Способ моделирования располагаемой реактивной мощности турбогенератора

Способ моделирования располагаемой реактивной мощности турбогенератора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК 1> 4 Н 02 1 3/18

1 I5,. е е

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 е.;е е.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3970572/24-07 (22) 22. 10.85 (46) 15,03.88. Бюл. У 10 (71) Томский политехнический институт им. С.M.Êèðîâà (72) A.Â.Øìîéëîâ (53) 621 ° 313.322-81.001 ° 57(088.8) (56) Усов С.В. Электрическая часть станций ° Л.: Энергия, 1977,с.46-47.

Маркевич И.M. Режимы энергетических систем. М.: Энергия, 1969, с. 265-266. (54) СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ РАСПОЛАГАЕМОЙ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ ТУРБОГЕНЕРАТ0РА (57) Изобретение относится к области электротехники ° Цель изобретения упрощение и повышение точности. Для этого измеряют фазное напряжение статора турбогенератора, формируют синусоидальный сигнал, модуль которого равен допустимому полному току статора. Этот сигнал расщепляют на ортогональные составляющие так, что„„SU„„1381648 А 1 бы одна из них совпадала по фазе с фактическим активным током ста тора.

Регулируют фазу синусоидального сигнала и при равенстве величин ортогональной составляющей и фактического активного тока получают полный моделируемый ток статора. Моделируемый ток ротора получают путем умножения тока намагничивания, соответствующего внутренней ЭДС, на отношение

ЭЛС поперечной оси к внутренней ЭДС, Сравнивают моделируемый ток ротора с его допустимым значением и в случае превышения над последним уменьшают моделируемый полный ток статора до установления равенства моделируемого тока ротора с его допустимым значением. После установления указанного равенства фиксируют значение моделируемого реактивного тока статора.

Располагаемую реактивную мощность получают в результате умножения зафиксированного значения моделируемого реактивного тока статора на напряжение статора. 2 ил.

1381648

Изобретение oTносится к э Iåêòро.энергетике, а именно к упрлвг»ению режимами работы энергосистем и может быть использовано для непрерывного контроля располагаемой реактивной мощности неявнополюсных синхронных машин, клк правило турбогенераторов.

Цель изобретения — упрощение опе,раций и повышение точности способа моделирования рлсполагаемой реактивной мощности турбогенератора.

Нл фиг. 1 приведены векторные диаграммы формирования внутренней

ЭДС, ЭДС поперечной оси, характеристика холостого хода (ХХХ) и использовлнпе их для определения тока ротора; нл фиг. 2 — пример выполнения блок-схемы устройства, осуществляющего способ, Способ состоит в том, что измеряют текущее флзное напряжение и факт:»ческий полный» ток статорной обмотки I с лктивной I и реактивной I состлвляющю»и. Формируют сиВ нусоидлльный» сигнал, модуль которого равен допустимому полному току стлторл. Для этого расщепляют его на ортогональные составляющие так, чтобы однл пз них совпала с вектором лктпвного тока машины, а фазу регулируют нз условия выравнивания величины этой ортогональной составляющей с величиной фактического активного тока.

Если измеренный ток статора та— кой, что активная его составляющая, совпадающая с вектором измеренного напряжения U равна I то после дс дс выравнивания с ее величиной I велиЬ чины ортогональной составляющей регулируемого по фазе синусоидального сигнала вектор последнего достигает положения, в котором он характеризуется как моделируемый ток статора I,,разложенный на фактический активный I и допустимый реактив Всг ньп» IP токи по условию допустимого тока стлторл I д дс

Величина I полученного допустимоГ а.

r o реактивного тока I не является располлгаемым реактивным током, так как ток роторn соответствующий моделируемому току статора I, оказалI ся больше своей допустимой величины.

Это подчеркнуто также в верхнем инэ а а. дексе в обозначениях I, I с,, ? P °

Если бы ток ротора, соответствующий

55 моделируемому току статора, не превысил допустимое значение, то моделируемые полный и реактивный токи статора были бы располагаемыми по условию допустимого тока статора, а в обозначениях этих токов был бы исключен верхний индеКс. дci

Так как величина I не является располагаемым реактивйым током из-за превышения током ротора допустимои величины, необходимо уменьшение величины моделируемого тока статора

I, дальнейшее регулирование его фазы и перераспределение ортогональных составляющих пока составляющая, совпадающая с вектором активного тока, не уравняется по величине с последним. Такую процедуру выполняют до тех пор, пока ток ротора, соответствующий уменьшенному моделируемому току статора, не снизится до своего допустимого значения. Полученная при этом реактивная составляющая уменьшенного моделируемого тока статора является допустимым реактивным током по условию допустимого тока ротора и одновременно располагаемым реактивным током генератора, так как наряду с равенством тока ротора его допустимой величине обеспечено гарантированное непревышение полным моделируемым током статора своего допустимого значения, Для случая, когда фактический ток статора I имеет активную Тц и реактивную IP составляющие, а регулирование фазы синусоидального сигнала с величиной допустимого тока статора (исходя из равенства величины ортогональной составляющей этого сигнала, совпадающей с вектором активного тока Io, величине последнего) не позволяет получить непревышения током ротора допустимого значения и требует уменьшения величины регулируемого по фазе синусоидального сигнала, на фиг. 1 представлен вектор уменьшенного указанного тока или мо д делируемого полного тока статора I в момент снижения его до величины, при которой ток ротора аналогично снизился до допустимого значения.Моделируемый ток статора ? Р для опиа санных условий и его ортогональная составляющая I "являются располагае дп

P мыми соответственно полным током II статора I и располагаемым реактив и ным током I генератора, так как

1381648 найденные из условия равенства тока ротора допустимому значению они также гарантированно удовлетворяют условию непревышения полным моделируе5 мым током статара допустимой величины, т.е. удовлетворяют всем требованиям определения располагаемого реактивного тока °

Таким образом, моделирование рас- 1р полагаемого реактивного тока может быть осуществлено в рамках одного или двух последовательных этапов в зависимости ат фактического режима генератора па активной загрузке и напряжению. Если в пределах первого общего этапа, реализуемого, исходя из равенства величины моделируемого полного тока статора допустимому ,значению, окажется выполненным усла- 2р вие непревышения током ротора допустимой величины, то процесс моделирования располагаемого реактивного тока на этом заканчивается. Если данное условие на первом этапе оказа- 25 лось невыполненным, то реализуется второй этап моделирования, исходя из равенства моделируемого тока ротора допустимому значению, который состоит в многократной реализации ЭО процедуры первого этапа при сниженных величинах моделируемого полного тока статора, пока ток ротора не снизится до допустимого значения,при котором не будет гарантированно превышения величиной моделируемого тока

35 статора допустимого значения.

Следовательно, для реализации предлагаемого способа моделирования располагаемого реактивного тока не40 обходим непрерывный контроль тока ротора генератора, соответствующего моделируемым полному и реактивному токам статора. Это требует непрерывного вычисления моделируемого тока

45 ротора при изменении моделируемого полного тока статора как по фазе, так и по величине. Делают это путем выполнения последовательности операций.

Рассмотрим эти операции на примерах трех разных режимов генератора, имеющих место при моделировании располагаемого реактивного тока на первом и втором этапах: в одном из исходных режимов, характеризующемся

I полным током статора I в одном из промежуточных режимов, который соответствует моменту окончания первого этапа моделирования, когда обеспечено равенство моделируемого тока статора допустимому значению, но моделируемый так ротора при этом превышает допустимую величину, т.е. в режиме с полным моделируемым током а, статара I ; в окончательном режиме, который соответствует моменту окончания второго этапа моделирования, когда получен располагаемый реактивный ток по условию равенства моделируемого тока ротора допустимому значению, а моделируемый ток статора при этом гарантированно не превышает допустимого значения, т.е. в режиме с полным током статарной обмотки Т = ТдР.

Указанную последовательность начинают с определения падения напряжения на активном г и индуктивном сопротивлении рассеяния 1х от протекания полного тока статара Величина активного сопротивления статорнай обмотки ничтожно мала, поэтому принимают гц = О. Тогда падение напряжения для исходного, промежуточного и окончательного режимов равно д и

1х ;Т, 1х 1, 1хОЕ . Суммирование с текущим напряжением U дает внутреннюю ЭДС для каждого из режимов соответственно

3 п, и

U+jx I; E U+jx I; Е О+1

По величине внутренней ЭДС Е. и

Е,, Е. с помощью ХХХ (зависимасти напряжения холостого хода или внутренней ЭДС при нагрузке генератора от тока ротора) определяют ток намагничивания машины, приведенный к обмотке ротора для исходного I, про1 о межуточного Ig и окончательного I о

1 режимов. Через начало координат ХХХ и точки (Iy, Е ) для исходного, f о ° д (I, Е; ) для промежуточного, (I <

Е") для окончательного режима проводят прямые или нагрузочные характеристики соответственно без обозначения Э и Зр, наклон которых определяет режим магнитной системы генератора, степень насыщЕния..

По известному сопротивлению взаис с моиндукции х = х — х и синхранао . d б ному реактансу х, соответствующим

ХФ Хм точке ХХХ (I Е, = U = 1), в которой внутренняя ЭДС равна номинальному или единичному значению в относительных единицах напряжения, а так

1381648 хл хх о и

I х = х ас М Д паде

0 ние напряжения суммируют с внутренней

ЭДС, в результате получают для каждого из режимов ЭДС поперечной оси

Е

jxî

З МЕЧ

I = I и

Е; а!

I = I о

Е

I = Т

Ц

1 бе операции определения тока ротора . по нагрузочной характеристике обеспечивает простоту и точность. Наклон прямой нагрузочной характеристики однозначно связан с характеристикой холостого хора, а следовательно, с 40 текущим режимом генератора. Это позволяет с помощью линейных операций учесть изменение сопротивления взаимоиндукции при насыщении магнитной системы простыми и однотипными с 45 операциями определения внутренней

ЭДС и тока намагничивания действиями получить ток ротора. Ток намагничивания находят в последовательности: определяют падение напряжения от пол50 ного тока статора на активном сопротивлении и сопротивлении рассеяния статорной обмотки. Это падение напряжения суммируют с текущим напряжением, что дает внутреннюю ЭДС, по величине которой с помощью ХХХ получают ток намагничивания. Ток ротора в предложенном способе после учета изменения сопротивления взаимоиндукнамагничивания — току ротора при холостом ходе генератора, и кратности отличия тока намагничивания соответкх о с х = х х = x .а .s ° .д .а

II

Определяют падение напряжения от протекания моделируемого тока статора по сопротивлению взаимоиндукции соответственно в исходном, промежуточном и окончательном. режимах:

По модулю ЭДС поперечной оси каж3< и дого режима Е, Е, E с помощью нагрузочной характеристики соответствующего режима: без обозначения, д

Полученный ток ротора находится в однозначной, однако нелинейной и неявной зависимости от моделируемых реактивного и полного тока статора, фактического активного тока и текущего напряжения статорной обмотки.

Использование в предложенном спосоствующего режима от тока холостого хода находят сопротивление взаимоиндукции машины в данном режиме: дропределяют ток ротора ? в исходном

f Э )

I< промежуточном и 1 окончательном режимах. Последние могут быть вычислены также по формулам ции из-за насыщения магнитной системы получают в аналогичной последовательности: определяют падение напряжения от полного тока статора на сопротивлении взаимоиндукции, это Падение суммируют с внутренней ЭДС, что дает ЭДС поперечной оси, по величине которой с помощью нагруэочной характеристики находят ток ротора, При этом все операции по определению тока .в роторе являются линейными.

Способ регулирования фазы и снижения величины полного моделируемого тока статора осуществляется в два этапа — регулирование фазы этого то" ка при неизменной величине, равной допустимому значению тока статора, и сравнение получающегося при этом тока ротора с допустимым значением и, если последний превышает допустимое значение, переход ко второму этапу многократного повторения процедуры первого этапа при непрерывном снижении величины моделируемого тока статора, пока соответствующий ему ток ротора не снизится до допустимого значения. Оба этапа выполняют по одной и той же процедуре регулирования фазы моделируемого тока статора исходя из выравнивания величины ортогональной составляющей моделируемого

1381648 тока статора, совпадающей с вектором фактического тока, и величины последнего, причем первый этап, как более простой, не требующий снижения величины моделируемого тока статора по сравнению с допустимым значением, когда соответствующий моделируемому току статора ток ротора не превышает допустимого значения, позволяет 10 получить располагаемый реактивный ток, не переходя ко второму более сложному этапу. Усложнение второго этапа состоит в необходимости снижения величины моделируемого тока ста- 15 тора исходя из снижения соответствующего ему тока ротора до допустимого значения. В остальном операции в ""орого этапа те же самые, что и на первом этапе. 20

Предложенный способ характеризуется простотой, однотипностью и линейностью операций, чем достигатся повьпиение точности моделирования располагаемого реактивного тока. 25

Блок-схема осуществляющего устройства, способ (фиг. 2), содержит трансформатор 1 напряжения, трансформатор 2 тока, преобразователь 3 синусоидального тока в синусоидаль- 30 ное напряжение, преобразователь 4 синусоидального напряжения в синусоидальное напряжение, сдвинутое на о

90, преобразователя 5 и о синусоидального сигнала в синусоидальное напряжение, фазовый модулятор 7, суммирующие 8, 9 и управляемые 10-13 усилители, блок 14 умножения, блок

15 нелинейности, блоки 16-20 сравнения, запоминающие элементы 21-23, фазочувствительные выпрямители 24-26, выпрямители 27-30, фильтры 31-37 нижних частот, источники 38-40 заданного сигнала, таймерное устройство 41, управляющее ключами 42-49, вентиль 50.45

На входы трансформатора 1 напряжения (ТН) и трансформатора 2 тока (ТТ) поданы соответст енно первичные фазное напряжение и ток статорной обмотки. На выходах этих трансформато50 ров имеют место соответственно вторичные фазное напряжение U и ток ста--орной обмотки I. Выход трансформатора напряжения соединен с одним иэ входов фаэочувствительных выпрямителей 24 (ФВ1), 25 (ФВ2), суммирующего 8 (СУ1), управляемого 10 (УУ1) усилителей, также через преобразователь 4 (ПН) с одним из входов фаэочувствительного выпрямителя 26 (ФВЗ), через выпрямитель 28 (В2) и фильтр

35 (Ф5) с одним из входов блока 14 умножения (МУ). Выход трансформатора тока через преобразователь 3 (ПТ) соединен с другим входом фазочувствительного выпрямителя 24 (ФВ1), выход которого через фильтр 31 (Ф1) подключен к одному из входов блока

16 сравнения (БС1). Другой вход последнего через фильтр 35 (Ф2) соединен с выходом фазочувствительного выпря" мителя 25 (ФВ2), а выход — с одним из входов фазового мовулятора 7 (ФМ), выход которого подключен к одному (функциональному) из входов управляемого усилителя 11 (УУ2), выход которого присоединен к другим входам фазочувствительных выпрямителей 25 (ФВ2) и 26 (ФВЗ), через преобразователь 6 (|TC2) — к другому входу суммирующего усилителя 8 (СУ1), через преобразователь 5 (ПС1) и ключ 42 другому (функциональному) входу управляемого усилителя 12 (УУЗ). Выход управляемого усилителя 10 (УУ1) соединен с другим (управляющим) входом фазового модулятора 7 (ФМ), через выпрямитель 27 (В1) и фильтр 34 (Ф4) — с одним из входом C;чoxа 1? сравнения (БС2), другой вход которого соединен с источником 38 заданного сигнала (ДС), а выход — с управляющим входом управляемого усилителя 10 (УУ1) . Выход фазочувствительного выпрямителя 26 (ФВЗ) через фильтр 33 (ФЗ) подсоединен к другому входу блока 14 умножения (МУ), выход которого является выходом устройства. Выход суммирующего усилителя 8 (CY1) присоединен к одному из входов суммирующего усилителя 9 (СУ2), а через выпрямитель 29 (ВЗ) и фильтр 36 (Ф6) — к выходу блока

15 нелинейности (БН) и через ключ 43 к одному (функциональному) из входов управляемого усилителя 13 (УУ4), который также через ключ 44> фильтр 37 (Ф7) и выпрямитель 30 (В4) соединен с выходом суммирующего усилителя 9 (СУ2). Другой вход последнего через ключ 45 соединен с одним нз входов блока 18 сравнения (БСЗ) и выходом управляемого усилителя 12 (УУЗ), функциональный вход которого через ключ 46 подключен к выходу блока 15 нелинейности (БН) и одному Н3 входов блока 19 сравнения (БС4), цругой

1381648

10

30

45

55 вход которого соединен с выходом управляемого усилителя 13 (УУ4) и одним из входов, блока 20 сравнения (БС5), а выход через ключ 47 и запоминающий элемент 21 (ЗЭ1) — с управляющим входом управляемого усилителя

13 (УУ4). Другой вход блока 20 сравнения (БС5) подсоединен к источнику

40 заданного сигнала (ДР), а выход через ключ 49, запоминающий элемент

23 (ЗЭЗ) и вентиль 50 (ВТ) — к другому (управляющему) входу управляемого усилителя 11 (УУ2). Другой вход блока 18 сравнения (БСЗ) соединен с источником заданного сигнала 39 (НХ), а выход через ключ 43 и запоминающий элемент 22 (ЗЭ2) с управляющим входом управляемого усилителя 12 (УУЗ).

Устройство, осуществляющее предложенный способ, работает следующим образом.

Для получения синусоидального сигнала, величина которого равна допустимому току статора I в устройстве предусмотрен контур регулирования, состоящий из управляемого усилителя 10 (УУ1), блока 17 сравнения (БС2), выпрямителя 27 (B1) и фильтра 34 (Ф4). На функциональный вход усилителя 10 (УУ1) подано фазное напряжение U с выхода трансформатора напряжения. Выходной сигнал усилителя 10 (УУ1) U проходит выпрямитель 27 (В1) и фильтр 34 (Ф4) и преобразуется в сигнал постоянного тока U . Последний поступает на один из входов блока 17 сравнения (БС2), на другой вход которого подается с источника 38 заданного сигнала (ДС) неизменный сигнал постоянного тока

1 . На выходе 17 (БС2) образуется .Э

1 рассогласование П вЂ” I, которое подается на управляющий вход управляемого усилителя 10 (УУ1), и изменяет его коэффициент передачи. Благодаря а этому рассогласование U — I снижается и в пределе стремится к нулю, Э при этом V = I . Следовательно, независимо от величины фазного напряжения U на выходе управляемого усилителя будет синусоидальный сигнал

U, величина которого всегда равна

18 1, 1д д

Сигнал T подается на функциональный вход фазового модулятора 7 (ФМ), на управляющий вход которого поступает сигнал с выхода блока 16 сравнения (БС1). Вследствие этого фаза сигнала на выходе фазового модулятора 7 (ФМ) меняется. Этот сигнал поступает на функциональный вход управляемого усилителя 11 (УУ2), на выходе которого имеет место синусоидальный сигнал с той же фазой, но может быть изменен по величине за счет рассогласования между моделиI руемым током ротора If и его допуса тимым значением I, т.е. If — 1 поданного на управляющий вход этого усилителя и изменяющего его коэффициент передачи. Выходной синусоидальный сигнал управляемого усилителя является полным моделируемым током

I статора I, соответствующим величи-! не I sing моделируемого реактивного тока. Чтобы этот ток достиг величины и фазы, соответствующих величине располагаемого реактивного тока

I = I = I sin по условию допус0 Эс ° 3

Р Р тимого тока статора действует конI тур регулирования его фазы, исхоI дя иэ условияy =qЭ. Этот контур выполнен на основе блока 16 сравнения (БС1) и фазового модулятора 7 (ФМ) .

Чтобы ток I достиг величины и фазы, соответствующих величине располагаемог реактивного тока I" = 1 1 =

Р Г

I s in по условию допустимого тока ротора совместно работают два контура регулирования: указанный контур

I ! который отрабатывает фазу(тока I исходя из условия (= q 1, и другой контур на основе обобщенного формиЭ рователя рассогласования I — I полf 1 ного тока ротора относительно допустимой величины (фиг. 2, обведен штрихпунктирной линией) и управляемого усилителя 11 (УУ2), отслеживающий величину I исходя из условия (1 () ЯО

I I,,где I — величина тока статора 1 1, соответствующая допустимому току ротора ?1 Режим работы контуров регулирования обеспечен за счет вентиля 50 (ВТ). Вентиль закрыт

I при рассогласовании 1 — I О, вследствие чего работает только контур на основе 16 (БС1) и 7 (ФМ). Наа оборот при If — I ) 0 вентиль открыт

f и наряду с контуром 16 (БС1) и 7 (ФМ), действует контур на основе обобщенного формирователя, вырабатывающего а рассогласование I — If и управляемого усилителя 11 (УУ2). Открытый вентиль 50 (ВТ) в этом случае пропускает положительное рассогласование

1381648

1 — 1 на управляющий вход усилите3

1 ля 11 (УУ2) .

Контур «а основе блока 16 сравнения (БСI ) и фазового модулятора 7

5 (ФМ) включает также фазочувствительный выпрямитель 25 (ФВ2), фильтр 32 нижних частот (Ф2), управляемый усилитель 11 (УУ2). Работа его происходит следующим образом. Синусоидальный 10 ь сигнал полного тока статора I с выхода управляемого усилителя 11 (УУ2) поступает на один из входов фазочувствительного выпрямителя 25 (ФВ2)> на другой вход которого подано поляризующее фазное напряжение U. На выходе выпрямителя вырабатывается сигнал, среднее значение которого равно

I 1 I

I cosg где Р— угол между вектора?

I ми U u I. Среднее значение I cosIg 2О формируется с помощью фильтра 32 (Ф2).

I 1

Сигнал постоянного тока 1 сояЧ) подан на второй вход блока 16 сравне— ния (БСI), на первом входе которого имеет место аналогичный сигнал постоянного тока, представляющий величину I cos g активной составляющей фактического полного тока статора

В результате на выходе блока сравнения образуется рассогласование !

I cos(f — Icosy, которое воздействует на управляющий вход фазового модулятора 7 (ФМ), на функциональный вход которого подан синусоидальный сигнал I . Ha выходе фазового модулято д ра 7 (ФМ) имеет место синусоидаль35

Я! ный сигнал I, который однако имеет другую фазу (g . Сигнал I подан на д) функциональный вход управляемого усилителя 11 (УУ2) . Если вентиль 50 4 (ФТ) в цепи сравнения этого усилите1 ля закрыт, т.е. If — If О, то на выходе 11 (УУ2) будет тот же сигнал

I с фазой cp . Если вентиль 50 (ВТ) а открыт (I< — I ) О), то коэффициент передачи 11 (УУ2) снижается за счеТ

) воздействия рассогласования Е > — 1

» на управляющий вход усилителя 11 (УУ2) и на его выходе имеет место

t сигнал I с фазой (Р, т.е. с фазой сигнала I на функциональном входе д)

11 (УУ2). Таким образом, на выходе блока 16 сравнения (БС1) имеет меса

I то рассогласование I cos(g — Icos (Р при закрытом вентиле 50 (ВТ) или

If — I а О и I созсР - 1соз?Р при

f а открытом вентиле или If — If ) О.

Указанное рассогласование за счет функционирования контура снижается, стремясь к нулю . В результате «а выходе управляемого усилителя образуется либо сигнал 1 = 1 = I, соответствующий величине располагаемого реактивного тока I = I д а а

I cosy = I cosy при отслеживании последнего по условию допустимо) го тока статора (If — I с О, вентиль

50 (ВТ) закрыт, либо сигнал I" — I = I P, соответствующий величине располагаемого реактивного тока

)т д

I = I Р = I Р cosII) Р при отслеживании его по условию допустимого тока

I ротора (If — I < ) О, вентиль 50 (ВТ) открыт) ° Контур на основе обобщенного формирователя рассогласования а

I< — I» (фиг . 2, обведен штрихпунктирной линией) и управляемого усилителя 11 (УУ2) содержит также вентиль

50 (ВТ), который подключает вырабо) танное рассогласование If — If на управляющий вход 11 (УУ2), если а

I» — If > О, и разрывает цепь управления усилителя 11 (УУ2) при If д

If c О. При открытом вентиле (I

If О) контур действует, обеспечивая а снижение рассогласования Е» — If устремляя его к нулю. При закрытом вентиле (I — I 0) контур не дейд

»» ствует.

Полученный на выходе управляемого усилителя 11 (УУ2) синусоидальл а ас ный сигнал I = I = I, являющийся полным током статорной обмотки по условию допустимого тока статора (If — If 0), или I = I = I Р, явI I) ) д ляющийся полным током статорной обмотки по условию допустимого тока а ротора (If — If )О), подается на один иэ входов фазочувствительного выпрямителя 26 (ФВЗ), на другой вход которого подано поляризующее напряжение -jU с выхода преобразователя

4 (ПН), т.е. фаэное напряжение сдвио

> нутое на 90 в сторону отставания.

В результате на выходе выпрямителя образуется сигнал, среднее значение которого после фильтра 33 ФЗ) будет

Ip = I< = I cost») = I созсР при ас а а

If — Ià< О и IP = Ià = 1 рсоз Р Рпри аp д д

1 — ? О, т. е. располагаемый реаку) тивный ток Ip. Этот сигнал поступает на другой вход блока 14 умножения (МУ), на первый вход которого подан сигнал U. В результате на выходе блока умножения имеется сигнал располагаемой реактивной мощности Q = П1р

1381648

13

Оставшуюся часть схемы, обведенную штрихпунктирной линией на фиг.2, можно назвать обобщенным формирователем, вырубатывающим рассогласовайие If — If, который вместе с вентилем 50 (ВТ) и управляемым усилителем

11 (УУ2) образует контур моделирования располагаемого полного тока статора, а следовательно, и располагаемого реактивного тока по условию ар допустимого тока ротора, т.е. I

Данный обобщенный формирователь можно подразделить на ряд контуров, работающих в разделенном времени двух 15 режимов, которые могут быть определены соответственно как режим подготовки и режим регулирования..Время существования структур этих режимов определяет таймерное устройство 4! (Т), которое упра»ляет ключами 42-49.

В положении ключей, показанном ка фиг. 2, имеет место режим подготовки, в противоположном положении — режим регулирова»ив. 2S

Рассь1отр!ь pàîî Tó обобщенного формир в»теля в режиме подготовки, наз»ачо»»ем которого является отработка двух от»ош=ний: тока намагничивания холостого хода ь току намагничивания хх моделируемого рож!ма II /Тх и пос1о o l педнего т !ка к внутренней ЭДС I /Е о

Этому служат соответстве»но два конту ра рт. Г лиро»а н!!л: контур oò ÿáÎòêè хх

1, /I на ос»о.. с управляемого уси— о .-.»тел» !2 (УУЗ) и бло:а 18 сравнения (БС 1) контур отработки отношения

/Е»а основе у)!равляемого усили1, :еля 13 (УУ4) и блока 19 сравнения (БС4) .

Д:- » функционирования контура от40

XII работки отношения Т /If формируетхо ся внутренняя ЭДС: »а вход преобразователя б (1!С2) с выхода управляемого ус» !ителя 11 (УУ2) пост пает

Ь моде шруемый си»усоидальный по чный I ток статорной обмотки I, на выходе данного преобразователя формируется ! сигнал (r + jx,) I который суммируется с фазньм напряжением U на суммирующем усилителе 8 (СУ1), на выходс которого образуется внутреннян ЭДС Е = U + (r + jx ) I . Синусоидальный сигнал внутренней ЭДС, пройдя через выпрямитель 29 (ВЗ) и фильтр 36 (Ф6) нижних частот, преобразуется в сигнал постоянного тока

Е, подаваемый на вход блока 15 не1 линейности (БН) . На выходе последнего, моделирующего характеристику холостого хода генератора, образуется ! сигнал тока намагничивания If . Он о через ключ 46 поступает на функциональный вход управляемого усилителя

12 (УУЗ), выходной сигнал которого

II

If подается на один иэ входов блока о

18 сравнения (БСЗ), на другой вход которого поступает сигнал с источника 39 заданного сигнала (НХ), равный по величине току намагничивания хохх лостого хода I f . Ha выходе блока

18 (БСЗ) образуется рассогласование

If — If, которое через ключ 48 и за о о поминающий элемент 22 (ЗЭ2) воздей- ствует на управляющий вход усилителя 12 (УУЗ). В результате организуется контур регулирования из блоков

12 (УУЗ) и 18 (БСЗ), который отрабатывает рассогласование, устремляя хх его к нулю, г.е. I< — I< -0 или

tI ХХ O о

If = I f . Это обусловливает коэффио о циент передачи управляемого усилите-! хх ля, равный If /If Тх /I< . Благо-, даря запоминающему элементу 22 (ЗЭ2) отработанный коэффициент передачи хх

I < /If сохраняется в течение режима о о регулирования. ! I

Контур отработки отношения I> /Е. использует сигналы внутренней ЭДС

Е и соответствующего ей тока намаг1 1 ничивания If имеющих место на входе и выходе олока 15 нелинейности (БН). Этот контур образован управляемым усилителем 13 (УУ4), блоком

19 сравнения (БС4), ключом 47 и запоминающим.элементом 21 (ЗЭ1). На функциональный вход управляемого усилителя 13 (УУ4) через ключ 43 поI дается сигнал внутренней ЭДС Е; с входа блока нелинейности, На выходе этого усилителя образуется сиго нал F., который поступает на один иэ входов блока 19 сравнения (БС4), на другом входе которого присутствуI ет сигнал тока намагничивания If c о ,выхода блока нелинейности. В результате на входе блока 19 (БС4) обраlI зуется рассогласование Š— I, кохо торое через ключ 47 и запоминающий элемент 21 (ЗЭ1) поступает на управ" ляющий вход усилителя 13 (УУЗ), Таким образом, имеет место замкнутый контур регулирования, отрабатывающий названное рассогласование, устII рем

1 о

Вследствие этого коэффициент передачи усилителя 13 (УУ4) становится рав

1381648 ным E " "/Е = I f /Е . Согласно фиг.1

/Е = вЂ, = --, где К вЂ” нелинейТ1 1

f ный коэффициент взаимосвязи ЭДС по((5 перечной оси Е с током ротора If .

Запоминающий элемент 21 (ЗЭ1) обеспечивает сохранение коэффициента передачи К усилителя 13 (УУ4) в режиме регулирования.

16.

55

Режим и структура регулирования формируются с помощью таймерного устройства 41 (Т), которое переводит ключи 42-49 в противоположное положение. В этом режиме сигнал модели( руемого полного тока статора I, проходя преобразователь 5 (ПС2), на его выходе преобразуется в напряжение с

Jx JI которое через ключ 42 пода- 20 ется на функциональный вход управляемого усилителя 12 (УУЗ), на выходе которого преобразуется в сигнал с х(((° (jx,1 (I /I f ) I . Этот сигнал через ключ 45 поступает на один из входов суммирующего усилителя 9 (СУ2), на другой вход которого подан сигнал

I внутренней ЭДС Е .. Тогда на выходе этого усилителя формируется ЭДС поперечной оси E = E + jx g (I < /Ig ) I . 30 а о 0

Сигнал Е>, пройдя через выпрямитель

30 (В4) и фильтр нижних частот 37 (Ф7), преобразуется в сигнал пос,( тоянного тока Е, котсрый через ключ

44 подан на функциональный вход управляемого усилителя 13 (УУ4). На выходе этого усилителя будет сигнал ( полного тока ротора т.е, If (( (Ig /Е; )Е = KfE . Этот сигнал подан на один из входов блока 20 сравнения (БС5), а на другой вход

40 сигнал допустимого значения тока If с выхода источника 40 заданного сигнала (ДР). На выходе блока сравнения (1 образуется рассогласование If — If которое через ключ 49 и запоминающий

45 элемент 23 (ЗЭЗ) поступает на вход вентиля 50 (ВТ). В режиме подготовки запоминающий элемент 23 (3Э3) храд нит рассогласование I< — I< которое д при IL - I 0 участвует в обработке коэффициента передачи управляемого усилителя 11 (УУ2) по условию допус(тимого тока ротора.

Таким образом, схема устройства представляет собой многоконтурную систему автоматического регулиронания, однако работа контуров происходит практически независимо друг от друга. Взаимосвязь контуров обусловлена только использованием в одних контурах регулирования выходных сигналов других контуров регулирования, что не сказывается на параметрах самих контуров и показателях качества процесса регулирования, т.е. все процессы стабилизации и отслеживания в устройстве осуществляются одноконтурными системами регулирования, например контурами отслеживания активной составпяющей фактического тока статора, контурами отслеживания полного тока статора и полно. го тока ротора исходя из допустимых значений, вспомогательными контурами в режиме подготовки по отслеживанию отношения токов намагничивания холостого хода и текущего режима генератора, отношения последнего к внутренней ЭДС, контуром стабилизации допустимой величины полного тока статора.

Обеспечение в устройстве процессов отслеживания и стабилизации посредством одноконтурных систем регулирования позволяет выбрать большие коэффициенты усиления регуляторов (блоков сравнения) и малые постоянные времени контуров, что снижает время и повышает качество регулирования. Это важно для построения устройства, так как отслеживание тока ротора выполняется н разделенном времени двух режимов — подготовки и непосредственно регулирования. При этом чем меньше времена регулирования в каждом из режимов, тем меньше могут быть заданы времена пребывания в режимах подготовки и регулирования, тем точнее и качественнее происходит отслеживание полного тока ротора, а следовательно, и моделирование располагаемых реактивного тока и мощности.

Моделирование располагаемого реактивного тока путем регулирования фазы и разложения синусоидального сигнала на ортогональные состанляющие, одна из которых совпадает по углу с активным током, позволяет заменить процедуру двухмерного поиска располагаемой реактивной мощности, снойственную известному способу, процессом указанного разложения с уменьшением или без уменьшения разлагаемого синусоидального сигнала. В результате достигается величина располагае1381648

Построение и внедрение данного устройства и способа, являющегося его основой, в оперативном диспетчерском управлении позволяет исключить или сократить затраты времени квалифицированного персонала на расчеты и моделирование располагаемой реактивной мощности.

45

Формула изобретения

Способ моделирования располагаемой реактивной мощности турбогенератора путем измерения фазного напрямого реактивного тока по условию допустимых значений либо тока статора, которая умножается на фазное напряжение, чтобы получить располагаемую

5 реактивную мощность.

Упрощение операций в предложенном способе достигается за счет использования в процессе моделирования не мощностей, а соответствующих им токов, что исключает сложные множительно-делительные операции при переходах от мощностей к токам и наоборот и сокращает процессы отслеживания.

Моделирование располагаемого реак- 1 тивного тока по условию допустимого тока ротора путем формирования полного тока ротора через ЭДС поперечной оси, благодаря учету нелинейности магнитной системы в реактансе взаимо- 0 индукции через отношение тока намагничивания холостого хода при номинальном напряжении к току намагничивания текущего режима, а в коэффициенте взаимосвязи между ЭДС попереч- 25 ной оси и током ротора через отношение тока намагничивания к соответствующей ему внутренней ЭДС, позволяет отказаться от характеристики КЗ, используемой для определения полного ток» ротора в известном способе, которая не может характеризовать рабочий режим нелинейной системы, какой является синхронная машина. В результате точность моделирования располагаемого реактивного тока и мощности повысилась. жения статора, формирования внутренней ЭДС, определения с помощью нее и характеристики холостого хода тока намагничивания машины, получения фактического активного и моделируемого реактивного токов статора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности, формируют синусоидальный сигнал, модуль которого равен допустимому полному току статора, расщепляют его на ортогональные составляющие так, чтобы одна из них совпадала по фазе с фактическим активным током, регулируют фазу синусоидального сигнала, добиваясь равенства. величин указанной

его ортогональной составляющей и фактического активного тока, в результате получают полный моделируемый ток статора, разложенный на фактический активный и допустимый реактивный токи по условию допустимого тока статора, внутреннюю ЭДС определяют как сумму напряжений статорной . обмотки и падения напряжения от полученного моделируемого полного тока статора на активном сопротивлении и сопротивлении рассеяния статорной обмотки, формируют ЭДС поперечной оси как сумму внутренней ЭДС и падения напряжения от моделируемого полного тока статора на сопротивлении взаимной индукции, умноженному на отношение то