Способ определения запаса статической устойчивости синхронной машины

33 470 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскл Социалистических РеслтрликЗаявлено 20.И 11.1968 ( 1264653/24 с присоедтпециел 5 вки Ло Комитет ло делаю зооретений и открытий ори Совете Министров СССР,ъячв Ге,ь СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАПАСА СТАТИЧЕСКО УСТОЯт 1 ИВОСТИ СИНХРОННОЙ МАШИНЫИзобретение относится к области эксплуатации электроэнергетических систем и может быть использовано для оперативного контроля в процессе эксплуатации запаса статической устойчивости двигателей, синхронных генера о 1 ов и копенсяторов.К современным электроэнергетическим системам предъявляется требование статической устойчисвости 1 устой вости в залом) во всех возможных режимах работы, что достп- О гастся работой с некоторым нораатпвньв запасом устойчивости.В процессе эксплуатации Зозцпкяет цеооходихость поддерживать запас статическоц устойчивости в определенны.( пределах, так как з чрезмерное его уменьшение может привести к системной аварии с нарушением устойчиьост . а пеобосцовяшое уьелпчецие - к ухудшецшо экономичности работы энергосистемы цз-за учепыцептя передаваемой мощности, потери 20 гпд 1 о 1)ссурсов и т. д.Для того, чтобы поддерживать запас устойчивости в заданных пределах, необходимо периодически определять действительный запас устойчивостц, с которым работает система. 2 зИзвестен спосоо определения запаса статической устойчивости сшхрошой машины по амплитудно-фазовой характеристике разомкнутой системы, определяемой путем подачи на вход измерительного органа регулятора З 0 возбу кденця прооного спнусоидального сш па. ла меняющейся частоты и пзмеренця величины пробного сигнала ц ьызванного цм сигналя на выходе системы регулцрования. Однако прц таком способе определепця нельзя оперативно осуществлять контроль запаса устойчивости ввиду болыпого объема вычислительных раоот. Крове того, точность известного способа невелика.Сущность описываемого способа заключается в том, что дополнительно измеряют ве,.н пп ошибки 1 еглп 1 овация, вызвяпцуо подачей пробного сигнала, па каждой частоте находят отпошец сигналов па выходе системы и пробного к сигналу ошпокп рсгулирова. пця и сучму этих отношений п в зависимости от полученных сигналов определяют запас статической устойчивости по модулю ц фазе. Прц этом запас устойчивости по модуло опре;еляот ка( велпцн, оо 1)атнуо отношентпо сигнала на выходе сцстемы к сцгн ошибки регчсцровяцця, если указанная сумма отноше.пцй равна единице.Запас устойчивости по фазе определяют кяк удвоенный агсз 1 половины отношения прооного сигнала к сигналу ошибки регулирования, если отношение сигнала ця выходе сцстсчы к сцгн ошибки регулирования равно единце.Способ характеризуется еще и тем, что ця3вход, измерительного органа регулятора возбуждения подают скачкообразный пробный сигнал, после окончания переходного процесса находят знак отношепця сигнала на выходе системы к сигналу ошибки регулирования ц при отрицательном знаке определяОт запас по сползанию как абсолютную величину этого отношения.На фцг. 1 изображена структурная схема устройства для осуществления описываемого способа; ца фиг. 2 - векторные диаграммы сигналов системы автоматического регулирования (САР) синхронной машины.Структурная схема САР синхронного генератора, работаюдцего параллельно с сетью, представлена в виде двух блоков - измерительного органа регулятора напряжения 1 и ьсей оставшейся части системы 2 (силово 11 орГсЦ РЕГ) ЛЯТОРс 1, ВОЗОУДИТЕЛЬ, СИНХРОППЫй ГС цератор), имеющей амплитудно-фазовую характеристику (АФХ) К(1 о.Для определения запаса устойчивости по фазе я) ц по модул 0 а ца вход измерительного органа регулятора напряжения 1 подают сицусоидальпое напряжения д 1;= д 1 зи)г от генератора синусоидальных колебаний 3. Частотуэтого напряжения ц его амплитуду У , изменяют с помощью блока управления 4.Под воздействием напряжения У, на входе и выходе САР синхронного генератора устанавливаются синусоцдальные колебания частоты д):У == 1 с 2 Узп (дс)1+ Ч) ),У 2 ==с 2 112 З)П 1+Ч:2), ГдЕ111, Ь 2 - действующие зцячецц иапря)кепия;Ч)1, Ч)2 - фазовые сдвиги.Для сигналов У 1, 1/2, Уз справедливы следующие соотношения:113 - сс 2 = с сЧ)2 Ч) = О (дс,где д/1, У 2, Уз - векторы, изображающие сццусодильныс напряжения Ь 1, С 2, Ьз.На фиГ, 2 Я )Оказана Ве 12 ТОРНЯЯ дцаГРЯ)21 снапряжений 01 112, и 1,12 для некоторой произвольной частоты в)дВекторы д 7 и О 2 отстают по фазе от вектора дlз соответственно ца углы Ч) и Ч)2. сдвигпо фазе между векторамц 11 ц д 12 составляетуГОл О (в .При изменении частоты и векторная дца ра)1 я дЕфОрМИруЕтС, таК (яК ВЕЛцссццЫ 1У 2 и сдвиги между векторами по фазе измепяются.На фиг. 2 б показана та же векторная диаграмма для частота ), при которой модуль1 ссфо) равен единице:А(о = - -: = 1, (1).Гд/,Для этой частоты векторная диаграммапредставляет собой равнобедренный треугольник, угол при вершине которого равен запасуустоичцвостц по фазе )х В этом случае велцчина запаса устойчивости по фазе связана с отношением д/з/У 1 зависимостью:ссЗ= 2 ягсзи 0,5 - " (11).У)Ташм образом, запас устойчивости по фазе дд можно определить по отношению действую 1 цих значений напряжений д 1 з/д 1 измеренному для частоты ), для которой выполняетсяусловие 1,1 О На фиг. 2 в показана векторная диаграммадля частоты в)", прц которой угол 0(о)") =)т.Векторы ,сУ 2, Е/2 расположены на однойпрямой. Отсюда следует, что для этой частотысправедливо соотношение,32 (111).О)11В этом случае запас устойчивости по модулю обратно пропорционален отношению112/ 111:а =1т 11(1 с,)Таким образом, апас устойчивости по мо.дулю а можно определить по отцошеншо дей- :)З ствующцх значений напряжений Ь 2/д 11, измеренному для частоты )", для которой выполняется условие 111.Чтобы выяснить область работы синхронного генератора и определить величину запаЗо са устойчивости по сползанио Ь (если генератор работает в области искусственной устойчивости), ца входе измерительного органа регулятора напряжения 1 скачкообразно цз.меняот напряжение задаш 1 я ца величину д/. зз и определяют величину и знак отношения напряжений 112/д 1 На входе и выходе измерительного органа регулятора, обусловленных напряжением д/4.Если 112/11(О, то генератор работает в об- О ласп Искусственной устойчивости (ох. фиг. 2)с запасом устойчивости по сползаниюс:-,",-) с.Гслц д 12/1 с)О, то генератор раоотает в оо ласти естественной устойчивости.Из изложенного становится понятным предлагаемый способ определеция запаса статической устойчивости синхронной машины и принцип работы устройства для осуществле ция этого способа (см. фцг, 1).Устройство включает в себя генератор сццусоисдальых колебаний 3, блок управления 4, блоки измерения отношения напряжений 5 и 6, функциональные преооразователи 7 и 8, зз коммутатор 9 и блок регистрации 10.По команде, поступающей от блока управления 4, запускается генератор синусоидальных колебании ) и ца вход измерительного органа регулятора напряжения 1 подается сину соидальное напряжения 1/, некоторой фиксированной частоты ). Через определенное время в системе устанавливаются синусоидальные колебания частоты дв. Напряжения д/ и С 1; поступают на вход блока 5, в котором осуще". ствляется измерение отношения действующих55 5значений напряжений Уз/У,. Напряжения У и У поступают на вход блока б, в котором осуществляется измерение отношения действующих значений напряжений Ур/Уь Выходные сигналы блоков б и б, пропорциональныс отношениям (/з/, и У/У поступают в блок управления 4 ц ца вход функциональных преобразователей 7 и 8, в которых онц преобразуются согласно условиям 11 и 1 Ч. Выходные сигналы функциональных преобразователей и блока б через коммутатор 9 поочередно могут быть поданы на блок регистрации 10.В блоке управления 4 проверяются отношения У/У, и У,/У на выполнение условий 1 и 1 П. При выполнении любого из этих условий блок управления запускает олок регистрации 10. Если выполняется условие 1, то блок управления переводит коммутатор 9 в положение, обеспечивающее регистрацию выходного сигнала функционального преобразователя 7, который равен запасу устойчивости по фазе ср. Если выполняется условие 111, то блок управления переводит коммутатор 9 в положение, обеспечивающее регистрацию выходного сигнала функционального преобразователя 8, который равен запасу устойчивости по модулю а, Если условия 1 или 111 не выполняются, то регистрация не производится,После завершения операций на частоте ю блок управления 4 подает на генератор сипусоидальных колебаний 3 команду, обеспечивающую переход с частоты к па следующее фиксированное значение рабочей частоты со, На частоте ж всс операции повторяются. Цикл измерения запаса устойчивости по фазе и по модулю заканчивается после регистрации в блоке 10 величин р и а или после обхода всех фиксированных значений частоты ы.После окончания цикла измерения ср и а блок управления скачком изменяет ца величину 1( напряжение задания на входе измерительного органа регулятора напряжения , После установления в системе нового режима в блоке управления определяется знак сигнала, который, поступает из блока б, измеряющего отношение напряжений С(р/Уь Если Са/У(0, что свидетельствует о работе синхронной машины в области искусственной устойчивости, то блок управления запускает блок регистрации 10 и одновременно переводит коммутатор 9 в положение, обеспечивающее регистрацию выходного сигнала блока б, абсолютная величина которого равна запасу устойчивости по сползанию.Измерение запаса устойчивости может быть выполнено и при ручном управлении. В этом случае необходим генератор сицусоцдальных колебаний 3 и измерители действующих значений напряжений Уь У, Ьз.Описываемый способ определения запаса статической устойчивости синхронной машины отличается следующими принципиальными особенностями:1. Все измерения осуществляются на входе и выходе измерительного органа регулято 5 О 15 2 С й 5 Зо 35 40 45 50 ра напряжения 1. Благодаря этому отпадает необходимость в вычислении ЛФХ разомкнутой спстемы Юа) по динамическим характеристикам отдельных элементов, так как измеряются величины, непосредственно связанные с ЛФХ этой системы; значительно сокращается время определения запаса устойчивости; появляется возможность полной автоматизации процесса измерения запаса устойчивости; вьгполцецце всех измерений упрощается, а нх точность повышается, так как сигналы на входе ц выходе измерительного органа регулятора напряжения, как правило, приведены и одному масштабу и легко поддаются измерению.2. Измерение сдвига по фазе между двумя спцусоцдальцымц напряжениями заменено измерением отношения действующих значений сццусоидальцых напряжении. Как известно, устройства для измерения сдвига по фазе двух низкочастотных напряжений (фазометры) обычно сложнее в конструктивном отношении и менее точны, чем устройства, измеряющие действующие значения цли отношения действующих значений тех же сцнусоидальцых напряжений. Поэтому замена измерения сдвига по фазе измерением отношения действующих значений дает возможность упростить коцструкцшо и повысить точность измерения фазовых соотношений. Однотипность измерительных блоков является дополнительным преимуществом такой замены, так как упрощает изготовление н эксплуатацию устройства.3, Выяснение обласп работы синхронной машины ц определение запаса устойчивости по сползанию (если машина работает в области искусственной устойчивости) производится путем скачкообразного изменения напряжения задания регулятора напряжения. Благодаря этому отпадает необходимость в выполнении измерений ца частотах, соответствующих низкочастотному участку ЛФХ разомкнутой системы. Значительно сокращается время определения запаса устойчивости по сползанию, повышается точность измерения и упрощается конструкция аппаратуры, используемой для этой цели.4. В процессе измерения регистрируется только запас устойчпвостц по фазе р, запас устойчивости по модулю а и запас устойчивости по сползаццю 6. Никакие другие параметры не регистрируются, Процесс измерения после определения величин Ч, а, Ь заканчивается. Время измерения сокращается. Предмет изобретения 1. Способ определения запаса статической устойчивости синхронной машины по амплитудно-фазовой характеристике разомкнутой системы, определяемой путем подачи ца вход измерительного органа регулятора возбуждения пробного сннусоидального сигнала меняющейся частоты и измерения величины проб. ного сигнала и вызванного им сигнала на выходе системы регулирования, отлачаюиасасяг7( Яа = У,/Уг Составитель К. фотинаедактор Т. Загребельная Техред Т. Ускова Корректор Л. Бадылам Изд. ЛЪ 307 Тираж 448 Подписиомитета по делам изобретений и открытий при Совете Ыппист 1 ов СССР Ыосква, Ж-З 5, Раушская наб д. 4/5 аказ 15ЦНИИП Загорская типография 7тем, что, с целью повышения быстродействия и точности определения запаса устойчивости, дополнительно измеряют величину ошибки регулирования, вызванную подачей пробного сигнала, на каждой частоте находят отношения сигналов на выходе системы и пробного к сигналу ошибки регулирования и сумму этих отношений и в зависимости от полученных сигналов определяют запас статической устойчивости по модулю и фазе.2. Способ по п, 1, отличающийся тем, что запас устойчивости по модулю определяют как величину, обратную отношению сигнала на выходе системы к сигналу ошибки регулирования, если указанная сумма отношений равна единице. 83, Способ по п. 1, отличающийся тем, чтозапас устойчивости по фазе определяют как удвоенный агсв 1 п половины отношения пробного сигнала к сигналу ошибки регулирова ния, если отношение сигнала на выходе системы к сигналу ошибки регулирования равно единице,4, Способ по п. 1, отличающийся тем, чтона,вход измерительного органа регулятора 10 возбуждения подают скачкообразный пробный сигнал, после окончания переходного процесса находят знак отношения сигнала на выходе системы к сигналу ошибки регулирования и при отрицательном знаке определяют 15 запас по сползани 1 о как абсолютную величину этого отношения.