Устройство для аварийного управления активной мощностью электростанций

Устройство для аварийного управления активной мощностью электростанций

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

«»983891 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 1007.81 (21) 3313973/24-07 (М g 3 с присоединением заявки ¹â€”

Н 02 Э 3/24

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 23.1282. Бюллетень ¹ 47 (53) УДК 621. 316. .726(088.8) .

Дата опубликования описания 231282

В.Н.Подшивалов, Ф.И.Макаревич, С.Н.Талдонов и А.Т. Путилова (72) Авторы изобретения с

Сибирский научно-исследовательский институт внерготики и Научно-исследовательский институт комплексного электропривода (71) Заявители

{ 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВАРИЙНОГО УПРАВЛЕНИЯ АКТИВНОЙ

МОЩНОСТЬЮ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Изобретение относится к области электроэнергетики, а,именно к устройствам противоаварийной автоматики.

Известны устройства для автоматического управления в аварийных условиях мощностью турбогенераторов, реа" гирующие на величину сброса электрической мощности(1 3 и (2 ).

Недостатком укаэанных устройств является их низкая эффективность в связи с тем, что за время аварии мощность. турбин практически не успевает измениться в силу значительной инерционности системы регулирования и парового тракта турбины. Кро- 15 ме того, формирование управляющего воздействия только по сбросу мощнос.— ти при наличии значительной местной нагрузки может привести к переторможению турбогенератора и нарушению его синхронной работы с энергосистемой.

Известно также устройство аварийного управления активной мощностью электростанций, реагирующее на изменение скорости вращения ротора турбогенератора и формирующее непрерывное воздействие в ниде последовательности импульсов, величина и длительность которых определяется характером переходного процесса. Уст30 ройство содержит датчик скорости, арифметический блок, дифференциатор, интегратор функциональные преобразователи, сумматор-определитель знака, блок выделения и сглаживания модуля ускорения, ограничитель напряжения, логический блок и исполнительный блок. Это устройство способно обеспечить управление в течение всего времени переходного процесса(33.

Однако оно не обладает необходимым быстродействием при формировании управляющего воздействия на сброс мощности турбиной, что обусловлено следующими факторами: а ) значительной механической постоянной инерции турбоагрегата, которая в условиях ограниченной разрешающей способности измерительных приборов проявляется в изменении скорости вращения как чистое запаздывание. Это приводит к появлению сигнала на входе датчика скорости, а следовательно, и на входе устройства не одновременно со сбросом мощности, а с некоторым сдвигом во времени, который по экспериментальным данным составляет порядка 0,1-0,15 с; б) постоянной времени фильтров датчиков скорости, обуславливающей

983891 уменьшение скорости нарастания выходного сигнала. ,Кроме того это устройство не исключает форсированного набора мощности турбиной, что в ряде случаев чревато нарушением устойчивости во втором цикле качаний.

Наиболее близким по технической суцности к предлагаемому изобретению является устройство, которое дополнительно к (3 3 содержит анализатор фронтов управляющего импульса, блок стандартных сигналов с каналами экспоненциальных и прямоугольных сигналов, блок сравнения и управления переключателя.

Введение Й ус". ройство канала экспоненциальных III" налов блока стандарт. ных сигналов, анализатора фронтов управляющего импульса, блока сравне- О ния и переключателя обеспечивает экспоненциальное снятие (,a большой постоянной времени управляюцего воздейсвия с исполнительных орпанов аварийной разгрузки станции, что 25 уменьшает скорость восстановления мощности турбины и "".åì самым уменьшает опасность нарушения динамической устойчивости во втором цикле качаHIIй Я ).

Однако увеличение быстродействия устройства решается данным техническим решением лишь частично, только за счет коррекции фильтрации переднего фронта управляющего импульса, а основная причина низкого быстродействия устройства обусловленная значительной механической постоянной инерции турбоагрегата, не устраняется.

Введение в устройство канала прямоугольных сигналов блока стандартных 4О сигналов и анализатора фронтов импульса обеспечивает подачу на исполнительные органы прямоугольного сигнала заданной величины только в момент формирования основного управля-ДЯ ющего сигнала, который в силу механической инерции ротора турбоагрегата отстает от момента возникнове-. ния аварии (короткого замыкания) на 0,1-0,15 с. Это запаздывание, соизмеримое с длительностью возмущения, резко снижает быстродействие устройства, а следовательно, и эффективность аварийного управления. Кроме того, устройство подает прямоуголь- ный импульс заранее заданной величины, что не обеспечивает избирательности тяжести возмущения и снижает точность аварийного управления.

ЗО

Цель изобретения — обеспечени@ 60 максимального быстродействия устрой: ства и повышение его избирательности к тяжести возмущения при формировании управляюцего воздействия на разгрузку станции. 65

Поставленная цель достигается тем, что устройство для аварийного управления активной мощностью электростанций, содержащее датчик скорости врацения, арифметический блок выделения скольжения, к входу которого подключен датчик скорости вращения, дифференциатор, интегратор и первый функциональный преобразователь, 1к входам которого подключен выход арифметического блока выделения скольжения, второй функциональный преобразователь, подключенный к выходу интегратора, сумматор-определитель знака, входы которого связаны с первым выходом дифференциатора и выходами функциональных преобразователей, блок выделения и сглаживания модуля ускорения„. подключенный входом к второму выходу дифференциатора, ограничитель напряжения, соединенный с выходом блока выделения и сглаживания модуля ускорения и включенный в обратную связь выходного логи-1еского блока,. вход которого соединен с выходом сумматора-определителя знака, первый блок сравнения, анализатор фронтов управляющих импульсов, входы кото рых соединены с выходом логического блока, блок стандартных сигналов,,управляемый переключатель, основной вход которого подключен к выходу блока стандартных сигналов, управляю= щий вход — к выходу анализатора фрснтов управляющих импульсов, а выход-к второму входу первого блока сравнения; исполнительный блок, первый вход которого соединен с первым выходом первого блока сравнения, снабжено датчиком электромагнитной мощности генератора, арифметическим блоком вычисления изменения мощности генератора, блоком памяти, вторым дифференциатором, компаратором, сумматором, реле, блоком коррекции уставки по сбросу электромагнитной мош,-ности, блоком коррекции уставки по производной сброса электромагнитной моцности и вторым блоком сравнения, .причем выход датчика электромагнитной мощности генератора подключен к входу блока памяти, выход которого соединен с входами блока коррекции уставки по сбросу мощности и блока коррекции уставки по производной сброса моцности, и к входу арифметического блока„ выход которого соединен с вторым входом блока коррекции yc" тавки по сбросу мощности, с входом второго дифференциатора и через первый замыкающий контакт реле — с первым входом суммматора, выход которого подключен к обмотке реле, второй вход к второму выходу первого блока сравнения, а третий — к первому вхо-= ду второго блока сравнения и к выходу компаратора, входы которого соединены с выходом второго диффе983891

30 ренциатора и выходом блока коррекции уставки по производной сброса мощности, а выход блока коррекции уставки по сбросу мощности через второй .замыкающий контакт реле соединен с вторым входом второго блока сравнения ныход которого подключен к второму входу исполнительного блока.

На чертеже дана структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит датчик 1 скорости, включающий в себя измерительный элемент и фильтр, арифметический блок 2, выделения скольжения, дифференциатор 3, интегратор 4, функциональные преобразователи 5 и 6, сумматор-определитель 7 знака, блок 8 выделения и сглаживания модуля ускорения, ограничитель 9 напряжения, логический блок 10, первый блок 11 сравнения, анализатор 12 фронтов управляющих импульсов, управляемый переключатель 13, блок 14 стандартных сигналов, исполнительный блок 15, датчик 16 электромагнитной мощности генератора, арифметический блок 17 блок 18 памяти, сумматор 19, реле

20, второй дифференциатор 21, компаратор 22, блок 23 коррекции уставки по сбросу электромагнитной мощности, блок 24 коррекции устанки по производной сброса электромагнитной мощности,:второй блок 25 сравнения.

Датчик 16 электромагнитной мощности генератора, содержащий измерительный элемент и фильтр, подключен на вход арифметического блока 17 и вход блока 18 памяти. Выход арифметического блока 17 соединен со вторым входом сумматора 19 через замыкающий контакт 26 реле 20, вхбдом дифференциатора 21, выйод которого соединен с одним вхоцом кампаратора 22, одним входом блока 23 коррекции уставки по сбросу электромагнитной мощности, второй вход которого соединен с блоком 18 памяти, а выход через замыкающий контакт 27 реле 20 с одним входом. блока 25 сравнения.

Вход блока 24 коррекции устанки по производной сброса электромагнитной мощности соединен с выходом блока 18 памяти, а .выход - с вторым входом компаратора 22, выход которого соединен с первым входом сумматора 19 и со вторым входом второго блока 25 сравнения, выход которого соединен со вторым входом исполнительного блока.15 аварийной разгрузки станции.

Третий вход сумматора 19 соединен с выходом первого блока 11 сравнения. .Предлагаемое устройстно работает следующим образом.

При возникновении аварийного возмущения, например при коротком замыкании на одной из отходящих от станции линий, блок 1& памяти запоминает предшествующее аварии значение электромагнитной мощности, в результате чего н блоках 23 и 24 коррекции уставок сохраняются значения уставок, соответствующие значению мощности н предшествующем доанарийном режиме. Если производная сброса электромагнитной мощности становится больше устанки срабатывания, выработанной блоком 24 коррекци;. уставки па производной сброса мощнос"и, ;то на время превышения величины прсизнодной над величиной уставки с выхода компаратора 22 ч;реэ блок 25 сравнения на второй вход исполнительного блока 15 аварийной разгрузки проходит .прямоугольный импульс заданной амплитуды. Этот же сигнал проходит через ".ë:êàòîð 19 на обмотку питания реле 20. Реле 20, срабатывая, замыкает контакты 26 и 27. Через контакты 26 реле 20 становится на самоподпитку ат сигнала по сбросу мощности. Через контакты 27 сигнал, пропорциональный сбросу мощности, с выхода арифметического блока, пройдя н блоке 23 коррекцию в соответствии с доанарийным уровнем мощности генератора, подается на второй вход блока 25 сравнения. После снятия прямоугольного сигнала с выхода компаратора 22 сигнал, пропорциональный сбросу мощности, замещает выходной сигнал компаратора, проходя на второй вход исполнительного блока 15 аварийной разгрузки станции.

Снятие сигнала, сформиронанногс по сбросу мощности, производится при появлении сигнала управления по отклонению и подаче его на вход сумматора 19 с выхода первого блока 11 сравнения. Реле 20 возвращается в исходное положение и снимает сигнал по сбросу мощности с нтораго входа блока 25 =ðàâíåíèÿ. В дальнейшем управление производится по каналу отклонения скорости вращения, для чего оцновременно с формированием сигнала по сбросу электромагнитной мощности генератора формируется сигнал па отклонению скорости вращения ротора генератора. После нозникнанения возмущения, на выходе блока 10 появляется управляющий сигнал на разгрузку турбины, который формируется позднее, чем сигнал па аР и дР, так как этот сигнал формируется по отклонению скорости ротора, а причиной изменения сколь жения является изменение электромагнитной мощности. Этот сигнал с выхода блока 10 подается на один из входов блока 11 сравнения, где сравнивается по величине с нулевым значением второго входного сигнала (экспаненциальный выход блока 14 переключателем 13 отключен от второго входа блока 11) и проходит на один из

983891 входов исполнительного блока 15 аварийной разгрузки станции и на третий вход сумматора 19, снимая сигнал управления. Упранление н дальнейшем производится по отклонению скольжения.

При переключении управляющего воздействия выходной сигнал блока 10 начинает убывать с постоянной времени фильтров датчика. При этом в анализаторе 12 выявляется убывание управляющего импульса и выдается командный о сигнал переключателю 13 на подключение канала экспоненциального сигнала блока 14 ко второму входу блока 11 сравнения, в результате чего экспоненциальный сигнал заданной ампли- !5 туды и заданной постоянной времени (Tz )) Т.1 ) подается н блок 11 сравнения и сравнивается по величине с убывающим с постоянной времени Т фильтров датчика выходным сигналом g() блока 10.

После того, как величина управляющего сигнала(выходной сигнал блока 10 становится сначала равной, а затем меньше заданной начальной амп-д литуды экспоненциального сигнала, экспоненциально убывающий сигнал с выхода блока 14 проходит через блок

11 сравнения на вход исполнительного блока 15, обеспечивая экспоненциальное снятие управляющего сигнала с исполнительных органов аварийной разгрузки станции. При формировании на выходе блока 10 повторного управляющего воздействия процесс работы устройстна повторяется в той же последовательности.

Таким образом, наряду с управляющим воздействием по отклонению контролируемого параметра, обеспечивающим дозированное управление активной 40 мощностью в течение всего переходного процесса но характеризующимся значительным запаздыванием в начальной стадии процесса, предлагаемое устройство формирует и управляющее 45 воздействие по возмущению (по факту и по величине сброса электромагйитной мощности генератора ), характеризующееся высоким быстродействием.

Кроме того, введение н устройство блока коррекции устанки по производной сброса мощности и блока коррекции уставки по сбросу мощности позволяет корректировать величину управляющего воздействия по возмущению в соответствии с доаварийным режимом работы генератора, что повыщает избирательность устройства к тяжести возмущения.

Формула изобретения

Устройство для аварийного управления активной мощностью электро- 65 станций, содержащее датчик скорости вращения, арифметический блок выделения скольжения, к входу которого подключен датчик скорости вращения, дифференциатор, интегратор, первый функциональный преобразователь, к входам которого подключен выход арифметического блока выделения скольжения, второй функциональный преобразователь, подключенный к выходу интегратора, сумматор-определитель

ВНаКа, входы которого связаны с первым выходом дифференциатора и выходами функциональных преобразователей, блок выделения и сглаживания модуля ускорения, подключенййй входом к второму выходу дифференциатора, ограничитель напряжения, соединенный с выходом блока выделения и сглаживания модуля ускорения и включенный н обратную связь выходного логического блока, вход которого. соединен с выходом сумматора-определителя знака, первый блок сравнения, анализатор фронтов управляющих импульсов, входы которых соединены с выходом логического блока, блок стандартных сигналов, управляемый переключатель, основной вход которого подключен к выходу блока стандартных сигналов, управляющий вход — к выходу анализатора фронтов управляющих импульсов, а выход — к второму входу первого блока сравнения, исполнительный блок, первый вход которого соединен с первым выходом первого блока сравнения, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия устройства и улучшения избирательности к тяжести возмущения при формировании управляющего ноздействия на разгрузку станции, оно снабжено датчиком электромагнитной мощности регенератора, арифметическим блоком вычисления изменения мощности генератора, блоком памяти, вторым дифференциатором, компаратором, сумматором, реле, блоком коррекции уставки по сбросу электромагнитной мощности, блоком коррекции уставки по производной сброса электромагнитной мощности и вторым блоком сравнения, причем выход датчика электромагнитной мощности генератора подключен к входу блока памяти, выход которого соединен с входами блока коррекции уставки по сбросу мощности и блока коррЕкции уставки rro производной сброса мощности, и к входу арифметического блока, выход которого соединен с вторым входом блока коррекции уставки по сбросу мощности, с входом второго дифференциатора и через ггервый замыкающий контакт реле — с первым входом сумматора, выход которого подключен к обмотке рел», второй вход — к второму выходу первого блока сравнения, а третий — к первому 10

983891

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе. Составитель К.Фотина

Техред К. Надь Корректор В. Бутяга

Редактор О.Бугир

Тираж 669 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 9945/68

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 входу второго блока сравнения и к выходу компаратора, входы которого соединены с выходом второго дифференциатора и выходом блока коррекции уставки по производной сброса мощности, а выход блока коррекции уставки по сбросу мощности через второй замыкающий контакт реле соединен с вторым входом второго блока сравнения выход которого подключен к второму входу исполнительного блока.

1. Авторское

9 412662 кл. Н

2. Авторское

Р 443449, кл. Н

3. Авторское

9 668877552299, кл. Н

4. Авторское,30 Р 788269, кл. Н свидетельство СССР

02 P 9/04, 1971. свидетельство СССР

02 P 9/04, 1971. свидетельство СССР

02 Э 3/24, 1977. свидетельство СССР

02 3 3/24, 1978.