м образом, запас устойчивости по фазе ср можно определить по отношению действующих значений напряжений Uq/Ul, измеренному для частоты u), для которой выполняется условие 1.

На фиг. 2в показана векторная диаграмма для частоты ь)", при которой угол O(o)") =л.

Векторы О„Uq, Uq расположены на одной прямой. Отсюда следует, что для этой частоты справедливо соотношение, 3 1 2 (111).

UI Ul

В этом случае sÿnàñ устойчивости по модулю обратно пропорционален отношению

20 tj:/Ur а =

1 т у (1 )

Таким образом, апас устойчивости по модулю а можно определить по отношеншо дей)5 ствующих значений напряжений Uq/Ul, измеренному для частоты и", для которой выполняется условие 111.

Чтобы выяснить область работы синхронного генератора н определить величину запа30 са устойчивости по «сползани1о» b (если генератор работает в области искусственной устойчивости), на входе измерительного органа регулятора напряжения 1 скачкообразно измепя1от напряжение задания на величину Г. зз и определяют величину и знак отношения напряжений Ug/Ul па входе и выходе измерительного органа регулятора, обусловленных напряженнем U4.

Если U2/Ur(0, то генератор работает в об40 ласп1 искусственной устойчивости (Ом. фиг. 2)

c запасом устойчигости по «сползанию»

b =1-,",— ) tv).

Гслп U2/Ur)0, то генератор раоотает в оо45 ласти естественной устойчивости.

Из изложенного становится понятным предлагаемый способ определения запаса статической устойчивости синхронной машины и принцип работы устройства для осуществле50 ния этого способа (см. фнг. 1).

Устройство включает в себя генератор спиусоидальных колебаний 3, блок управления

4, блоки измерения отношения напряжений ,) и 6, функциональные преооразователи 7 и 8, 55 коммутатор 9 и блок регистрации 10.

По команде, поступающей от блока управления 4, запускается генератор синусоидальных колебании ) и на вход измерительного органа регулятора напряжения 1 подается сину00 соидальное напряжения U некоторой фиксированной частоты ь)1. Через определенное время в системе устанавливаются синусоидальные колебания частоты и1. Напряжения Ul и U;, поступают на вход блока 5, в котором осуще05 ствляется измерение отношения действующих

331470

5 значений напряжений:Уз/UI. Напряжения UI и U> поступают на вход блока б, в котором осуществляется измерение отношения действующих значений напряжений У /UI. Выходные сигналы блоков 5 и б, пропорциональныс отношениям U /UI и U /U,, поступают в блок управления 4 н на вход функциональных преобразователей 7 и 8, в которых они преобразуются согласно условиям II u IV. Выходные сигналы функциональных преобразователей и блока б через коммутатор 9 поочередно могут быть поданы на блок регистрации 10.

В блоке управления 4 проверяются отношения Uq/UI и Uq/UI на выполнение условий

1 и III. При выполнении любого из этих условий блок управления запускает олок регистрации 10. Если выполняется условие 1, то блок управления переводит коммутатор 9 в положение, обеспечивающее регистрацию выходного сигнала функционального преобразователя 7, который равен запасу устойчивости по фазе (p. Если выполняется условие III, то блок управления переводит коммутатор 9 в положение, обеспечивающее регистрацию выходного сигнала функционального преобразователя 8, который равен запасу устойчивости по модулю а. Если условия 1 или 111 не выполняются, то регистрация не производится.

После завершения операций на частоте 0)I блок управления 4 подает на генератор сипусоидальных колебаний 8 команду, обеспечивающую переход с частоты к па следующее фиксированное значение рабочей частоты с!».

На частоте ь» всс операции повторяются. Цикл измерения запаса устойчивости по фазе и по модулю заканчивается после регистрации в блоке 10 величин ч и а или после обхода всех фиксированных значений частоты ы.

После окончания цикла измерения ср и а блок управления скачком изменяет на величину U< напряжение задания íà входе измерительного органа регулятора напряжения !.

После установления в системе нового режима в блоке управления определяется знак сигнала, который, поступает из блока 6, измеряющего отношение напряжений U /Уь Если

U2/U1(0, что свидетельствует о работе синхронной машины .в области «искусственной» устойчивости, то блок управления запускает блок регистрации 10 и одновременно переводит коммутатор 9 в положение, обеспечивающее регистрацию выходного сигнала блока б, абсолютная величина которого равна запасу устойчивости по «сползанию».

Измерение запаса устойчивости может быть выполнено и при ручном управлении. В этом случае необходим генератор синусоидальных колебаний 8 и измерители действующих значений напряжений UI, Uz, Uz.

Описываемый способ определения запаса статической устойчивости синхронной машины отличается следующими принципиальными особенностями:

1. Все измерения осуществляются на входе и выходе измерительного органа регулято5

IO

2о

3О

50 ра напряжения 1. Благодаря этому отпадает необходимость в вычислении ЛФХ разомкнутой спстемы F(j()) по динамическим характеристикам отдельных элементов, так как измеряются величины, непосредственно связанные с ЛФХ этой системы; значительно сокращается время определения запаса устойчивости; появляется возможность полной автоматизации процесса измерения запаса устойчивости; выполнение всех измерений упрощается, а нх точность повышается, так как сигналы на входе н выходе измерительного органа регулятора напряжения, как правило, приведены и одному масштабу и легко поддаются измерению.

2. Измерение сдвига по фазе между двумя спнусопдальными напряжениями заменено измерением отношения действующих значений спнусоидальных напряжении. Как известно, устройства для измерения сдвига по фазе дву» низко IBcTQTIIblx напряжений (фазометры) обычно сложнее в конструктивном отношении и менее точны, чем устройства, измеряющие действующие значения нли отношения действующих значений тех же синусоида IhHbIx напряжений. Поэтому замена измерения сдвига по фазе измерением отношения действующих значений дает возможность упростить конструкцшо и повысить точность измерения фазовых соотношений. Однотипность измерительHbIx блоков является дополнительным llpeII»уществом такой замены, так как упрощает изготовление н эксплуатацию устройства.

3, Выяснение обласпi работы синхронно I машины н определение запаса устойчнвост:< по «сползанию» (если машина работает в области искусственной устойчивости) производится путем скачкообразного изменения напряжения задания регулятора напряженна.

Благодаря этому отпадает необходимость в выполнении измерений на частотах, соответствующих низкочастотному участку ЛФХ разомкнутой системьь Значительно сокращается время определения запаса устойчивости по

«сползанию», повышается точность измерения и упрощается конструкция аппаратуры, используемой для этой цели.

4. В процессе измерения регистрируется только запас устойчпвости по фазе ft, запас устойчивости Ilo модулю а и запас устойчивости по «сползанню» 6. Никакие другие параметры не регистрируются. Процесс измерения после определения величин q, а, 6 заканчивается. Время измерения сокращается.

Предмет изобретения

1. Способ определения запаса статической устойчивости синхронной машины по амплитудно-фазовой характеристике разомкнутой системы, определяемой путем подачи на вход измерительного органа регулятора возбуждения пробного сннусоидального сигнала меняющейся частоты и измерения величины пробного сигнала и вызванного им сигнала на выходе системы регулирования, отлачаюиа и ся

331470 у =1

res7ë05â

Pq

Уу

I !

1

I

U2

Фиг. 2

Фаз. 1

Составитель К. Фотина

Техред Т. Ускова

Редактор Т. Загребельная

Корректор Л. Ьадылама

Заказ 1554 Изд. ¹ 307 Тираж 448 Подпис нос

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-З5, Раушская наб., д. 4/5

Загорская типография

7 тем, что, с целью повышения быстродействия и точности определения запаса устойчивости, дополнительно измеряют величину ошибки регулирования, .вызванную подачей пробного сигнала, на каждой частоте находят отношения сигналов на выходе системы и пробного к сигналу ошибки регулирования и сумму этих отношений и в зависимости от полученных сигналов определяют запас статической устойчивости по модулю и фазе.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что запас устойчивости по модулю определяют как величину, обратную отношению сигнала на выходе системы к сигналу ошибки регулирования, если указанная сумма отношений равна единице.

3, Способ по п. 1, отличающийся тем, что запас устойчивости по фазе определяют как удвоенный arcsin половины отношения пробного сигнала к сигналу ошибки регулирования, если отношение сигнала на выходе системы к сигналу ошибки регулирования равно единице.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на,вход измерительного органа регулятора

Ip возбуждения подают скачкообразный пробный сигнал, после окончания переходного процесса находят знак отношения сигнала на выходе системы к сигналу ошибки регулирования и при отрицательном знаке определяют запас по «сползанию» как абсолютную величину этого отношения.