Способ электрического торможения синхронного генератора и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Способ электрического торможения синхронного генератора и устройство для его осуществления (патент 900365)
Способ электрического торможения синхронного генератора и устройство для его осуществления (патент 900365)
Способ электрического торможения синхронного генератора и устройство для его осуществления (патент 900365)
Способ электрического торможения синхронного генератора и устройство для его осуществления (патент 900365)
Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союэ Советсккк

Соцмалксткческкк

Респубпнк «900365 (61) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 05, 03. 80 (21) 2891570/24-07 (5) )М. Кл. с прнсоелнненнем заявки М

Н 02 J 3/24

5кудеретвеакый кенктет

СССР ао делен кзвбретеккй к открытка (2?) Приоритет

Опубликовано 23.01.82. Бюллетень МЗ

Дата опубликования опнсаннв 23.01 82 (53) УДК 621. 313..322,016.35 (088.8) 1Î. В. Хрущев, М. И. Стальная, В. А. Савич и В. В. Купчиков (72) Авторы изобретения

Алтайский политехнический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОРМОЖЕНИЯ СИНХРОННОГО

ГЕНЕРАТОРА И УСТРО11СТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ют (4), Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к противоаварийной автоматике энергосистем, и может быть использовано для электрического торможения синхронных генераторов на электростанциях с целью повышения их устойчивости.

Известен ряд способов электрического торможения синхронных генераторов и устройств для их осуществления, ""îãëàñíî которым подключение тормозных резисторов осуществляется на время, определяемое величиной сброса электрической мощности генератора, или величиной и знаком приращения угла или его производной (1 ) -("..).

Однако для эффективного управления переходным процессом интенсив- . ность тормозного воздействия (величина тормозного сопротивления и время

его включения) должна определяться не только тяжестью аварии, но и предаварийной мощностью генератора..

1Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, согласно котороиу к генератору с началом паузы автоматического повторного включения подключают тормозные резисторы, иощность которых определяют is зависииости от предаварийной мощности генератра и тяжести аварии, а при достижении скольжением генератора определенного отри".

10, цательного значения, установленного заранее (экспериментально или íà основе расчетов) резисторы отключа

Недостатком известного способа является невысокое качество переходного процесса. вследствие того, что в моиент отключения резисторов не обеспечивается равенство нулю кинетической энергии генератора. Это может привести к cHJIbHblM качаниям синхронного генератора или его переторможению.

0365

3 90

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является. устройство управление демпфирующим резис тором, содержащее датчик активной мощности генератора, блок фиксации предаварийной мощности генератора, блок определения величины сброса электрической мощности генератора при аварии, блок измерения скольжения, блоки сравнения замеряемых величин с заданными уставками и блок управления выключателем тормозного резистора, причем выход датчика активной мощности подключен к первому входу блока определения сброса электрической мощности и ко входу блока фиксации предаварийной мощности генератора, выход которого подключен ко второму входу блока определения сброса электрической мощности. Выходы блока фиксации предаварийной мощ- ности генератора, блока опеределения величины сброса электрической мощности и блока измерения скольжения подключены к выходам блоков сравнения эамеряемых величин с заданными уставками, выходы которых подключены к блоку управления выключателем тормозного резистора (5)

Недостатком известного устройства является невысокое качество переходного процесса вследствие то" го, что мощность включаемого тормоз-.. ного резистора не зависит от мощности генератора в аварийном режиме и .тяжести аварии, а отключение резис-. тора производится полностью. При .этом в момент отключения тормозных резисторов не обеспечивается равенство нулю кинетической энергии синхронного генератора, что может привести к сильным качаниям или лереторможению синхронного генератора.

Цель изобретения — повышение ка чества управления переходными процессами за счет уменьшения качаний синхронного генератора при отключении тормозных резисторов.

Поставленная цепь достигается тем, что согласно способу электрического торможения путем подключе- . ния к генератору с началом паузы автоматического повторного включения тормозных резисторов, мощность которых определяют в зависимости от предаварийной мощности генератора и тяжести аварии, при достижении скольжением отрицательного значения отключают часть тормозных резисторов, мощность которых выбрана в пределах 30-807 мощности подключенных резисторов, а оставшуюся часть резисторов отключают одновременно о окончанием паузы автоматического повторного включения.

Кроме того, устройство для осуществления предлагаемого способа, содержащее блок управления выключа10 телями тормозных резисторов, блок измерения скольжения, датчик активной мощности генератора, блок определения величины сброса электрической мощности генератора, блок

15 фиксации предаварийной мощности генератора, блоки определения мощности включаемых и отключаемых тор-. мозных резисторов и управляемое реле времени, причем датчик активной мощности генератора подключен ко входам блока определения величины сброса электрической мощности генератора и блока фиксации предаварийной мощности, выход которого подключен ко э5 входам блоха определения величины сброса электрической мощности генераторов, снабжено блоком определения мощности включаемых и отключаемых тормозных резисторов и управляемым реле времени, причем ко входу блока определения мощности отключаемых тормозных резисторов подключены выходы блока определения мощности включаемых резисторов и управляемого

55 реле времени ко входам которого подключены выходы блока измерения скольжения и блока определения мощности отключаемых резисторов, а выходы управляемого реле времени и блоков оперделения мощности включаемых и отключаемых тормозных резисторов подключены к блоку управления выключателями тормозных резисторов.

На фиг. 1 изображены угловые характеристики активной мощности синхронного генератора на отдельных этапах динамического перехода; на фиг °

2 — блок-схема устройства для элект рического торможения синхронного re50 нератора.

Характеристика 1 на фиг. l соот- . ветствует мощности первичного двига теля, угловая характеристика 11— мощности генератора в предаварийном режиме, угловая характеристика I!I—

55 мощности генератора в режиме короткого замыкания, угловая характеристика 1Y — мощности генератора во время паузы АЧВ без торможения, угловая

90036С 4 характеристика У вЂ” мощности генератора при включении тормозных резисторов с началом паузы АПВ, угловая характеристика Yl — мощности генератора после отключения тормозных резисторов первой ступени, P u d соатвсгствуют текущим значениям мощности и угла генератора, а Р и Дав значениям мощности и угла генератора в доаварийном режиме

Предлагаемый способ электрического торможения состоит в следующем.

Доаварийному режиму генератора соответствует точка а характеристики И. В начальный момент короткого замыкания мощность генератора уменьшается до величины, соответствующей тачке в характеристики Ш. Разность между мощностями генератора в точке а характеристики И и в точке в характеристики 1П соответствует сбросу мощности генератора при аварии.

Под действием появившегося небаланса мощностей угол О между вектором ЗДь синхронного генератора и век-тором напряжения приемной системы увеличивается от d< до d . Одновременно с отключением поврежденной линии, т.е. с началом паузы

АПВ, к генератору подключают тормозные резисторы. Мощность тормозных резисторов, необходимую для подключения к генератору в каждом конкретном случае, рассчитывают заранее для различных сочетаний предаварийной мощности генератора и возможных случаев коротких замыканий, характеризующихся различными значениями сброса мощности, по следующей формуле:

Р = К х Р +АР, реъ оп о где P — мощность .тормозных резисторов, необходимая для подклюДСЭ чения к генератору;

Р - предаварийная мощность генеО ратора;

ДР - сброс мощности генератора при аварии;

К вЂ” коэффициент запаса, равный

Зап 0,1

В зависимости от предаварийной мощности генератора и сброса мощнос-. ти генератора при аварии подключают необходимое число тормозных резисторов.

Мощность синхронного генератора в момент включения резисторов принимает значение, соответствующее точке е характеристики У. Генератор

Ы

В случае легкой аварии, например, однофазного короткого замыкания в двухцепной линии, при минимальной нагрузке генератора в предаварийном режиме, на первой ступени отключают максимальную мощность тормозных резисторов порядка 80Х мощности

При авариях средней тяжести на первой ступени отключают 30-80Х мощности включенных тормозных резисторов. затормаживается, на угол Д под влиянием кинетической энергии, накопленной в режиме короткого замыкания, увеличивается от Д» до Д, что соответствует переходу из точки е в точку f по характеристике У. В точке f угол d достигает своего максимального значения, а скольжение равное первой производной от угла

iô Д, принимает нулевое значение. Положение точки f определяется равенством площадок ускорения адсЬа и торможения efkde, при котором кинетическая энергия генератора, накоплен15 ная в режиме короткого замыкания, становится равной нулю. Далее угол

О уменьшается от d до f>, что соответствует переходу из точки f в точку и по характеристике У. При этом скольжение уменьшается до некоторого отрицательного значения. В этот момент, соответствующий точке g,îòключают первую ступень тормозных резисторов.

25 Мощность тормозных резисторов, отключаеяых на первой ступени, и отрицательное значение скольжения 5, при котором отключают резисторы первой ступени, определяют расчетным путем щ заранее для конкретного генератора, линии и множества возможных аварий иэ условия отключения тормозных резисторов второй ступени одновременно с окончанием паузы ARB и из условия равенства нулю кинетической энергии генератора к концу торможения, т.е. равенства площадок ускорения à lh 1а и торможения gfklg.

В случае тяжелой аварии, например, трехфазного короткого замыкания на шинах электростанции при максимальной нагрузке генератора в предаварийном режиме, на первой ступени отключают минимальную мощность тор15 мозных резисторов (как показали рас,четы, равную порядка ЗОЖ мощности резисторов, подключенный к генератору с началом паузы АПВ).

7 90036

После отключения тормозных резисторов первой ступени режим генератора переходит в точку h характеристики У1 и далее в точку i, которая соответствует равенству нулю кинетической энергии генератора и окончанию паузы АПВ, !!а второй ступени одновременно с окончанием паузы АЛВ отключают оставшуюся часть тормозных резисторов. После отключения тормоз- 19 ных резисторов второй ступени изображающая точка возвращается в точку характеристики П (фиг. 1), которая соответствует предаварийному режиму работы генератора. 1$

Устройство содержит блок 1 определения величины сброса электрической мощности, блок 2 измерения скольжения, управляемое реле 3 времени, датчик 4 мощности генератора, подключен- gy ный к входу блока 1 определения тяжести аварии и к входу блока 5 фиксации предаварийной мощности, один из выходов которого соединен с блоком 1, другой — с первым входом управляемого реле 3 времени, со вторым входом . которого связан блок 2 измерения скольжения, а с третьим - блок 6 определения мощности отключаемых тормозных резисторов. Первый вход блока 6 соединен с блоком 5, второй — с управляемым реле 3 времени, третий — с блоком 7 определения мощности включаемых тормозных резисторов, а выход— с блоком 8 управления выключателями, 35 подключенным также к выходу блока 7 и к выходу управляемого реле 3 време,ни. С первым входом блока 7 соединен выход блока 5, а со вторым - выход блока l.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме работы генератора блок 1 определения величины сброса электрической мощности генератора, блок 2 измерения скольже45 ния, управляемое реле 3 времени, блок

7 определения мощности включаемых тормозных резисторов, блок 6 определения мощности отключаемых тормозных резисторов вьщают нулевые сигналы.

RJIoK 5 фиксации предаварийной мощности ведет контроль текущего значения мощности генератора, поступающего от датчика мощности 4, и вьщает на выходе сигнал, пропорциональный этому значению. Блоком 8 управления выключателями все тормозные резисторы отключены от генератора.

5 8

При коротком замыкании на линии электропередачи, отходящей от электростанции, и последующем ее АПВ, сигнал об аварии от схемы противоаварийной автоматики поступает на входы блоков 1,2 и 5. При поступлении этого сигнала блок 5 фиксации предаварийной мощности запоминает пред-1 аварийную мощность синхронного генератора и выдает на выходе сигнал, пропорциональный этой мощности, в течение всей дальнейшей работы устройства. Сигнал об аварии запускает блок 1 определения величины сброса электрической мощности генератора и блок 2 измерения скольжения, который, в свою очередь, запускает управляемое реле 3 времени.

Блок I производит вычитание сигнала, пропорционального текущему значению мощности синхронного генератора, поступающего от датчика мощности 4 на один из входов блока 1 после начала аварии, из сигнала, пропорционального предаварийной мощности генератора, поступающего на другой вход блока l от блока 5 фиксации предаварийной мощности.

Таким образом, на выход блока 1 поступает, сигнал, пропорциональный сбросу электрической мощности генератора вследствие аварии, который подается на один из входов блока 7 определения мощности подключаемых тормозных резисторов. На второй вход блока 7 поступает сигнал с блока 5 фиксации предаварийной мощности °

Блок 7 .в соответствии с поступающимй íà его входы сигналами, используя заранее рассчитанные зависимости, вьщает на выходе сигнал, пропорциональный необходимой для подключения к генератору мощности тормозных резисторов. Блок 8 включает необходимое число тормозных резисторов. После подключения к генератору тормозных резисторов угол d продолжает увеличиваться и достигает своего максимального значения.

Скольжение генератора становится равным нулю. При этом блок 2 измерения скольжения вьщает сигнал на вход управляемого реле 3 времени, с выхода которого в блок 6 определения мощности отключаемых тормозных резисторов поступает сигнал, пропорциональный времени, прошедшему с момента начала аварии.до момента достижения скольжением нулевого значения.

900365 о

Блок 6 на основании указанного сигнала, сигнала oT oK, (lpotlop ционального преданарийной мощности .синхронного генератора, и сигнала от блока 7, пропорционального мощности включенных тормозных резисторов, а также на основании заложенных в нем результатов расчетов множества возможных аварий, выдает на входе управляемого реле 3 времени и 10 блока 8 управления выключателями сиг" нал, пропорциональный мощности тормозных резисторов, которые необходимо откпючить.

После достижения нулевого эначе- 15 ния скольжение продолжает уменьшаться и становится отрицательным. Отрицательное значения скольжения, при котором отключают часть резисторов, определяется также заранее расчет- 20 ным путем для множества возможных аварий. Каждому аварийному возмущению соответствует промежуток времени bt с момента достижения скольжением нулевого значения до момента от- 25 ключения части резисторов (достижения скольжением необходимого отрицательного значения). Существующие устройства для измерения скольжения имеют худшую точность, чем устройства щ для измерения времени, поэтому вместо измерения скольжения измеряют промежуток времени дй.Управляемое реле 3 времени на основании сигнала от блока 6, пропорционального мощности, отключаемой от первой ступени части тормозных резисторов, сигнала от бло-:. ка 5, пропорционального предварительной мощности генератора, и времени, прошедшего с момента начала аварии до Е момента достижения скольжением нулевого значения, определяемого самим управляемым реле 3 времени, а также на основании заложенных в нем результатов расчетов, выбирает промежуток времени дй, по прошествии которого скольжение достигает необходимого отрицательного значения. При этом управляемое реле 3 времени выдает разрешающий сигнал на один из входов блока 8 управления выключателями, который по этому сигналу производит отключение тормозных резисторов первой ступени в соответствии с сигналом от блока 6 определения мощности отключаемых тормозных резисторов.

Одновременно с окончанием паузы

АПВ по второму сигналу от схемы противоанарийной «втоматики блс. управления выключателями 8 отключает оставшуюся часть тормозных резисторов.

Предлагаемое устройство можно использовать при выполнении электрического торможения как на генераторном напряжении, так и на шинах высокого напряжения электростанции.

Предлагаемый способ электрического торможения синхронного генератора и устройство для его осуществления позволяют повысить качество переходного процесса за счет уменьшения качаний синхронного генератора путем проведения отключения тормозных резисторов в две ступени. Отключение резисторов второй ступени происходит при нулевом скольжении генератора, т.е. при равенстве нулю кинетической энергии генератора, что обеспечивает отсутствие дальнейших качаний синхронного генератора.

Качания синхронных генераторов при реализации предлагаемого способа и устройства для его осуществления определяются только погрешностью работы блоков и дискретностью мощности подключаемых тормозных резисторов. Для уменьшения последней составляющей погрешности необходимо увеличивать число тормозных резисторов, например, при выполнении электрического торможения на высоком напряжении — путем использования коммутации тормозных резисторов по фазам, а при выполнении электрического торможения на генераторном напряженииавтономным управлением резистором.

В последнем случае может осуществлятьая дополнительное двление тормозной мощности с помощью неполнофаэного включения резисторов.

Формула изобретения

1. Способ электрического торможения синхронного генератора путем под" ключения к нему с началом паузы автоматическогQ повторного включения тормозных резисторов, мощность которых определяют в зависимости от предаварийной мощности генератора и тяжести аварии и отключения тормозных резисторов при достижении скольжением синхронного генератора отрицательного значения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыше90036 ния качества переходного процесса, при достижении скольжением отрицательного значения отключают часть тормозных резисторов, мощность которых выбрана в пределах 30-80Х мощности подключенных резисторов, а оставшуюся часть, резисторов отключают одновременно с окончанием паузы автоматического повторного включения.

2. Устройство для электрического 1О торможения синхронного генератора с использованием тормозных резисторов, содержащее блок измерения скольжения, блок управления выключателями тормозных резисторов, блок опреде- 15 ления величины сброса электрической мощности генератора, блок фиксации предаварийной мощности генератора, выход которого подключен ко входу блока определения валичины сброса электрической мощности генератора, и датчик активной мощности генератора, выход которого подключен ко входам блока фиксации предаварийной мощности генератора и блока определения 5 величины сброса электрической мощности генератора, о т л и .ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения качества управления переходным процессом, оно снабжено блоком оирецеления мощности включаемых тормозных резисторов, блоком определения мощности отключаемых тормозных резисторов и управляемым реле времени, причем выход блока определения величины

35 сброса электрической мощности генератора подключен к первому входу блока определения мощности включаемых тормозных резисторов, выход блока фиксации предаварийной мощности гене5

12 ратор» подключен ко второму входу блока определения мошности включаемых тормозных регисторов и к первым входам управляемого реле времени и блока определения мощности отключаемых тормозных резисторов, ко второму входу которого подключен выход блока определения мощности включаемых тормозных резисторов, а к третьему входу подключен выход управляемого реле времени, ко второму и третьему входам которого подключены блок измерения скольжения и выход блока определения мощности отключаемых тормозных резисторов, причем выход управляемого реле времени подключен к первому входу блока управления выключателями, ко второму и третьему входам которого подключены выходы блока определения мощности включаемых тормозных резисторов и блока определения мощности отключаемых тормозных резисторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

¹ 120584, кл. Н 02 J 3/24, 1959.

2. Авторское свидетельство СССР № 61!283, кл. Н 02 P 9/10, 1976, 3. Заявка ",понии № 53-32859, кл. H 02 J 3/24, 1978.

4. Кощеев Л. А. Управление электрическим торможением генераторов в схеме с применением БАПВ. "Устойчивость и надежность энергосистем

СССР". Под ред. Ф. И. Сингучева. N., "Энергия", 1964.

5. Заявка Чпонии № 54-5488, кл. Н 02 J 3/24, 1979.

900365

Редактор Н. Егорова

Заказ l2198j70 Тираж 669 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Cuwerer om скеиоi л ыФостА врицмУ

Составитель К. Фотина

Техред З.Фанта Корректор А. Лзятко