Устройство для связи двух энергосистем

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИД1еТЕЛЬСТВУ

Сеиюз Соаетсыик

Социалистичвсыик

Республик ()838886

{6l ) Дополнительное к авт. саид-ву—

{22) Заявлено 27.09. 79 {21) 2823370/24-07 (5E)M. Кл.

Н 02 J 3/06 с присоединением заявки М

1еаударетееем11 кемктет

СССР ае аеаем кзебретеене н етерыткй

{23) 0риорнтет

Опубликовано 15.06 ° Sl. Бюллетень %22

Дата опубликования описания 25.06.81 (53) УД К 621. 316. ,728(088.8) (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЯЗИ ДВУХ ЭНЕРГОСИСТЕМ

Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к электромеханическим преобразователям частоты для объединения энергосистем.

Современная электроэнергия имеет тенденцию к объединению отдельных энергосистем в единую систему. Однако во многих случаях межсистемные связи оказываются настолько маломощными, что существенного влияния сис19 темы на режим друг друга не могут оказать, и взаимная синхронная работа часто оказывается невозможной, вместе с тем нежелательна и разде- лительная работа, так «ак при этом в какой-нибудь из них создается дополнительный дефицит, Кроме того., есть электрические системы, в кото« рых частота меняется из-за колебаний мощных нагрузок.. При объединении таких систем с ситемами с повышентаеми требованиями к качеству электроэнергии возникают те же трудности взаимной синхронной работы.

В этих случаях возможно применение вставок постоянного тока, построенных на высоковольтных тиристорных блоках (ВТБ), Вставка постоянного тока состоит из преобразователей частоты, способных работать как в выпрямительном, так и в инверторном режиме. Преобразователи частоты соединены между собой линией постоянного тока. Такая вставка постоянного тока включается в.рассечку линии электропередачи (1).

Недостатком этого устройства является дороговизна и сложность конструкции. Кроме того, требуются дополнительные источники реактивной мощности для устойчивой работы преобразователей частоты и для покрытия нужд нагрузок.

Наиболее близким к изобретению является устройство для связи двух энергосистем, содержащее две асинхронизированные синхронные машины

iACN) с жестко соедийенными валами, 3 838 статорные обмотки каждой из которых подключены к своей энергосистеме, управляемые преобразователи частоты, датчики частот объединяемых энергосистем и скорости вращения вала, регуляторы возбуждения, суммирующий, интегрирующий и дифференцирующий элементы, причем входы суммирующего элемента подключены к датчикам частот энергосистем и датчику скорости вращения вала, а вьгходы подсоединены ко входам дифференцируюшего и интегрирующего элементов (2).

Недостатком данного устройства является то, что когда частоты объединяемых энергосистем равны, для нормальной работы с нулевым скольжением и номинальным режимом по статору требуется усложнение и удорожа— ние конструкции устройства для связи двух энергосистем, что в некоторых случаях может сузить область его применения. Это связано с тем, что при равенстве частот объединяемых энергосистем векторы напряжений шин энергосистем, к которым подключены còî.-торные обмотки АСМ, агрегата асинхронизированного электромеханического преобразователя частоты (АС ЭМПЧ), могут занять в пространстве любое положение по отношению друг к другу.

Обе АСМ агрегата при Щ = Ф2 работают с нулевым скольжением, поэтому по обмоткам возбуждения ротора каждой машины протекает постоянный ток, равный амплитудному значению вектора тока возбуждения. В этом режиме ротор каждой ACN может занять в пространстве любое положение по отношению к вектору напряжения на шинах подключения статора, в частности, и такое положение, когда ток протекает по одной фазе обмотки возбуждения. Так как этот режим может продолжаться сколь угодно долго, то потребуется увеличение установленной мощности обмотки возбуждения в /2 раз, т. е ° необходимо эти обмотки возбуждения рассчитать на амплитудное значение тока возбуждения (обычно обмотки возбуждения АСМ рассчитывают на действующее значение тока возбуждения ), что потребует или увеличения расхода меди и увеличения габаритов машин, или применения форсированных методов охлаждения обмоток возбуждения, а в конечном итоге удорожание

AC ЭМПЧ. Однако этого можно избежать, 10

55 если применить специальное управление.

Цель изобретения — упрощение устройства за счет снижения расхода меди и габаритов машин, расширение области применения устройства.

Поставленная цель достигается тем что устроиство для связи двух энергосистем„ содержащее две машины переменногс тока с жестко соединенными валами, по крайней мере одна из которых АСМ, статорные обмотки которых подключены раздельно к энергосистемам, управляемые преобразователи частоты, датчик скорости вращения вала, датчики частот энергосистем, регуляторы возбуждения, суммирующий, интегрирующий и дифференцирующий элементы, причем входы суммирующего элемента подключены к датчикам частот энергосистем и датчику скорости вращения вала, а выходы подсоединены к входам дифференцирующего и интегрирующего элементов, дополнительно снабжено блоком сравнения частот энергосистем и задатчиком скорости вращения вала, при этом входы блока сравнения частота соединены с датчиками частот энергосистем, а выход соединен с входом задатчика скорости вращения вала, выход которого соединен с входом суммирующего элемента.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства (рассмотрение ведется для устройства, в котором обе машины .являются асинхронизированными синхронными, однако все сказанное справедливо и для устройства, в котором одна из машин синхронная ).

Устройство для связи двух энергосистем А и Б состоит из двух АСМ

1 и 2 с жестко соединенными валами, обмотки роторов которых через управляемые преобразователи 3 и 4 частоты соединены соответственно через трансформатор и переключатель со статорной цепью машины 1 или 2, т. е. с энергосистемой А или Б, Входы управляемых преобразователей 3 и

4 частоты соединены с выходами соответственно регуляторов 5 и 6 возбуждения, Входы регуляторов 5 и 6 возбуждения соединены соответственно с датчиками 7 и 8 частот энергосистем и с датчиком 9 скорости вращения вала. Входы суммирующего элемента 10 соединены с датчиками 7 и

5 83888

8 частот энергосистем и датчиком 9 скорости вращения вала, а выходы соединены с входом регулятора 6 возбуждения и с входами дифференцирующего элемента 11 и интегрирующего элемента 12, при этом выходы последних двух элементов соединены с вхо,дами регулятора 6 возбуждения. Вхо:ды блока 13 сравнения частот энергосистем соединены с датчиками 7 и

8 частот, а выход соединен со входом задатчика 14 скорости вращения вала. Выход задатчика 14 соединен со входом суммирующего элемента 10.

В суммирующем элементе 10 осущест— вляется формирование задания скорости вращения <Ю, вала, равное получст сумме частот объединяемых энергосис— тем, и совместно с элементами 11 и

12 осуществляется пропорциональноинтегрально-дифференциальное регулирование скорости вращения вала устройства. Если разность между частотами энергосистем становится меньше заданного значения, например, 25 равна нулю), на выходе блока 13 сравнения частот появляется управляющий сигнал, поступающий на вход задатчика. )4 скорости вращения вала, который формирует на своем выходе постоянный сигнал, пропорциональный добавке b.0)1o к сигналу задания скорости вращения вала суммирующего элемента 10. Полный сигнал теперь равен

1ИР + МЙ,. Как видим, сУть предлагаемого управления, заключается в том, что если взаимное скольжение между частотами объединяемых энергосистем равно нулю, то обе АСМ агрегата АС

ЭМПЧ переводятся в режим скольжения 4О одного знака. Величина этого скольжения может быть любой вплоть до наибольшего значения, когдаО =О и „

Практически желательно, чтобы скольжение было минимальным, так как с 4 ростом скольжения машин общий КПД установки АС ЭМПЧ падает, Примечательным в этом режиме является то, что при скольжении одного знака по статору машины работают в разных режимах (например, АСМ 2 — двигатель, АСМ 1 — генератор), поэтому потоки активных мощностей Р .) и Р имеют разные знаки, и обмотки возбуждения машин через преобразователи 3 и 4 ча-.gg стоты обмениваются активной мощностью, а через трансформатор и переключатель от источника возбуждения системы возбуждения машин поступает

6 6 активная мощность лишь для покрытия потерь в элементах системы возбуждения и требуемая по режиму реактивная мощность, Предлагаемое устройство может быть применено для объединения энергосистем как с одинаковыми, так и с разными номинальными частотами, имеющих взаимные колебания частот, Регулятор скорости указанного типа может использоваться как в одной АСМ, так и в двух машинах устройства, Необходимость в этом появляется в случае варьирования направления передачи активной мощности через устройство, Формула изобретения

Устройство для связи двух энергосистем, содержащее две майины переменного тока с жестко соединенными валами, по крайней мере одна иэ которых асинхронизированная синхрон- ная машина, статорные обмотки которых подключены раздельно к энергосистемам, управляемые преобразователи частоты, датчик скорости вращения вала, датчики частот энергосистем, регуляторы возбуждения, суммирующий, интегрирующий и дифференцирующий элементы, причем входы суммирующего элемента подключены к датчикам частот энергосистем и датчику скорости вращения вала, а выходы подсоединены к входам дифференцирующего и интегрирующего элементов, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства за счет снижения расхода меди и габаритов машин, оно дополнительно снабжено блоком сравнения частот энергосистем и задатчиком скорости вращения вала, при этом входы блока сравнения частот соединены с датчиками частот энергосистем, а выход соединен с входом задатчика скорости вращения вала, выход которого соединен с входом суммирующего элемента.

Ъ

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Гройс К.С. Перспективные области применения электропередач и вставок постоянного тока. — "Электричество", 1978, )) - 3.

2 ° Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 2672154/24-07, кл. Н 02 J 3/06, 1978, 838886

Составитель Л,Дементьева

Редактор Л,Копецкая Техред Н,Майорош Корректор Г. Решетник

Заказ 4459 83 Тираж 675 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r, Ужгород, ул, Проектная, 4