Устройство для автоматического управления активной мощностью турбогенератора

О П И С А Н И Е ( )961040ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик(51)М. Кл. Н 02 1 3/24 Н 02 Р 9/04 Гоаударствеииый комитет ло делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Б. В, Катаев и В, И, Подшивалов тикизлектропривода Сибирский научно - исследовательский институт эне и Научно - исследовательский институт комплектног 71 Заявител 54) УСТРОЙСТВО ЛДЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИ АКТИВНОЙ МОШНОСТЬЮ ТУРБОГЕНЕРАТОРАИзобретение относится к средствам автомати.ческого управления мощностью турбогенераторов в послеаварийных режимах путем быстрогоуменьшения их мощности,По основному авт. св, Иф 888324 известно5устроиство для автоматического управленияактивной мощностью генератора, содержащеепреобразователь активной мощности генератора,датчик скольжения генератора, датчик напряжения генератора, блок дифференцирования сколь.жения генератора, блок аварийной разгрузки. турбины, блок фиксации аварии, блок памятидоаварийного значения электрической мощнос.ти,. блок памяти максимума электрической мощности в переходном процессе, блок - анализаторпараметров переходного процесса, блок вычисления текущего значения мощности турбины,преобразователь уровня, два управляемых ключа, нуль - орган, электрогидравлический преобразователь турбины, блок сравнения мощностигенератора в доаварийном и послеаварийномрежиме, блок снятия сигнала ограничения мощности турбины, датчик положения механизмауправления турбиной. При этом выход датчика напряжения подключен к входу блока фиксации аварии, выход преобразователя активноймощности включен на вход блока аварийнойразгрузки и на второй вход блока фиксацииаварии. Выход датчика скольжения подключен .ко входам анализатора переходного процессаи блока дифференцирования и к второмувходу блока аварийной разгрузки. Выход бло.:ка дифференцирования скольжения генератораподключен к треуьему входу блока аварийнойразгрузки и к первому входу блока вычислениятекущего значения мощности турбины. Выходблока фиксации аварии подключен к вторымвходам блока вычисления текущего значения мощности турбины и анализатора переходногопроцесса и к первому входу блока памятимаксимума электрической мощности, второйвход которого подключен к выходу анализатора переходного процесса. Выход этого блокапамяти подключен к входу преобразователяуровня, один выход которого через первыйключ подключен к входу электрогидравлического преобразователя. Управляющий вход первогоключа через нуль - орган подключен к выходу. 961040блока вычисления текущего значения мощности турбины. К второму входу нуль - органа подключен через второй ключ второй выход пре.обраэователя уровня, управляющий вход второ. го ключа подключен к выходу блока сравнения, 5 один вход которого подключен через блок памяти доаварийного значения мощности к второму выходу блока фиксации аварии, а второй - подключен к второму выходу преобразователя уровня, который подключен также вторым вы О ходом к первому входу блока снятия сигнала ограничения, второй вход которого подключен к выходу датчика механизма управления турби ной, а выход - к третьему входу блока фиксации аварии 11), 5Недостатком данного устройства является то, что уставка ограничения мощности турбогенератора формируется только в том случае, когда в переходном процессе будет зафикси.ровано предельное значение мощности генератора по условию статической. устойчивости, Однако последнее возможно далеко не всегда.Зачастую нарушение статической устойчивости генератора в послеаварийных режимах происходит монотонно, по мере возрастания мощности турбины после импульсной разгрузки, выполняемой для обеспечения динамической устойчивосп 1, до величины, превышающей предел передаваемой мощности по условиям статической устойчивости. Возйикновение асинхронного хода З вызывает форсированное управление со стороны блока аварийного регулирования. Таким образом, послеаварийные режимы, возникающие в результате аварийного изменения конфигурации сети или состава нагрузок, сопровождаемые нарушением статической устойчивости, являются тяжелым, и, разумеется, нежелательными ни для энергосистемы, ни для теплотехнической части паровой турбины.Цель изобретения - повышения эффективности управления мощностью турбогенератора в послеаварийном режиме путем формирования сигнала ограничения по величине возмущения.Поставленная цель достигается тем, что устройство автоматического управления активной мощностью турбогенератора снабжено блоком 45 памяти уровня мощности генератора в момент аварии, вход которого подключен к второму выходу блока фиксации аварии, блоком фор.мирования сигнала ограничения по возмущению, входы которого подключены к выходам бло О ков памяти доаварийного значения электрической мощности и памяти уровня мощности ге-.нератора в момент аварии третьим и четвертым управляемыми ключами, входы которых под.ключены соответственно к выходам блоков 55 памяти мощности генератора в момент аварии и формирования сигнала ограничения по возмущению и блоком определения приоритета сигнала ограничения, вход которого подключенк выходу преобразователя уровня, а выход -к управляющим входам третьего и четвертогоключей.На чертеже дана блок - схема устройства.Устройство содержит преобразователь 1активной мощности генератора, датчик 2 скольжения генератора, датчик 3 напряжения генера.тора, блок 4 дифференцирования скольжениягенератора, блок 5 аварийной разгрузки турбины для обеспечения динамической устойчивостигенератора, блок 6 фиксации аварии, блок 7памяти уровня мощности генератора в моментаварии, блок 8 памяти доаварийного значенияэлектрической мощности генератора, блок 9памяти максимума электрической мощности впереходном процессе, блок 10 анализатор параметров переходного процесса, блок 11 вычисления текущего значения мощности турбины,блок 12 формирования сигнала ограниченияпо возмущению, преобразователь 13 уровня,блок 14 сравнения мощности генератора в до.аварийном и послеаварийном режиме, блок 15определения приоритета сигнала ограниченияуправляемые ключи 16 - 19, нуль - орган 20,электрогидравлический преобразователь 21 тур.бины, датчик 22 положения механизма управления турбиной, блок 23 снятия сигнала ограничения мощности турбины.Устройство работает следующим образом.В нормальном установившемся режиме сигнал с выхода блока 1, пропорциональный актив.ной мощности генератора, поступает на входыблоков 5 и 6, где дифференцируется, и навход блока 8, где запоминается. На вход блока6 поступает также сигнал с выхода блока 3,пропорциональный напряжению на шинах генератора, который изменяет предел срабатывания блока 6 по сигналу производной от электрической мощности. На выходе блока 2 сигнал,пропорциональный скольжению генератора, вустановившемся режиме равен нулю. На входблока 21 сигналы не поступают,В момент аварийного возмущения, связанного со ступенчатым уменьшением электромагнитной мощности генератора и изменениемскольжения генератора, в блок 5 поступаютсигналы, пропорциональные мощности генератора - из блока 1, скольжению - из блока2 и производной от скольжения - из блока 4.При этом в блоке 5 формируется управляющеевоздействие в виде дозированных по амплитудеи длительности импульсов, поступающее навход блока 21 и производящее форсированнуюразгрузку турбины, В момент аварийного воз: -мущения вида короткого замыкания, напряжение на шинах генератора уменьшается вместес ним уменьшается сигнал с выхода блока 3,поступающего в блок 6 и увеличивающий там40 5 . 9610порог срабатывания схемы фиксации возмущения ло производной от электрической мощности.В этом случае блок 6 срабатывает, фиксируяаварийное возмущение, при достаточно тяжеломкоротком замыкании. В момент возмущения 5вида аварийного отключения линии передачиили нагрузки без предшествующего короткогозамыкания напряжение на шинах генератора неуменьшается. При этом не уменьшается и сигналс выхода блока 3, поступающий в блок 6. Пре дел срабатывания блока 6 по производной отэлектрической мощности в этом случае минимален . Итак, в момент двух выше описанныхвозмущений срабатывает блок 6, отключая входыблоков 7 и 8 от входа блока 1. В блоке 7 15производится запоминание уровня мощности ге.нератора в момент аварии, а в блоке 8 - уровня доаварийной мощности. Одновременно, блок6 подключает сигнал, пропорциональный текущему значению электрической мощности, на 20входы блоков 9, 10, 11,На вход блока 1 О поступает, кроме того,сигнал, пропорциональный скольжению, с выходаблока 2. В блоке 10 сигнал, пропорциональныймощности генератора, дифференцируется, и при 25одновременном выполнении неравенств (0 .д 5д 1- )О в блок 9 выдается команда "Запомнить"максимум электрической мощности. На входблока 11 поступает, кроме того, сигнал с выхода блока 4, пропорциональный производной З 0от скольжения. Сигнал с выхода блока 11, про.порциональный текущему значению мощноститурбины, поступает на один из входов блока 20.В момент аварийного возмущения, связанного со сбросом активной мощности, прежде все- З 5го формируется управляющий сигнал по возмущению, который производит ограничениемощности турбогенератора на величину, пропорциональную сбросу мощности. При этом сигналГ с выхода блока 7, пропорциональный уровню 40мощности генератора в момент аварийноговозмущения, поступает на вход блока 12 и навход ключа 18, через размыкающий контакткоторого подается на второй вход блока 20.В момент равенства поступающих на оба входа 45сигналов блок 20 замыкает ключ 19.В блоке 12 формируется сигнал В, пропорциональный уровню ограничения мощноститурбины по возмущению, путем вычитания извыходного сигнала блока 8 сигнала блока 7.Этот сигнал через размыкающий контакт ключа 17 и ключ 19 поступает на вход бйока 21,производя необходимое ограничение мощноститурбины. Однако, если в переходном процессевсе же будет зафиксирован максимум электромагнитной мощности генератора и будет сформирован сигнал Б управления по этому максимуму, то данный сигнал обладает приоритетомперед сигналом Г, сформированным по возму(щению, а последний автоматически снимаетсясо входа электрогидравлического преобразова.теля.Итак, если в переходном процессе будетиметь место предельный до устойчивостирежим, то в блоке 9 будет зафиксированмаксимум электрической мощности генератора.Этот сигнал поступает на вход блока 13, гдеон преобразуется с учетом нормативногокоэффициента запаса по условиям статическойустойчивости в сигнал А, пропорциональныйпослеаварийному значению электрической могцности и в сигнал Б, пропорциональный уровню ограничения мощности турбины. Сигнал Апоступает на входы блоков 14, 16, 23, На.вход блока 14, кроме того, с выхода блока8 поступает сигнал, пропорциональный" доава.рийной мощности, где он сравнивается с сигналом А. В случае, если сигнал, пропорциональный доаварийной мощности, больше сигнала А,блок 14 подает команду на замыкание ключа16, через контакт которого сигнал А поступаетна один из входов ключа 18. При появлениина выходе блока 13 сигнала Б включаетсяблок 15 определения приоритета сигналов ог.раничения, который подает команды на включение ключей 17 и 18. При этом ключем 17снимается с входа блока 21 сигнал 8 и пода.ется на вход блока 21 через замкнутый ключ19 сигнал Б, производя ограничение мощноети турбины до заданного уровня, Ключ 18,перебрасывая свой контакт, снимает с входаблока 20 сигнал Г, а подает на этот входсигнал А,Сигнал с выхода блока 22, пропорциональ. ный положению механизма управления турби. ной, поступает в блок 23 вместе с сигналом А, пропорциональным послеаварийному значению мощности генератора. После перевода механизма управления турбиной в новое положение, соответствующее послеаварийному значению мощности турбогенератора, блок 23 выдает сигнал в блок 6, снимающий сигнал ограничения с блока 21, и приводит всю схему устройства в исходное положение.Повышение эффективности управления при использовании предлагаемого устройства обеспечивается за счет формирования сигнала ограничения мощности турбогенератора в момент фиксируемого аварийного возмущения путем измерений величины сброса электрической мощности генератора, вызванного изменением конфигурации сети или состава нагрузок, Ограничение мощности турбогенератора в послеаварийном режиме, пропорциональное величине возмущения, носит превентивный (предупредительный) характер и позволяет в большинстве случаев избежать нару.шения статической устойчивости турбогенератора,Формула изобретенияУстройство для автоматического управления активной мощностью турбогенератора по авт. св. У 888324, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности управления мощностью турбогенератора в послеаварийном режиме путем формирования сигнала ограничения мощности по величине аварийного возмущения, оно снабжено блоком памяти уровня мощности генератора в момент аварии, вход которого подключен к второму выходу блока фиксации аварии, блоком формирования сигнала ограничения по возмущению,входы которого подключены к выходам блоковпамяти доаварийного значения электрическоймощности и памяти уровня мощности генера.тора в момент аварии, третьим и четвертымуправляемыми ключами, входы которых подключены соответственно к выходам блоковпамяти мощности генератора в момент авариии формирования сигнала ограничения по возмущению, и блоком определения приоритета сиг.1 О нала ограничения, вход которого подключенк выходу преобразователя уровня, а выход -к управляющим входам третьего и четвертогоключей. 15 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР Н 888324,кл. Н 02 Р 9/04, 17 12,79.