Автоматический регулятор возбуждения для синхронных машин

Автоматический регулятор возбуждения для синхронных машин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ВОЗБУЖДЕНИЯ ДЛЯ СИНХРОННЫХ МАШН, содержащий регулятор тока возбуждения сильного действия, входы которого соединены с выходами датчика частоты, датчика текущего значения напряжения на шинах синхронной машины, датчиков тока и напряжения ротора, блок управления возбуждением в аварийных режимах , силовой блок, включенный выходом на обмотку возбуждения синхронной машины и источники напряжения форсировки и расфорсировки, соединенные с входами питания силового блока, отличающийся тем, что, с целью повьшения надежности противоаварийного управления и качества электроэнергии за счет улучшения демпфирования электромеханических колебаний роторов синхронных машин, в него дополнительно введены релейный усилитель, переключатель с двумя основными и двумя управляющими входа-. ми, первьй блок управления переключателем , который имеет на входе два пороговых элемента со своими уровнями срабатьшания, причем выходы пороговых элементов подключены к входам двухвходового элемента И, второй блок управления переключателем, на п входах которого установлены пороговые элементы с соответствующими уровнями срабатывания, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, выход .логического элемента И включен на первый управляющий вход переключателя, а выход логического элемента ИЛИ - на второй управляющий вход, силовой блок выполнен в виде ключа, а блок управления возбуждением в аварийных режиS мах - в виде сумматора с тремя вхо (Л дами, на каждом из которых установлены согласующие усилители, причем первый вход связан с выходом датчика частоты через интегратор, второй вход - с выходом датчика частоты непосредственно, а третий вход - с выходом датчика частоты через дифференциатор, при этом выход блока управления возбуждением в аварийных режимах соединен со сд с первым основным входом переключателя , второй основной вход которого связан с выходом регулятора тока возбуждения сильного действия, причем выход переключателя включен через релейный усилитель на управляЮ11ЩЙ вход силового блока, при этом входы первого блока управления переключателем соединены с первым и вторым входами сумматора блока управления возбуждения в аварийных режимах, а входы вторрго блока управления переключателем связаны с выходами датчиков режимных параметров синхронной машины.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCHOIVlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3670021/24-07 (22) 09. 12. 83 (46) 07.08.85. Бюл. Р 29 (72) P.Ñ.Áåéì, В.А,Веников, Ф.Д.Оруджев, Е.В.Пруидзе и В.А.Штробель (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт (53) 621 ° 316.722:621.313.322(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 448562, кл. Н 02 P 9/10, 1972, Соловьев И.И. Автоматические регуляторы синхронных генераторов.

N. Энергоиздат, 1981, с. 129, (54)(57) 1. АВТОМАТИЧЕСКИ11 РЕГУЛЯТОР

ВОЗБУЖДЕНИЯ ДЛЯ СИНХРОННЫХ МАШИН, содержащий регулятор тока возбуждения . сильного действия, входы которого соединены с выходами датчика частоты, датчика текущего значения напряжения на шинах синхронной машины, датчиков тока и напряжения ротора, блок управления возбуждением в аварийных режимах, силовой блок, включенный выходом на обмотку возбуждения синхронной машины и источники напряжения форсировки и расфорсировки, соединенные с входами питания силового блока, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности противоаварийного управления и качества электроэнергии за счет улучшения демпфирования электромеханических колебаний роторов синхронных машин, в. него дополнительно введены релейный усилитель, переключатель с двумя основными и двумя управляющими входами, первый блок управления переключателем, который имеет на входе два

„„SU„„ l 17 1 950 А пороговых элемента со своими уровнями срабатывания, причем выходы пороговых элементов подключены к входам двухвходового элемента И, второй блок управления переключателем, на и входах которого установлены пороговые элементы с соответствующими уровнями срабатывания, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, выход .логического элемента И включен на первый управляющий вход переключателя, а выход логического элемента ИЛИ вЂ” на второй управляющий вход, силовой блок выполнен в виде ключа, а блок управления возбуждением в аварийных режимах — в виде сумматора с тремя входами, на каждом из которых установлены согласующие усилители, причем первый вход связан с выходом датчика частоты через интегратор, второй вход — с выходом датчика частоты непосредственно а третий вход — с выходом датчика частоты через дифференциатор, при этом выход блока управления возбуждением в аварийных режимах соединен с первым основным входом переключателя, второй основной вход которого связан с выходом регулятора тока возбуждения сильного действия, причем выход переключателя включен через релейный усилитель на управляющий вход силового блока, при этом входы первого блока управления переключателем соединены с первым и вторым входами сумматора блока управления возбуждения в аварийных режимах, а входы второго блока управления переключателем связаны с выходами датчиков режимных параметров синхронной машины.

1171950

2. Регулятор по п. 1, о т л ич ающийс я тем, что в блоке управления возбуждением в аварийных режимах между выходом интегратора и входом первого согласующего усилите1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автоматического регулирования тока возбуждения синхронных машин, преимущественно генераторов 5 большой мощности. целью изобретения является повышение надежности противоаварийного управления и качества электроэнергии за счет улучшения демпфирования 10 электромеханических колебаний роторов синхронных машин.

На фиг. 1 представлена функциональная схема автоматического регулятора возбуждения для синхронных 15 машин; на фиг. 2 — пример выполнения переключателя; на фиг. 3 — взаимосвязь. между датчиками контролируемых параметров и регулятором возбуждения.

Регулятор 1 тока возбуждения силь-20 ного действия (фиг. 1) и блок 2 управления возбуждением в аварийных режимах включены на входы переключателя 3, управляющие входы которого соединены с первым 4 и вторым 5 25 блоками управления переключателем.

Выход переключателя 3 через релейный усилитель 6 соединен с управляющим входом силового блока 7, включенного на обмотку 8 возбуждения синхронной машины 9.

Блок 2 управления возбуждением в аварийных режимах содержит три согласующих услителя 10-12, узлы 13 и 14 выделения переменной составляющей и сумматор 15, входы которого соединены с выходами согласующих усилителей, Первый блок 4 управления переключателем выполнен в виде двух пороговых элементов 16 и 17, выходы которых соединены с двухвходовым логическим элементом И 18, а второй блок .

5 — в виде пороговых элементов 19-23 ля и между выходом датчика частоты вращения ротора и входом второго согласующего усилителя дополнительно включены узлывыделения переменной составляющей контролируемого параметра. и многовходового логического элемента ИЛИ 24.

Переключатель 3 (фиг. 2) может содержать два нуль-органа 25 и 26, управляющий триггер 27 с раздельными входами, выходы которого также как и выходы нуль-органов 25 и 26 соединены с соответствующими входами логических элементов 28 и 29, выходы которых связаны с входами логического элемента ИЛИ 30.

Входы 31 автоматического регулятора возбуждения (фиг. 3) соединены соответственно П1, П2 и ПЗ через интегратор 32 напрямую и через дифференциатор 33 с датчиком 34 частоты вращения ротора, У„ - с датчиком 35 напряжения на шинах синхронной машины, f — с датчиком 36 частоты, и U — с датчиком 37 обратных связей и Р— с датчиком 38 активной мощности, входы которого соединены с трансформатором 39 напряжения и трансформатором 40 тока. Выход датчика 35 напряжения связан с входом датчика 41 максимально допустимого значения напряжения на шинах синхронной машины.

Автоматический регулятор возбуждения для синхронных машин работает следующим образом.

В нормальном режиме выход регулятора 1 тока возбуждения сильного действия через переключатель 3 (вход

42) по цепи нуль-орган 26 — логический элемент И 29 — логический элемент ИЛИ 30.подключен к входу релейного усилителя 6.

Силовой блок (ключ) 7 в зависимости от выходного сигнала релейного усилителя 6, который формируется в соответствии с алгоритмом работы регулятора 1 сильного действия, подает либо положительное форсировочное

11719 напряжение (+ U ), либо отрицательное напряжение расфорсировки (- U P к обмотке 8 возбуждения синхронной машины 9, В результате включения в цепь регулирования релейного усилителя 6, 5 выполненного, например, на базе операционного усилителя без обратной связи, а также нуль-органа 26 реализуется регулятор с большими коэффициентами усиления, который осуществля- 10 ет широтно-импульсное управление возбуждением и позволяет получить желаемые динамические характеристики, при которых обеспечивается максимальная динамическая устойчивость синхронной машины.

При возникновении аварийной ситуации или при появлении какого-либо большого возмущения в энергосистеме, где установлена синхронная машина, переключатель 3 осуществляет перевод регулирования возбуждения синхронной машины на блок 2 управления возбуждением в аварийных режимах.

Момент перехода определяется с помощью второго блока 5 управления переключателем, на входы которого включены, например, сигналы с выходов датчиков напряжения, частоты вращения ротора и активной мощности, 30

При превышении любым из этих сигналов своих заданных установок (Уд, У р У Уб У ), т,e ° при выходе значений контролируемых режимных параметров за допустимые пределы, З5 например при превышении частоты а> вращения ротора значения установки

Уд (при сильном разгоне) или при снижении и) ниже У» (при сильном торможении), на выходе соответствующих 40 пороговых элементов 19-23 появятся сигналы, которые через многовходовый логический элемент ИЛИ 24 и второй управляющий вход 43 воздействуют на переключатель 3 (фиг. 2). Триггер 45

27 перебрасывается и выдает разрешение на логический элемент И 28 на прохождение сигнала с выхода нульоргана 25, на вход 44 которого подключен выход блока 2 управления воз- 50 буждением в аварийных режимах. Таким образом, силовым блоком 7 начинает управлять блок 2 в соответствии с выходным сигналом, получаемым на выходе сумматора 15. Этот сигнал у формируется следующим образом:

S = К дП + К дП + КЗПз, 1

50 где S — линейная комбинация из параметров регулирования синхронной машины П1, П2, ПЗ;

К„, К2, К - соответствующие коэффициенты по каналам.

Сигналы Ь П1 и а П2, соответствующие переменным составляющим параметров П1 и П2, могут быть получены на выходе согласующих усилителей 10 и 11 при включении на их входе выделения переменной составляющей, выполненных в виде, например, разделительных конденсаторов. Выделение переменной составляющей позволяет отказаться от необходимости выбора и изменения уставок по параметрам регулирования

П1 и П2, В зависимости от знака функции S формируется знак напряжения U > на обмотке 8 возбуждения

+Up при S >О при S (О °

Автоматический регулятор возбуждения в аварийных режимах при соответствующем выборе коэффициентов К4, К и К> позволяет получить за счет: перевода регулятора в скользящий режим работы апериодическое протекание электромеханических переходных процессов, причем скорость затухания переходных процессов определяется со » отношением компонент линейной комбинации S.Ïðè этом обеспечивается параметрическая инвариантность системы управления к изменяющимся режимным параметрам синхронной машины и тем самым повышается надежность противоаварийного управления. При таком регулировании осуществляется возврат управляемых координат системы к установившимся значениям по траекториям, близким к оптимальным по качеству переходных процессов.

Переключение на регулятор 1 тока возбуждения сильного действия осуществляется после окончания переходного процесса переключателем. Определение этого момента происходит с помощью пороговых элементов 16 и 17 блока 4. На входы элементов 16 и 17 включены выходы первого и второг6 согласующих усилителей 10 и 11. Когда выходные сигналы ь П1 и ЬП2 этих каналов снижаются ниже уставок У и У, на выходах пороговых элементов 16 и 17

1171950 появляются сигналы. При их одновременном появлении срабатывает логический элемент И 18, который через первый управляющий вход 45 переключателя 3 (фиг. 2) перебрасывает триггер 27.

Триггер 27 снимает разрешение с элЕмента И 28 (закрывает канал связи 10 между блоком 2 управления возбуждением в аварийных режимах и ключом 7) и выдает сигнал на элемент И 29, т.е. в действие вступает регулятор 1 тока возбуждения сильного действия. 15

Переключатель 3 имеет вход установки управляющего триггера 27 в исходное состояние "Установка "0", при коч Ьром действует регулятор 1 возбуждения. По входу "Установка "0" 20 происходит переброс триггера 27 по сигналам, приходящим, например, с устройства ограничения минимального возбуждения, с датчика максимального допустимого значения напряжения на шинах синхронной машины. В качестве параметров П1, П2, ПЗ можно использовать соответственно интеграл от частоты вращения ротора, собственно частоту вращения и производную от нее.

Автоматический регулятор возбуждения синхронных машин, выполненный по данному изобретению, обладает большей универсальностью и широкими функциональными возможностями. Он обеспечивает повышение уровня динамической устойчивости, интенсивное демпфирование электромеханических колебаний роторов синхронных машин, улучшение качества переходных процессов и повышение надежности противоаварийного управления.

Фие.Ю

Составитель А. Лебедев

Редактор А. Шандор Техред С.Мигунова Корректор Е. Сирохман

° а

Закаэ 4913/49 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Ф

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