Способ управления мощностьюсинхронного генератора электро- динамической модели и устройстводля его осуществления

 

(ui 842863

Союз Советских

Социаюктичфских т всвфбнюс

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51) м. к„.з

G 06 G 7/62 (22) Заявлено 160479 (21) 2754620/24-07 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 300681.сноллетень Ì24

Дата опубликования описания 3006.81 (53) УДК 681.ззз (088. 8) (72) Авторы изобретения

В. О. Головщиков и С, С. Смирнов

Сибирский энергетический институт Сибирского отделения AH СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТЬЮ СИНХРОННОГО

ГЕНЕРАТОРА ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к исследованию электроэнергетических систем (ЭЭС) с помощью электродинамических моделей (ЭДМ) и предназначено для. управления мощностью синхронных генераторов, входящих в состав электродинамической модели электрических систем, осуществляемого.. оператором или управляющей вычислйтельной машиной.

Проведение экспериментов на ЭДМ является сложной задачей. Это связано с большим количеством разнохараК" терного оборудования, входящего в 1$

ЭДМ (генераторы, нагрузка, линии электропередачи), а также со специ- фическими свойствами реальной ЭЭС, а именно с возможными нарушениями статической и динамической устойчи- 20 .вости, колебаниями мощности, вызван" ными взаимным влиянием элементов ЭДМ.

Каждое исследование ЭЭС на ЭДМ

1 предполагает изучение поведения модельной схем при определенном расчетном режиме, который характеризуется активными мощностями генератора (Р, ), нагрузок (Ри) и ЛЭП (Рд), а .также напряжениями в узловых точках. 30

Для набора на. ЭДМ расчетного режима требуется реализовать соотношения д Рг = Pr Pr о а Рм = P - Pg (1) Рл Рл Pn ° где Рг, Рй, Po - исходные значения мощностей; лР, Рн, Рд — тРебУемые изменениЯ исходных значений мощностей.

Реализация указанных изменений величин осуществляется воздействием оператора или JJBN на уставки регуляторов скорости генераторов и нагрузок. Трудности реализации определяются не только значительным количеством регулируемых величин (до нескольких десятков в зависимости от размера модели), но и требованиями по сохранению динамической и статической устойчивости при переходе к исследуемому режиму от некоторого исходного. Известно, что при скачкообразном изменении уставок регуляторов скорости, турбо- и гидрогенераторов модели характер изменения электрической мощности генераторов при их параллельной работе с системой существенно различен — несколько секунд для турбогенератора и десятки свкунд для

842863 гидрогенератора. Различие в скоростях .набора мощности при выставлении режимов может приводить к перегрузкам

ЛЭП и нарушению синхрониэма и, как следствие, к затягиванию этого процесса, так как в моделируемой схеме может быть йесколько гидрогенераторов. Это налагает жесткие требования на скорость набора мощности, вынуждая экспериментатора изменять мощности генераторов путем малых изменений уставок моделей регуляторов скорос- 1О ти. Значительную трудность вызывает необходимость многократного воспроизведения одного и того же режима из-за сильного влияния отклонения частоты на мощности генераторов (изме- 15 нение частоты на 5% вызывает изменение мощности генераторов на 100%).

Кроме того, при проведении экспериментов на ЭДМ перед набором мощности генераторов часто возникает необходимость в восстановлении синхронной работы генераторов после предшествующего эксперимента. Иногда; при благоприятных условиях система ресинхронизируется без вмешательства оператора.

Но чаще необходимо уставки моделей регуляторов скорости изменять так, чтобы мощности, вырабатываемые генера. торами, обеспечивали отсутствие перетоков по основным ЛЭП, или разделять схему на узлы с.последующей их синхронизацией, или подключать к схеме, набранной на ЭДМ, источник большой мощности. Все это также существенно затягивает время между эксперимен тами которое иногда достигает не- 35

I скольких минут.

Исследования на ЭДМ состоят из сотен и тысяч опытов, например,отыскание границ областей динамической устойчивости, что приводит к затягива- 40 нию исследований, причем практически не сокращаемому,.с увеличением персонала, воздействующего одновременно на регуляторы генераторов модели.

Известны способы управления мощ- 45 ностью генераторов, которые заключаются в дистанционном изменении уставок модели регулятора скорости и модели турбин, осуществляемые оператором, УВМ,либо от устройств, работающих по 5р ,жесткой временной программе, которые не снимают указанных трудностей 1).

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности способ управления мощностью синхронного генератора электродинамической модели, в котором для изменения мощности генератора ЭДМ в стационарном режиме изменяют вручную уставку модели регулятора скорости, а при нарушении синхронной работы генератора воздейству- ЬО ют на усилитель мощности модели турбины с помощью автоматического устройства для ресинхронизации генера-. тора. Воздействие на усилитель мощности модели турбины вырабатывают по 65 отклонению скорости генератора от синхронной, не изменяя при этом уставку модели регулятора скорости.

После ресинхронизации воздействие на усилитель мощности модели турбины снимают Г2) .

Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает быстрого набора требуемой мощности генератора ЭДМ при переходе от некоторого исходного режима> так как при ручном изменении уставкн модели регулятора скорости процесс изменения мощности генератора занимает длительное время (например, для гидрогенераторов 1,5-2 мин), что приводит к существенному затягиванию процесса набора мощностей нескольких параллельно работающих генераторов, включенных в систему, набранную на электродинамической модели, из-за их взаимного влияния.

Известное устройство управления мощностью ЭДМ содержит источник задающего напряжения, блок управления, подключенный к модели регулятора скорости,. блок управления моментом модели турбины, подключенный к усилителю мощности 2) .

Однако это устройство является сложным, хотя обеспечивает только ресинхронизацию. Прн использовании устройства для демпфирования качаний генератора при незначительном отклонении его частоты от номинальной (0,2В) снятие сигнала вызывает дополнительное возмущение мощности генератора, так как выходной сигнал устройства в этот момент не равен

1 нулю.

Цель изобретения — ускорение процесса набора требующейся мощности генератора как в стационарном режиме, так и после нарушения синхронной устойчивости, повышение точности поддержания величины мощности и успокоение колебаний мощности генератора при подготовке экспериментального режима электродинамической модели.

Поставленная цель достигается тем, что в способе управления мощностью синхронного генератора электродина.мнческой модели путем изменения уставки модели регулятора скорости и уп- равления моментом модели турбины. измеряют отклонение момента модели турбины от заданного значения и изменяют уставку модели регулятора скорости в зависимости от измеренного отклонения, кроме того, измеряют отклонение частоты генератора от номинального значения и управляют моментом модели турбины в зависимости от измеренного отклонения, при этом изменение уставки н управление моментом модели турбины осуществляют одновременно, а непосредственно перед проведением эксперимента на электро.г

842863 динамической модели величины изменения уставки и сигнала управления моментом турбины фиксируют. Кроме того, предлагаемое устройство снабжено датчиком момента модели турбины, датчиком частоты генера. тора, блоком задания режимов работы блоков управления уставной и моментом модели турбины, при этом блок управления .уставной состоит иэ двух операционных усилителей с двухсторонними симметричными ограничителями входного сигнала, резисторов, конденсаторов и управляемых ключей, причем к инвертирующему входу первого операционного усилителя через резисторы подсоединены источник задающего напряжения, датчик момента модели турбины.и выход первого операционного усилителя. К инвертирующему входу второго операционного усилителя подсоединены выход первого операционно- 20

ro усилителя через цепь, содержащую параллельно включенные резистор и резистор с последовательно включенным конденсатором и первый управляемый ключ, выход второго операционного усилителя через конденсатор с параллельно включенным вторым управляемым ключом, причем управляющие входы ключей подключены к первому выходу блока задания режимов работы, блок управления моментом модели турбины состоит иэ операционного усилителя, двухстороннего симметричного ограничителя, конденсатора, параллельно соединенных управляемых ключей., при этом. инвертирующий вход операционноrо усилителя через резистор, двухсторонний симметричный ограничитель с параллельно подключенным конденсатором и через параллельно соединенные ключи подсоединен к датчику частоты 40 генератора, а управляющие входы клю-, чей подсоединены ко второму выходу блока задания режимов работы.

На фиг. 1 представлена функциональйая блок-схема устройства, реализую- 45 щего предлагаемый способ,и его привязка к синхронному генератору модели на фиг. 2 - схема блока управления уставной модели регулятора скорости устройства; на фиг. 3 — схема блока — 5 заданий режимов работы блока управления уставкой модели регулятора скорости, один из вариантов; на фиг. 4 схема блока управления моментом модели турбины устройства; на фиг. 5 схема блока задания режимов работы блока управления моментом модели турбины, один из вариантов1 на фиг. 6 и 7 — кривые процессов, поясняющие работу блока управления уставной модели регулятора скорости для Я) турбогенератора модели и для гидрогенератора соответственно; на фиг, 8— кривые процессов набора мощности при включении турбогенератора модели на параллельную работу с сетью при отключенном блоке управления моментом модели турбины (а) и при включен ном блоке (б), кривые процессов набора мощности, близкой к пределу статической устойчивости,гидрогенератором модели при работе только блока управления уставкой модели регулятора скорости (в) и при одновременной работе блока управления уставкой модели регулятора скорости и блока управления моментом модели турби-. ны (г), Вместо ручного регулирования уставки модели регулятора скорости применяется формирование изменения уставки на основании разности между задающим сигналом и сигналом, пропорциональным моменту модели турбины. В этом случае устраняется влияние нестабильности элемеитов, входящих в канал измерения скорости, например, тахогенератора, а также значительно ускоряется процесс набора мощности, так как сигнал, изменяющий уставку модели регулятора скорости в процессе регулирования, изменяется на значительно большую величину, чем необходимо для изменения уставки регулятора скорости при ручном регулировании. Кроме того, за счет использования такого регулирования устанки модели регулятора скорости турбины удается получить одинаковый характер процесса изменения мощности для агрегатов различных типов (турбо-. и гидрогенераторов). Следует отметить, что использование для регулирования мощности генератора сигнала, пропорционального моменту его турбины, предпочтительнее, чем использование сигнала, пропорционального электрической мощности генератора, так как последний зависит не только от момента. турбины, но и от режима внешней сети. Кроме того, получение сигнала, пропорционального моменту модели турбины, в техническом отношении существенно проще (шунт), чем получение сигнала, пропорционального электрической мощности генератора.

Данное регулирование обеспечивает повторяемость экспериментов на ЭДМ.

Одновременно с изменением уставки модели регулятора скорости с целью обеспечения качественного переходного процесса, изменения мощности генератора и подавления качаний мощности генератора, вызванных наличием других генераторов, при заборе режимов, близких к границам статической устойчивости, осуществляется до«полнительное управление моментом модели турбины воздействием на,уси:литель мощности модели турбины.

При этом управляющее воздействие вырабатывается по отклонению частоты от номинального значения.

Воздействие непосредственно на

Союз Советских

Соцналнстических

Республнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ С ТВЛЬСТВУ!

>842864 (61) Дополнительное к aat. свид-ву > 648997 (51 1М. Ка.З

G 06 G 7/62

Н 04 В 7/00 (22) Заявлено 030879 (21) 2811948/18-09 с присоединением заявки Йо

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 3006.81.бюллетень ЙЯ 24

Дата опубликования описания 300681 (53) УДК 681. 335 (088.8) A. A. Бердников, A. Г. Брусенцов, В. Я. Контор За и В..3. Ляндрес » г т," Р:" () Я /,„к» (72) Авторы изобретения

„-.. "(НИ 0- ю

- ..„„(5 1 ;> г, Ленинградский электротехнический институт связи им. проф. М. A. Бонч-Бруевича (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЗАМИРАНИЙ

В РАДИОКАНАЛЕ

Изобретение относится к аналого-вой вычислительной технике и может быть использовано в целях имитации многолучевого радиоканала при испытаниях различных систем передачи информации.

По основному авт. св. в 648997 известно устройство для моделирования замираний в радиоканале, содержащее генератор шума, сумматор, интеграторы, инвертор, блок возведения в куб, а также квадратор и блок умножения, при этом выход генератора шума соединен с первым входом сумматора, выход которого подключен к входу первого интегратора, выход которого соединен с вторым входом сумматора и входом второго интегратора, выход которого подключен к входам ннвертора и блока возведения в куб, выходы которых соединены с третьим и четвертым соответсевенно

-входами сумматора, выход блока умножения подключен к соответствующему входу сумматора, один из входов блока умножения присоединен к выходу первого интегратора, а другой - к выходу квадратора, вход которого соединен с вйходом второго интегратора (1 J . указанное устройство моделирует дифференциальное уравнение

1Х+ — @4 Р- — -Р)х ® йФ" " ) ® где р,о.,о-, В - параметры уравнения мо - круговая частота;

Мо — интенсивность белого шума. узкополосный случайный .процесс

x(t) на выходе этого устройства при соответствующем выборе параметров Г и pJ имеет распределение мгновенных значений вида

15 св(к) = сопМ ехр(РхР-gX ). (a) На практике устройства передачи информации по радиоканалам замирания

20 обычно характеризуют распределением огибающей R(t) принятого узкополосного радиосигнала x(t), представляемого в виде

R (t ) co s (wg t +»т (t Н, где R(t) - огибающая радиосигнала;

Ч(t) ". случайная фаза, имеющая равномерно распределение в интервале (-У,У), Однако распределению мгновенных

30 значений (1) соответствует распреде842864

Ление огибающей, котоРое лишь приближенно аппроксимирует распределение огибающей реального радиосигнала.

Аппроксимация обеспечивает близость распределений в среднем, тогда как при испытаниях систем передачи информации имеет значение точный ход кривой распределения огибающей. Использование при имитации радиоканала узкополосного случайного процесса с распределением огибающей, отличным от распределения огибающей реального радиосигнала, приводит к дополнительной погрешности, что снижает точность, а следовательно, и практическую ценность моделирования радиоканала на основе известного уст- 15 ройства.

Цель изобретения — повышение точ- . ности моделирования замираний за счет получения узкополосного случайного процесса с "m-распределением" огибающей - одним.из общепринятых распределений огибающей, подтвержденных измерениями в реальном радиоканале (распределение Накагами), описываемым следующей формулой и(ю=сопе a exp(- II7 р) где Я вЂ” средний квадрат огибающей;

m — параметр, характеризующий глубину замираний.

Распределение (2), являясь универсальным, удобно с точки зрения имитации радиоканала, так как, меняя лишь параметр moi 0,5 досл,можно pery- 35 лировать глубину замираний от очень глубоких до нуля, т.е ° имитировать радиоканал без замираний.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для моделирования замираний в радиоканале, со- 40 держащее генератор шума, сумматор, интеграторы, инвертор, блок возведения в куб, а также квадратор и блок умножения, при этом выход генератора шума соединен с первым входом 45 сумматора, выход которого подключен к входу первого интегратора, выход которого соединен со вторым входом сумматора и входом второго интегратора, выход которого подключен к вхо- ур дам интегратора и блока возведения в куб, выходы которых соединены с третьим и четвертым соответственно входами сумматора, выход блока умножения подключен к соответствующему входу сумматора, один из входов блока умножения присоединен к выходу первого интегратора, а другой — к выходу квадратора, вход которого со. единен с выходом второго интегратора, введен дополнительный блок умно- dO жения, выход которого подключен к дополнительному входу сумматора, а первый и второй входы соответственно к выходу генератора шума и выходу первого интегратора, 65

На чертеже приведено предлагаемое устройство, структурная электрическая схема.

Устройство для моделирования замираний в радиоканале содержит генератор 1 шума, сумматор 2, интеграторы 3, 4, инвертор 5, блок 6 возведения в куб, квадратор 7, блок 8 умножения и дополнительный блок 9 умножения.

Устройство работает следующим образом.

Белый шум с выхода генератора шума 1 подается одновременно на вход сумматора 2 и на первый вход дополнительного блока 9 умножения, второй вход которого соединен с выходом интегратора 3, а выход с соответствующим входом сумматора 2, другие входы последнего соединены с выходом интегратора 3, инвертора 5, блока 6 возведения в куб, блока 8 умножения, в результате чего на выходе сумматора 2 формируется вторая производная процесса x(t), которая после двухкратного интегрирования на последовательно соединенных интеграторах

3 и 4 представляет собой процесс

x(t), причем входы блока умножения 8 соединены с выходами интегратора 3 и квадратора 7, вход которого соединен с выходом интегратора 4, т.е. с выходом всего устройства.

Устройство моделирует дифференциальное уравнение

Х+ (agX + -Р)Х+Ф вЂ” фХ-2ф®=(А+УХ) (Ц,О причем при следующих значениях параметров уравнения огибающая R(t} узкополосного случайного процесса x(t) на выходе устройства имеет "m-распределение" (2).

Регулировка параметров m иЯ распределения (2) достигается варьированием весовых коэффициентов при суммировании выходных напряжений блоков

8 и 9 умножения и интегратора 3.

Предлагаемое устройство значительно повышает точность моделирования замираний при использовании его в качестве базового блока имитатора радиоканала при испытании систем передачи информации, повышает достоверность результатов испытаний, позволяет более точно прогнозировать реальную работоспособность систем.

Формула изобретения

Устройство для моделирования замираний в радиоканале по авт.св.

842864

Составитель N. Овчаренко

Редактор A. Власенко Техред A.Áàáèíåö КорректорМ. Шароши

Заказ 5105/63

Тираж 745 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

У 648997, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования замираний, введен дополнительный блок умножения, выход которого подключен к"дополнительному входу сумматора, а первый и второй . входи соответственно к выходу генератора шума и выходу первого интегратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Aiiapcxoe свидетельство СССР

Р 648997, кл. 6 06 G 7/6?, Н 04 В 7/00 (прототип).