Устройство для связи двух энергосистем

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

65OI57

Союз Советских

Социалистических

Республик

° (ФЦ 1

1. (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.07.76 (21) 2384785/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень № 8 (45) Дата опубликования описания 28.02.79. Кл.з

Н 021 3/34

Государственный комитет СССР

ДК 621.3.052.9 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Н. Н. Блоцкий, В. А. Веников, Н. И. Зеленохат, Б. П. Климов, Л. Г. Мамиконянц, P. С. Цгоев и Ю. Г. Шакарян

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

Изобретение относится к области производства и потребления электроэнергии, а именно к электромеханическим преобразователям частоты 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 системы не оказывают существенного влияния на режим друг друга, и взаимная синхронная работа часто оказывается невозможной, вместе с тем нежелательна и раздельная работа, 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 (ВТБ) .

Вставка 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 рассечку линии электропередачи.

Недостатком указанного устройства является дороговизна и сложность конструкции.

Кроме того, требуются дополнительные источники реактивной мощности для устойчивой работы преобразователей частоты и для

1ð покрытия нужд нагрузок.

Как показали технико-экономические расчеты, в некоторых случаях более экономичным является установка электромеханических устройств для связи энергосистем.

15 Известно также устройство для связи двух энергосистем, использующее две асинхронизированные синхронные машины с жестко соединенными валами.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее две асинхронизированные синхронные машины с жестко соединенными валами, на которых установлена углоизмерительная машина, фазовые измерители частоты, подсоединенные каждый к своей энергосистеме, фазовый измеритель скорости вращения вала, подсоединенный к углоизмерительной машине, регуляторы возбуждения, входы которых подсоединены к

3 фазовым измерителям частоты и к фазовому измерителю скорости.

Каждый регулятор возбуждения в этом устройстве содержит интегратор астатического регулирования скорости с двумя входами, один из которых подсоединен к входу фазового измерителя скорости вращения вала, а второй вход подключен к источнику эталонного задания скорости.

На выходах регуляторов возбуждения получают соответственно сигналы частот. л С1 ор и +f ОС„, — о р1 и co, — частота первой и второй энергосистем; и оу, — сигналы на входах регуляторов, со скорость вращения вала. где ас, Эти сигналы с помощью управляемых преобразователей частоты подводятся к роторным обмоткам возбуждения асинхронизированных синхронных машин. При изменении режима одной из машин меняются значения электромагнитных моментов, а скорость вращения вала а„отклоняется от эталонного задания по скорости в „, поступающего от источников эталонного задания скорости. По этому отклонению скороСтИ ар От ЭтаЛОННОГО ЗаДаНИЯ СКОРОСТИ Ср интеграторы корректируют настроечные коэффициенты регуляторов возбуждения и восстанавливают исходное значение скорости вращения.

Недостатком устройства является то, что источники эталонного задания по скорости являются источниками постоянного напряжения, поэтому они не могут обеспечить наиболес полного использования обоих управляемых преобразователей частоты и тем самым расширить диапазон взаимного скольжения между частотами объединяемых энергосистем и повысить КПД, если изменяются частоты объединяемых энергосистем.

Целью изобретения является расширение диапазона допустимого взаимного скольжения между частотами энергосистем и повышение КПД.

Цель достигается тем, что устройство для связи двух энергосистем с различными частотами, содержащее две асинхронизированные синхронные машины с жестко соединенными валами, на которых установлены углоизмерительная машина, фазовые измерители частоты, подсоединенные каждый к своей энергосистеме, фазовый измеритель скорости вращения вала, подсоединенный к углоизмерительной машине, регуляторы возбуждения, входы которых подсоединены к фазовым измерителям частоты и к фазовому измерителю скорости и каждый из которых содержит интегратор астатического регулирования скорости с двумя входами, один из которых подсоединен к входу фазового измерителя скорости вращения вала, а выход

650157 регулятора возбуждения подсоединен к управляемому преобразователю частоты каж дой из машин, каждый интегратор дополнительно снабжен третьим входом, при этом

5 второй вход каждого интегратора соединен с выходом фазового измерителя частоты первой энергосистемы, а дополнительный вход каждого интегратора соединен с выходом фазового измерителя частоты второй

10 энергосистемы.

На фиг, 1 дана электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — выходная характеристика фазового измерителя частоты; на фиг. 3 — полные выходные ха15 рактеристики фазовых измерителей частоты с учетом встречного выключения.

Выход фазового измерителя 1 частоты первой энергосистемы соединен с входом регулятора 2 возбуждения, с вторым вхо20 дом интегратора 3 астатического регулирования скорости блока 4 регулирования скорости и с вторым входом интегратора 5 астатического регулирования скорости блока 6 регулирования скорости.

25 Выход фазового измерителя 7 частоты второй энергосистемы соединен с входом регулятора 8 возбуждения, с третьим входом интегратора 5 и с третьим входом интегр атор а 3.

50 Выход углоизмерительной машины 9 соединен с входами фазового измерителя

10 скорости вращения, выход которого соединен с входами регуляторов 2 и 8 возбуждения и с первыми входами интеграторов 3

35 и 5. Выходы регуляторов 2 и 8 соединены соответственно с входами управляемых преобразователей 11 и 12 частоты, а выходы последних соединены с роторными обмотками возбуждения соответственно асинхрони40 зированных синхронных машин 13 и 14. Статоры обмоток машин 13 и 14 подключены к соответственно первой и второй энергосистемам.

Фазовые измерители 1, 7 и 10 частоты одинаковые. Их выходные характеристики показаны на фиг. 2.

Для достижения цели изобретения необходимо, чтобы частота а„скорости вращения находилась в диапазоне между частотами энергосистем жс, и сос, т. е.

®С1 ) ор ) о С21 (1) шс, (шр (">с, ° (2)

Так как частоты энергосистем ас, H меняются случайно, то для выполнения условий (1) или (2) в предлагаемом устройстве формируют сигналы эталонного задания для скорости вращения вала (ор,) по ча50 стотам ас, и в,, объединяемых энергосистем. Это эталонное задание ар, является функцией электрических режимов (т. е. потоков активной и реактивной мощностей) и также находится в диапазоне частот а„

65 и <"с,:

650157 (7) (8) а сг — ар « >/г или (9) (10) ар=««>c +«f г р сг fz где

0 К а1. или

К)(с,—,). (14) 45

Подставляя выражения (13) и (14) в выражение (11), получим: о» К асг + (1 — К) а, (15) — с, 50

Следовательно, эталонное задание по скорости необходимо формировать по формуле (15), т. е. (16)

55 в) + h) г сг

ПРичем коэффициенты пРи о>с, и «»сг Ука- г0 зывают, какой величины должны быть выбраны резисторы по соответствующим входам.

Если, например, по первому входу интегратора включен резистор с сопротивлени- 65 ас,) ар ) ас, (3) или

Рэт ((4) Определим «>р, через ас, и ас, °

Известно, что для работы в асинхронизированном режиме для первой и второй машин должны выполняться условия: ас, — ««>ð + ««>f г (5) (6)

Дальнейшее рассмотрение будем вести для выражения (2) и тогда выражения (5) и (6) запишутся так: асг — ««J> а г г

Сложим выражения (9) и (10): с, + сг +

2 2

Вычтем из уравнения (9) уравнение (10):

0 = асг — а,, + а,+ u>f,. (12) Абсолютное скольжение частот энергосистем друг относительно друга равно разности частот «Ос, и ас, .

Так как из выражения (2) следует, что ас, (ас„то с учетом знака потребуем, чтобы выполнялось условие:

«»f, — + (« >с, ас,) Подставляя выражение (15) в выражение (14), получим:

0: — (ас, ас,) + К(асг ас,) + ««>f, ««>ó„— К а,, + (1 — К) асг

Например, если К=1/2, то

Зо

40 ем R, то по второму входу необходимо включить равнотор с сопротивлением (1 — К) R, а по третьему входу — резистор с сопротивлением К R.

При этом выходы фазовых измерителей 1 и 7 частоты подключены к второму и третьему входам интеграторов 3 и 5 согласно, а выход фазового измерителя 10 скорости вращения подключен к первому входу интеграторов 3 и 5 встречно по отношению к двум другим. Тогда полые выходные характеристики выглядят так, как показано на фиг. 3, где линия 1 — зависимость Увы, =

= f («»р), а линия П вЂ” зависимость выхг — f (ас ) °

Сигналы постоянного напряжения, пропорциональные частоте «>р скорости вращения вала и частотам первой «>„и второй ас, энергосистем с выходов фазовых измерителей 10, 1 и 7 в соответствии с выходными характеристиками, показанными на фиг. 3, поступают на интеграторы 3 и 5.

Причем в установившемся режиме о>р — — в„ рвв на входах интеграторов суммарный сигнал равен нулю. При изменении скорости вращения ротора ар или частоты хотя бы одной из энергосистем («>с, или а,, ), что приведет к изменению эталонного задания по скорости ж..., на входах интеграторов появляется сигнал разбаланса с соответствующим знаком, и интеграторы воздействуют на настроечные коэффициенты так, что значение скорости вращения вала вр приближается к эталонному заданию по скорости со рвт

Предлагаемое устройство может быть применено для объединения энергосистем как с одинаковым, так и с разными частотами, но имеющие взаимные колебания частот в большем диапазоне.

Формула изобретения

Устройство для связи двух энергосистем с различными частотами, содержащее две асинхронизированные синхронные машины с жестко соединенными валами, на которых установлены углоизмерительная машина, фазовые измерители частоты, подсоединенные каждый к своей энергосистеме, фазовый измеритель скорости вращения вала, подсоединенный к углоизмерительной машине, регуляторы возбуждения, входы которых подсоединены к фазовым измерителям частоты и к фазовому измерителю скорости и каждый из которых содержит интегратор астатического регулирования скорости с двумя входами, один из которых подсоединен к входу фазового измерителя скорости вращения вала, а выход регулятора возбуждения подсоединен к управляющему преобразователю частоты каждой из машин, отл ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения 650157

Wve. /

Заказ 575/2

Pve. 1

7 диапазона допустимого взаимного скольжения между частотами объединяемых энергосистем, каждый интегратор дополнительно снабжен третьим входом, при этом второй вход каждого интегратора соединен с выхо8 дом фазового измерителя частоты первой энергосистемы, а дополнительный вход каждого интегратора соединен с выходом фазового измерителя частоты второй энергосис5 темы.

Составитель Л. Дементьева

Редуктор А. Купрякова

Техред А. Камышникова

Корректор Е. Хмелева

Изд. № 160 Тираж 865

Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2