Способ ограничения минимального возбуждения синхронной машины

Способ ограничения минимального возбуждения синхронной машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

:ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«»995251 свюз Советских

Социалистических

Республик (61)Дополмитвльмов к авт. свид-еу(22) Заявлено 170981 (21) 3336439/24-07 с присоединением заявки М— (23) ПриормтетОпубликовамо 07.0233. Бюллвтвиь NP5

- Дата о убликовамия описания 070233 (щ М.Ка.х

Н 02 Р,9/14

Государственный комитет

СССР но делан изобретений и открытий

}ЯЗ} УДК 621. 313. .322.013.8 (088.8 ) В.Г. Любарский, В.И.Филатов, A.Ñ. Lien и В.Г. Якименко (12) Авторы изобретения

1 (11) Заявители (54 ) СГОСОБ ОГРАНИЧЕНИЯ МИНИМАЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

СИНХРОННОЯ МАШИНЫ

Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к способам ограничения минимального возбуждения синхронных машин, и может быть использовано для регулирования в системах электропередач высокого напряжения, обладающих значительной емкостной проводимостью.

Известен способ ограничения минимального возбуждения синхронной машины, основанный на измерении параметра, в функции которого производится ограничение, а именно ограничение активного тока статора, сравнение его с заданной величиной, и при превышении нм заданйой величины коррекции напряжения.

Этот способ позволяет ограничи -. вать минимальное возбуждение на уровне, соответствующем пределу статической устойчивости синхронной машины, что необходимо для полного использования ее воэможностей по потреблению реактивной мощности и поддержанию напряжения в энергосистеме 13.

Однако режим недовозбуждения сопровождается значительным перегревом торцовой зоны синхронной машины, поэтому ограничение минимального возбуж дения обычно производится íà уровне при котором перегрев узлов синхронной машины остается в допустимых пределах, что не позволяет полностью использовать ее возможности по поддержанию напряжения в энергосистеме и в ряде случаев может привести к возникнове-. нию аварии в энергосистеме.

Кроме того, иэ-эа того, что ограничение минимального возбуждения производится в функции только одного параметра синхронной машины,.а именно активного тока статора, .появляется ошибка в определении минимального уровня возбуждения синхронной машины иэ-! за изменения напряжения статора синхронной машины. Это приводит к тому, что ограничитель должен настраиваться с учетом максимальной возможной ошибки, что еще более сужает. диапазон регулирования возбуждения синхронной машины, т.е. синхронная машина недо" используется в режимес-потребления реактивной мощности и - не может в этом случае обеспечить устойчйвость энергосистемы в аварийных режимах.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ ограничения минимального возбуж- дения синхронной машины, основанный

З0, на измерении реактивного тока статора!

1 р)

Производственное объединение "Уралэле ротяхааан" им. В.И. Ленина и Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнерввеыа

995251 синхронной машины, сравнении его c заданной величиной, зависящей от величины активного тока статора синхронной машины, и в случае превышения реактивным током статора заданной неличины, увеличении тока возбуждения н функции этого превышения (,2 3.

Известный способ позволяет более точно определять минимальный уровень возбуждения синхронной машины, однако ограничение должно производиться на уровне, допустимом с точки зрения нагрева синхронной машины. Кроме того, из-эа наличия статизма ограничителя параметр, н функции которого производится ограничение, не может быть установлен равным заданному, что также приходится учитывать при настройке минимального уровня возбуждения, тем самым снижая диапазон регулирования возбуждения синхронной машины.

Цель изобретения — повышение надежности работы синхронной машины и повышение эффективности ее использования в режимах недовозбуждения.

Для достижения указанной цели согласно способу ограничения минималь- 25 ного возбуждения, при котором измеряют потребляемый реактивный ток статора синхронной машины, сравнивают его с заданной величиной, которая зависит от активного тока статора 30 и определяется нагревом синхронной . машины до допустимой температуры в длительном режиме работы, и при превышении реактивным током статора заданной величины увеличивают ток воз- 35 буждения в функции этого превышения, ограничивая реактивный ток, формируют вторую заданную величину, характе-. ризующую предел статической устойчивости синхронной машины, при пре- 4() вышении реактивным током первой заданной величины начинают отсчет временного интервала нагрева синхронной машины до допустимой величины, по достижении реактивным током второй заданной величины регулируют ток возбуждения, ограничивая на этом уровне изменение реактивного тока, а при достижении заданной величины перегрева превращают отсчет временного интервала и увеличивают ток возбуждения до достижения реактивным током первой заданной величины.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, реализующего данный способ на фиг. 2 — характеристики активного тока статора „ в функции потребляемого реактивного тока статора р, определяемые иэ условия обеспечения предела статической устойчивости и из условия нагре- 60 ва синхронной машины, на фиг. 3 временная характеристика процесса ограничения реактивного тока.

Устройство (фиг. 1 ) состоит из датчика 1 напряжения статора синхронной машины 2, вход которого подключен к измерительному трансформатору 3 напряжения, а выход — к входу сумматора 4, выход которого соединен с входом автоматического регулятора

5 напряжения, соединенного своим выходом с нходом тиристорного возбудителя 6, а также датчика 7 реактивного тока и датчика 8 активного тока статора синхронной машины 2, входы которых подключены к измерительному трансформатору 9 тока и измерительному трансформатору 3 напряжения, первого 10 и второго 11 блоков заданного значения, входы которых подключены к выходу датчика 8 активного тока, а выходы — Соответственно к входам первого 12 и второго 13 органов сравнения, к вторым входам которых подключен выход датчика 7 реактивного тока, причем выход первого органа

12 сравнения подключен к нторому входу автоматического регулятора 5 возбуждения, а выход второго органа 13 сравнения — к входам измерительного интегратора 14 и исполнительного интегратора 15, второй вход которого соединен с выходом порогоного органа 1б, соединенного входом с выходом измерительного интегратора 14, а выход подключен к нторому входу сум- матора 4.

Способ осуществляют следующим образом.

При переходе синхронной машины в режим потребления реактивного тока измеряют реактивный и активный токи статора синхронной машины и вычисляют первое и второе заданные значения потребляемого реактивного тока синхронной иванны в соответствии с кривыми 17 и 18 (фиг. 2 ). Сравнивают н уличину реактивного тока с первой и нторой заданными величинами.

При превышении реактивным током первой заданнол величины (момент времени й„, фиг. 3) начинают отсчет временного интервала, во время которого моделируют процесс нагрева синхронной машины, рассчитывая-перегрев по формуле

1 ч — 4 дс где Q — - перегрев синхронной машины;

Т вЂ” постоянная времени нагрева;

Ю - превышение величины потребР

t ляемого реактивного тока над первым заданным значением.

По достижении реактивным током второй заданной величины (момент времени t2, фиг. 3) регулируют ток возбуждения таким образом, чтобы предотвратить дальнейшее увеличение потребляемого реактивного тока.

При достижении расчетной велИчиной перегрева Q синхронной машины предель995251 ного значения заканчивают отсчет временного интервала (момент времени сэ, фиг. 3) .

Увеличивают ток возбуждения в функции по времени от hlр до достижения реактивным током первой заданной величины.

Устройство, осуществляющее предлагаемый способ, работает следующим образом.

В номинальном режиме работы реак- t0 тивный ток статора синхронной машины

2, измеряемый датчиком 7 реактивного тока через измерительный трансформатор 9 тока и измерительный трансформатор 3 напряжения, не превышает 15 первого и второго заданных значений, зависящих от активного тока статора, измеряемого датчиком 8 активного тока, вырабатываемых соответственно первым 10 и вторым 11 блоками заданного значения. В результате этого напряжение на выходе первого органа

12 сравнения равно нулю и не влияет на работу автоматического регулятора

5 возбуждения, напряжение на выходе второго органа 13 сравнения меньше нуля. Это приводит.к тому, что измерительный интегратор 14 разряжен и напряжение на его выходе меньше уровня напряжения срабатывания порогового органа 16, из-за чего на его выходе присутствует напряжение, под действием которого ислолнительный интегратор 15 также разряжен и не влияет на величину выходного напряжения сумматора 4. 35

При повышении напряжения в энергосистеме повилается напряжение и на статоре синхронной машины 2, измеряемое через измерительный трансформатор 3 напряжения датчиком 1 напря- 40 жения статора синхронной машины 2.

Это приводит к увеличению его выходного напряжения, под действием чего увеличивается напряжение на выходе сумматора 4, что, в свою очередь, 45 приводит к увеличению выходного напряжения автоматического регулятора 5 возбуждения, под действием которого снижается напряжение на выходе тиристорного возбудителя 6, являющееся напряжением возбуждения синхронной машины 2. Вследствие этого уменьшается ток возбуждения синхронной машины 2 и она переходит в режим потребления реактивной мощности . Потребляе- 55 мый ею реактивный ток увеличивается, что приводит к увеличению выходного напряжения датчика 7 реактивного тока и при превышении им напряжения на выходе второго блока 11 заданного значения — появлению положительного напряжения на выходе второго органа

13 сравнения. Причем напряжение на: выходе второго блока 11 заданного значения настраивается таким образом, чтобы напряжение на выходе датчика 7 реактивного тока стало равным ему при работе синхронной машины 2 в р . жиме недовозбуждения, предельном с точки зрения ее нагрева. Таким образом, появление положительного напряжения на выходе второго органа

13 сравнения сигнализирует о том, что реактивный ток синхронной машины

2 увеличивается до величины, недопустимой с точки зрения ее нагрева.

Температура синхронной машины начинает увеличиваться со скоростью, пропорциональной величине превышения реактивного. тока над значением, допустимым с точки зрения нагрева синхронной машины 2, моделируя этот процесс, на выходе измерительного интегратора 14 начинается рост напряжения со скоростьв, пропорциональной величине входного напряжения, пропорционального величине превышение,реактивного тока над значением, допустиьнм с точки зрения нагрева синхронной машины 2. Однако до тех пор, пока напряжение на выходе измери-. тельного интегратора 14 остается меньше уровня напряжения срабатывания порогового органа 16, на его выходе остается напряжение, под действием которого исполнительный интегратор 15 разряжен и не влияет на величину выходного напряжения сумматора 4, т.е. осуществляет временную паузу, что допустимо, так как перегрев синхронной машины еще не достиг предельного. Если во время паузы реактивный ток статора синхронной машины 2 увеличивается до величины, недопустимой иэ-за снижения запаса статической устойчивости, то -напряжение на оыходе дат-чика 7 реактивного тока превышает выходное напряжение первого блока

10 заданного значения, и на выходе первого органа 12 сравнения появляется напряжение, которое, поступая на второй вход автоматического регу- лятора 5 возбуждения, предотвращает дальнейшее увеличение его напряжения, а значит и увеличение реактивного тока статора синхронной машины 2, что необходимо для обеспечения достаточного запаса статической устойчивости синхронной машины 2.

При достижении выходным напряжением измерительного интегратора 14 уровня срабатывания порогового органа 16, пропорционального допустимо-, му перегреву синхронной машины 2, напряжение на выходе последнего становится равным нулю и не влияет более на работу исполнительного интегратора 15.

Вследствие этого на выходе исполнительного интегратора 15 появляется напряжение, величина которого равна интегралу по времени от величины выходного напряжения второго органа

995251

13 сравнения, которое, в свою очеред6, пропорционально величине превышения

-реактивным током синхронной машины 2 значения, допустимого с точки зрения нагрева синхронной машины.

С выхода исполнительного интегратора 15 напряжение поступает на второй вход сумматора 4, вызывая снижение напряжения на его выходе. Это приводит к снижению напряжения на выходе автоматического регулятора 5 10 возбуждения, а следовательно к увели чению напряжения на выходе тиристорного возбудителя 6. Под действием этого реактивный ток, потребляемый, синхронной машиной 2, уменьшается. 5

Этот процесс протекает до тех пор, пока напряжение на выходе второго органа 13 сравнения не становится равным нулю, что соответствует режиму минимального возбуждения синхрон- 20 ной машины 2, предельно допустимому с точки зрения ее нагрева, т.е. ограничение происходит с нулевой статической ошибкой.

При восстановлении напряжения в энергосистеме реактивный ток, потребляемый синхронный машиной 2, уменьшается. Это приводит к снижению напряжения на выходе датчика 7 реак- тивного тока ниже выходного напряжения второго блока 11 заданного значения. Вследствие этого напряжение на выходе второго органа 13 сравнения становится отрицательным, и под

его действием выходное напряжение исполнительного интегратора 15 становится равным нулю и не влияет более на величину выходного напряжения сумматора 4, а выходное напряжение измерительного интегратора 14 сни-. жается, моделируя остывание синхрон- 40 ной машины 2. Напряжение на выходе датчика 7 реактивного тока превышает также и выходное напряжение первого блока 10 заданного значения, вследствие чего напряженке на выходе 45 первего органа 12 сравнения равно нулю и не влияет на величину выходного напряжения автоматического регулятора 5 возбуждения.

В случае повторного повышения 50 напряжения в энергосистеме все процессы протекают аналогично, но напряжение на выходе измерительного интегратора 14 начинает расти в общем случ ие с нуля, а с того зна ения, 55 до которого оно успело снизиться после прецыдущего режима ограничения, что соответствует учету исходного теплового состояния синхронной машины 2а 60

Предлагаемый способ позволяет полностью испольэовать возможности синхронной машины в режимах недовозбуждения по поддержанию напряжения в энергосистеме, так как увеличение б5 потребляемой реактивной мощности может производиться вплоть до уровня, соответствующего пределу статической устойчивости синхронной машины. В то же время данный способ позволяет защитить синхронную машину.от перегрева -в режиме недовозбуждения путем ограничения длительности этого режима. Преимущество предлагаемого способа состоит также в том, что он позволяет ограничивать возбуждение точно на заданном уровне без статиэма.

В конечном счете, реализация данного способа ограничения минимального возбуждения .позволяет повысить надежность работы энергосистемы в целом.

Формула изобретения

Способ ограничения минимального возбуждения синхронной машины, при котором измеряют потребляемый реактивный ток статора синхронной машины, сравнивают его с заданной величиной, которая зависит от активного тока статора и определяется нагревом синхронной машины до допустимой температуры в длительном режиме работы, и при превышении реактивным током статора заданной величины увеличивают ток возбуждения в функции этого превышения, ограничивая реактивный ток, отличающийся тем,что, с целью повышения надежности работы синхронной машины и повышения эффективности ее использования и режимах недовозбуждения, формируют вторую заданную величину, характеризующую предел статической устойчивости синхронной машины, при нревьыении реактивным током первой заданной величины начинают отсчет временного интервала нагрева синхронной машины до допустимой величины, по достижении реактивным током второй заданной величины регулируют,ток возбуждения, ограничивая на этом уровне изменение реактивного тока, а при достижении заданной величины перегрева прекращают отсчет временного интервала и увеличивают ток возбуждения до дос.тижения реактивным током первой за.цанной величины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство. СССР

М 156213,.кл. Н 02 P 9/14, 1968.

2. Любарский В.Г. Ограничение минимального возбуждения мощных генераторов. Труды ВЭИ, М 78, N. "Энер-. гия", 1968.

995251

Составитель В. Тарасов

Редактор Л. Филь Техред Л. Пекарь Корректор В. Прохненко

Заказ 666/42 Тираж 685 Подписное

ВНИИПИ Росударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Iq

@э» Р

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