Устройство для связи двух энергосистем

 

пат бгно;

Союз Советских

Социалистических

Республик о и и н-и-в

ИЗОБРЕТЕНИЯ ()790066

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено31D179 (21) 2721387/24 07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 2312й0 Бюллетень 4о 47

Дата опубликования описания 25,1280 (51)М. Кл.

Н 02 З 3/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 316. . 728 (088. 8) Н. Н. Блацкий, В. A. Веников, Н. И. Зеленохат, И. А. Лабунец, Л. Г. Мамиконянц, Р. Х. Сафиуллина, Л. A. Суханов, Р. С. Цгоев и Ю. Г. Шакарян (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики, Всесоюзный научно-исследовательский институт электромашиностроения и Московский ордена

Ленина энергетический институт (71) Заявители (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ СВЯЗИ ДВУХ ЭНЕРГОСИСТЕМ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электромашинным преобразователям частоты для связи источников переменного тока.

Известны устройства для связи двух энергосистем, где используются две асинхронные машины на одном валу P1).

Однако при объединении отдельных энергосистем в единую систему во многих случаях межсистемные связи ока-10 зываются маломощными, так что при значительных возмущениях в одной из них, вызванных сбросами(набросами) нагрузки, в частности аварийными, взаимная синхронная работа часто ока- 15 зывается невозможной. С другой стороны нежелательна и раздельная работа систем, так как при этом в одной из них может возникнуть дефицит энергии. Есть также энергетические 20 системы, в которых частота меняется из-за колебания мощных нагрузок.

При объединении таких систем с системами, к которым предъявляются повышенные требования к качеству элект- 2з роэнергии, возникают те же трудности взаимной синхронной работы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для связи двух энерго- 30 систем, состоящее иэ двух асинхронных машин на одном валу с электрическим соединением обмоток роторов.

На валу устройства имеется вспомогательная (нагруэочная)синхронная машина, питаемая от управляемого преобразователя. частоты. Система управления преобразователем содержит блок выделения частоты вращения вала, на вход которого поданы сигналы от датчиков частот напряжений обеих энергосистем, и блок управления мощностью, на вход которого поданы сигналы от датчиков частоты напряжения и тока одной иэ энергосистем f2).

Недостатком устройства является необходимость использования в качестве вспомогательной машины синхронной машины, более сложной по конструкции и менее надежной, чем, например, асинхронная машина с короткозамкнутыи ротором. Кроме . того, система управления вспомогательной машиной не обладает достаточной гибкостью в переходных режимах.

Цель изобретения — упрощение и повыаение надежности.

790066 пропорциональный разности указанных частот

Сигналы с выходов датчика 7 частоты напряжения й)„ и датчика 10 тока одной из энергосистем подаются на вход блока 11 активной мощности, выходной сигнал которого подается на функциональный вход интегратора 12 астатического регулирования мощности. Сигнал с выхода интегратора

12, снабженного задающим входом, на который подается сигнал заданной мощностиТ,поступает на вход задатчика 13 частоты Шо, формируемой по заданному закону в функции активной мощности. Блок 14 частоты скольжения, на первый вход которого подан сигнал датчика 8, соответствующий частоте Ю- напряжения второй энергосистемы, а на второй вход сигнал с выхода задатчика 13, формирует частоту скольжения did=a) -u3-, в функции активной мощности. Сигнал пропорциональный bu3 подается на первый вход блока 15 частоты управления, на второй вход которого подан сигнал, пропорциональный частоте вращения Шу с выхода блока 9.

Блок 15 формирует частоту uJ =Ld td4) сигнала управления преобразователем б. Таким ооразом, система управления реализует сигнал, где в соответствии с заданной активной мощностью формируется частота питающего напряжения машины 5 с учетом скольжения ее ротора.

В общем случае асинхронные машины

1 и 2 могут иметь разное число пар полюсов Р и Р . Допустим, что обмотки их роторов соединены с обратным порядком чередования фаз.

Для нормального режима работы машины 1 должно выполняться условие

Соответственно для нормального режима работы машины 2 необходимо выполнить условие

М у у )= урР (2)

Общий знак "минус" в левой части равенства (2 ) вызван принятым выме условием об обратном чередовании фаз ротора машины 2. При этом справедливо равенство

Кроме того, в предложенном уст- . ройстве за счет гибкой обратной свя- 45 зи по приращению скорости в функции мощности, независимо от типа вспомогательной машины улучшается качество переходных процессов. Причем при применении вспомогательной $0 асинхронной машины улучшается демпфи рование колебаний вала устройства.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

На общем валу размещены асинхронные машины 1 и 2, роторные обмотки которых соединены между собой, а статорные обмотки подключены к энергосистемам 3 и 4, и вспомогательная машина 5. Статорная обмотка ма- 40 шины 5 подключена к преобразователю б .частоты. Сигналы с выходов датчиков 7 и 8 частот 4)= и td= энерго1 Ц систем поданы на блок 9 частоты вращения вала, где выделяется сигналу . ь5 где М)-,цсбр частоты напряжения со" ответственно первой и второй энергосистему частота вращения общего вала машин 1,2 и 5; частоты переменных токов в обмотках роторов соответственно машин 1 и 2.

Цель достигается тем, что известное устройство, содержащее две асинхронные машины с жестко соединенными валами, статорные обмотки каждой из которых подключены к своей энергосистеме, а роторные обмотки соединены между собой, третью вспомогательную электрическую машину на этом же валу, статорная обмотка которой подключена к выходу управляемого преобразователя частоты, блок частоты вращения вала, входы которого соединены с датчиками частот обеих энергосистем, датчик тока одной из энергосистем, снабжено блоком актив— ной мощности, интегратором астатического регулирования мощности с задаю 15 щим и функциональным входами, задатчиком частоты, блоком частоты скольжения и блоком частоты управления,при этом входы блока активной мощности соединены датчиками тока и частоты Щ напряжения первой энергосистемы,а выход подключен к функциональному входу интегратора астатического регулирования мощности, выход которого соединен с входом задатчика частоты, выход которого подсоединен к первому входу блока частоты скольжения, второй вход которого соединен с датчиком частоты напряжения второй энергосистемы, а выход подключен к первому входу блока частоты управления, ко второму входу которого подсоединен выход блока частоты вращения вала, причем выход блока частоты управления соединен с входом управляемого преобразователя частоты. 35

В качестве вспомогательной машины может быть использована асинхронная машина с короткозамкнутым ротором.

При этом во всем устройстве исключаются узлы скользящего токосъема, 4О вспомогательная машина имеет простую и надежную конструкцию, что в целом повышает надежность устройства.

790066

Формула изобретения

7, +Р

Складывая соотношения (1) и(2) и учитывая (3) получаем выражение для

Lx) p

В случае равенства номинальных час- 5 тот энергосистем Я-„=Ы;,H выгодно принять Р Р Р, где Р выбирается наименьшим с точки зрения минимума массогабаритных показателей.

C теоретической точки зрения удобно 10 принять Р = 1.

Выражение (4) показывает, что при равенстве частот объединяемых энергосистем роторы машин 1 и 2 остаются неподвижными, а устройство в целом работает, как трансформатор. В любых других случаях частота вращения машин 1 и 2 будет при прочих равных условиях тем меньшей, чем меньше разность частот объединяемых энергосистем.

В том случае, когда номинальные частоты объединяемых энергосистем различны, числа пар полюсов Р1 и Р выбираются в каждом конкретном случае, исходя из минимума установленной 25 мощности всех агрегатов устройства, предельно допустимой частоты питания вспомогательной нагрузочной машины 5, определяемой возможностями преобразонателя 6 частоты и т. и. Общая час- 30 тота токов ротора машин 1 и 2 может быть определе>а из (1),(2) и(4) Выражение (5) показывает, что объединяемые системы по частоте развязаны. Но для передачи активной мощности из одной системы н другую на общем валу необходимо нагрузоч- 40 ное устройство — вспомогательная машина.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Сигналы, пропорциональные частотам 45

031 и Щ каждой системы, с датчиков 7 и 8. поступают на вход блока 9.

В соответствий с выражением (4) блок 9 формирует сигнал частоты у= Ж 5)/2(Р,=Р = .) Сигналы напряжения с датчика 7 и тока с датчика 10 поступают на вход блока 11, где формируется сигнал, пропорциональный мощности Р, переданаемый через устройство. Этот сигнал сравнивается с сигналом заданной мощности Р с» и сигнал рассогласования поступает на ,вход блока 12,частотами > выходного сигнала которого является линейной функцией входного сигнала(астатическое регулирование мощности/. В блоке 60

14 производится сравнение сигналов и > и ЫЧ (или Ют) и выделяется сигнал частоты приращения d L0 зависящий от мощности Р. В блоке 15 формируется сигнал Ю = > + > > управ-55 ляющий частотой напряжения на выходе преобразователя 6. Таким образом, на статор вспомогательной машины 5 подается напряжение такой частоты u) что ее синхронная скорость оказывается выше, чем скорость вращения нала устройстна на неличину d(d> т. е. на величину скольжения, определяемого заданным перетоком мощности P через устройство. В результате обеспечивается переток заданной мощности в требуемом направлении.

В общем случае обмотки роторов машин 1 и 2 могут быть соединены как с обратным порядком чередования фаз, так и с прямым. Конструктивно каскад из двух асинхронных машин может быть выполнен в одном корпусе или в ниде бесконтактной машины со совмещенными магнитными и электри-.. ческими цепями. Число полюсов вспомогательной асинхронной машины определяется максимальной частотой вращения нала, которая зависит от разности частот напряжений систем, и частотой напряжения источника ее питания.

1. Устройство для связи двух энергосистем, содержащее две асинхронные машины с жестко соединенными валами статорные обмотки каждой из которых подключены к своей энергосистеме, а роторные обмотхи соединены между собой, нспомогательную электрическую машину, установленную на том же валу,статорная обмотка которой подключена к выходу управляемого преобразователя частоты, блок частоты вращения вала, входы которого соединены с,датчиками частот обеих энергосистем и датчик тока, установленный в одной из энергосистем, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, оно снабжено блоком активной мощности, интегратором астатического регулирования мощности с задающими и функциональными входами, задатчиком частоты, блоком частоты скольжения и блоком частоты управления, при этом входы блока активной мощности соединены с датчиком тока и датчиком частоты первой энергосис темы, а выход подсоединен к функциональному входу интегратора астатияеского регулирования мощности, выход которого соединен. со входом задатчика частоты, выход которого подсоединен к первому нходу блока частоты скольжения, второй вход которого соединен с датчиком частот второй энергосистемы, а выход подключен к первому входу блока частоты управления, ко второ790066 /. му входу которого подсоединен выход блока частоты врацения вала, причем выход блока частоты управления соединен со входом управляемого преобразователя частоты.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, вспомогательная электрическая машина выполнена в виде асинхронной машины с короткозамкнутым ротором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 502445, кл. Н 02 Ю 3/06, 1976.

2. Патент США Р 3975646, кл. Н 02 Ю 3/12, 1975.

Заказ 9048 53 Тираж 783

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Составитель Л. Дементьева

Редактор Н. Лазаренко Техред М.Кузьма Корректор.М. Демчик