Способ управления синхронным генератором при его включении в сеть и устройство для его осуществления

/14 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ К АВТОРСКОМУ С ТЕЛЬСТ чег я в ком оря нап оот- ас- из- жени ОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Производственное объединение Уралэлектротяжмаш им. В,И.Ленина и Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики(56) 1. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины, М., фЭнергияфф, 1980, с.б 16-617.2. Методические указании по налад- ке тиристорной системы возбуждения с автоматическим регулятором сильного действия турбогенераторов ТГВ-ЗОО, и ТГВСПО ОРГРЭС, М., 1976, (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СИНХРОННЫМ ГЕНЕРАТОРОМ ПРИ ЕГО ВКИ 10 ЧЕНИИ В СЕТЬ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.(57) 1. Способ управления синхронным генератором при его включении в сеть, при котором подают напряжение на обмотку возбуждения генератора, устанавливают величину опорного напряжения, измеряют величину напряжения на якорных обмотках, регулируют указанное напряжение в зависимости от величины и знака рассогласования величины опорного напряжения и измеренного напряжения якорных обмоток, одновременно с этим синхронизируют частоту напряжения генератора с частотой напряжения сети, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения надежности энергосистемы, измеряют величину и знак реактивного тока якорной цепи генератора и в соответствии с полученным сигналом изменяют напряжение на обмотке возбуждения генератора, одновременно с этим в соответствии с этой величиной изменяют величину установленного уровня опорного напряжения до тех пор, пока величина реактивного тока не,станет равной нулю, посл регулируют напряжение як ветствии с величиной и з согласования напряжения мененного уровня опорног 2. Устройство для управления синхронным генератором при включении его в сеть, содержащее реле.готовности включения с двумя группами, замыкающих контактов, блок изменения уставки, выходной сумматор и датчик напряжения, вход которого связан с выводами фаз якорной цепи генератора, а выход подключен к одному нз входов усилителя рассогласования, к второму входу которого подключен выход блока дистанционно- ас) го изменения уставки, вход которого связан с выходом блока изменения уставки, к входу которого подключен выход замыкающих контактов коммутатора, а выход усилителя рас согласования связан с первым входом Я выходного сумматора, датчик реактивного тока якоря, выходом соединен ный через нелинейный элемент с первым входом сумматора, на второй вход которого подключен выход задатчика уставки реактивного тока, а выход сумматора подключен к второму входу выходного сумматора, выход которого предназначен для соединения с обмоткой возбуждения генератора, при этом один из замыкающих контактов реле готовности включен последовательно в цепь обмотки управления выключателем генератора, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежности, дополнительно введены реле времени с одной группой замыкаю щих контактов и промежуточное реле с тремя группами замыкающих контактов, при этом обмотка реле времени включена последовательно с второй группой замыкающих контактов реле готовности, контакты реле времени включены последовательно с обмоткой1092691 3Наиболее близким к изобретениюявлЯется способ управления синхронным генератором при его включениив сеть, при котором подают напряже ние на обмотку возбуядения генератора, устанавливают величину опор-ного напряжения, измеряют величину напряжения на якорных обмотках,регулируют указанное напряжение взависимости от величины и знакарассогласования величины опорногонапряжения и измеренного напряженияякорных обмоток, одновременно с этимсинхронизируют частоту напряжениягенератора с частотой напряжениясети, а также устройство для управления синхронным генератором приего включении в сеть, содержащеереле готовности включения с двумягруппами замыкающих контактов, блок 20 изменения уставки и выходной сумматор, датчик напряжения вход которогосвязан с выводами фаз якорной цепигенератора, а выход подключен к одному из входов усилителя рассогла сования, ко второму входу которогоподключен выход блока измененияуставки, вход которого связан с выходом блока изменения уставки, квходу которого подключен выход замы О кающих контактов коммутатора, а выходусилителя рассогласования связан спервым входом выходного сумматорадатчик реактивного тока якоря, выходом соединенный через нелинейныйэлемент с первым входом сумматора,на второй вход которого подключенвыход задатчика уставки реактивноготока, а выход сумматора подключенк второму входу выходного сумматора, выход которого предназначендля соединения с обмоткой возбуждения генератора, при этом один иззамыкающих контактов реле готовности включен последовательно в цепьобмотки управления выключателем ге нератора в сеть, Использованиеизвестного способа позволяет генераторы с быстродействующими АРВ включать в сеть с меньшими броскамитока якоря Г 2350 Однако известный способ существенно затягивает процесс синхрониза,ции, так как выравнивание напряже. ния должно осуществляться с большей Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования тока возбуядения синхронных машин при их включении на параллельную работы в общую энергосистему.Известен способ управления синхронным генератором при пуске и включении в сеть на параллельную работу, заключающийся в том, что генератор сиихронизируют с сетью, т.е. в обмотку возбуждения подают ток возбуждения и, регулируя напряжение синхронного генератора, а также регулируя скорость его вращения, добиваются равенства частоты, фазы и величины напряжения генератора частоте, фазе и величине напряжения сети, после чего генератор включают в сеть 11.Абсолютного равенства указанных параметров генератора и сети добиться весьма сложно, поэтому на практике допускают некоторое несоответствие параметров генератора параметрам сети. При этом при включении генератора в сеть в обмотке его якоря протекает уравнительный ток 3 р , определяемый разностью напряжений сети и генератора, а также реактансом связи меяду сетью и генератором. При наличии автоматического регулятора возбуждения (АРВ) на уравнительный ток накладывается дополнительный ток, обусловленный изменением тока возбуждения за счет несоответстия уставки напряжения АРВ напряжению сети, При наличии АРВ быстродействующего и с большим коэффициентом усиления ртклонение уставки АРВ от напряжения сети сопровождается значительным изменением тока возбуждеййя и столь же значительным изменением тока якоря генератора, что может привести к нарушению устойчизости сети. Отклонение напряжения сети на 2 от . уставки АРВ должно сопровождаться изменением возбуждения на 50 от.номинального, что приводит к значительному увеличению тока якоря. Таким образом, известный способ управления синхронным генератором характеризуется узкой областью применения (инерционные системы возбуждения) и не применим для генераторов с быстродействующим АРВ. управления промежуточного реле, первая группа контактов промежуточногореле включена параллельно контактам коммутатора, вторая группа контактов включена параллельно нелинейному элементу, а третья группаконтактов соединена параллельно выходу задатчика установки реактивного тока. 1 точностью. При аварийных ситуациях,55 когда необходима максимальная оперативность в производстве различныхпереключений, в синхронизации резервных и отключившихся во время авариигенераторов, задержка процесса синхронизации способствует развитию аварии. Кроме того, .этот способ не исключает бросков реактивного тока,препятствующих устойчивости сети,а "следовательно, снижающих надежность работы энергосистемы.Цель изобретения - повышение надежности энергосистемы,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу для управления синхронным генератором при еговключении в сеть, при котором пода-: 15ют напряхение на обмотку возбуждениягенератора, устанавливают величинуопорного напряжения, измеряют величину напряжения на якорных обмотках,регулируют указанное напряжение взависимости от величины и знака рассогласования величины опорного напряхения и измеренного напряженияякорных обмоток, одновременно с этимсинхронизируют частоту напряжения ге нератора с частотои напряхения сети,25измеряют величину и знак реактивного тока якорной цепи генератора и всоответствии с полученным сигналомизменяют напряжение на обмотке возбуждения генератора, одновременнос этим в соответствии с этой величиной изменяют величину установленного уровня опорного напряжения дотех пор, пока величина реактивноготока не станет равной нулю, после 35чего регулируют напряжение якоряв соответствии с величиной и знаком рассогласования напряжения якоряи измененного уровня опорного напряжения. 40В устройство для управления синхронным генератором при включенииего в сеть, содержащее реле готовности включения с двумя группамизамыкающих контактов, блок изменения уставки, выходной сумматор идатчик напряжения, вход которогосвязан с выводами фаз якорной цепигенератора, а выход подключен кодному из входов усилителя рассогласования к второму входу которогоподключен выход блока дистанционного изменения уставки, вход которогосвязан с выходом блока измененияустанки, к входу которого подключенвыход замыкающих контактов коммутатора, а выход усилителя рассогласования связан с первым входом выходного сумматора датчик реактивноГо тока якоря, выходом соединенныйчерез нелинейный элемент с первым 60входом сумматора,на второй вход которого подключен выход задатчикауставки реактивного тока, а выходсумматора подключен ко второму входу выходного сумматора, выход кото , 65 рого предназначен для соединения с обмоткой возбуждения генератора, при этом один из замыкающих контактов реле готовности включен последовательно в цепь обмотки управления включателем генератора, дополнитель"но введены реле времени с одной группой замыкающих контактов и промежуточное реле с тремя группами замыкающих контактов,при этом обмотка реле времени включена последовательновторой группой замыкающих контактов 1реле готовности, контакты реле времени включены последовательно с обмоткой управления промежуточного репе, первая группа контактов промежу-. точного реле включена параллельно контактам коммутатора, вторая группа контактов включена параллельно нелинейному элементу, а третьягруппа контактов соединена параллель.но выходу задатчика уставки реактивного тока.На фиг. 1 представлена диаграмма алгоритма последовательности операций способа; на фиг. 2 - расшифровка операций, обозначенных на фиг,1; на фиг. 3 - электрическая блок-схема устройства, реализующего способ,Начальная ситуация 1 (фиг.1) следующая - генератор на холостом ходу, без возбуждения, скорость номинальная; операция 2 - выбор режима синхронизации. При выборе включения в сеть методом точной синхронизации следующая операция 3 - подача тока в обмотку возбуждения ге" нератора, при этом появляется напряжение генератора; операция 4 - контроль напряжения и разрешение включения следующей операции 5 при достижении напряхсением генератора 80 Ъ номинального. Операция 5 - включение автосинхронизатора, при этом подключается устройство подгонки напряхсения генератора к напряжению сети - операция 6, одновременно подключается частночувствительный контур регулятора скорости операции 7. Идет процесс синхронизации генератора с сетью по величине напряжения, частоте и фазе. Когда напряжение генератора приблизительно равно напряжению сети (операция 8), частота и фаза генератора равны частоте и фазе сети (операция ,9) включается реле готовности включения генератора в сеть (операция 10) . Если синхронизация генератора с сетью осуществляется методом грубой синхронизации (самосинхронизации), то при выборе этого режима (операция 2) следующая операция 11 - контроль отсутствия напряжения генератора, при выполнении этого условия включается реле разности частот (операция 12) . Идет процесс синхро- низации генератора с сетью по час 1092691тоте, При приблизительном равенстве частот генератора и сети (операция 13) включается реле готовности включения генератора в сеть (операция 10) . Генератор включают в сеть (операция 14), при этом одно 5 временно вводят в работу канал регулирования тока возбуждения в Функции отклонения реактивного тока от нулевого значения (операция 15), контролируют включение генератора в 10 сеть (операция 16), .и при включении последнего включают блок изменения уставки напряжения АРВ в Функции отклонения реактивного тока от нуля (операция 17), и ведут процесс подгонки уставки автоматического регулятора напряжения к напряжению сети. Одновременно осуществляют набор активной мощности генератора (операция 18). Процесс подгонки (операция 19), осуществляют в течение времени, достаточного для завершения процесса, По завершении этого времени (операция 20) отключают блок изменения уставки напряжения в Функ ции отклонения реактивного тока от нуля (операция 21), и канал регулирования тока возбуждения в функции отклонения реактивного тока от нулевого значения (операция 22), После этого осуществляют при необходимости набор реактивной нагрузки (операция 23) и продолжают набор активйой нагрузки (операция 18), Конечная ситуация - 24 (генератор работает в сети с заданной активной и реактивной нагрузкой).Устройство (Фиг.3) содержит синхронный генератор 25, подключенный к сети 26 выключателем 27. К обмот" ке 28 возбуждений генератора 25 под ключен возбудитель 29. Система 30 управления возбуждением содержит регулятор 31 напряжения с датчиком 32 напряжения генератора 25, блоком 33 дистанционного изменения уставки 45 и усилителем 34 рассогласования," регулятор 35 реактивного тока с датчиком 36 реактивного тока, задатчиком 37 уставки, нелинейным элементом 38 и сумматором 39, блок 40 измене О ния уставки напряжения в функции отклонения реактивного тока от нуля, к входу которого подключен комкутатор 41, а выход соединен с входом блока33 дистанционного изменения уставки; 55 выходной сумматор 42, к входу которого подключены регулятор 31 напряжения и регулятор 35 реактивного то.;а, а выход сумматора 42 подключен к управляющему входу возбудителя 29, Катушка включения 43 выключателя 27 соедииена последовательно с первым контактом 44 реле 45 готовности. Второй контакт 46 реле 45 гоТовности включен последовательно с катушкой 47 реле 48 ,времени и катушкой 49 промежуточного 65 реле 50. Контакт 51, раэьвкающий с выдержкой времени на включение реле 48 времени, включен последовательно с катушкой 49 реле 50. Контакт 52 реле 50 подсоединен параллельно коммутатору 41, контакт 53 реле 50 подсоединен параллельно нелинейному элементу 38, контакт 54 реле 50 подключен параллельно выходу эадатчика 37 уставки реактивного тока.Управление генератором 25 в процессе синхронизации здесь не рассматривается так как этот процесс общеизвестен и реализуется операциями 3-.9 (Фиг.1) при включении в сеть методом точной синхронизации или операциями 11-13 (Фиг. 1) при включении в сеть методом самосинхрони- . зации. По завершении процесса синхронизации включается реле 45 готовности. Через контакт 46 реле 45 готовности подается напряжение на катушку 49 реле 50 и на катушку 47 реле 48 времени. Реле 50 и 48 включаются. Контакты 53 и 54 реле 50, замыкаясь, шунтируют нелинейный элемент 38 и выход задатчика 37 уставки, при этом регулятор 35 реактивного тока преобразуется иэ ограничителя минимального возбуждения с уставкой ограничения, равной нулю, Через контакт 44 реле 45 на катушку включения 43 подается напряжение, Выключатель 27 подключает генератор 25 к сети 26.Замкнувшийся контакт 52 реле 50 включает блок 40 изменения уставки напряжения в Функции отклонения реактивного тока от нуля. После того, как генератор 25 включится в сеть 26 и под действием разницы напряжения сети 26 и ЭДС генератора 25 пртечет уравнительный реактивный ток, который является одновременно и сигналом контроля включения генератора в сеть (операция 16 на фиг.1), сигнал, пропорциональный реактивному :току генератора 25 поступает в блок 40. Под действием этого сигнала на выходе блока 40 появляется напряжение, поступающее на вход блока 33 дистанционного изменения уставки. Выходное напряжение блока 33 изменяется и приближается к выходному напряжению датчика 32 напряжения. Выходное напряжение усилителя 34 рассогласования уменьшается, что приводит к уменьшению выходного напряжения выходного сумматора 42, поступающего на управляющий вход возбудителя 29. В результате изменяется ток возбуждения генератора 25 и уменьшается потребляемая или выдаваемая реактивная мощность. Этот процесс происходить до тех пор пока реактивная мощность генератора 25 и выходное на,пряжение датчика 36 реактивного1092691 фО 5 лми(ци цяЦЯК про 3 южвиие, аюулОбя Яйййн Иена умца тока не будут равны нулю, Временная уставка реле 48 времени выбирается большей времени процесса подгонки уставки напряжения АРВ. По истечении времени, заданного уставкойреле 48 времени, контакт 51 отключиткатушку 49 реле 50. Контакты 52-54реле 50 размыкаются, выводя из работы блок 40 и преобразуя сноварегулятор реактивного тока с уставкой ограничения, равной нулю обрат- Оно в ограничитель минимального возбуждения.Еще в процессе подгонки уставки возможен набор активной мощности 15 генератором. после отключения реле 50 возможен кабор как активной, так и реактиной мощности. Ф,.Для включения генератора в сеть по изобретению не требуется сколько-нибудь высокая точность подгонки.напряжения генератора к напряжению .сети, что упрощает н ускоряет процесс синхронизации. При этом переходной электромагнитный процесс, возникающий при включении генератора.в сеть, протекает быстрее и с меньшими токами.Кроме того, нагрузка генератора активной мощности может осуществляться сразу же после включения генератора в сеть, которое происходит значительно раньше, чем в известном способе, а это в аварийной ситуации может иметь решающее значение для обеспечения устойчивости энергосистемы и значительно повысить ее надежность1092691 Составитель А.ЛебедРедактор Т.Парфенова Техред Х.Кастелеви ктор А.Дзятко одпис но ака лиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектна 73/42 ВНИИ по 1130Тираж 667 Государственно лам изобретений Москва, Ж 35, комитета СССРоткрытийушская наб., д. 4/5