Энергосистема

)М. Кд.3 с присоединением заявки М Н 02)32 Фееуаар кфмнтет 3) ПриоритетОпубликовано 15.07. 81Беллете ао лелем нзабретенн н еткрытнЯ(088.8) Дата опубликования описания 17.07 .81 А. Л, Виницкий, А. М. Вейнгер, М, Н, КузьмиА.А. Янко-Триницкий, 10. М. Полузадов и Ф.Я(72). Авторы нэобретени) Заявите альский ордена Трудового Красного Знам олитехнический институт им. С.И.Киров 4) ЭНЕРГОСИСТ ле предполагаемойкоторая сопервичным иасинхронизимашииу (АСМ) сен к ши- дхлючен подключ отор по зИзобретение относится к группе устройств, называемых компенсаторами и прнменяемьос в электроэнергетике для решения проблемы повышения качества и надежности функционирования энергетических систем. К числу указанных проблем относится и проблема функционирования энергетических систем в условиях возникновения кратковременного (на несколько секунд) дефицита генерируемой мощности энергосистемы. Этот дефицит может достигать значительной величины в результате аварийного отключе-. ния группы генераторов энергосистемы или дополнительно питающей систеФ му ЛЭП. Как следствие возникновения дефицита генерируемой мощности может иметь место значительное снижение частоты системы. При этом в действие прежде всего вступает регу лирующая станция, стремящаяся поддержать частоту системы. Если регуляторы станции не обладают нужным уровнем быстродействия, а мощности станции недостаточно для покрытия дефицита, то частота системы продолжает снижаться н в действие вступает устройство аварийной частотной разгрузки (АЧР). Это устройство отключает ряд потребителей, в результате чего удается восстановить баланс активной мощности энергосистемы и предотвратить дальнейшее понижение частотыОднако применение АЧР может привести к существенному экономическому ущербу, возникающему в результате нарушения нормального функционирования аварийно отключенных потребитеНаиболее близкой кявляется энергосистемадержит турбоагрегат свторичным регуляторамированную синхроннуюмаховиком. Статор АСМнам ведущей станции.847434 5 55 к регулируемому источнику питания, например тнристорыому цепи управления которого подключены к выходу регулятора скорости и напряжения асинхрониэированной синхронной машины.5 Входы укаэанного регулятора подключены к выходам датчика углового положения ротора относительно синхронно вращающейся системы координат, датчика скорости, датчиков фазовых О токов статора и ротора, датчиков напряжения без статора, датчика модуля напряжения электрической сети и регулятора частоты энергосистемы, вход обратной связи которого соединен с 15 выходом датчика частоты энергосистемы 121Недостатком известного устройства является то, что оно не предотвращает срабатывание устройств, автоматической частотной разгрузки, так как АСМ установлена на шинах ведущей станции.Цель изобретения - повышение на" дежности функционирования энергосис темы путем предотвращения аварийного отключения ее потребителей. Указанная цель достигается тем, что в энергосистеме, содержащей источники электроэнергии, линии электропередачи, связывающие источники питания с узлами нагрузки, АСИ с маховиком, ротор которой подсоединен35 к регулируемому источнику питания, например тиристорному преобразователю частот, к выходу регулятора скорости и напряжения, входы которого подключены к выходам датчика углово 40 го положения ротора. относительно син- . хронно вращающейся системы координат, датчика скорости, датчика фазовых токов статора и ротора, датчика напря жения фаз статора, задатчика модуля напряжения электрической сети и регулятора частоты энергосистемы, вход обратной связи которого соединен с выходом датчика частоты,энер-. госистемы, АСИ включена в узел нагрузки, а энергосистема снабжена регулятором скорости, выход которого соединен с управляющим входом регулятора частоты энергосистемы, вход обратной связи. соединен с датчиком скорости АСИ, а вход задания подключен к дополнительно введенному источнику задания установившегося значения скорости АСИ. 4На чертеже дана функциональная схема энергосистемы.Устройство содержит асинхронизированную синхронную машинуАСИ), регулируемый источник 2 питания, например тиристорный преобразователь частоты, управляемый сигналами ОС 5 чдОВ цчА датчик 3 скорости ротора; регулятор 4 АСИ; датчик 5 частоты; регулятор 6 частоты регулятор 7 уста новившегося значения скорости АСМ; эадатчнк 8 модуля напряжения сети; датчик 9 углового положения ротора в системе синхронно вращающихся осей а - , ось К которой жестко связана с вектором Ч напряжения статора АСМ, датчики 10-12 напряжений и токов фаэ статора и ротора соответственно.Регулятор 4 АСИ 1 управляющими выходами подключен к регулируемому источнику 2 питания, например тиристорному. На входы регулятора подаются сигналы Од0 Ы Ощ с датчика1 О напряжения статора АСИ;ч 1 В - с датчика 11 тока статора АСИ; Я- - с датчика 9 углового положения, ротора АСМ сычЬч с с датчика тока ротора АСМ; О с задатчика 8 модуля напряжения сети и . Щ -. с датчика 3 скорости ротора АСИКроме того, вход регулятора 4 АСИ подключен к выходу регулятора 6 частоты энергосистемы, к управляющему входу которого подключен выход регулятора 7 скорости.Постоянная времени контура скорости АСИ Т на два-три порядка пре 6вышает постоянную времени контура регулирования частоты То.Следовательно, процессы регулирования частоты энергосистемы имеют большую скорость протекания на фоне практически постоянного задания по частоте щ)2 которое может медленно изменяться под действием регулятора установившегося значения скорости .АСИ. В случае возбуждения АСИ от шеститактного преобразова 5.еля частоты с непосредственной связью минимально допустимое значение Т составляет 0002-0005 с, определяя весьма высокое быстродействие контура регулирования частоты.Работа энергосистемы протекает следующим образом.Предлагаемая энергосистема аналогичным образом обеспечивает компенсацию и избытка активной мощности энергосистемы.Таким образом, изобретение повышает надежность энергосистемы путем компенсации дефицита мощности, что 5,8474В статическом режиме работы энергосистемы при фиксированном значении частоты И) =сопз 1 баланс активной мощности обеспечивается активной мощностью генераторов системы РС у 1Йк; тивной мощностью Рэп при нулевой ак" тивности мощности Р АСМ.Таким образом+ Р + + Р =Р +Р ги1 нсцу 2 нспрп.но 1 сд лэп10Р =0 и 1 Ю =сом.В этих условиях за счет работы регуляторов 7 установившегося .значения скорости, регулятора" 6 частоты энергосистемы и регулятора 4 АСМ обеспечивается работа АСМ с нулевым активным током на скорости ЮВ= ОО Реактивный ток АСИ равен нулю, если О равно напряжению задания ОДинамика асинхронизированного син хронного компенсатора определяется взаимодействием всех рассмотренных контуров. регулирования.Процесс компенсации кратковременного дефицита генерируемой активной мощности энергосистемы протекает следующим образом,При отключении, например, одной из ЛЭП в энергосистеме возникает де 30 .Фицит генерируемой активной мощности Р 1 огр Рен и частота системы начинает понижаться, приводя по линии обратной связи в действие регулятор 6 частоты, воздействующий на управляющий вход регулятора АСМ 4. На управ 35 ляющем входе регулятора АСМ 4 появляется сигнал, вызывающий понижение скорости АСМ и выдачу в энергосистему активной мощности РВ, в точности соответствующей возникшему в системе дефициту. АСМ воспринимает на себя этот дефицит за время, равное приб- лизительно 0,05 с. Баланс активной мощности и частота энергосистемы45 восстанавливаются при отключенной ЛЭП. Для генерирования активной мощности АСМ расходует запас кинетической энергии вращающегося ротора и маховика. АСИ несет на себе активную мощность, равную дефициту в течение всего промежутка времени Ьйо отключения ЛЭП. По истечении этого прО- межутка времени происходит включение на энергосистему ранее отключенной ЛЭП. При этом в энергосистеме вновь возникает нарушение баланса мощности (обратного знака), который восстанавливается приблизительно за 0,05 с 34 6за счет прекращения генерирования мрщности АСИ в результате действия регулятора 6 частопа, который обеспечивает разгрузку АСИ вследствие возрастания частоты энергосистема после включения ЛЭП. На этом заканчивается первый этап переходного процесса, свя" занный, в основном, с работой быстродействующей части системы регулирования АСМ регуляторы 6,4), генерирующей активную мощность эа счет расхода своих энергетнческих ресурсов (кинетическая энергия) при понижении скорости вращения ротора.Второй этап переходного процесса заключается в восстановлении энергетических ресурсов АСИ, т,е. восстановлении скорости ее ротора, после включения ранее отключенной ЛЭП. Развитие процесса восстановления скорости вращения ротора АСИ начинается одновременно с моментом отключения ЛЭП; когда начинает понижаться скорость вращения ротора АСМ. При этом по линии обратной связи на вход медленно действующего регулятора 7 установившегося значения скорости ротора АСИ поступает сигнал, вызывающий появление на управляющем входе регулятора 6 частоты сигнала, соответствующего заданию на понижение Щ 1 частоты энергосистемы, Однако изменение этого сигнала задания происходит настолько медленно, что весь первый этап вереходного процесса проходит практически при условии со сопз 1. После включения ЛЭП сигнал Щ продолжает, понижаться, вызывая за счет работы регулятора 6 частоты потребление из энергосистемы активной мощности асинхронизированной синхронной машиной. Это приводит к медленному разгону АСИ, и, в конечном итоге, к восстановлению энергетических ресурсов ком= пенсатора. Прн ь Юзаканчивается второй этап переходного процесса, АСИ полностью разгружается от активного тока и энергосистема приходит в стационарное состояние, предшествующее отключению ЛЭП.формула изобретения НИИПИ Заказ 5515/8 Тираж 675 Подписи"Патент", г. Ужгор ул.П тная,предотвращает излишнее отключениепотребителей. Энергосистема, содержащая источники электроэнергии, линии электропередачи, связывающие источники питания с узлами нагрузки, асинхронизированную синхронную машину (АСМ) с маховиком, ротор которой подсоединен к регулируемому источнику питания, например тиристорному преобразователю частот, цепи управления которого подключенЫ к выходу регулятора скорости и напряжения, входы которого подключены к выходам датчика углового положения ротора относительно синхронно вращающейся системы координат, датчика скорости, датчика фазовых токов статора и ротора, датчика напряжения фаэ статора, задатчика модуля напряжения электрической сети и регулятора частоты энергосис 47434 8теьи, вход обратной связи которогосоединен с выходом датчика частотыэнергосистемы, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения надежности функционирования энергосистемы путем предотвращения аварийногоотключения потребителей энергосистемы, АСМ включенав узел нагрузки,а энергосистема снабжена регулятором1 о скорости, выход которого соединен суправляющим входом регулятора частотыэнергосистемы, вход обратной связисоединен с датчиком скорости АСМ,вход задания подключен к дополнитель но введенному источнику задания установившегося значения скорости АСМ. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе20 1. Беркович М. А. и Семенов В.А.Основы автоматики энергосистем. М.,"Энергия". 1968,с. 296-304,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке У 2704805/24-07,кл. Н 02 1 3/24, 1979.