Способ моделирования располагаемой реактивной мощности турбогенератора

Способ моделирования располагаемой реактивной мощности турбогенератора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области электротехники. Цель изобретения - упрощение и повышение точности.Для этого измеряют ток статора, разлагают его на фактические активный и реактивный токи. Последний увеличивают и суммируют с фактическим активным током, получая при этом моделируемый реактивный ток статора. Моделируемый ток ротора получают путем умножения тока намагничивания, соответствующего внутренней ЭДС на отношение ЭДС поперечной оси к внутренней ЭДС, Моделируемый ток ротора и моделируемый полный ток статора сравнивают с соответствующими допустимыми значениями, при этом указанное увеличение моделируемого реактивного тока осуществляют до достижения либо моделируемым полным током статора , либо моделируемым током ротора допустимого значения. При достижении указанными токами допустимого значения фиксируют значение моделируемого реактивного тока статора. Располагаемую реактивную мощность определяют в результате умножения фиксированного значения моделируемого реактивного тока статора на напряжение статора, 2 ил. § сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (11 4 Н 02 J 3/18 с

j 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV CBHQETE/lbCTB Y

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3970572/24-07 (22) 22.10.85 (46) 15.03.88. Бюл. и - 10 (71) Томский политехнический институт им. С.М.Кирова (72) А.В.Шмойлов (53) 62 1.313.322-82.001.57(088.8) (56) Усов С.В. Электрическая часть станций и энергия. Л °, 1977,с.46-47.

Маркович М.М. Режимы энергетических систем. М.: Энергия, 1969, с.265-266. (54) СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ РАСПОЛАГАЕМОЙ РЕАКТИВНОЙ МОШНОСТ1: ТУРБОГЕНЕРАТ0РА (57) Изобретение относится к области электротехники. Цель изобретения упрощение и повышение точности.Для этого измеряют ток статора, разлагают его на фактические активный и реактивный токи. Последний увеличивают и суммируют с фактическим ак„„SU„„1381649 А 1 тивным током, получая при этом моделируемый реактивный ток статора. Моделируемый ток ротора получают путем умножения тока намагничивания, соответствующего внутренней ЭЛС на отношение ЭДС поперечной оси к внутренней ЭДС. Моделируемый ток ротора и моделируемый полный ток статора сравнивают с соответствующими допустимыми значениями, при этом указанное увеличение моделируемого реактивного тока осуществляют до достижения либо моделируемым полным током статора, либо моделируемым током ротора допустимого значения. При достижении указанными токами допустимого значения фиксируют значение моделируемого реактивного тока cTaiopa Располагаемую реактивную мощность определяют в результате умножения фиксированного значения моделируемого реактивного тока статора на напряжение статора. 2 ил.

1381649

11зобретение относится к электроэнергетике, а именно к управлению режимами работы энергосистем, и мо" жет быть использовано для непрерыв5 ного контроля располагаемой реактивной мощности неявнополюсных синхронных машин, как правило турбогенераторов.

Цель изобретения — упрощение операций и повышение точности способа моделирования располагаемой реактивной Мощности турбогенератора.

На фиг.1 приведены векторные диаграмлы формирования внутренней ЭДС, 15

ЭДС поперечной оси, характеристика холостого хода (ХХХ) и использование их для определения тока ротора; на фиг.2 — пример выполнения блок-схемы устройства, осуществляющего спо- 20 соб.

Способ состоит в том, что изме— ряют текущее фазное напряжение U u факт;1ческий полный ток статора обмотки I, который разлагают на текуш1.е 25 активну1о (совпадающую по фазе с на11пЕ. 1:е11иел1 tJ) Ig и реактивную I cocl ав. яющие, последнюю увеличивают и суммируют с фактической активной

cocтяв 1яющей, Б зависимости от за- 30 гр;1к11 ген -p1i oðз фактический ток стзтор 1 может быть различным, разл11111а11 может б1ITE и егo активная со д, сто"-1я1 11111я, 11апр11мер I . Сумма фактической активной и л1оделируЕмой реактпв11ой составляющих является моде.11ируслн:1л1 полным током статора, велшч1и1у которого сравнивают с допусг11л1: 1м значениел1 по условиям обмотки статора. При достижении моделиру- 40 емым токол1 статора допустимого значения он равен вектору I, реактив Э ная составляющая которого I (при

Bi P активной 1 ) является допустимым реактпв1ым током по условиям обмотки 45 статора. Однако величина последнего не может однозначно считаться

P и рас по - агаемым реактивным током I p > равно квак и вектор тока I не может быть назван располагаемым полным (1 50 током I машины, так как их величины определены только из .одного условия — допуст11л1ого тока статора в то время как они обусловлены также допустимой ве1;пчиной тока ротора.

Оба условия выражаются в виде совместного непревышения полным моделируел1ыл1 током статора допустимого значения для статорной обмотки и моделируемым током ротора, соответствующим определенному полному току статора и реактивному току машины, допустимой величины для роторной обмотки.

Конкретно эти условия распадаются на два совместных предельных соотношения, когда моделируемый ток статора равен допустимой величине, а моделируемый ток ротора не превышает своей допустимой величины и наоборот.

В обоих случаях реактивный ток машины является располагаемым, причем в первом случае он получен из условия допустимого тока статорной обмотки, а условие роторной обмотки его не ограничивает. Во втором случае реактивный ток получен из условия допустимого тока роторной обмотки, при этом условие статорной обмотки его также не ограничивает. Второй случай при фактическом активном токе Id отражен на векторной диаграмме в виде располагаемых реактивно f1 П го Iр и полного 1 токов, равных векторам соответственно Ipp u I ар у которых верхний индекс др свидетельствует о равенстве тока ротора допустимой величине.

Достижения указанных двух предельных соотношений добиваются через различные промежуточные соотношения для моделируемых токов статора и ротора относительно своих допустимых значений, среди которых выделяют аналогично двум предельным два соотношения, в которых как и в предельных имеет место равенство одного из моделируемых токов своему допустимому значению, в то время другой моделируемый ток превышает свою допустимую величину. Один такой случай лри а! фактическом активном токе I пред P ставлен на векторной диаграмме, а именно, когда имеет место равенство величины полного моделируемого тока статора его допустимому значению однако моделируемый ток ротора превышает свое допустимое значение.Это отражено в обозначении верхнего индекса моделируемого реактивного тока

I p, в котором Эс означает выполнение равенства величины полного тока статора допустимому значению, а штрих — промежуточное соотношение или невыполнение условия непревышения током ротора допустимой величины.

Необходимость выполнения условия непревышения током ротора допустимой

13816х 9

15

«х хо

Iî с с«,1 с«о1

20 чх с Iy х

ad о х чх с х

Я

Iî

25 и х

Е = E, + jx 1;

à .(. .а

Е = Е, + jx I п и . и и

Е; = Е, + jx Т. я, 40

F.; = U + jx

Е; = U + jxGI; и, fl

Е, = U + +jx I

Ео.

Е

3f

Е

% п

Ь

Е"

I = Ig д 3

1 вепичины требус т непрерывного его вычисления при изменении реактивного тока машины. Делают это путем вьи.олнения последовательности операций.

Рассмотрим эти операции на примерах трех разных режимов генератора, имеющих место при моделировании располагаемого реактивного тока: в одном из исходных режимов, характеризующемся полным током статора I, в одном из промежуточных режимов, когда ток статора равен допустимому значению, но ток ротора превышает допустимую величину, т.е. в режиме.

-д с полным током статора I, в одном из предельных режимов, при котором достигнут располагаемый реактивный ток по условию равенства тока ротора допустимому значению, а ток статора при этом не превышает допустимой величины, т.е. в режиме с и полным током статороной обмотки I ар

Указанную последовательность начинают с определения падения напряжения на активном т,« и индуктивном сопротивлении рассеяния 1х б от протекания полного тока статора. Величина активного сопротивления статорной обмотки ничтожно мала, поэтому ею пренебрегают, принимая т = О. Тогда падение напряжения для исходного, промежуточного и предельного Режимов равно jxGI, jxGI, jxQI . Суммиро д ll вание их с текущим напряжением Б дчет внутреннюю ЭДС для каждого из рассматриваемых режимов соответственно

По величине внутренней ЭДС F.;, и

Е;, Е с помощью ХХХ (зависимости напряжения холостого хода или внутренней ЭДС при нагруз..:е генератора от тока ротора) определяю ток намагничивания машины, привеценный к обтке ротора для исходного If, про1 о межуточного II и предельного по току ротора I режимов. Через нача1о ло координат ХХХ и точки (I, Е )

1 о для исходного (II, F.,) для проме55 жуточного, (11, E""..) для предельноо го режима проводят прямые или нагрузочные характеристики соответственно без обозначения, Bi u Bp, наклон которых определяет режим магнитной системы генератора, степень ее насыщения. По известному сопрос с тивлению взаимоиндукции х = х1 пд х G и синхронному реактанс х> соответствующим точке ХХХ (11,F х, xX о — U = 1), в которой внутренняя

ЭДС равна номинальному или единичному значению в относительных единицах напряжения, а ток намагничивания ротора — току ротора при холостом ходе генератора, и кратности отличия тока намагничивания соответствующего режима от тока холостого хода находят сопротивление взаимоиндукции машины в данном режиме:

Определяют падение напряжения от протекания моделируемого тока статора по сопротивлению взаимоиндукции соответственно в исходном, промежуточном и предельном режимах: jх I, а . и и aä

jx, I, jx с1 I . Данное падение наачч пряжения суммируют с внутренней ЭДС в каждом из режимов, в результате получают ЭДС поперечной оси

По модулю ЭДС поперечной оси в ц и каждом из режимов F<, Е, Е ч«с помощью нагрузочной характеристики соответствующего режима: без обозначения,, 3I« определяют ток ротора

I в исходном, 11 в промежуточном и

I предельном режимах. Последние могут быть найдены также по формулам:

1381649

Полученный ток ротора находится в однозначной, однако нелинейной и неявной зависимости QT моделируемых реактивного и полного тока статора, фактического активного тока и напряжения статорной обмотки. Использование в предложенном способе операции определения тока ротора по нагрузочкой характеристике обеспечивает простоту и точность. Наклон прямой нагрузочной характеристики однозначно связан с характеристикой холостого хода, а следовательно, с текущим режимом генератора ° Это позволяет с помощью линейных операций учесть изменение сопротивления взаимоиндукции вследствие насьпцения магнитной системы и простым и однотипным — с

15 операциями определения внутренней ЭДС 20 и тока намагничивания — путем обеспечить получение тока ротора. Ток намагничивания находят в последовательности: определяют падение напряжения от полного 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

30 учета изменения сопротивления взаимоиндукции из-за насьпцения магнитной системь| получают в аналогичной последовательности: определяют падение напряжения от полного тока статора на сопротивлении взаимоиндукции,это падение суммируют с внутренней ЭДС, 35 чине которой с помощью нагрузочной характеристики находят ток ротора.

Все операции по определению тока в роторе являются линейными.

Способ дозирования величины реактивной составляющей тока статора с последующим сравнением величин пол45 ного тока статора и ротора с допустимыми величинами является рациональной последовательностью операций. Изменение реактивного тока при текущих активном токе и напряжении исходя из условий непревышения токами статора и ротора допустимых значений, должно производиться в сторону увеличения, если полный ток статора и ток ротора совместно меньше допустимых величин и это увеличение прекращается при достижении хотя бы одним иэ этих то50

55 что дает ЭДС поперечной оси, по вели- 40 ков допустимого значения, Если хотя бы один иэ токов превышает свое допустимое значение, то моделируемый реактивный ток изменяется в противоположную сторону, т.е. уменьшается, пока по одному иэ токов не будет достигнуто равенство с допустимой величиной, а по другому непревышение допустимого значения.

Способ характеризуется простотой, линейностью и однотипностью операций, что обусловливает повьппение точности моделирования располагаемого реактивного тока °

Устройство (фиг.2) содержит трансформатор 1 напряжения, трансформатор

2 тока, преобразователь 3 синусоидального тока в синусоидальное напряжение, преобразователь 4 синусоидального напряжения в синусоидальное о напряжение, сдвинутое на 90, преобразователи 5 и 6 синусоидального сигнала в синусоидальное напряжете, преобразователь 7 синусоидального напряжения в ортогональные компоненты, суммирующие 8-10 и управляемые

11-13 усилители, блок 14 умножения, блок 15 нелинейности, блоки 16-20 сравнения, запоминающие элементы

21-23, фазочувствительные выпрямите ли 24 и 25, выпрямители 26-30, фильтры 31-37 нижних частот, источники

38-41 заданного сигнала, компаратор

42, таймерное устройство 43, ком- паратор 44, управляющие соответственно ключами 45, 46, 47-54, 55, 56.

На входы трансформатора 1 напряжения и трансформатора 2 тока поданы соответственно первичные фаэное напряжение и ток статорной обмотки синхронной машины. Выходы этих трансформаторов, на зажимах которых имеют место соответственно вторичное фазное напряжение U и ток статорной обмотки I соединены с различными блоками схемы фиг.2: выход трансформатора напряжения — с одним из входов фазочувствительного выпрямителя 24 (ФВ1), суммирующего усилителя

9 (СУ2), а также через выпрямитель

27 (В2) и фильтр 34 нижних частот (Ф4) — с одним из входов блока 14 умножения (ХУ); выход трансформатора тока через преобразователь 3 — с другим входом фазочувствительного выпрямителя 24 (ФВ1), одним входом фазочувствительного выпрямителя 25 (ФВ2) и преобразователя ортогональ1381649

7 ных составляющих 7 (ПОС). Выходы фазачувстнительных выпрямителей 24 (ФВ1) и 25 (ФВ2) через фильтры 31 нижних частот (ф1) и 32 (Ф2) присоединены к входам блока 16 сравнения

5 (БС1), выход которого подключен к второму (управляющему) входу преобразователя ортогональных составляющих

7 (ПОС). Один выход последнего соединен соответственно с одним из входов суммирующего усилителя 8 (СУ1) и через ключ 49 с другим входам фазочувствительного выпрямителя 25 (ФВ2), другой выход — с одним из входов управляемого усилителя 11 (УУ1). Выход управляемого усилителя 11 подключен к другому нходу суммирующего усилителя 8 (СУ1), через преобразователь 4 (ПС 1) и ключ 46 — к другому входу фаэочунстнительнаго выпрямителя 25 (ФВ2), через выпрямитель 26 (В1), фильтр 33 (ФЗ) — к другому входу блока 14 умножения (МУ) и одному из входов компаратора 42 (Ki), дру 25 гой вход которого соединен с источником 38 заданного сигнала (ОС). Выход суммирующего усилителя 8 (СУ1) падклкчен через преобразователь 6 (ПСЗ) к другому входу суммирующего усилителя 9 (СУ2), через преобразователь 5 (ПС2) и ключ 47 — к функциональному входу управпяемого усилителя 12 (УУ2), через выпрямитель 28 (ВЗ) и фильтр 35 (Ф5) — к одному из входов блока 17 сравнения (БС2),другой вход которого соединен с источником 41 заданного сигнала (ДС), а выход — с одним из входов компаратора 44 (К2) и через ключ 56, управля—

40 емый этим компаратором, — с другим (управляющим) входом управляемого усилителя 11 (УУ1). Выход суммирующего усилителя 9 (СУ2) соединен с одним иэ входов суммирующего усилителя 10 (СУЗ), а через выпрямитель

29 (В4), фильтр 36 (Ф6) — с входом блока 15 нелинейности (БН) и дополнительно через ключ 48 - с входом управляемого усилителя 13 (УУЗ), который через ключ 49, фильтр 37 (Ф7), выпрямитель 30 (В5) подключен к выходу суммирующего усилителя 1О (СУЗ).

Другой вход последнего через ключ

50 присоединен к одному из входов блока 18 сравнения (БСЗ) и выходу управляемого усилителя 12 (УУ2),функциональный вход которого через ключ

51 соединен с выходом блока 15 нелинейности (БН) и одним иэ входов блока

19 сравнения (804), другой вход которого подключен к выходу упранляемога усилителя 13 (УУЗ) и другому из входов блока 20 сравнения (БС5), а выход через ключ 52, запоминающий элемент 21 (331) — к другому (управляющему) входу управляемогс усилителя

13 (УУЗ) . Другой нход блока 20 сравнения (БС5) присоединен к источнику

40 заданного сигнала (ДР), а выход через ключ 54 и запоминающий элемент

?3 (333) — к другому входу компаратора 44 (К2) и дополнительно через ключ 55 — к другому (управляющему) входу управляемого усилителя 11 (УУ1). Другой вход блока 18 сравнения (БСЗ) соединен с источником 39 заданного сигнала (НХ), а выход через ключ 53 и запоминающий элемент 22 (332) с управляющим входом управляемога усилителя 1 (УУ2). Выход блока 14 умножения (МУ) является выходам сигнала моделируемой располагаемай реактивной мощности, Устройство раба гает следующим образом.

Первичное напряженне и ток статарнай обмотки синхронной машины подаются на входы соответственно трансформатора 1 напряжения (ТН) и трансформатора 2 тока (ТТ). Вторичное напряжение Н с ныхоца ТН использовано как входной синусаидальный сигнал для ряда блоков: в суммирующем усилителе 9 (СУ2) оно суммируется с другим синусаидальным сигналам, в фаэочувствительном выпрямителе 24 (ФВ1) ана использовано как поляризующий (опорный) сигнал, с помощью выпрямителя 27 (В2) и фильтра 34 нижних частот (Ф4) ано преобразуется н сигнал постоянного тока U, который подается на один из входов множительного блока 14 (МУ). На другой вход этого блока через выпрямитель 26 (В1) и фильтр 33 (ФЗ) поступает вырабатываемый устройством синусоидаль° и ный располагаемый реактивный ток Ip и гп в виде сигнала постоянного тока Ip .

На выходе блока 14 (МУ) имеет место моделируемая величина располагаемой. и и реактивной мощности Q = UIp Моделирование располагаемого реактивного

ll тока I и является основной функцией устройства. Реализация этап функции осуществляется через управляемый усилитель 11 (УУ1), на функциональ1381649

10 ный вход которого подан реактивный ток рабочего режима (текущий или фактиче<-.кий реактивный ток) IP, выделяемый из полного тока I этого режима.

На управляющий вход усилителя 11 поступает управляющее воздействие, изменяющее его коэффициент передачи

К так, чтобы на его выходе отраба<< тынался сигнал располагаемого реак-

« тинного тока IP ° Выделение реактивного тока рабочего режима I осущестP вляется преобразователем 7 ортогональных составляющих (ПОС), на функциона <ьный вход которого подано синусо«длльное напряжение, равное полному таку стлторной обмотки I, которое фор<п<руется «л выходе преобразователя 3 (ПТ) из вторичного тока трансформатора тока, поступающего на 20 вход 3 (11Т). Нл выходах преобразователя 7 (ПОС) формируются ортогональные сост»для<ощие сигнала I которые не являются активной и реактивной

cocT aã "<«â«

«онятся б.<агодлря функционированию контур» регу:п<рования на основе блока 16 ср»ннения (БС1), воздействующего н» упрлвля<о<д«й вход (соответству<ощий параметр схемы) преобразовате- З0 ля 7 (ПОС) тлк, что ортогональные составля<ощие перераспределяются,стремясьь к активной и реактивной составля<ошим. (тобы достигнуть этого, на нходл< блока сравнения поданы сигналы

35 постоянного тока через фильтры 31 (Ф1) и 32 (Ф2), которые формируются фазочувствительными выпрямителями 24 (ФВ1) и 25 (ФВ2) из полного синусо«длль«ого фактического тока статор- 4р

1 ной обмотки I поданного на одноименнь<е входы этих выпрямителей, поляриэу<ощими сигналами которых служат фазное напряжение U и сигнал псевдоакт«s«oé cоставляющей полного тока 45 статорл I, поданными на другие одноименные входы,Псевдоактивная составляющая также как и псевдореактивная возникают на выходах 7 (ПОС) в первый момент после изменения рабочего реж«ма машины, когда еще контур регулирования не выработал управляющее воздействие на ПОС ° Псевдоактивная составля<ошая подается на вход фазочувств«тельного выпрямителя 25 (ФВ2) через кл<оч 45. 55

Таким образом, нл выходах фазочувствит льных вь<прямителей 24 и 25 и нхоп»х блок» 16 сравнения (БС1) будут сигналы соответственно Icostp и Icosg, где ц и (< — углы между током I и соответственно напряжением U и псевдоактинной состанляющей тока I. В результате на выходе блока сравнения образуется рассогласование Icosg — Icos/<, которое ноздейстнует на упранлякиций нход преобразователя 7 (ПОС), перераспределяя ортогональные составляющие на его выходах, Это приводит к тому, что угол Ц< приближается к Ц, а величина псевдоактивной составляющей

Icos (g — к величине активной Icos/.

Рассогласование при этом стремится к нулю. Благодаря непрерывности такого процесса на выходах преобразователя 7 (ПОС) непрерывно отслеживаются активная Id и реактивная IP составляющие полного тока статора.

Предусмотренные н схеме преобразователь 4 (ПО1), компаратор 42 (К1), управляющий ключами 45, 46 и источ- . ник 38 заданного сигнала (ОС) выполняют вспомогательную функцию, а именно, когда активная составляющая тока

I незначительна. Псевдоактивная составляющая при этом, поступающая через ключ 45 на вход фазочувствительного выпрямителя 25 (ФВ2), вследствие регулирующего воздействия на преобразователь 7 (ПОС) также становится незначительной, что обусловливает некачественную поляризацию фаэочувствительного выпрямителя 25 (ФВ2). Чтобы это устранить компаратор 42 (К1) размыкает ключ 45 и замыкает ключ

46, В результате на вход 25 (ФВ2) подается с преобразователя 4 (ПС1) сигнал достаточной величины и с фазой псевдоактивной составляющей. Это обеспечено с помощью преобразователя

4 (ПС1), имеющего коэффициент передачи j<, нследствие чего моделируемая реактивная (псевдореактивная) со1 ставляющая IP, подаваемая на вход

4 (ПС1),поворачивается на его выходе о на 90 и совпадает по фазе с активной (псевдоактивной) составляющей на выходе 7 (ПОС). Компаратор 41 (К1) сравнивает величину располагаемой о реактивной составляющей I поступар < ющей с выхода фильтра 33 (ФЗ), и заданную величину, выдаваемую источником 38 заданного сигнала (ОС), При

« превышении величиной I заданного сигнала компаратор переключает клю1381649

12 чи 45 и 46 в положение, противоположное показанному на схеме фиг ° 1.

Функционирование остальной части схемы фиг.2 состоит в обеспечении управляющего воздействия на управляющий вход управляемого усилителя 11 (УУ1) так, чтобы из поступающего на функциональный вход этого ус.илителя реактивной составляющей I флк- 1О

P тического полного тока статорной обмотки I иметь на выходе сигнал модеI лируемого реактивного тока I стреpm мящегося к располагаемому реактивнои му току Ip по условиям допустимых 15 дс токов либо статора I = I либо ром тора Ip = I „ . Можно выделить две группы блоков и контуров схемы, реализующих соответственно управляющее воздействие: по условию допустимого 20 тока статора (выпрямитель 28 (ВЗ), фильтр 35 (Ф5), блок 17 сравнения (БС2), источник 41 заданного сигнала (ДС), компаратор 44 (К2),управляющий ключом 56) и контур регулирова- 25 ния на основе блока 20 сравнения (БС5) по условию допустимого тока ротора (все остальные блоки, элементы, контуры, обведенные штрихпунктирной линией). Суммирующий усилитель 8 30 (СУ1) является общим необходимым блоком для функционирования блоков и контуров по условию допустимого тока как статора, так и ротора. Этот усилитель суммирует фактический ак35 тивный ?с, с выхода блока 7 (ПОС) и моделируемый реактивный Ip токи с выхода управляемого усилителя 11 (УУ1). В результате íà его выходе I моделируется полный ток статора I = 40

1с! + 1, который отрабатывается контурами по условию допустимых токов статора и ротора путем изменения

1 тока Ip в направлении доведения его n до Ip, 45

Контур моделирования I по услоP вию допустимого тока статора, т.е.

1 = I состоит из объекта регуЭс

Р Р лирования — управляемого усилителя

11 (УУ1), регулятора — блока 17 сравнения (БС2), сумматора 8 (СУ1), 50 выпрямителя 28 (ВЗ), фильтра 35 (Ф5), компаратора 44 (К2), управляющего ключами 56, 55,источника 4 1 заданного сигнала (ДС). Полный синусоидаль1 ный ток I с выхода 8 (СУ1), пройдя выпрямитель 28 (ВЗ) и фильтр 35 (Ф5), преобразуется на одном из входов блока 17 сравнения (БС2) в сигнал постоянного тока I . Ha.äðóãîé вход блока сравнения подлется сигнлл постоянного тока с источникл 41 заданного сигнллл (, 1С) равный пс величид не I,, Таким образом,,на выходе блока сравнения образуется рлссогласовлд ние 1 — I, которое поступает на один из входов комнлрлтора 44 (К2).

На другой вход этого комплратора приходит рассогласование между модели1 д руемым полным I и допустимым I> тоД ками ротора, т,е. I< — I . Эти рассогласования сравниваются компаратором 44 (К2) и то, которое из них меньше по абсолютному значению подключается с помощью ключей 55 и 56 на управляющий вход управляемого усилитзеля 11 (УУ1), Если 1 — I < II

I, то комплрлтор 44 переводит ключи 55 и 56 в положение, противоположное показанному на схеме фиг.2. Это обеспечивает подключение нл управляющий вход 11 (УУ1) рассогласования

I и, следовательно, отработЭ ку на выходе управляемого усилителя

11 (УУ1) располагаемого реактивного тока по условиям допустимого тока и ас статора, т,е. Т = I, л на выходе суммирующегб усилителя 8 (СУ1) — полного тока статора, соответствующего названному располагаемому реактивному току, т.е. I = I n Э

Оставшуюся часть схемы можно определить как обобщенный формирователь, вырабатывающий рассогласование а

I> — I<, который вместе с управляемым 11 (УУ1) и суммирующим 8 (СУ!) усилителями, компаратором 44 (К2) и ключом 55 образуют обобщенный кон— тур моделирования располагаемого реактивного тока по условию допустимого тока ротора, т.е. I p = — тар

Названный обобщенный формирователь можно подразделить на ряд контуров, работающих в разделенном времени двух режимов, которые можно назвать соответственно режимом подготовки и режимом регулирования. Время существования и структуру блоков режимов определяет таймерное устройство 43 (Т), которое управляет ключами 47-54. В положении ключей, показанном на схеме фиг,2, имеет место режим подготовки, в противоположном положении — режим регулнровлния. Ðàñсмотрим работу обобщенного преобразователя в режиме подготовки, назначением которого является отработка

1381649 14 двух отношений: тока намагничивания холостого хода к току намагничинания хх моделируемого режима I< /1х и поо о следнего тока к внутренней ЭДС ! 5

/Е . Это цели служат соответсто венна два кантурл регулирования: контур обработки 1 /II на осноне упхх о о ранляемога усилителя 12 (УУ2) и блока 18 сравнения (БСЗ) и контур отраI I батки отношения II /F, на основе упранляемаго усилителя 13 (УУЗ) и блока 19 сравнения (БС4), Для функционирования контура отхх работки отношения 1(/1 формирует- 15 о о ся внутренняя ЭДС: на вход преобразователя 6 (ПОЗ) с вьгхада суммирующего ус1!пителя 8 (СУ1) поступает моделируемый с!!нуc аида IIHblH полный ток 1 стлтарнай аб,1о1ки Т, на выходе это- 20 га преобр,11» >;!rсля образуется сигнал

> (г + ;:;,->Т,кn.r oðr..ré, суммируясь с а 1" 3 флзпым нлп1>я>неiøeм L1 нл суммируюшем усилитс:. l - 9 i (;> 2), на ег о выходе об . рлзуе - Ilr!>; рен:н > ЭДС F. = U -1 (г„+ 25

> !

+ j.. „- i 1, (:!11!ус ои31».1ь1!ый сигнал

13нутр нно и Э:1С, пройдя через выпря. !I!le!i "9 (Ь4) и филь гр 36 (Ф6), пре— абрлзуетх ч в с 11гн;311 rloeтаяннаго тока

К, г1адлвлх.гый II» вход блока 15 не- 30

:!1п! 131rnc l ll (l>ll) . ll» выходе блока неrrIIIer !ос г:1, х1о1е.>ирующего характери . ill:у х, .>а т . а хадл машины, абраЗу те я спгнл.1 г кл 11»магничивания

I кат >рь331 и ре з к;1юч 51 паступаХI> 35 ст 11» фу11кцио1!»ль11»й вход управляемого ус!с-1ителя 1" (УУ2), л сигнал с

>> выход;1 12 (УУ2) I псдлн на один и 3 входов 6.1!>к!3 18 срлвнения (БСЗ) .

Нл другаи вход этого блока сравнения 40

lion гу11»ет сигнал с источника 39 заданного си1 нала (НХ), равный по ве.111ч1п1е току нлмлгничивания холостого хода Т . Ha выходе 18 (БСЗ) об I>

II хХ

Разуез1-я Рлссагласонлние 1 1 45 о о которое через ключ 53 и запоминающий элемент . 2 (ЗЭ2) воздействует на уг1ранляю!ций вход усилителя 12 (УУ2) .

В результате образуется контур ре. у:и!ров»ния из б3!оков 12 (УУ2), 18 (БСЗ), 39 (НХ), ключа 53, запоминаю50

me ro .3.I1er1å rIò» 22 (ЗЭ2), который отраблтывле г рассаглаховлние, устремляя хх

11у:1ю, 3, е, 1 — I — х О х „ 1о Ic, 1 = I . Это обуславливает коэффиIî То пиепт передачи управ.1яемога усилителя 1 > 1 = 1 /I Благодаря и о о -о запамин»ющему »31I irerlwy 22 (332) отр»батанный кo >ффициент передачи хх

I< /1 сохраняется в течение режи= о о ма регулирования.

Контур отработки отношения I /Е использует сигналы внутренней ЭДС

Е и соответствующего ей тока на-! I магничивания 11, имеющих место на входе и выходе алака 15 нелинейности (БН). Этот контур образован следующими элементами и блоками: управляемым усилителем 13 (УУЗ), блоком

19 сравнения (БС4), ключом 52 и запоминающим элементом 21 (ЗЭ1). На функциональный вход управляемого усилителя 13 (УУЗ) через ключ 48 поI дается сигнал F.; со входа блока нелинейности. На выходе этого усилитеII ля образуется сигнал Е,, который поступает на один из входов блока 19 сравнения (БС4). На другом входе этого блока дежурит сигнал тока наI магничивания I> . На выходе 19 (БС4) о I образуется рассогласование Š— I> о которое через ключ 52 и запоминающий элемент 21 (ЗЭ1) поступает на управляющий вход усилителя 13 (УУЗ). В результате имеет место контур регулирования, отрабатывающий рассогласоваII ние, устремляя его к нулю, т.е. Е

° °

1 х — э О. Благодаря этому коэффицио ент передачи усилителя 13 (УУЗ) ста1 н

F, I g навится равным вЂ, — = вЂ, --. Согласно

> 1

I ! фиг. 1 I /Е; = I < /Е = 1/К, где

Кх — нелинейный коэффициент взаимо-! связи ЭДС поперечной оси Е, и тока

I ротора II . Запоминающий элемент 21 (ЗЭ1) обеспечивает сохранение коэффициента К1 на усилителе 13 (УУЗ) в режиме регулирования.

Режим и структура регулирования формируются с помощью таймерного устройства 43 (Т), которое переводит ключи 47-54 в противоположное положение, В этом режиме сигнал моделируемого полного синусаидальнога то ка стлтора I, проходя преобразовательь 5 (ИС2), на его выходе преоб° с разуется в напряжение jx I, котоaI1 рое через ключ 47 подается на функциональный вход управляемого усилителя 12 (УУ2), а на ега выходе будет хх с Ig сигнал jx -г- - I . Этот сигнал

ad хо через ключ 50 поступает на адин из входов суммирующего усилителя 10 (СУЗ), на другой вход которого подаl5 13816 ется внутренняя ЭДС Е ., Тогда на

1 выходе этого усилителя формируется

ЭДС в поперечной оси Е

Е = Е + jx (1 /1 ) I 1 « с1 о о

Сигнал ЭДС Е, пройдя через выпрямитель 30 (B5) и фильтр 37 (Ф7), преобразуется в сигнал постоянного

I тока Е, который через ключ 48 подан на функциональный вход управляемого усилителя 13 (УУЗ), На выходе этого усилителя будет сигнал полноL ° )

15 го тока ротора т.е. I = вЂ,"- Е у ° °

= К Е . Этот сигнал подается на один из входов блока 20 сравнения (БС5), а на другой вход — сигнал I с источ- 2п

f ника 40 заданного сигнала (ДР). На выходе блока сравнения .образуется

Я рассогласование I — 1 которое чеА 1 рез ключ 54 и запоминающий элемент

23 (ЭЭЗ) поступает на один из входов компаратора (К2), который сравнивает рассогласование по току ротора а а

If — I и току статора I — I . В ре- жиме подготовки запоминающий элемент

23 (ЗЭЗ) хранит рассогласование I а

f которое совместно с рассоглад сованием 1 — I участвует в обработке коэффициента передачи управляемого усилителя 11 (УУ1), Данная отработка ведется до тех пор пока на выходе 11 (УУ1) не будет получен рас35

° п полагаемый реактивный ток I либо по условию допустимого тока статора и дс

Ip I, либо по условию допустимого тока ротора Ip ?, Первое име- 4п ет место если I — I c I - I и реI а

У f гулирование коэффициента передачи 11 (УУ1) ведется через ключ 56, а вто3 рое — при I — I ) I — I когда

Э регулирование коэффициента передачи . 4 осуществляется через ключ 55. Благодаря указанному порядку процесс происходит устойчиво и беэ перерегулирования.

Таким образом, схема устройства представляет собой многоконтурную систему автоматического регулирования, однако функционирование контуров происходит практически независимо друг от друга. Взаимосвязь контуров обусловлена только использованием в одних контурах регулирования выходных сигналов других контуров регулирования, что не сказывает16 ся на параметрах самц контуров и показателях качества процесса регулирования, т.е. все процессы стабилизации и отслеживания в устройстве осуществляются одноконтурными сНсТр мами регулирования, например контурами отслеживания активной составляющей фактического тока статора, контурами отслеживания полного тока статора и полного тока ротора исходя из допустимого тока статора и ротора, вспомогательными контурами в режиме подготовки по отслеживанию отношения токов намагничивания холостого хода и текущего режима машины, отношения последнего к внутренней

ЭДС °

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 реализации устройства, так как отслеживание тока ротора выполняется в разделенном времени двух режимов — подготовки и непосредственно регулирования. Время этих режимов задается таймерным устройством. 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 по условию допустимого тока статора путем разложения ° фактического тока статорной обмотки на синусоидальные активную и реактивную составляющие, увеличения и суммирования последней с активной составляющей, исходя из условия непревьппения этой суммой допустимого тока статора позволило заменить процедуру двухмерного поиска располагаемой реактивной мощности, свойственную известному способу, процессом однонаправленного изменения величины реактивной составляющей тока. В результате достигается величина располагаемого реактивного тока, которая умножается на фазное напряжение, 17

1381649

18 статора. чтобы получить располагаемую реактивную мощность.

Упрощение операций достигается за счет использования в процессе моделирования не мощностей, а соответствующих им токов, что исключает сложные мультипликативные преобразования по переходам от токов и напряжений к мощностям и наоборот.

Моделирование располагаемого реактивного тока по условию допустимого, тока ротора путем формирования полного тока ротора через ЭДС поперечной оси, благодаря учету нелинейности магнитной системы в реактансах взаимоиндукциш через отношение тока намагничивания холостого хода при но минальном напряжении к току намагничивания текущего режима, а в коэффициенте взаимосвязи между ЭДС поперечной оси и полным током ротора через отношение тока намагничивания к соответствующей ему внутренней

ЭДС, позволяет отказаться от характеристики КЗ, используемой для определения полного тока ротора в известном способе, которая не может характеризовать рабочий режим нелинейной системы, какой является синхронная машина. В результате точность моделирования располагаемых реактивного тока и мощности повысилось.

Построение и внедрение данного устройства, являющегося его основой, в оперативном диспетчерском управлении позволяет исключить или сократить затрать времени квалифицированных специалистов на расчеты и моделирование располагаемой реактивной мощности °

Формул а и э о б р е т е н и я

Способ моделирования располагаемой реактивной мощности турбогенератора путем измерения фазного напря5

45 жения статора, формирования внутренней ЗДС, определения с помощью «ее и характеристики холостого хода тока намагничивания машины, получения фактического активного и моделируемого реактивного тока статора, о т л и ч а ю шийся тем что, с целью упрощения и повышения точности, измеряют ток статора, разлагают его на фактические активный и р