Устройство для связи двух энергосистемпеременного toka

 

электроэнергетики (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЯЗИ ДВУХ ЭНЕРГОСИСТЕМ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

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

При объединении отдельных энергосистем в единую систему часто оказывается невозможной взаимная синхронная работа систем из-за слабых межсистемных связей. В некоторых случаях при объедине- нии систем с нестабильной частотой с системами с повышенными требованиями к качеству электроэнергии (частоты) возникают, трудности взаимной синхронной работы. B этих случаях могут применяться, вставки постоянного тока, построенные иа высоковольтных тиристорных блоках 1)

Недостаток вс тавок постоянного токанеобходимость дополнительных источников реактивной мощности и дороговизна.

Известно также устройство для связи двух энергосистем переменного тока, со. держащее синхронную машийу (СМ) и асинхронизированную синхронную машину (АСМ), валы которых жестко соединены.

Это устройство обеспечивает поддержание стабильной частоты на зажимах статорной обмотки CM f2) ..

Недостатком известного устроЧства i

;является "то, что в управление ACM не

5 ° заводятся параметры режима СМ, поэто.му добиться высокого качества переходных процессов в CM не удается.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устрой10 ство, содержащее синхронную и асинхроннизированную СМ с жестко соединенными . валами, статорные обмотки которых под-. ключены соответственно к своим энергосистемам, датчик углового положения вала СМ, датчик вектора опорного напряжения энергосистемы, к которой подключены статорные обмотки CM управляемый тирис торный преобразователь частоты для питания обмоток ротора АСМ, гэдключенный ко входу преобразователя частоты (ПЧ) регулятор, имеющий канал управления моментом, формировател, углового положения ротора СМ. относитель807442

40 но вектора опорного напряжения, регулятор угла и задатчик углового положения ротором CM относительно вектора опорного напряж-.ния; при этом входы формирователя углового положения ротора СМ соединены соответственно с датчиками углового положения вала CM и. вектора опорного напряжения, выход соединен с первым входом регулятора угла, второй вход которого соединен с задат-,о чиком углового положения ротора СМ, а выход регулятора угла подключен ко вхо-. ду канала управления моментом регулятора АСМ 3, Яцдостаток этого устройства заключается в roM, что при изменении частоты

s . системе, к которой подключена статорная обмотка СМ, изменяется значение активной мощности СМ при поддержании номинального значения напряжения на зажимах статорной обмотки CM.

Цель изобретения — повышение качества управления при.колебаниях частоты на зажимах СМ.

Поставленная пель достигается, тем, что в устройство для вязи двух энергосистем переменного тока, содержащее синхронную и асинхронизированную синхронную машины, с жестко соединеннымИ валами, статорные обмотки которых подключены к соответствующей энергосистеме, датчик углового положения вала СМ датчик вектора опорного напряжения энерго-. системы, к которой подключены статорные обмотки СМ, управляемый трФсторный преобразователь частоты для питания об35 моток ротора АСМ, подключенный ко входу ПЧ регулятор, имеющий канал управления моментом, формирователь углового положения ротора CM относительно вектора опорного напряжения, регулятор угла и задатчик углового положения ротора CN относительно вектора опорного напряжения, при этом входы формирователя углового положения ротора СМ соединены соответственно с датчиками углового положения вала CM и вектора опорного напряжения, выход соединен с первым входом регулятора угла, второй вход ко- . торого соединен с задатчиком углового положения ротора СМ, а выход регулятора 50 угла подключен ко входу канала управления моментом регулятора ACMÄ введены коммутатор, регулятор активной мощности СМ, формирователь задания активной мощности CN и датчик активной мощно- у сти СМ, причем вход коммутатора подсоединен ко второму выходу формирователя углового положения ротора СМ относительно вектора опорного напряжении, вход формирователя задания активной мощности CM.ñoåäèíåí со вторым выходом задатчика углового положения ротора CM относительно вектора опорного напряжения, выходы формирователя задания активной мощности CM и коммутатора подключены соответственно к первому и второму входам регулятора активной мощности

СМ, к третьему входу которого подключен выход датчика активной мощности СМ, а выход регулятора активной мощности

СМ, соединен с третьим входом регулятора угла.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства для связи двух энергосистем переменного тока; на фиг. 2— диаграммы U „„„,. =1 (5); на фиг. 3—

gHarpa a Г с — 1 8

Устройство содержит энергосистемы переменного тока 1 и 2, АСМ 3. ПЧ 4 системы возбуждения ACN, трансформатор 5 питания

ПЧ,регулятор 6 АСИ,СМ 7, датчик 8 углового положения вала СМ, датчик 9 вектора опорного напряжения той энергосистемы, к которой подключены статорные обмотки СМ, формирователь 10 углового положения ротора CM относительно вектора опорного напряжения, задатчик 1l углового положения ротора СМ относительно вектора опорного напряжения, регулятор

12 угла, коммутатор l3, датчик l4 активной мощности СМ, формирователь 15 задания активной мощности СМ, регулятор 3 6 активной мощности СМ.

К обмоткам статора АСМ 3 подводится напряжение энергосистемы 1 с частотой Ы, К обмоткам ротора ACM 3 подводится напряжение возбуждения требуемой частоты и амплитуды от тиристорного ПЧ 4. Питание ПЧ 4 осуществляется от источника питания через трансформатор 5. Управление работой ПЧ осуществляется с помощью регулятора 6. К обмоткам статора СМ 7 подводится напряжение энергосистемы 2 с частотой Яс .

Выход датчика 8 углового положения вала CM и выход датчика 9 опорного напряжения соединены соответственно с первым и вторым входами формирователя 10 углового положения ротора CN относительного вектора опорного напряжения.

Выходы формирователя l0 соединены соответственно с первым входом регулятора l2 угла и входом коммутатора 13. Выходы задатчика 3,1 углового положения ротора

СМ соединены со вторым входом регулятора 12 угла и входом формирователя

1.5 задания активной мощности СМ. Вы5 807442 6 ходы формирователя 15 задания .актив- ной мощности подключ ной мощности СМ, коммутатора 13, дат- ления. чика 14 активной мощности СМ соединены При регулировании соответственно с первым, вторым и тре- чае отсутствия возм тьим входами регулятора l6 активной му значению заданног мощности CM. вует определенное

Устройство для связи двух энергоМ систем переменного тока, содержащее синхронную машину и асинхронизированную синхронную машину, статорные обмотки которых подключены к соответствующей энергосистеме, а валы жестко соединены, датчик углового положения, 50 вала синхронной машины, датчик вектора опорного напряжения энергосистемы, к которой подключены статорные обмоткй синхронной машины, управляемый тиристорный преобразователь частоты для пита. ня обмоток ротора асинхронизированной синхронной машины, подключенный ко входу преобразователя частоты perymrîð с каналом управления моментом, формиВыход регулятора 16 активной мощности CN соединен с третьим входом регулятора l2 угла. Выход регулятора l2 угла соединен со входом регулятора 6, выход которого соединен со входом ПЧ 4.

Устройство работает следующим образом.

По сигналам датчиков 8 н 9 формирователь 10 формирует сигнал углового положения ротора СМ относительно вектора опорного напряжения. Зтот сигнал совместно с сигналом задания по углу от задатчика l l поступает в .регулятор l2 угла.

Для улучшения качества переходных процессов регулятор l2 угла осуществляет пропорционально-интегрально-дифференциальное воздействие на ДСМ 3 через канал момента регулятора 6 при отклонении угла СМ or задания бо, По сигналам датчика l4 активной мощности СМ и формирователя 15 задания активной мощности CM в регуляторе

16 активной мощности формируется величина отклонения активной мощности CM от установки — Р. С выхода формирователя l 0 углового положения ротора

СМ поступает сигнал на вход коммутатора 13.

3нак сигнала, который поступает с выхода коммутатора 13 на второй вход регулятора 16 .активной мощности CN, зависит от величины угла Яо, с которым работает СМ При углах 0 (Яо(90 величина сигнала положительна, а при углах 90 < 5 «180 — отрицательна о о (фиг.2}. Тем самым коммутатор l3 учитывает изменение знака приращения активной мощности g p при переходе, через угол Я „=90, При этом коммуо татор 13 имеет зону нечувствительности в области углов 5о близких к 90 .. Ши »« рина зоны нечувствительности определяется точностью настройки коммутатора 13 и его техническими характеристиками.

При работе CM с угламн В, входящими в зону нечувствительности, величина сигнала на выходе коммутатора l3 равна нулю и регулятор l6 активной мош« ности отключается .

При углах Яо, не входящих в зону нечувствительности; регулятор 16 актиь.10

29

25 и

49 ен к схеме управпо углу о, в слуушений, определенноО угласто соответстэначение активной мощности СМ вЂ” Р (фи1. 3).

Если по какйм-либо причинак происходит колебание частоты сас в энергосистеме 2, то происходит смещение угловой характеристики CM. Это смещение приводит к новому значению активной мощности Р при прежнем значении уг- î °

С выхода регулятора 16 активной мощности СМ сигнал, пропорциональный Р, поступает на третий вход регулятора 3 2 угла. В результате система регулирования выставляет значение мощности CM - Р„, соответствующее углу

CM — $, ° Тем самым на зажимах CM поддерживается постоянная веиичина активной мощности.

На аналоговой вычислительной машине были проведены расчеты устойчивости работы предлагаемого устройства для связй двух энергосистем, Расчеты показали, что устойчивость агрегата сохраняется при любых углах синхронной машины в диапазоне

В связи с тем, что данное устройство устойчиво работает при любых углах СМ, оно может быть установчено в рассечку линии электропередачи в любом месте независимо от длины линии, подключено к любым узлам энергосистем, включая и узлы, где требуется работа в режимах с потреблением реактивной мощности из сети.

«рîрм ула изобр е т ения

807442 8 выходу формирователя углового положения ротора синхронной машины относительно вектора опорного напряжения, вход формирователя задания активной мощности синхронной машины соединен со вторым выходом задатчнка углового положения ротора синхронной машины относительного вектора опорного напря жения, выходы формирователя задания активной мощности щ синхронной машины и коммутатора подключены соответственно к первому и второму входам регулятора активной мощности синхронной машины, к третьему входу которого подключен выход датчика активной мощности CN, а выход регулятора активной мощности синхронной машины соединен с третьим входом регулятора угла. рователь углового положения ротора ,синхронной машины относительно вектора опорного напряжения, регулятор угла и . задатчик углового положения ротора синусронной машины относительно вектора

t опорного напряжения, при этои входы формирователя углового положения роторе синхронной машины соединены соответственно с датчиками углового шщожения вала синхронной мешины и вектора опорного напряжения, выход соединен с первым входом регулятора угла, второй. вход которого соединен с задатчиком углового . положения ротора синхронной мащины, а выход регулятора угла подключен ко < входу канала управления момента регулятора асинхронизированной синхронной мащииы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью повышения качества управления при колебаниях частоты на зажимах синхронной машины, дополнительно снабжено коммутатором, регулятором активной мощности синхронной мапцины, формирователем задания активной мощности сййхронной машины и датчиком активной мощности синхронной машины, причем вход коммутатора подсоединен ко второму

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.. Гройс Е. С. Перспективные области применения электропередач и вставок постоянного тока, Электричество, 1978, > 3.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке % 2644154/24-07, 3.4.07 78

807442

Уйа

Составитель Л. Дементьева

Редактор О Мелел Texpea C.Ìèãóaîâà Корректор Г. Решетняк

Заказ 307/82 Тираж 686 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035; Москва. Ж-35, Раушская наб.. д. 4/5 филиал ППП Патент". г. Ужгород, ул. Проектная, 4