Устройство для моделирования установившихся и переходных режимов энергосистем

гг.:" О и И С-А"Н-ИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ 397938 Оюз СОветских СОциалистицеских РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДПЕЛЬСТВУ висимое от авт. свидетельства- явлено О,Х.1971 ( 1703531/18-24). Кл. б 06 а 7/ с присоединением заявкиПриоритет -Гасударственный комитеСовета Министров СССРпо делам иэооретенийн открытий публиковано 17.1 Х,1973. Бюллетень М 37Дата опубликования описания 22.1.1974681.333(088,8 АвторыизобретенЗаявитель В, Давидович, В. К. Сазонов и Б. А. Хейфи сесоюзный государственный проектно-изыскательский и научноисследовательский институт ЭнергосетьпроектСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ УСТАНОВИВШИХСЯ И ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМОВ ЭНЕРГОСИСТЕМИзобретение относится к,области электрического моделирования и может быть использовано на расчетных моделях энергосистем, работающих на принципе комбинированного моделирования и в специализированных ана логовых вычислительных машинах, применяемых для расчета установившихся и переходных режимов энергосистем.В настоящее время для расчета установившихся и переходных режимов сложных 10 энергосистем, содержащих большое число генераторных станций и нагрузочных узлов, применяются комбинированные расчетные модели, в которых генераторы и двигатели моделируются по управлвниям,на элементах 15 аналоговой вычислительной техники, а сетевая часть моделируется на элементах Р, .1., С (например, с помощью сетевой части универсальных расчет 1 ных моделей электрических систем УРМЭС).20Одной из наиболее трудоемких операций при работе на такой модели является устаноэка исходных режимов.Выполнение этой операции существенно ускоряется, если в процессе установки режима обеспечено постоянство заданных мощностей в основных узлах нагрузки.Известное устройство содержит автотрансформатор, коэффициент трансформации которого изменяется путем дискретного переклю- З 0 чения числа витков с,помощью шатового искателя, управляемого следящей системой, реагирующей на отклонение напряжения от заданного. Выход автотрансформатора подключен и нагрузке в виде постоянного импе- данса. Такое устройство удовлетворительно работает в УРМЭС и в автоматических моделях с сильно растянутым масштабом времени.При совместном использовании сетевой части УРМЭС со специализированными аналоговыми моделями, работающими в масштабах врмени, близких к натуральному, такое устройство по принципу своего действия во время переключения отпаек авто- трансформатора создает сильные возмущающие воздействия на режим, нарушающие нормальную работу модели в целом, Скачки мощности, появляющиеся в моменты переключения шагового искателя, часто вызывают нарушение устойчивости установленного режима, что делает невозможным использование нагрузочного аппарата постоянных вольт-ампер для облегчения и ускорения установки,режима в такого рода комбинированных моделях.Предложенное устройство отличается тем, что с целью расширения класса решаемых задач, увеличения быстродействия и повышения точности расчетов на расчетных моделях электрических систем и специализированныхо 15 2025 зо 35 40 45 БО 55 60 65 аналоговых вычислительных машинах, в нем входной зажим устройства через шунт, подключенный параллельно входным зажимом измерительного усилителя тока, соединен с входом измерительного усилителя напряжения и с выходом усилителя, работающего в режиме источника тока, Выход усилителя соединен с щрвым входом амплитудного модулятора и первым входом блока умножения; второй вход амплитудного модулятора соедигнен с выходом интегратора, а второй вход множительного устройства подключен к выходу измерительного усилителя тока, Выход амплитудного модулятора соединен со входом усилителя мощности, а выход множительного устройства подключен к первому входу интегратора, выход которого соединен с первым входом амплитудного модулятора. Выход амплитудного модулятора подключен ко входу усилителя, а его второй вход подключен к выходу измерительного усилителя тока и ко второму входу блока умножения, выход которого соединен со вторым входом интепратора, а первый вход подключен к выходу усилителя мощности, и через шунт, включенный параллельно входным зажимом измерительного усилителя тока, соединен с выходной клеммой устройства и входом преобразователя переменпого напряжения в постоянное. Выход последнего соединен с первым входом интегратора, второй вход которого подключен к выходу задатчика напряжения.Схема устройства изображена на чертеже, В состав устройства входят измерительные шунты 1 и 2, измерительный усилитель переменного напряжения 3, измерительные усилители переменного тока 4 и б, усилитель мощности переменного тока б, усилитель переменного тока, работающий в режиме,источника тока 7, интеграторы 8 и 9, блоки умножения 10 и 11, амплитудные модуляторы 12 и 13, преобразователь переменного напряжения в постоянное 14, задаток напряжения 1 б и контакты 1 б - 19 реле.Вход 20 устройства подключается в заданную точку модели сети, на выход устройства 21 подключается модель нагрузки.Напряжение со входа 20 устройства через измерительный шунт 1 подключено на вход усилителя 3, имеющего малое потребление по входньгм цепям. Выход усилителя 3 подключен на первый вход модулятора 12, где сигналом по второму входу от интвгратора 8 осуществляется амплитудная модуляция напряжения, поступающего по первому входу, Выход модулятора 12 через усилитель мощности б и шунт 2 подключен к выходу 21 устройства, Выход 21 устройства подключен по входу преобразователя 14, выход которого через контакт 17 реле подключен к первому входу интегратора 8. Ко второму входу интегратора 8 через контакт 1 б реле подключен задатчик напряжения 1 б, а выход интегратора 8 подключен ко второму входу модулятора 12. Первый вход блока умножения 11 подклю.чен к выходу усилителя мощности б, а вто.рой - через усилитель б к шунту 2,Блок умножения 10 первым входом под ключен к выходу усилителя 3, а вторым - через усилитель 4 к шунту 1.Выходы блоков умножения 10 и 11 под. ключены через контакты 18 и 19 реле к двум входам, интегратора 9, Выход интепратора 9 подключен к первому входу амплитудного модулятора 13, ко второму входу которого подключен выход усилителя б.Выход амплитудного модулятора подключен ко входу усилителя переменного тока 7, работающего в режиме источника тока, выход усилителя 7 подключен ко входу усилителя 3 и через шунт 1 ко входу устройства 20. Такое соединение обеспечввает отбор из сети на входе 20 устройства тока, величина и фаза которого зависит от величины и фазы тока нагрузки на выходе 21.Устройство работает следующим образом.Переменное напряжение на выходе 21 устройства преобразуется в постоянное преобразователем 14 и сравнивается с напряжением, поступающим от задатчика 1 б. Разность этих напряжений интеприруется интегратором 8. Напряжение на выходе интегратора 8 изменяется до тех пор, пока напряжение на выходе 21 устройства не установится равным заданному, определяемому уровнем выходного напряжения задатчика 1 б. Поэтому нагрузка, включенная на выход 21 устройства, потребляет неизменную мощность при измененни напряжения на входе 20.Чтобы обеспечить условия, при которых устройство отбирает от модели сети на входе 20 те же активные и реактивные мощности, которые потребляет нагрузка на выходе 21, активная мощность на выходе 21 изменяется с помощью блока умножения 11, усилителей б, б и измерительного шунта 2. Аналогично измеряется активная мощность, потребляемая устройством от сети на входе 20. Для этой цели использованы блок умножения 10, усилители 3, 4,и измерительный шуят 1.На выходе интепратора 9 получается напряжение,:пропорциональное интепралу разности входных напряжений. Выходной сигнал интегратора 9 через:модулятор 13 осуществляет амплитудную модуляцию выходного напряжения усилителя б, отображающего по величине и фазе ток нагрузки на выходе 21 устройства. Усилитель 7, подключенный к,выходу модулятора 13, работает в режиме источника тока, когда величина тока на его выходе пропорциональна величине входного напряжения, а фаза тока на его выходе совпадает с фазой входного напряжения, Напряжение на выходемодулятора 13 совпадает по фазе с током нагрузки на выходе 21 и пропорционально этому токъ по величине.Если вход 20 устройства подключить к модели сети переменного тока, а к выходу 21подключить нагрузку, например, постоянный5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 импедацс, модель асинхронного двигателя или модель комплексной нагрузки энергосистем, то устройство при установке исходного режима автоматически поддерживает заданную и постоянную активную мощность независимо от величины напряжения на входе 20 устройства. Это обеспечивается действием следящей системы по напряжению, образованной интегратором 8, преобразователем напряжения 14, задатчиком уровня напряжения 15 с исполнительным органом модулятора 12 и усилителя б, регулирующего уровень напряжения на выходе 21 и одновременным действием следящей системы по активной мощности, выполненной в виде интепратора 9, блоков умножения 10, 11, измерительных усилителей 4, 5 с исполнителвным ортаном, регулирующим уровень тока на входе 20 устройства.Обе следящие системы ооеспечивают постоянство на входе 20 устройства не только активной, но и реактивной мощности независимо от напряжения в точке 20. Реактивная мощность на входе 20 устройства равна реактивной мощности на выходе 21, поскольку обеспечены следующие условия; напряжение на выходе усилителя б совпадает по фазе с напряжением на входе 20 устройства; выходной ток уси,тителя 7 совпадает по фазе с током натрузки в точке 21; величина тока на входе усилителя 3 пренебрежимо мала; активная мощность напрузки на выходе 21 равна активной мощностина входе 20 устройства.При введении различных масштаоных коэффициентов по входам следящих систем можно получить на входе 20 и выходе 21 устройства не равные, а пропорциональные активные и реактивные мощности.Автоматическое регулирование активной и реактивной мощностей с целью поддержания их на заданном уровне независимо от уровня напряжения на входе 20 устройства осуществляется непрерывно без использования дискретных переключающих устройств. Это обеспечивает нормальную, устойчивую работу устройства в моделях энергосистем переменного тока, расширяя класс решаемых на этих моделях задач, В частности, при использовании предлагаемого устройства удается увеличить быстродействие и точность расчетов установившихся режимов и расчетов статической устойчивости электрических систем, которые выполняются на специализированных аналоговых вычислительных машинах в сочетании с рачетцыми статическими моделями сети переменного тока.При расчетах переходных режимов электрической системы отключаются контакты 1 Ь - 19 реле, и интеграторы 8, 9 запоминают предшествующее напряжение. Поэтому в переходцых режимах активная и реактивная мощности на входе 20 устройства изменяется так же, как на выходе 21, Закон изменения этих мощностей определяется характером нагрузки, подключенной к выходу 21, и изменением напряжения на входе 20 устройства.Предмет изобретенияУстройство для моделирования установившихся и переходных режимов энергосистем, содержащее усилители, блоки умножения, интеграторы, амплитудные модуляторы, задатчик нап,ряжения, преобразователь напряжения и шунты, от,гичающееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, увеличения точности и повышения быстродействия, в нем первый шунт, подключенный параллельно входам перьвого измерительного усилителя тока, соединен со входом измерительного усилителя цапряжеция и с выходом усилителя переменного тока, выход измерительного усилителя напряжения соединен с первым входом первого амплитудного модулятора и первым входом первого блока умножения; второй вход первого амплитудного модулятора соединен с выходом первого интегратора, а второй вход первого блока умножения подключен к выходу первого измерительного усилителя тока; выход первого амплитудного модулятора соединен со входом усилителя мощности, а выход первого блока умножения подключен к первому входу второго интегратора, выход которого соединен с первым входом второго амплитудного модулятора, выход которого подключен ко входу усилителя переменного тока, а вгорой вход подключен к выходу второго измерительного усилителя тока и ко входу второго блока умножения, выход которого соединен со вторым входом интегратора, а первый вход подключен к выходу усилителя мощности и через второй шунт, включенный параллельно входам второго измерительного усилителя, соединен со входом преобразователя напряжения, выход которого соединен с первым входом интегратора, подключенного к выходу задатчика напряжения,каз 737/2447ЦНИИП Подписноев СССР ип. Харьк. фил. пред. Патент Изд. Мз 988 Государственного комитет по делам изобретений Москва, Ж, РаушскаТираж 647а Совета Миниси открытийя наб д. 4/5