Устройство для моделирования энергосистемы

(23 ) П риоритет -Опубликовано 30. 09. 82Бюллетень36 по делам нааоретеимй н открытий(53) УДК,681, ,333(088.8) Дата опубликования описания 30.09,82.И. Скорняко рдена Ленина Свердловское раион управление "Свердловэ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВА ЭНЕРГОСИСТЕМЫИзобретение относится к физичесому моделированию и предназначено ля обучения технического персонала рганизаций, занимающихся эксплуата ией энергетических систем, практинавыкам по управлению режимаоты системы при синхронизаии генераторов, при их подключении энергетической системе, при асинх онном ходе и т возможностпроцессы в системах в ереходныеических моделироват ложных энер словиях, пр где в широк лиженных реальным, зменяются их пре ктивная и реактивна ческим ми раб ержащаяуждения,форматордктродинамическая мо зве схем,оминал ектрическ постоянну одержащая едователь ные Г 2 модель гено включенОднако известная модризуется недостаточнойиз-за невозможности соз ель хара точность тора, транс- управления, енную с мощиком тока 1 сфор х ния всех асинхрон сое ист режимо а именно режи ого ход обучен услови что не позвое технического ет проводит Недос ком даннои я настройк ковой загр ли явля нал ется сложвеличинунератор-т а пос и бло нну геприближенныэксплуатациим,реальнымергетичес слов орматор, что не ет х си ель сложных эл ыполненная на ую мощность, с ератора с посл ой моделью тра орматор тока и оследовательно ым управляемым составляющие тока, ток и напряжение.Наиболее близкой к предлагаемой является физическая модель, представляющая собой миниатюрную копию реальнои энергосистемы и содо генератор с регулятором возб линию электропередачи, транс электродвигатель и осветител лампы, изображающие нагрузку96300 Цель изобретения - повышение точности моделирования.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для моделирования энергосистемы, содержащее генератор переменного тока, вход возбуждения которого соединен с регулятором тока возбуждения, выполненным в виде переменного резистора, подключенного к источнику переменного 1 О тока, выходные клеммы генератора переменного тока через замыкающий контакт первого ключа соединены с электрической лампой, моделирующей нагруэ" ку, приводной электродвигатель, вал 1 З которого механически соединен с валом генератора переменного тока, трехФазный трансформатор, первичная обмотка которого подсоединена к трехфазной сети, дополнительно введены вто О рой ключ, выпрямительный мост, катушка индуктивности, контактор и регулятор оборотов, выполненный в виде двух параллельно соединенных переменных резисторов, причем катушка , д индуктивности подсоединена параллель- но замыкающему контакту второго ключа, один вывод генератора переменного тока,через катушку индуктивности, а другой вывод - непосредственно соединены с соответствующими замыкающими контактами контактора, подключенными к однофазным выводам вторичной обмотки трансформатора, которые соединены с одной диагональю выпрямительного моста, другая диагональ которого через регулятор оборотов, выполненный в виде двух параллельно включенных переменных резисторов, подключена к приводному электродвигателю, выполненному в ви.40 де двигателя постоянного тока, а ге. нератор переменного тока выполнен в виде однофазного синхронного генера" тора.Использование однофазного синхронного генератора и дросселя, а также воэможность регулирования активной нагрузки с помощью регулятора двигателя постоянного тока позволяет создавать режимы по нарушению устойчивости и выполнять операции по синхронизации, включению генератора к системе в условиях, приближенных к условиям работы реальной энергосистемы. 55На чертеже изображена электрическая схема предлагаемого устройства для моделирования энергосистемы. 4 4Устройство содержит однофазныйсинхронный генератор 1 с регулятором2 тока возбуждения. На одном валу соднофазным синхронным генератором 1расположен приводной двигатель постоянного тока 3 с регулятором 4 обо.ротов, имеющим два переменных резис.тора 5 и 6, которые предназначеныдля изменения оборотов приводногодвигателя 3 постоянного тока, одиниз регуляторов 5 - подстроечный,другой регулятор 6 - грубый. Приводной двигатель 3 постоянного токасоединен с вторичной обмоткой трехфазного понижающего трансформатора7 через выпрямитель 8, преобразующийпеременный ток в постоянный, и предохранители 9, Отключение первичнойобмотки трехфазного понижающего трансформатора 7 от электрической, сетисистемы производится с помощью пакетного выключателя 10. Для подключенияоднофазного синхронного генераторак выводам вторичной обмотки понижающего трансформатора 7 примененконтактор 11; ключ 12 включения иключ 13 отключения с (красной и зеленой) контрольными лампочками 14 и15 и сопротивлениями 16 в цепи контрольных лампочек 14 и 15. К выводам17 однофазного синхронного генератоРа 1 подключена нагрузочная электролампа 18 с первым ключом 19 и предохранителем .20. Между последовательно соединенными однофазным синхронным генератором 1 и понижающим транс.форматором 7 включена катушка 21 индуктивности, моделирующая дальнююлинию электропередачи. Катушка 21 зашунтирована выключателем 22,физическая модель снабжена комплектом регистрирующих приборов, отражающих текущие значения основныхпараметров на выводах однофазногосинхронного генератора 1 и на выводах вторичной обмотки понижающеготрансформатора 7, а именно, вольтметры 23 и 24, амперметр 25, ваттметр26, частотомер 27 и 28, дифвольтметр29, синхроноскоп 30. Синхроноскоп30 и дифвольтметр 29 подключены какк выводам 17 однофазного синхронногогенератора 1, так и к выводам вторичной обмотки понижающего трансформатора 7. Синхроноскоп 30 со стороныпонижающего трансформатора 7 включенна три фазы. Синхроноскоп 30, снабженный системой улавливания моментавключения однофаэного синхронного5 96300 генератора 1, показывает угол и скорость расхождения векторов напряжений между шинами вторичной обмотки понижающего трансформатора 7 и однофазным синхронным генератором 1 в процессе его синхронизации и включения на параллельную работу с электросетью системы.Устройство работает следующим образом. оУстройство подключаем к электрической сети системы, например напряжением 380 В, с помощью пакетного выключателя 10. На выводах вторичной обмотки понижающего трансформатора 7 появляется напряжение, например 100 В (устройство рассчитано на напряжение от 0-380 В, а синхронный генератор на напряжение 100- 130 В) с частотой 50 Гц; Одновременно подается напряжение на приводной двигатель 3 постоянного тока, Для включения однофазного синхронного генератора 1 к силовой цепи (на выводы вторичной обмотки понижающего трансформатора 7) производят возбуждение однофазного синхронного генератора 1 до 100 В путем регулирования тока возбуждения однофазного синхронного генератора 1 регулятором 2 и регулирования числа оборотов приводного двигателя 3 постоянного тока регулятором 4, вначале грубым резистором 6, затем подстроечным резистором 5 до тех пор, пока частота и напряжение на выводах 17 однофаэного синхронного генератора 1 не приблизятся к частоте и напряжению на выводах вторичной обмотки понижающего трансформатора 7. При разности частот, не превышающей + 0,1 Гц, и расхождении фО фаз напряжений однофазного синхронФного генератора 1 и на шинах вторичной обмотки понижающего трансформатора .не более 20 производится подключение однофазного синхронного ге- ф нератора 1 к силовой цепи на параллельную работу с электрической сетью системы. После включения однофазного синхронного генератора к силовой сети50 тренажера можно демонстрировать нарушения устойчивости синхронной работы однофазного синхронного генератора с силовой сетью при включенной катушке индуктивности 21 путем подьема активной нагрузки до 30-50 Вт, изменяя сопротивление в цепи возбуждения приводного двигателя постоян" 4 6ного тока 3 регулятором 4, Контроль за активной нагрузкой ведется по ваттметру 26, дифвольтметру 29 и амперметру 25, При изменении активной или реактивной нагрузки на выводах 17 однофаэного синхронного генератора 1 дифвольтметр 29 показывает из" менение угла сдвига фаэ напряжений по концам катушки индуктивности 21 (линии электропередачи). При наступлении асинхронного хода генератора происходит возрастание частоты напряжения однофаэного синхронного генератора 1 в режиме выдачи активной мощности и снижение частоты напряжения в режиме потребления мощности однофазным синхронным генератором 1.Ликвидация асинхронного хода производится или путем изменения нагрузки на генераторе, на выводах 17 одно- фазного синхронного генератора 1, или путем шунтирования катушки 21 индуктивности. Если при этом синхронный генератор 1 не втянется в синхронизм, то необходимо немедленно отключать его от силовой цепи контактором 11 путем воздействия на ключ 13 отключе ния. Затем можно повторить опыт применьшей нагрузке однофазного синхронного генератора 1, Перед отключением синхронного генератора 1 от силовой цепи необходимо снять нагрузку с генератора. Таким образомпредлагаемое устройство позволяет моделировать режим асинхронного хода однофаэного синхронного генератора и на базе этого режима обучать персонал правилам и непосредственно действию по ликвидации аварийных режимов, связанных с нарушением параллельной работы генераторов, их отключением, затем синхронизацией и включением в систему методом точной ручной синхрониэа. ции по синхроноскопу, дифвольтметру или несинхронно при допустимой разности частот (1 Гц) между включаемыми синхронным генератором и силовой сетью при условии наличия между ними индуктивного сопротивления. формула изобретения Устройство для моделированияэнергосистемы, содержащее генераторпеременного тока, вход возбуждениякоторого соединен с регулятором токавозбуждения, выполненным в виде пере96 И, Лебедевргель Коррект оставите ехред М. Бур овалев актор Тираж 731 Птвенного комитета СССРретений и открытийЖ, Раушская наб д. Матент", г, Ужгород, ул, Проектн Заказ 7517/72ВНИИПИ Государспо делам изоб113035, Москва,ф П "П одписное лиал ПП менного резистора, подключенного кисточнику постоянного тока, выходныеклеммы генератора переменного токачерез замыкающий контакт первогоключа соединены с электрической лампой, моделирующей нагрузку, приводной электродвигатель, вал которого,механически соединен с валом генератора переменного тока трехфазныйтрансформатор, первичная обмотка которого подсоединена к трехфазной сетио т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью увеличения точностИ моделирования, в него дополнительно введенывторой ключ, выпрямительный мост, катушка индуктивности, контактор и ре;.гулятор оборотов, выполненный в видедвух параллельно соединенных переменных резисторов, причем катушка индуктивности подсоединена параллельно замыкающему контакту второго ключа,один вывод генератора переменноготока через катушку индуктивности, а Зоой 8другой вывод - непосредственно соединены с соответствующими замыкающимиконтактами контактора, подключеннымик однофазным выводам вторичной обмотки трансформатора, которые соединеныс одной диагональю выпрямительногомоста, другая диагональ которогочерез регулятор оборотов, выполненныйв виде двух параллельно включенных1 О переменных резисторов, подключена кприводному электродвигателю, выполненному в виде двигателя постоянного тока, а генератор переменного тока выполнен в виде однофазного синхрон 15 ного генератора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР11 377815, кл, С 06 С 7/62, 197120 2, Веников В,А. и др. физическоемоделирование электрических систем.М-Л., "Энергия", 1956, с. 8-15 (прототип)