Устройство для связи двух энергосистем

 

Союз Советских

С04иалистических

Республик (1647793 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) ЗанвлЕно 04.11.76 (2)) 2419335/24-07 с присоединением ааявкн И (23) Приоритет

Опубликовано 15.02.79.Бюллетень ¹ 6 (51) М. Кл.

Н 02 У 3/06

Н 02 4 3/36

Гюсударстеенный нюинтет ссср пю делам нзюбретюннй и юткрытнй (53) УДК 621.311, .072.8 (088.8 ) Дата опубликования описания 17.02.79

Н. Н. Блоцкий, В. А. Веников, H. И. Зеленохат, Б. П. Климов, Л. Г. Мамиконянц, Р. С. !огоев и Ю. Г. Шакарян (72) Авторы изобретении

Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики и Московский ордена Ленина энергетический институт (71) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЯЗИ,ЩЗУХ ЭНЕРГОСИСТЕМ

Изобретение относится к области производства и потребления электроэнергии, а более конкретно — к устройствам для связи. источников переменного тока.

Современная электроэнергетика имеет тенденцию к объединению отдельных энергосистем в единую систему. Однако во многих случаях межсистемные связи оказываются настолько маломощными, что сколько-нибудь существенного влияния системы на режим друг друга не могут оказать и взаимная синхронная работа часто оказывается невозможной, вместе с тем нежелательна и раздельная работа систем, так как при этом в какой-то из них создается дополнительный дефицит. Кроме того, есть электрические системы, в которых частота меняется из-за колебаний мощных нагрузок.

При объединении таких систем с системами с повышенными требованиями к качеству электроэнергии возникают те же трудности взаимной синхронной работы.

В указанных случаях возможно применение вставок постоянного тока, построенных на высоковольтных тиристорных блоках (ВТЬ) (!).

Встаька постоянного тока состоит из двух преобразователей частоты, способных работать как в выпрямительном, так и в инверторном режимах. Преобразователи частоты соединены между собой линией постоянного тока. Такая вставка постоянного тока включается в расссчку линии электропередачи.

Недостатком указанного устройства является дороговизна и сложность конструкции.

Кроме того, требуются дополнительные источники реактивной мощности для устойчи1О - вой работы преобразователей частоты и для покрытия нужд нагрузок.

В некоторых случаях более экономичным является установка электромеханическнх устройств для связи энергосистем.

Известно также устройство для связи двух энергосистем, содержашее две асинхронизированные синхронные машины с жестко соединенными валами, обмотки каждой из которых подключены к своей энергосистеме.

Каждая из этих машин содержит управляемый преобразователь частоты, регулятор с блоком формирования функции регулирования и блоком разнсстной частоты. Кро647793

MP т()ГО> <<стРОЙстГ 0 !)JicPH{liT дя 1< Ii I! <Яс то г Обеих 3(< . р(осистем, (31<;<);.(:< НО Г<",:!>!x <<<3Д i(0!t r!BCтоты. Выходь! Нрсобрязовятслси (и)дк. ю-{(ны к роторным обмоткам машин (21.

Цсль настоян!сГО из001)стсния — — ",прОЩЕНИС СХС(>(Ы VÏÐß<3.Ч i!i()i.

DTB цель достигнута в устройс,не для связн дв < х эн(. 1)ГОс!1стс.".i, с 3дp)3жяц ем д!Гс асинхронизированные синхронцые и t((J!!i(<» с ж(стко сосднненнымн Валями, ст t (0)3!(btc

ООМОТКИ Кя ?КДОИ ИЗ !iÎTOP t>IX B 3 l tiJt (0×ÑÍÛ к своей энергосистеме, управляемый преобразователь частоты, регуля гор с блоком формирования функции регулирования и блоком разностной частоты, датчики частот обсих энергосистем, причем выход дят шкя частоты первой B!tpp(ocHc-;"емы соединен со входом блока разиостнo!" частоты регул lTOpa, а выход регулятора <н>дкл(очсн ко входу п13еоб133зователя частоты, НОВым B УстPof>cTBP ": .::c" и то, HTQ

КЯЧССТВЕ ДЯТЧИКОВ ЧЯСТОТЫ 1(с!IО„ (ЬЗЗВЯНI>1 датчики половики<ой частоты, роторные Обмотки мац. Iif соединены межу,: собой про

THBoIfoло>кным чередованием фа; и к o< щим точкам соединения этих обмоток подключеиы вь<ходы управляемого преобрязоВЯТЕЛЯ ЧЯС! ОТЫ, Я ВЫХ 3Д ДЯТЧИКЯ ЧЯСТОТЫ второй зцергосистемы соединен со входом блока формирования функции регулирова.ния регулятора.

На фиг. 1 показана общая схема устройства; ня (1)иг. 2 — схема датчика частоты, выходной снг({ял которого имеет частоту, равную половине входной частоты.

Выход датчика l гармонических сигналов половинной частоты псрвой энергосистемы соедп(нен со входом блока 2 рази<)стной частоты регулятора 3. Выход дягчика 4 гармонических сигналов половинной частоты второй энергосистемы соединен c0 Входом блока 5 формирования фу(и(ции регулирования регулятора 3. Выход регулятора 3 соединен со входом уцравляемого преобразователя частоты 6.

Статорные обмотки асинхронизирован )<ых синхронных машин 7 и 8 подключеllbl соответственно к первой и второй энергосистемам. Роторные обмотки возбуждения машин 7 и 8 соединены между собой с вза имно обратным чередованием фаз, а об(цие точки этого соед(гнеш{я подключены к Вьiходам преобразователя часготы 6.

Известно, что для реализации Ясинхронизированного режима машины перемеиного тока с фазным ротором должны выполняться условия: (<)с, = <>)р 4-(о<, (1)

«с =«JI +(<(>), (2)

Вычтем (4) из (3): (<)< — 4)„= <<) g — <)J (<< . (3)

Потребуем, чтобы выполнялось условие

à —— - (о,, (4) подставляя (6) в (б), . получим () к< )(< (ь >

lH

" 0 с т я т О ч и 0 c < )) o p x f I t 1) (3 B 3 т ь Г я Г) м О н и (. с <, ". Й

Г(i Гi ЯЛ Ч ЯСТОТЬ(, P>3 (<1!ОЙ () 331!0(r li ПОПОВ! З

<3(тот оозьединяемых з(!сргосистем. ,,ян .(ое устройство р !00ТВСТ п TB! ;(3.:..нясмом обобц!снном < ин ipoif!30)j режи«: сл-.-„«,< (оцци(.1 образом. Гарм(они-!Bc- .l< pTOрой энергосистемы (- с — ) с вь> 03.

HH K 4 пост> пяют HB вхОд блока (1)ОГ): lip(i Япия функции регул!(рования 5. Сиг.::.а.: имеющие «BcTOTv —.----, с выio;i. б.« .=

<.>)Са (),OPM!{IPoBBHIIH ф>> нкЦИ(3 )3сГV ill))0:)I!i<i <,". р я Вл е

liHR частоты, равной полуразност((часто < обьсдипснных знергоснст(м. С пимошыс этих

><{ си Гl! Ялов ))СГvJIятОpа B !i pB В чя ем Р.,1:lр 00рязователс (астоть! 6 формирустси к:;!рявозбу?t(пения lcTOT!>r р-:"""" но-"у

))азпости частот эне(>ГОсистсм, и подводится к общим точкам соединения обмоток возбуждения машин 7 и 8. Тяк кяк обмотки сое30 дннспы между собой с Взаимио-обратным чередованием фаз, то и магнитные поля. ими создаваемые, будут вра(цаться i!0 0: ношению к ротору в противоположныс ст— роны, но с равной скорост(ио. А "-.òî з:(ач.;т з что ротор вращBpTcH с такой скоростью. что всегда выполняются co 31 t(0!(!C(tfiH (1,, и (2). Следовательно, x!3!HH!ti>l 7 и 8 работают с равными по Модулю скольжения„(и по отношеншо к своей энергосистеме. Но по знаку зтн скольже(шя противоположны, Так как диапазон взяимпого полного скОль>!(еиия lvfB?H!3ьсдини(.мым(< э((е(3ГОсистемами заранее определен, то каждая из BcHHxpoilli 3!IpoB3tlill>ix синх130ниых машин устройства нроектиру тся ня половину этого скольжения, то есть на S, Поэтому в укя45 занном диапазоне машины всегда работают электрически ь симметричных, жимах (по модулю), tTQ в свою очередь обеспечивает няименьшун) возможную установленну(о мощность общего управляемого преобразователя частоты, величина которой зависит от полного взаимного скольжения между

".àñòîòàìè объединяемых энергосистем.

Пример выполнения датчика 1 поло(зинHolt частоты показан на фиг. 2.

Трехфазные стяторные обмотки сННхрОННоН мя шины 9 с числом (33p> HQJIIOcoB Р! подключены к сети. Вал этой машины жестко соединен с валом другой синхроHHОй м3НIHны I ) с числом пар полюсов Р„.„имею<(С(й

647793

5 две взаимно перпендикулярные обмотки на статоре.

Для обеих машин необходимо выполнение условия

Р, =2P„ т. е. число пар полюсов Р> машины 10 в два раза меньше числа пар полюсов Р, машины 9.

На выводах статорных обмоток машины 10 получаем напряжения (с точностью до постоянного множителя):

Uf! =: Чк f;osyff = + — -;! — cos — — t), (8)

Сде

Ц = +Фэ! Мпфтк = — —.В!п(2 .(), (9) где ю„= " — —. скорость вращения ротаПта ра.

Как видно из (8) и (9), сигналы Uf! и Ug зависят от скорости вращения ротора о „. Чтобы исключить эту зависимость выходы статорных обмоток машины 10 подключены ко входам блока 11 интеграторов, содержащего, например, пассивные цепочки интеграторов, на выходах которого получаются чистые гармонические сиг11алы с малой амплитудой:

Uq = + cos Ja = + сов(— —.1), (10)

Ц! = +-5!пт=з!п(ф t),(11)

При необходимости полученные сигналы усиливают. Аналогично работает и датчик 4.

Укажем, что IIB фиг. 1 асннхронизироваиные синхронные машины показаны выполненными с трехфазными обмотками возбуждения, но они могут быть и двухфазными.

Данное устройство может быть примеffeffo как для объединения двух энергосистем с разными номинальными частотами, так б и для объединения энергосистем с одинаковыми поминальными частотами, но имеюfH,IIX B33IIMHbfb колебания l3CTOT, Формула изобретения

Устройство для связи двух энергосистем, содержащее две асинхронизированные синхронные машины с жестко соединенными валами, статорные обмотки каждой из котоpblx подключены к своей энергосистеме, управляемый преобразователь частоты, регулятор с блоком формирования функции регулирования и блоком разностной частоты, датчики частот обеих энергосистем, причем выход датчика частоты первой энергосистемы соединен со входом блока разностной частоты регулятора, а выход регулятора подклю1э чен ко входу преобразователя частоты, атличаюи!ееся тем, что, с целью упрощения управления, в качестве датчиков частоты использованы датчики половинной частоты, роторные обмотки машин соединены между

26 собой с противоположным чередованием фаз и к общим точкам соединения этих обмоток подключены выходы управляемого преобразователя частоты, а выход датчика частоты второй энергосистемы соединен со входом блока формирования функции регулирова25 ния регулятора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Материалы Всесоюзного, совещания, вып. 3 «Тиристорные преобразователи для ЛЗП постоянного тока», М., 972, с. 30—

30 5

". Ботвинник М. М. «Асинхроннзироваппая синхронная машина>, ГЭИ, 1960, с. 48 — 52.

1111ИИПИ 1анаа, I2!f 47 Тираж 856 Подписное

Филиал И П П «Патент», г. Ужгород, ул. Г1 роектнаи, 4