Устройство группового управления активной мощностью гидроагрегатов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А 2,Я ЕТ ЬСТВУ и яется расему нижлоке 2ии вход нос пу агре му агре м на грний каждв блокеотрицаютной в между задани и суммой зад определенных Если разност шает по абсо ов гату,деления.превыекото 3 распр ельна и ичине тельности в тдневала времени чув рую зону н ние заданн ечетоитМФ го ин рабо т в нх зон перевод нюю рабочую з рхнего и нижн блок выбо один агре путем изм го ения уровнеи щем иана этом есл решается ительности, тоагрегаты будуводиться в ниж шает зону нечувст ти т ех пор, покаабсолютнойной зоны нечувд агрегатов чаи УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ИСАНИЕТОРСНОМУ СЕИД(71) Всесоюзный электротехнический институт им. В.И.Ленина(56) Авторское свидетельство СССР433756, кл. Н 02 3 3/46, 1970.Авторское свидетельствоСССР379013, кл. Н 02 3 3/46, 1968.Авторское свидетельство СССР365005, кл. Н 023/46, 1970. (54) УСТРОЙСТВО ГРУППОВОГО УПРАВЛЕНИЯ АКТИВНОЙ МОЩНОСТЬЮ ГИДРОАГРЕГАТОВ(57) Устройство группового управления активной мощностью гидроагрегатов относится к области регулирования частоты и активной мощности в энергосистеме и может быть использовано на гидро- и гидроаккумулирующих электростанциях. Изобретение поз воляет увеличить регулировочный диапазон, маневренность электростанции и надежность управления при наличии хотя бы на одном гидроагрегате зоны нежелательных нагрузок внутри диапазона регулирования. Заданнаярегуляторов мощность распределмежду агрегатами группы блокопределения в пределах заданныхдля каждого агрегата верхнегонего уровней ограничения. В бвыбора рабочих зон на основанной информации вычисляется ра ичения в соответствую блока распределения. П чказанная разность умен абсолютной величине и п последовательно пере нюю рабочую зону до т разность не станет по величине меньше. задан ствительности. Перево1201956 в верхнюю рабочую зону осуществляется, если указанная разность положительна и больше зоны нечувствительности. Блок 1 вычисления ограничений определяет границы рабочих зон 1Изобретение относится к регулированию частоты и активной мощности в энергосистеме и может быть использовано на гидро- и гидроаккумулирующих электростанциях.Целью изобретения является увеличение регулировочного диапазона, маневренности электростанции и надежности управления при наличии хотя бы на одном гидроагрегате эоны нежелательных нагрузок внутри диапазона регулирования.На фиг. 1 изображен общий случай расположения рабочих зон и зоны нежелательной работы по мощности гидро. агрегатов пятиагрегатной ГЭС; на фиг. 2 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 3 - 5 соответственно схемы, реализующие блок распределения нагрузки между агрегатами, блок выбора рабочих зон и блок вычисления индивидуальных ограничений гидроагрегата.,:Для примера на фиг. 1 показаны типичные регулировочные диапазоны агрегатов пятиагрегатной ГЭС при оди. иаковой номинальной мощности агрегатов (Р ). Заштрихованными отрезномхами показаны зоны. нежелательной работы. Границы указанных зон по мощности обозначены соответственно Р 1, Р 1 ю Р (Р 1 мин ф Рг мич ф Рз мийо максфР Р ). Зона нежелательной работыМакСразбивает шкалу мощности каждого агрегата на две рабочие зоны.Блок-схема (фиг. 2) содержит блок 1 вычисления индивидуальных ограничений, блок 2 выбора рабочих зон и блок 3 распределения нагрузки между агрегатами, Вход блока 1 вычисления индивидуальных ограничений соединен с измерительным преобразователем напора станции, а выходы егЬ подключены к входам ц блока 2 выбора гидроагрегата в зависимости от иапо.ра ГЭС, сигнал которого поступает на его вход, и положения органовнастройки, задаваемых дежурным инженером. 1 з. п. ф-лы. 5 йл. 2рабочих зон, входы 5 и 6 которого подключены соответственно к выходу группового регулятора активной мощности и выходам блока распределения.5 Выходы блока выбора рабочих зон сое.динены с входами 7 блока 3 распределения. Другие входы 8 и 9 блока распределения подключены соответственно к выходу группового регулятора актив-10 ной мощности и дискретным датчикам,определяющим состав агрегатов, участвущщих в групповом регулировании, Выходы блока распределения соедине- ны также с входами регуляторов гид ротурбин.Устройство работает следующимобразом. Заданная группе агрегатов мощ ность распределяется между агрегатами группы блоком распределения в пределах заданных ему для каждого агрегата верхнего и нижнего уровней ограничения. В блоке 2 выбора рабо чих зон на основании входной информации вычисляется разность между заданием на группу агрегатов и суммой заданий каждому агрегату, определенных в блоке распределения. Ес ли разность отрицательна и превышает по абсолютной величине некоторую зону нечувствительности в течение заданного интервала времени, то блок выбора рабочих зон переводит один агрегат в нижнюю рабочую зону путем изменения верхнего и нижнего уровней ограничения в соответствую" щем канале блока распределения.При этом если указанная разность 40 уменьшается по абсолютной величинеи превышает зону нечувствительности, то второй, третий и т.д, агрегаты будут последовательно переводиться в нижнюю рабочую зону до тех пор, пока разность не станет по абсолют45 50 55 ной величине меньше заданной эоны нечувствительности.Перевод агрегатов в верхнюю рабочую зону осуществляется, если указанная разность положительна и больше зоны нечувствительности. При этом перевод выполняется без задержки, как только хотя бы один иэ агрегатов выходит на верхний порог ограничения.Очередность перевода агрегатов иэ одной рабочей зоны в другую устанавливается дежурным инженером с помощью коммутационного поля.Блок вычисления ограничений определяет границы рабочих зон гидро- агрегата в зависимости от напора ГЭС, сигнал которого поступает на его вход, и положения органов настройки, задаваемых дежурным инженером.Блок распределения (фиг. 3) состоит из сумматора 10, усилителя 11 с большим коэффициентом усиления, узлов 12 - 14 ограничения. Каждый узел ограничения содержит ограничитель 15 и нуль-индикатор 16 достижения верхнего уровня ограниченияПричем на неинвертирующий вход сумматора 10 подключен выход группового регулятора активной мощности, а на инвертирующий вход - выход сумматора 17. Выход сумматора 10 через усилитель 11 подключен к входам узлов 12 - 14 ограничения. Другие входы 18 - 23 узлов ограничения соединены с выходами блока выбора рабочих зон. Выходы 24- 26 узлов ограничения через контакты датчиков, определяющих состав агрегатов, участвующих в групповом управлении, .подключены к входам регуляторов гидротурбин и входам 27 - 29 блока выбора рабочих зон, а выход нуль-индикаторов узлов ограничения - к входам 30 - 32 блока выбора рабочих зон. При возникновении рассогласования на входах усилителя 1,0, на которые поступают сигнал задания на группу агрегатов и сумма сигналов задания каждому агрегату, изменяются сигналы на входе узлов ограничения таким образом, что указанное рассогласование уменьшается. Если в резуль тате работы схемы выходные сигналы узлов ограничения ие достигают своих граничных значений, то рассогласование.уменьшается до нуля, т.е. сумма 5 10 15 20 25 30 35 40 сигналов заданий на выходах 27 - 29становится равной заданию на группу.Если же выходные сигналы узлов ограничения достигают граничных значений,то указанное рассогласование не можетбыть устранено при заданных порогахограничения, требуется изменение рабочих зон агрегатов, что выполняетблок выбора рабочих зон,Блок выбора рабочих зон (фиг.4)содержит сумматор 33, трехпозиционный элемент 34 с зоной нечувствительности, элемент 35. временной задержки,элемент ИЛИ 36, одновибратор 37с выходом 38, универсальный реверсивный регистр 39 сдвига, коммутационноеполе 40, группу реле 41 выбора рабочих зон, элемент ИЛИ 42 и элемент И 43.Неинвертирующий вход сумматора 32соединен с выходом группового регулятора активной мощности, а инвертирующие входы - с выходами 27 - 29блока распределения. Выход сумматора 33 подключен к входу трехпозиционного элемента 34, один из выходовкоторого соединен с входом элемента 35 временной задержки, а другойвыход - с входом элемента И 43. Другой выход элемента И подключен к выходу элемента ИЛИ 42, входы которогосоединены с выходами 30-32 нуль-индикаторов блока распределения. Выходыэлементов. И и временной задержки 35подключены к входам элемента ИЛИ 36,выход которого через одновибратор 37подключен к входу 38 регистра сдвига.На другие два входа 44 и 45 регистрасдвига, определяющие направлениесдвига, подключены соответствующиевыходы трехпозиционного элемента 34.Выходы регистра 39 сдвига через коммутационное поле 40 соединеныс реле 41 выбора рабочих зон, черезконтакты которых выходы блока вычисления ограничений подключены к входам изменения верхнего инижнего уров. ней ограничений блока распределения, 1Блок выбора рабочих зон работает следующим образом.На выходе сумматора 33 образуется разность Х между заданием на группу агрегатов и суммой заданий каждому агрегату, вычисленными блоком распределения.Сигнал разности указанных величин подается на вход трехпозиционногоустройства с зоной нечувствительнос1201 ти. Если Х 3, где 60 - эона нечувствительности, то для точной отра- ботки заданной на группу агрегатов мощности необходимо один или несколько агрегатов перевестив нижнюю рабочую зону. При этом на выходе 44 элемента 34 появляется логический.сигнал, запускающий временную задержку 35. Если время существования Х превышает время задержки, то на вы ходе логического элемента ИЛИ 36 также появляется логический сигнал, запускающий одновибратор 37 с выхо" дом 38,. Таким образом, на выходе 38 появляется короткий импульс, если 15 расбаланс на выходе сумматора 33 отрицательный и существует больше некоторого времени, т,е, устойчив (не вызван просто переходным процессом). Перевод агрегатов из верхней 20 зоны в нижнюю и обратно осуществляется схемой, состоящей из элементов 39, 40 и 41. В зависимости от сочетания логических сигналов на входах 44 и 45 от импульса на вы- . г 5 ходе 38 оносуществляет перемещение логических единиц от выхода Я до выхода Я и в обратном направлении.Начальная установка (обнуление выхо.дов) осуществляется с помощью клю ча 46. При появлении сигнала на выходе 44 и затем импульса на выходе 38 вся информация, записанная в регистре, сдвигается вправо (в сто. З 5 рону увеличения номера) на одну по- . зицию (после начальной установки там были нули), а в младший разряд регистра (Яо) записьвается логическая единица.Логическая единица на выходе Цд элемента 39 преобразуется в срабатьвание одного из группы реле 41 и переключениесоответствующей этому реле группы 46 контактов, что вы" 45 зывает переключение ограничений в канале данного агрегата (фиг.З) с верхнего диапазона на нижний. В блоке вычисления ограничений вычисляются уровни ограничений Р 1, Р , Р на каждый агрегат, т.е, для Я Фкаждого агрегата имеется две пары уровней ограничения О, Р 1 и Р, Рз, одна из которых подключается на входы ограничителей блока распреде ления в зависимости от положения контактов контактной группы 46, и задают верхнюю и нижнюю границу 956 бвыбранной рабочей зоны (выходы 47 -49) .Повторение описанной ситуацииприводит. к появлению логическойединицы на выходах Я и 1 и вклю 1 очению еще одного реле, переводящегоследующий агрегат в нижнюю рабочуюзону, и т,д.Коммутационное поле помогаетвыбрать целесообразную последовательность номеров агрегатов, переводимых из верхней зоны работы в нижнюю.Если х 3, то для отработки заданной на группу мощности необходимоодин или несколько агрегатов перевести из нижней рабочей зоны в верхнюю. При этом на выходе 45 трехпозиционного.элемента 34 появляется логическая единица,Если при этом есть хотя бы одиниз сигналов на входах 30-31 о выходена верхнее ограничение, то сигналпроходит через элементы 42 (элемент И), 43, 36 и 37, Импульс на выходе 38 при наличии логической единицы на выходе 42 сдвигает выходныесигналы регистра 39 в противоположную по сравнению с описанным вышесторону. При этом отпадает соответст.вующее реле и последний переведенный в нижнюю зону агрегат возвращает.ся в верхнюю зону работы.Блок вычисления ограничений имеет несколько однотипных частей, количество которых равно числу агрегатов на станции. Каждая часть (фиг.5)состоит из трех независимых каналоввычисления уровней ограничения. Каналы вычисления границ зоны нежелательной работы выполнены одинаковыми исостоят из сумматора, один выход которого подключен к выходу измерительного преобразователя напора ГЭС,а другой - к регулируемому источникупостоянного напряжения. На выходахуказанных каналов определяются уровни ограничения согласно формулам;Р, ,.+ЪНР а,+Ь,Нгде а 1, а, Ь 1, Ь - заданные длякаждого агрегата коэффициенты;Н - напор ГЭСКанал вычисления уровня максимально допустимой нагрузки агрегатасостоит из сумматора и элемента вы12019 О 25 Формула изобретения 1. Устройство группового управления активной мощностью гидроагрегатов, содержащее блок распределенияуправляющего воздействия, включающий в себя ограничитель задания длякаждого гидроагрегата, вход блокараспределения управляющего воздействия подключен к выходу групповогорегулятора активной мощности, аЗ 5в выходные цепи блока распределенияуправляющего воздействия включеныконтакты реле, определяющие участиекаждого из агрегатов в групповомуправлении, причем выходы блока рас цпределения управляющего воздействиясоединены с входами регуляторов гидротурбин, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью увеличения регулировочного диапазона и маневренности 45электростанции, а также надежностиуправления при наличии хотя бы наодном гидроагрегате зоны нежелательных нагрузок внутри диапазона регулирования, в него введены блоки50выбора рабочих зон и вычисленияограничений, причем блок выбора рабочих зон состоит из сумматора,трехпозиционного элемента, элементавременной задержки, двух элементов ИЛИ, одновибратора, универсаль-.ного реверсивного регистра сдвига,коммутационного поля, элемента И 30 55 7числения минимума двух сигналов, соединенных так, что один из выходов сумматора подключен к измерительному преобразованию напора ГЭС, а другой - к регулируемому источнику5 постоянного напряжения, выход сумматора соединен с первым входом выбора минимума, второй вход которого соединен с источником регулируемого постоянного напряжения.На выходе сумматора вычисляется ,максимальная мощность турбины в зависимости от напора согласно формулеРмт =Рном +э Нт 15 где Р, - номинальная мощностьтурбины;Ь - коэффициент заданный.1На выходе .элемента вычисления минимума определяется максимальная20 нагрузка агрегата как минимум максимально допустимой нагрузки генератора и гидротурбиныР =ппп (Р Р) 56 8и группы реле, а ограничители задания блока распределения управляющего воздействия выполнены с возможностью изменения верхнего и нижнего уровней ограничения и каждый из них снабжен индикатором достижения верхнего уровня ограничения, причем неинвертирующий вход сумматора соединен с выходом группового регулятора активной мощности, а инвертирующие входы - с выходами блока распределения управляющего воздействия, выход сумматора подключен к входу трехпозиционного элемента, один из выходов которого соединен с входом элемента временной задержки, а другой - с одним входом элемента И, другой вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами индикаторов ограничителей блока распределения управляющего воздействия, выходы элементов И и временной задержки подключены к входам второго элемента ИЛИ, выход которого через одно- вибратор подключен к одному входу регистра сдвига, на другие два входа которого, определяющие направление сдвига, подключены выходы трехпозиционного элемента, а выходы регистра сдвига через коммутационное поле соединены с реле выбора рабочих зон, через контакты которых выходы блока вычисления ограничений подключены к входам изменения верхнего и нижнего уровней ограничения ограничи- телей задания блока распределения управляющего воздействия.2. Устройство. по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности задания рабочих зон, блок вычисления ограничений содержит по каналу на каждый уровень ограничения, причем каналы верхней и нижней границ зоны нежелательной работы состоят из сумматора, один вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя напора гидроэлектростанции, а другой - к регулируемому источнику постоянного напряжения, а канал максимально допустимой нагрузки агрегата состоит из сумматора и элемента выбора минимума из двух сигналов, соединенных так, что один вход сумматора подключен к выходу. измерительного преобразователя напора гидроэлектростанции, а другой - к регулируемому источнику10 которого соединен с источником регулируемого постоянного напряже-,ния.- Ь)ин Юн игр.ФР 9, 1201956 постоянного напряжения, выход сумматора соединен с первым входом элемента выбора минимума, второй вход Од агрФЧ иг(- ргткс 02 нцн- Юнака1201956 ччЭ а,Ф 9 ЧВ ЧВ Составитель К.фотина Техред М.Пароцай Кор Редактор А.Лежни тор И. Эрдейи,Заказ 8099/55В Тираж 619 Подписное НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5