Способ автоматического управления мощностью и возбуждением турбогенератора электростанции

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИЯДЬСУВУ (11}, 443449

Союз Советских

Соцналнстнмескик

Республик (С1) Зависимое от авт. свидетельства (22} Заявлено04. И. 7g (2!) 772533/Яб с присоединением заявки— (32) Приоритет—

Опубликовано 5.09е7Жюллетень ¹ З4 (51) M Кл.

Н 02р 9/04

Государственный нвмнтет

Севвтв Мнннстрав СИР

Ilo делам нзоеретеннй н еткрытнй (5з} Удк 627.ЗХб. .726(088. 8) (45}.Дата опубликования описания 5 2 7

Б.П. МУРГАНОВ (72) Авторы изобретения (71) Заявитель ВСИСОКВНЫЙ ОРДЕНКИ ТРУДОВОГО КРАСНОГО BHAMEHH ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЕЬСКИЙ ИНСТИТУТ им.Ф.Э.ДЗЕРЖИНСКОГО (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИИ МООЧОСТЬЮ и ВОЗБУЖДЕНИИЯ

ТУРБОГЕНЕРАТОРА ЭЛ ЕКТРОСТАНЩ4И

Известен способ азтоматичвс- I кого управления мощностью и возбущценивм турбогенератора электростанции преимущественно з послеаварийном режиме энергосистемы путем изменения открытия рвгулирующих клапанов турбины и форсирования возбуждения по сигналам систвмы управлвния, Выявлвнив аварийной ситуации в таких системах осущестзлявтся за счет внвшнвй информации о состоянии энвргосистемы и возмущвниях, передаваемых на станцию по каналам связи. По получвнной системой информации подключается одна из заранее подготовленных програьш ормирования комары управления. ффективность такого способа опрвдвляется надежностью пслучвния и пврвдачи информации об аварийной ситуации и полнотой охвата возможных аварий при подготовке программ.

Предлагаемый способ обеспвчивавт болев аффектизнов поддвржанив устойчивой работы турбогенератора. то достигавтся тем, что интвгри-!

2 руют изменение частоты вращвния вала, умножают величину полученного интеграла на предельно возможное значвние мощности, передаваемой з

5 энвргосиствму, формируют пврзый сигнал управления, пропорциональный разности полученного произведения и текущего приращения мощности турбогенератора, и второй сигнал управ

1о лвния, пропорциональный положитвльной величине указанного интеграла при положительном значении пврзого сигнала, выделяют максимальное значенив из этих двух сигналов и по

15 этому значению вместе с самими сигналами измвняют открытие клапаноз и форсируют зозбундвнив, если при возникновении положительйого значения первого сигнала твкущев приращвнив мощности положительно.

Для уменьшения погрещности формирования сигналов управления при изменении величины местной нагрузка и величины напряжения на шинах элвктростанции предельно зозмажнов зна чвнив мощности, передаваемой з энвр3

Ц449 ляют по отнесенной Изменение мощности генератора ьо минимуму относи- при 3"-Ãa определяют по формуле ию разности между cos о р мощности турбоге- д Р = г„„о . д 8 ам, эквивалентным -5, ййВО, величину которого сог3о корректируют сиг- A = иакс то при малом 3>-3, госистему, опреде к ограниченному 1 тельному напряжен текущим значением нератора и сигнал местнои нагрузке задают заранее и налом, обеспечивающим полную ком пенсацию отличия текущего приращения мощности, отнесенного к предельно возможному значению мощности, передаваемой в энергосистему, от линейной функции интеграла изменения частоты вращения, начиная с момента достджвния первым сигналом заданной величины.

Второй сигнал управления компенсируют сигналом, полученным от интегрирования его изменения с более высоким быстродействием для сигналов в сторону сброса нагрузки, чем для сигналов в сторону наброса нагрузки, что позволяет уменьшить влияние колебаний частоты вращения в переходном процессе.

Способ может быть реализован системОЙ индивидуальной для кяждого турбогенератора электростанции или группы генераторов, работающих на общие шины. Для рормирования ко- зо манды управления системой используют информацию о частоте вращения вала одного агрегата и о суммарной мощности группы генераторов.

Способ управления основан на зь известных приближенных соотношеыиRx, связывающих мощностью Р генератора и угол 8 связи генератора с эквивалентным центром энергосистемы и частоту ю вращения зала 4о с углом

Рг =4 п»о > до =с лид1, д Р =4сою1 дР;

45 где А,B,Ñ вЂ” комплексы, определяемые условйями работы генератора з энергосистеме.

Если наблюдаемые в работе изменения д P- m до могут быть измерены, то эти соотношения позволяют формировать команду управления и оценить необходимость разгрузки при возникновении аварийной ситуации.

При неизменном найряжении 1J=Ug 55 на шинах станции и постоянном значении В, эквивалентном местной нагрузке, предельно возможное значение передаваемой з энергосистему мощности может быть определено как

Р,= P -В = Аип8р, где ï

Ййанйая величина максймально допус. тимого угла о

При 8<Ьо A>

В связи с тем, что сигнал К1 определяется приращениями л3 и д Р и зависит от скорости изменения координат Рг и ы, для обеспечения устойчивого койтроля изменения з медленных процессах, кроме Х, может быть использовай сигнал

М„=CJSVdt

4 () определяющий измененйе эквивалентного у аа вязи îi момента, определяемого по одновременному возникновению неравенств

Х)р, 8 P ))O °

Если с возрастанием частоты

t0 увеличивается частота приемной части системы, то сигнал Х- оказывается малым, что и определяет целесообразность использования его совместно с сигналом Х 1 увеличение напряжения у на шинах станции кратковременно и вызываемое этим изменение комплекса

А не учитывается при формировании сигнала управления Сигнал В, зквивалентныи местной нагрузке, может изменяться в широких пределах, а непосредственно измерить его невозможно. цля определения Рилакс необходимо использовать интеграль- ную схему компенсации ошибки выбора В и компенсацию влияния напряжения И на изменение А

Так как для б,ib<6, 445449 — = (ccg ((, -ccg f>)cc =Ni no((c

«е» Х1 н8 зависит От А и В и ЯВля8тся линейной функцией В 3

Это поззОляет зн8сти кОррекцию В путем устранения несоответстзия х, ме@4у р „, и линейной функцией 8,"Ú;å, путем полной компенсации разности

3= p — -Ectg((,— ссябс)дю = — -тдд, Х

Рилакс 4кс

Р-В

ГдЕ Рi1акс ОПрвдЕЛяЕтоя Каи — »» иВ= P — РФЫ постояйная времени и оператор диффе. ренцирования).

В связи с тем, что на втором сигнале Хц сказываотся колебания скорости вращения вала, предлагает- ж ся замещать его сигналом Х от интегратора путем полной комйенсации разности Х» — Х . При этом для стабилизации процесса замещения интегратор выполнен с малой постоянно2 30 времени на компенсацию сигналов снижения мощности и большой постоянной времени на компенсацию сигналоз повышения мощности.

Для исключения перерегулирования и нарушений работы элементов системы выходная команда Хюык1 упра аления системой может определяться максимальной величиной сигналов Х

m X i и сигнала ХД на выходе ийтегратора, что не исключает использования кажцого сигнала в отдельности.

Способ может быть реализован различными структурными схемами,ко- 45 торые, в свою очередь, могут иметь свои аппаратуоные решения. Так, например, только выражение для сйгнала Х при сохранении его Функциональных особенностей может быть представлено в различных вариантах, каждый из которых имеет свою структурную схему

Р,,-с ссссо — д8-дс (u(UcI" сап дс

55 созбр л Р (U )" рг- д - (- 1 с -и 6с )(v(cc )"

Р(- Я cps 5p йР) (Ul Uo)" si.n

R03MoEHHx структурных схем, реализующих предлагаемый способ, для случая

ВР U ° рг-в

"=(" " c-вЮ )(v/t(c)"

g =д1-m.äh .

Система состоит из схемы форNKgoBGHKK G8p3or0 сигнала Х (Йа чертеже не выделена), схемы I формирования значения В, схем 2 и 3 формирования и компейсации второго сигнала, соответственно. Ддя формированйя сигнала Хт исйользуются непрерывные сигналы, пропорциональные мощности Р генератора,напряжению U на шинах станции и час= тоте си врещения вала турбогенератора.

Текущие приращения мощности

Р(- и частоты ью вращения вала оп= ределдются значениями сигналов на выходе усилителей 4 и 5, охваченных быстродействующими йнтеграторами 6 и 7. Интеграторы отключаются на входе на заданное время, определяемое частотой импульсовс(1 . Сигналы а,-ы - формируются генера== тором стабилизированных импульсных сигналов, обеспечивающим необходимый фазовый сдвиг между ними.

Усилитель 4 сигналом d кратковременно подключается к запоминающему устройству, выполненному в виде емкости 8, которая по сигналу

ct, присоединяется на заданное время к последующей части схемы, Аналогично коммутируется запомийающев устройство в цепи ь с емкостью

9, на входе которого включен быстродействующий интегратор I0, обеспечивающий получение сигнала текущего приращения интеграла изменения частоты, пропорционального изменению угла д связи генератора.

Сигнал, равный текущему значению мощностй генератора, с выхода интегратора 6 поступает на сумматор

II, осуществляющий преобразоване ь11 = Р— ьо — Вк, где Вк — сигнал от схемы I, Вр — задаваемая величина, уменьшающая значение сигнала

В к, что облегчает работу системы, в частности схемы I.

Сигнал, пропорциональный напряжению У, на элементе I2 сравнивается с мийимальной уставкой по напря,ению Uom в форме Х1 =@ при у уп или X» = I при V uo йоступает з преобразователь 13. Преобразоgpss

8 щвствлявмая интвгратором 25. Подклю чаемый при этом к выходу усйлитвля интегратор 26 обеспечивает формирование второго сигнала управления

Хи,- пропорционального положитвль= ному значению интеграла изменения скорости вращения вала который по= ступает на усилитель 27, охваченный интегратором 28 а затем через диодяый элемент 29 логической схемы выделения максимального сигнала в цепь Х ыхт °

Для обеспечения малого значв= ния постоянной интегратора 28 при компенсации сигналов Х „ ) 0 и увеличения ее при компвнб щии л Х2 > 0 вход интегратора подключен через диоды 30 и 3I, обеспечивающие выделение знака сигнала д X„ и соответствующие характерис= тикВ интегратора. Сигнал после интегратора Ж через диод 32 поступает также в цепь управления

Хвих . На выходе импульсной части системй могут быть устаповлены инерционные элементы-<фильтры, выполненные в виде емкостей 33 и 34.

Отключение реле I7 осуществляется при помощи реле 35, кратковременно азрывающего шунтирующую цепь реле

7 при исчезновении сигнала Х

Основным возмущвнимл, привоцящим к срабатыванию систеый, мо:1::ет быТЬ достытОЧНО МЕДЛВННО6 йаП6НИВ напря 1;ения в, приемной системе сопровождаемое произвольным изменением местной нагрузки, т,е, изменяемыв величины, определяющие работу генератора, не могут быть определены непосредственно на станции. При.этом имеются постоянные малые изменения Р и в, которые в отдельные моменты могут и не совпадать по знаку с основным возмущением, приводящим к снижению допустимой загрузки линий электропередач и постепенному увеличению угла б.

В начальный момент, когда угол

5< 1 < hp лР =руд Ctgf л3 б

xóä =(сГД Вр - et@6) л Б (О, 31 ватель 13 осзществляет операцию

Х =Ы = -- - - и передает сигнал к йреЖразователю 14 осуществляоСигнали тл и Х 5 с/Я3р х9 р19ро б (от элемента 15> сравниваются на, сумматоре l6. С гнал Х -- — р 9Ъ -щ через койтакты рвле Х7 и диод-" ный элемент логическои схемы выделения максимального сигнала управления после умножения на Х = в преобразователе 18 постуйает на выход системы Хц=Я . В результате на выходе преобразователя IU получают первый сигнал управления в виде

Реле 17 срабатывает только при положительных сигналах Х- „-, если при этом изменение мощностй Х„ --üt положительно. Это фиксируется" реле

I9, нормально разомкнутыв контакты которого включены в цепь реле I7 и зашунтированы контактами этого же реле, что искпючает его отпаданив после срабатывания, если исчезает сигнал Хц, т.в. л р оказывается < зп

О. 0 результате сохраняется состояние срабатывания по однократному сигналу.

Сигнал X g с выхода элемента

Хб поступает на сумматор 20, кото- ® рый осуществляет замещение йостоянНОЙ r g 4 На 9 Р1 ПО СООТНОШЯНИЮ

Х О - -Х| -(iiyfp сСбЬ,)лб=с цб,лб-pii

И о

В результате задания устанавливается момент коррекции Ы при угле 6„< .

11ри возникновении Х О) 0 релей ный элемент 2I включает в работу ин твгратор 22, на вход которого поступает сигйал с сумматора 20 послв преобразования в элементе 23

xu -xylo(etg h„rtgh>) 8 =хаев 1

Благодаря высокому быстродействию всех элементов схемы стабилизация процесса комнвнсации нвсоотввтствия достигается небольшим уввличенивм исходной постоянной врвмвни интегратора 22.

При срабатывании реле I7 (Х О) компенсация нвсоотввтствия врйвн о првкращавтся за счвт отсоединвния входа интегратора контактами реле I7.

При срабатывании релв I7 ао вго сигналу првкращавтся компенсация сигнала на зыходв усилитвля 24,осучто определяет отсутствие сигнала на выходе системы из-за отсутствия сигнала на входе реле I7. При этом сигнал на выходе сумматора 20 будет такжв отрицательным, Х,®0 =(cog <<—

-ctg8) 3 и схема 7 будет выклю чена из работы. При 6,<д<ба сигнал на выходе системы отсутствует, но схема I включается благодаря

Х-.ч ) 0 и срабатыванию реле 21. В рбзультатв интегратор 22 своим выxoggkUM сигналом ВХ изменяет раз9

« 4. ность P — - B??- В . до тех пор, пока на его входе сигнал не станет равным нулю. Так как на вход интегратора 22 йодается сигнал дР

A =Nyg (с1дК1 с1у92?»»=с!42»1» вр В»

UIUo то Х23 = О опредыяет

hS V/Уо — — ctgf =A-cos8g, д Р P Bo-Вл т.е, значение произвольной в точке = 2

При Е>4 (в общем случае Eg может быть <4 ) сигнал на выходе системы О Срабатывание реле J7 (д Р> О) приводит к подключению сигнала Х, = Х „Р во и" к Хдь,.

Одновременно прекрЯ9ется компен- сация интеграторами 22 и 25. В результате возникает сигнал Х?е О, который сразу же начинает замещаться сигналом Х??.

В невозмущенном состоянии, когда д3(д 8тн, т.е. меньше порога чувствительности сйстемы, Х, = О и система отключена. Обычно при работе генератора Я 0,— "", 80, что делает этот режим маловероятным.

При возникновении угрозы нарушения устойчивости, когдад| > О, а д Р (О, на выходе возникает форсировае?нйй сигнал Х юих, При в34 0 и д P Ф 0 система фиксирует мгновенное значение д Р и дВ с частотой опроса, определяемой частотой изменения сигналов ые (которая Определяется погрешностям аппаратуры и при ее малой величине может составлять 20-500 Fq).

При работе обеспечивается следующий порядок черезования сигналов

ck j при t=D й,10 2-0 ?д-0, при t= k>>0,=О а240,=О; при t -дtz)dt s м,-о dz=0 Фд ФО.

Если Х> оказывается больше О (Х у>0; x„ > 0 ) и при этом д Р > О, система вступает в работу, обеспечивая амплитуду Х, пропорциональную скорости измейвния д8 . В этом случае появление сигнала Хц обеспечивает контроль состояния энергосистемы даже если в следующий момент д Р (О. По сигналу Хab?x, осуществляется йропорциональное управление мощностью и возбуядением, а

СИГНЭЛ Х5ых MOZBT ИСПОЛЬЗОВатЬСЯ для кратковремене?ой форсировки и запуска синхронизатора турбины в сторону "меньше" с целью замещения

«0»

СИГ аЛ «„ ? И ОтКЛЮЧС,»»ИЯ Гli «МЫе

Стабилизагдя ??роцесса при возникновении колебаний мощности осуществляется за счет уме??ьшения амплиту= ды сигнала Хе? при замещении его сигналом интегратора Х?е .

Воз,-ущения типа короткого замыкания, йриводящие к резкому умень шению д Р m увеличению дд, обуслнз?о ливают возникновение сигналов .

Хбь2 m Хрих, с запаздыванием, определяемым тем, что для первого моментад Р<. О. При отключении линии электропередачи система рабо?5 тает аналогИЧНО, т.Е. Она НЕ реагирует непосредственйо на динамиЧЕСКИЕ ВОЗМУЩЕНИЯ.

Возмущения тйпа включения ли= нии электропередачи, сопровождаемые увеличениемд Р и уменьшением д3, не приводят к срабатыванию системы, так как Х и Х < О, Возмущения, вйваннй Отклю= чением мест "îé Йагрузки, сопровож25 даемые набросом мощностй на линию электропередачи, приводят к возрастанию сигнала Хт и срабатыванию системы.

Возмущения, вызванные резким ,?О увеличением местной нагрузки, не приводят к срабатнван?ю системы, так как д Р - О.

Конструктивное и палнение элементов системы, реализующей д способ, r,oæeT быть произвольным.

Для получения такудего изменения д Р и ди, кроме схемы с усилителеп.»1и 4 и 5, охваченными a6--ратной связью {интеграторами б и 7)„ .?О могут быть использованы усилители, с КОмпоноване?ые с BGIIOI 1èíæÎùèû уст ройством и куатавре ? не?о нодклю àèïïe К ВХОДНЫМ ЦЕПЯМ. СИГЕ?аЛа?,?И

dj, Запо??инающие устройства 8 и

?5 9 могут быть выполнены и в виде усилителей. В качестве запоминающего устройства иногда используют входные усилители 4 и 5, что упрощает схему. ,Цля повышения точности суммирование сигналов I6, 23 и других может осуществляться как на статических усилителях или пассивных элементов, так и путем модулирона,-,, ния несущей частоты сигналами,под лежащими суммированию (при высокой частоте опроса3.

Коммутирующие элементы могут быть выполнены в бесконтактном исполнении по известным схемам, а перемножители сигналов — как на нелинейных элементах, так и на линейных преобразователях.

445+?9

ПРЕКИ ИЗОБРТЕПИ

I. Способ автоматического управления мощностью и возбуждением турбогенератора электростанции преимущественно в послеаварийных режимах энергосистемй путем изменения открытия регулирующих клапанов турбины и форсирования возбуждения по сигналам системы управления, отличающийся тем, что, с целью более эу ективного поддержания устойчивои работы турбогенератора, интегрируют изменение частоты вращения вала, умножают вели- е 1 чину полученного ийтеграла на предельно возможное значение мощности, передаваемой в энергосистему, формируют первый сигнал управлейия, пропорциональный разности полученного произведения и текущего приращения мощности турбогенератора, и второй сигнал управления, пропорциональный положительной величине указанного интеграла при.положительном значении первого сигнала, выделают максимальное значение из этих двух сигналов и по этому значению вместе с самими сигналами изменяют открытие клапанов и форси- зн руют возбуждение, если еери возникновении положительного значения первого сигнала текущее приращение мощности положительеео, 12

2. Способ по и. I, о т л и— ч ающийся тем, что, с целью уменьшения погрвшностй Формирования сигналов управления при изменении величины местной нагрузки и величины ееапряквния на шинах электростанции, предельно возможное значение мощееости, передаваемой в энергосистему, определяют по отнесенной к ограйичеееному IIo минимуму относительному напряжению разности между текущим значением мощности турбогенератора и сигналом, эквивалентным местной нагрузке, величину которого задают заранее и корректируют сигналом, обеспечивающим полную компенсацйю отличия текущего приращения мощности, отнесенного к предельно возможному значению мощности, передаваемой в энергосистему, от линейной функции интеграла изменения частоты вращения, начиная с момента достижения первым сигналом заданной величины.

3. Способ по п.п. I и 2, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения влияния колебаний частоты вращения в переходном процессе, второй .сигнаи управления компейсируют сигналом, полученным от интегрирования его изменения с болев высоким быстродействием для сигналов з сторону сброса нагрузки, чем для сигналов в сторону нагрузкй,