Энергосистема

 

Союэ Советскнн

Социалистические

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. санд-ву(22) Заявлено I 8.06. 79 (21) 2781368/24-07 (51)N. Кл.

Н 02 J 3/24 с присоединением заявки М

ВееударственныЯ квинтет

CCCP (23) ПриоритетОпублнковано15.07.81 ° Бюллетень М 26 ао делен нзабретеннй и еткрытнЯ (53у УДК621.311. .016.33 (088.8) Дата опубликования описания 17.07.81

А. Л. Виницкий, A. М. Вейнгер, М. Н. Кузьии

А.А. Янко-Триницкий, 10. М. Полузадов и Ф.Я. (22). Авторы изобретения (7l) Заявитель

Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С.М.Кирова.:1 t

t! (54) ЭНЕРГОСИСТЕМА

1 з

Изобретение относится к группе устройств, называемых компенсаторами и применяемых в электроэнергетике для решения проблемы повышения качества и надежности функционирования энергетических систем. К числу указанных проблеи относится и проблема функционирования энергетических систем в условиях возникновения кратковременного (на несколько секунд) дефицита генерируемой мощности энергосистемы. Этот дефицит может достигать значительной величины в результате аварийного отключе-. ния группы генераторов энергосистемы или дополнительно питающей систе му ЛЭП. Как следствие возникновения дефицита генерируемой мощности иомет иметь место значительное снижение частоты систеиы. При этом в действие прежде всего вступает регу лирующая станция, стреиящаяся поддермать частоту системы. Если регуляторы станции не обладают нужным

2 уровнем быстродействия, а мощности станции недостаточно для покрытия дефицита, то частота системы продолжает сниматься н в действие встуS пает устройство аварийной частотной разгрузки (АЧР). Это устройство отключает ряд потребителей, в результате чего удается восстановить баланс активной мощности энергосистемы и предотвратить дальнейшее понижение частоты $1 J.

Однако применение АЧР может привести к существенному экономическому ущербу, возникающему в результате нарушения нормального функционирования аварийно отключенных потребите-. лей.

Наиболее близкой к предполагаемой является энергосистема, которая содермит турбоагрегат с первичныи и вторичныи регуляторами,-асинхронизированную синхронную машину (ACM) с маховиком. Статор АСМ подключен к шинам ведущей станции. Ротор подключен

847434 сз

55 к регулируемому источнику питания, например тнристорыому цепи управления которого подключены к выходу регулятора скорости и напряжения асинхрониэированной синхронной машины.5

Входы укаэанного регулятора подключены к выходам датчика углового положения ротора относительно синхронно вращающейся системы координат, датчика скорости, датчиков фазовых lp токов статора и ротора, датчиков напряжения без статора, датчика модуля напряжения электрической сети и регулятора частоты энергосистемы, вход обратной связи которого соединен с 1S выходом датчика частоты энергосистемы I2)

Недостатком известного устройства является то, что оно не предотвращает срабатывание устройств, автомати-20 ческой частотной разгрузки, так как

ACM установлена на шинах ведущей станции.

Цель изобретения — повышение на" дежности функционирования энергосистемы путем предотвращения аварийного отключения ее потребителей.

Указанная цель достигается тем, что в энергосистеме, содержащей источники электроэнергии, линии электропередачи, связывающие источники питания с узлами нагрузки, АСИ с маховиком, ротор которой подсоединен

35 к регулируемому источнику питания, например тиристорному преобразователю частот, к выходу регулятора скорости и напряжения, входы которого подключены к выходам датчика углово40 го положения ротора- относительно син- . хронно вращающейся системы координат, датчика скорости, датчика фазовых токов статора и ротора, датчика напря. жения фаз статора, задатчика модуля напряжения электрической сети и регулятора частоты энергосистемы, вход обратной связи которого соединен с выходом датчика частоты.энер-. госистемы, ACM включена в узел нагрузки, а энергосистема снабжена регулятором скорости, выход которого соединен с управляющим входом регулятора частоты энергосистемы, вход обратной связи. соединен с датчиком скорости АСМ, а вход задания подключен к дополнительно введенному источнику задания установившегося значения скорости АСМ, 4

На чертеже дана функциональная схема энергосистемы.

Устройство содержит асинхронизированную синхронную машину 1 (ACM),, регулируемый источник 2 питания, например тиристорный преобразователь частоты, управляемый сигналами О

ОВ,, . < „ датчик 3 скорости ротора; регулятор 4 АСИ; датчик 5 частоты; регулятор 6 частоты, регулятор 7 уста. новившегося значения скорости АСМ; эадатчнк 8 модуля напряжения сети; датчик 9 углового положения ротора в системе синхронно вращающихся осей о(—, ось о которой жестко связана с вектором Ч напряжения статора

ACM датчики 10-12 напряжений и токов фаэ статора и ротора соответственно.

Регулятор 4 АСИ 1 управляющими выходами подключен к регулируемому источнику 2 питания, например тиристорному. На входы регулятора подаются сигналы Од, ОЫ1, О щ с датчика

10 напряжения статора АСИ;

i g - с датчика 11 тока статора

АСИ; — с датчика 9 углового положенйя .ротора АСИ1 1,е ч» I ч 1сч с датчика тока ротора АСИ; Ugly» с задатчика 8 модуля напряжения сети и

Щ -. c датчика 3 скорости ротора АСИ

Кроме того, вход регулятора 4 ACM подключен к выходу регулятора 6 частоты энергосистемы, к управляющему входу которого подключен выход регулятора 7 скорости.

Постоянная времени контура скорости АСИ Т на два-три порядка пре6 вышает постоянную времени контура регулирования частоты То.

Следовательно, процессы регулирования частоты энергосистемы имеют большую скорость протекания на фоне практически постоянного задания по частоте 111), которое может медленно изменяться под действием регулятора установившегося значения скорости .АСМ.

В случае возбуждения АСИ от шеститактного преобразователя частоты с непосредственной связью минимально допустимое значение Т 1 составляет

0,002-0,005 с, определяя весьма высокое быстродействие контура регулирования частоты.

Работа энергосистемы протекает следующим образом.

Предлагаемая энергосистема аналогичным образом обеспечивает компенсацию и избытка активной мощности энергосистемы.

Таким образом, изобретение повышает надежность энергосистемы путем компенсации дефицита мощности, что

5 ,8474

В статическом режиме работы энергосистемы прн фиксированном значении частоты И) =const баланс активной мощности обеспечивается активной мощHocTblo генераторов системы РС.у lf ак; тивной мощностью Рлэл при нулевой активности мощности Р АСМ.

Таким образом

+ Р + ...+ Р. =Р +Р г и .1нспу 2llarp 11.íñã с r лэп

P =0 и =const.

В этих условиях за счет работы регуляторов 7 установившегося .значения скорости, регулятора" 6 частоты энергосистемы и регулятора 4 АСМ обес-5 печивается работа ACM с нулевым активным током на скорости ЮВ= 00 Реактивный ток ACM равен нулю, если

U> равно напряжению задания 0

Динамика асинхронизированного син- 20 хронного компенсатора определяется взаимодействием всех рассмотренных контуров. регулирования.

Процесс компенсации кратковременного дефицита генерируемой активной мощности энергосистемы протекает следующим образом.

При отключении, например, одной из ЛЭП в энергосистеме возникает де*) 30 .фицит генерируемой активной мощности

Р 1огр > Р вн и частота системы начинает понижаться, приводя по линии обратной связи s действие регулятор 6 частоты, воздействующий на управляющий вход регулятора ACM 4. На управ35 ляющем входе регулятора ACM 4 появляется сигнал, вызывающий понижение скорости АСИ и выдачу в энергосистему активной мощности РВ, в точности соответствующей возникшему в системе дефициту. АСМ воспринимает на себя этот дефицит за время, равное приблизительно. 0,05 с. Баланс активной мощности и частота энергосистемы

45 восстанавливаются при отключенной

ЛЭП. Для генерирования активной мощности ACM расходует запас кинетической энергии вращающегося ротора и маховика. АСИ несе-. на себе активную мощность, равную дефициту в течение всего промежутка времени At< l ключения ЛЭП. По истечении этого промежутка времени происходит включение на энергосистему ранее отключенной

ЛЭП. При этом в энергосистеме вновь возникает нарушение баланса мощности (обратного знака), который восстанавливается приблизительно за 0,05 с

34 6 за счет прекращения генерирования мощности ACM в результате действия регулятора 6 частоты, который обеспечивает разгрузку АСИ вследствие возрастания частоты энергосистема после включения ЛЭП. На этом заканчивается первый этап переходного процесса, свя" занный, в основном, с работой быстродействующей части системы регулирования АСМ (регуляторы 6,4), генерирующей активную мощность эа счет расхода своих энергетических ресурсов (кинетическая энергия} при понижении скорости вращения ротора.

Второй этап переходного процесса заключается в восстановлении энергетических ресурсов АСМ, т.е. восстановлении скорости ее ротора, после включения ранее отключенной ЛЭП. Развитие процесса восстановления скорости вращения ротора ACM начинается одновременно с моментом отключения ЛЭП; когда начинает понижаться скорость вращения ротора АСМ. При этом по линии обратной связи на вход медленно действующего регулятора 7 установившегося значения скорости ротора АСИ поступает сигнал, вызывающий появление на управляющем входе регулятора 6 частоты сигнала, соответствующего заданию на понижение Qg частоты энергосистемы. Однако изменение этого сигнала задания происходит настолько медленно, что весь первый этап вереходного процесса проходит практически при условии UD q const. После включения ЛЭП сигнал 00в продолжает, понижаться, вызывая sa счет работы регулятора 6 частоты потребление из энергосистемы активной мощности асинхронизированной синхронной машиной.

Это приводит к медленному разгону

АСМ, и, в конечном итоге, к восстановлению энергетических ресурсов ком= пенсатора. При <ь» Ю заканчивается второй этап переходного процесса.

АСИ полностью разгружается от активного тока и энергосистема приходит в стационарное состояние, предшествующее отключению ЛЭП.

Формула изобретения предотвращает излишнее отключение потребителей.

Энергосистема, содержащая источники электроэнергии, линии электропередачи, связывающие источники питания с узлами нагрузки, асинхронизированную синхронную машину (ACM) с маховиком, ротор которой подсоединен к регулируемому источнику питания, например тиристорному преобразователю частот, цепи управления которого подключенЫ к выходу регулятора скорости и напряжения, входы которого подключены к выходам датчика углового положения ротора относительно синхронно вращающейся системы координат, датчика скорости, датчика фазовых токов статора и ротора, датчика напряжения фаэ статора, задатчика модуля напряжения электрической сети и регулятора частоты энергосис47434 8 темы, вход обратной связи которого соединен с выходом датчика частоты энергосистемы, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения надежности функционирования энергосистемы путем предотвращения аварийного отключения потребителей энергосистемы, АСМ включена в узел нагрузки, а энергосистема снабжена регулятором

to скорости, выход которого соединен с управляющим входом регулятора частоты энергосистемы, вход обратной связи соединен с датчиком скорости АСМ, вход задания подключен к дополнитель15 но введенному источнику задания установившегося значения скорости АСМ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

20 l. Беркович М. А. и Семенов В.А.

Основы автоматики энергосистем. М., "Энергия". )968, с. 296-304.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 2704805/24-07, кл. Н 02 J 3/24, 1979.

ВНИИПИ Заказ 5515/8l Тираж 675 Подписное

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