Способ электрического торможения синхронного генератора и устройство для его осуществления

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союэ СоветскккСоцмалкстнческккРеспублик ои 900365(51)М. Кл. с прнсоелнненнем заявки М Н 02 1 3/24 Вкудеретванай кеиктет СССР ао делен кзфбретеккй к открытвй(23) 0 рнорнтет Опубликовано 23.01.82, Бюллетень лв 3 Дата опубликования опнсаннв 23.01. 82(71) Заявите йский политехнический институ 54) СПОСОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОРМОЖЕНИЯ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯИзобретение относит энергетике, а именно к рийной автоматике энер может быть использован ческого торможения син торов на электростанци повышения их устойчиво аиб ост я к электропротивоаваосистем, идля электриронных генерах с целью ос с нач овт озные рпределяийной мварин,ем генерцательно заранее нове рас т 4),особа остатком известног невысокое качество переходночто в ов не яетсяо проц е того зистор тво ну ратора ныл ка есса, вследств отключения р иент ю кине- Это ивается равен й энергии ген ривести к сил есп ческжет аниямго переного генератора или инхро ормож Известен ряд способов электрического торможения синхронных генераторов и устройств для их осуществления,10 согласно которым подключение тормозных резисторов осуществляется на время, определяемое величиной сброса электрической мощности генерато 1 ра, или величиной и знаком приращения угла или его производной 1-.". .Однако для эффективного управления переходным процессом интенсив- .ность тормозного воздействия (величи 20 на тормозного сопротивления и время его включения) должна определяться не только тяжестью аварии, но ипредаварийной мощностью генератора лее близким по технической к предлагаемому является согласно котороиу к генера алом паузы автоматического го включения подключают тзисторы, иощность которых т 1 в зависииости от предава щности генератра и тяжести при достижении скольженитора определенного отри". о значения, установленного экспериментально или на осетов) резисторы отключа0365 3 90Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство управление демпфирующим резис тором, содержащее датчик активной мощности генератора, блок фиксации предаварийной мощности генератора, блок определения величины сброса электрической мощности генератора при аварии, блок измерения скольжения, блоки сравнения замеряемых величин с заданными уставками и блок управления выключателем тормозного резистора, причем выход датчика активной мощности подключен к первому входу блока определения сброса электрической мощности и ко входу блока Фиксации предаварийной мощности генератора, выход которого подключен ко второму входу блока определения сброса электрической мощности. Выходы блока фиксации предаварийной мощ- ности генератора, блока опеределения величины сброса электрической мощности и блока измерения скольжения подключены к выходам блоков сравнения эамеряемых величин с заданными уставками, выходы которых подключены к блоку управления выключателем тормозного резистора 5)Недостатком известного устройства является невысокое качество переходного процесса вследствие то" го, что мощность включаемого тормоз- ного резистора не зависит от мощности генератора в аварийном режиме и,тяжести аварии, а отключение резис-. тора производится полностью. При ,этом в момент отключения тормозных резисторов не обеспечивается равенство нулю кинетической энергии синхронного генератора, что может привести к сильным качаниям или лере- торможению синхронного генератора,Цель изобретения - повышение ка чества управления переходными процессами за счет уменьшения качаний синхронного генератора при отключении тормозных резисторов.Поставленная цепь достигается тем, что согласно способу электрического торможения путем подключения к генератору с началом паузы автоматического повторного включения тормозных резисторов, мощность которых определяют в зависимости от предаварийной мощности генератора и тяжести аварии, при достижении скольжением отрицательного значения отключают часть тормозных резисторов, мощность которых выбрана в пределах 30-807 мощности подключенных резисторов , а оставшуюсячасть резисторов отключают одновременно с окончанием паузы автоматического повторного включения,Кроме того, устройство для осуществления предлагаемого способа,содержащее блок управления выключа 0 телями тормозных резисторов, блокизмерения скольжения, датчик активной мощности генератора, блок определения величины сброса электрической мощности генератора, блок15 Фиксации предаварийной мощности генератора, блоки определения мощности включаемых и отключаемых тор-,мозных резисторов и управляемое релевремени, причем датчик активной мощности генератора подключен ко входамблока определения величины сбросаэлектрической мощности генератора иблока фиксации предаварийной мощности, выход которого подключен коуу входам блоха определения величинысброса электрической мощности генераторов, снабжено блоком определения мощности включаемых и отключаемыхтормозных резисторов и управляемымреле времени, причем ко входу блокаопределения мощности отключаемыхтормозных резисторов подключены выходы блока определения мощности включаемых резисторов и управляемогореле времени, ко входам которогоподключены выходы блока измеренияскольжения и блока определения мощности отключаемых резисторов, а выходы управляемого реле времени иблоков оперделения мощности включаемых и отключаемых тормозных резисторов подключены к блоку управлениявыключателями тормозных резисторов.На фиг. 1 изображены угловые характеристики активной мощности синхронного генератора на отдельных этапах динамического перехода; на фиг2 - блок-схема устройства для электрического торможения синхронного ге 36нератора.Характеристика 1 на фиг. 1 соответствует мощности первичного двигателя, угловая характеристика 1 -мощности генератора в предаварийномрежиме, угловая характеристика 1 -ф мощности генератора в режиме короткого замыкания, угловая характеристика 1 У - мощности генератора во времядаузы АЧВ без торможения, угловая900365 4 характеристика У - мощности генератора при включении тормозных резисторов с началом паузы АПВ, угловая характеристика У 1 - мощности генератора после отключения тормозных резисторов первой ступени, Р и д соатвсгствуют текущим значениям мощности и угла генератора, а Ро и дав значениям мощности и угла генератора в доаварийном режимеПредлагаемый способ электрического торможения состоит в следующем.Доаварийному режиму генератора соответствует точка а характеристики И. В начальный момент короткого замыкания мощность генератора уменьшается до величины, соответствующей тачке в характеристики 111. Разность между мощностями генератора в точке а характеристики И и в точке в характеристики 1 П соответствует сбросу мощности генератора при аварии.Под действием появившегося небаланса мощностей угол О между вектором ЗДь синхронного генератора и век тором напряжения приемной системы увеличивается от д до д,1 . Одновременно с отключением поврежденной линии, т.е. с началом паузы АПВ, к генератору подключают тормозные резисторы. Мощность тормозных резисторов, необходимую для подключения к генератору в каждом конкретном случае, рассчитывают заранее для различных сочетаний предаварийной мощности генератора и возможных случаев коротких замыканий, характеризующихся различными значениями сброса мощности, по следующей формуле:Р = К х Р +дР,рЕэ ып о Ы 55 Где Р - мощность тормозных резисторов, необходимая для подклю 9 сэчения к генератору;Р - предаварийная мощность генеОратора;АР - сброс мощности генераторапри аварии;К - коэффициент запаса, равный"с 0,1,В зависимости от предаварийной мощности генератора и сброса мощнос-. ти генератора при аварии подключают необходимое число тормозных резисторов.Мощность синхронного генератора в момент включения резисторов принимает значение, соответствующее точке е характеристики У. Генератор затормаживается, на угол К подвлиянием кинетической энергии, накопленной в режиме короткого замыкания, увеличивается от д до Д,что соответствует переходу из точкие в точку Г по характеристике У. Вточке Г угол д достигает своего максимального значения, а скольжение5, равное первой производной от угла 0 Д , принимает нулевое значение. Положение точки Г определяется равенством площадок ускорения адсЬа и торможения еГМе, при котором кинетическая энергия генератора, накоплен ная в режиме короткого замыкания,становится равной нулю. Далее угол( уменьшается от д до Д, что соответствует переходу из точки Г вточку 9 по характеристике У. При этомскольжение уменьшается до некоторого отрицательного значения. В этотмомент, соответствующий точке о,отключают первую ступень тормозных резисторов.25 Мощность тормозных резисторов, отключаеяых на первой ступени, и отрицательное значение скольжения 5, прикотором отключают резисторы первойступени, определяют расчетным путем щ заранее для конкретного генератора,линии и множества возможных аварийиэ условия отключения тормозных резисторов второй ступени одновременнос окончанием паузы АНВ и из условияравенства нулю кинетической энергиигенератора к концу торможения, т.е.равенства площадок ускорения а 161 аи торможения цГ 119.В случае тяжелой аварии, например, трехфазного короткого замыканияна шинах электростанции при макси"мальной нагрузке генератора в предаварийном режиме, на первой ступениотключают минимальную мощность тормозных резисторов (как показали рас,четы, равную порядка 307. мощностирезисторов, подключенный к генератору с началом паузы АПВ). В случае легкой аварии, например, однофазного короткого замыкания в двухцепной линии, при минимальной нагрузке генератора в предаварийном режиме, на первой ступени отключают максимальную мощность тормозных ре" эисторов порядка 803 мощностиПри авариях средней тяжести на первой ступени отключают 30-803 мощности включенных тормозных резисторов.7 90036После отключения тормозных резисторов первой ступени режим генератора переходит в точку Ь характеристики У 1 и далее в точку 1 , котораясоответствует равенству нулю кинетической энергии генератора и окончанию паузы АПВ, На второй ступени одновременно с окончанием паузы АЛВ отключают оставщуюся часть тормозныхрезисторов. После отключения тормоз Оных резисторов второй ступени изображающая точка возвращается в точкухарактеристики П (Фиг. 1), котораясоответствует предаварийному режимуработы генератора. 1 ЭУстройство содержит блок 1 определения величины сброса электрическоймощности, блок 2 измерения скольжения, управляемое реле 3 времени, датчик 4 мощности генератора, подключен- ррный к входу блока 1 определения тяжести аварии и к входу блока 5 фиксации предаварийной мощности, один извыходов которого соединен с блоком 1,другой - с первым входом управляемого реле 3 времени, со вторым входом .которого связан блок 2 измеренияскольжения, а с третьим - блок 6 определения мощности отключаемых тормозных резисторов. Первый вход блока 6соединен с блоком 5, второй - с управляемым реле 3 времени, третий - сблоком 7 определения мощности включаемых тормозных резисторов, а выход -с блоком 8 управления выключателями,35подключенным также к выходу блока 7и к выходу управляемого реле 3 време,ни. С первым входом блока 7 соединенвыход блока 5, а со вторым - выходблока 1.Устройство работает следующим образом.В нормальном режиме работы генератора блок 1 определения величинысброса электрической мощности генератора, блок 2 измерения скольже 43ния, управляемое реле 3 времени, блок7 определения мощности включаемыхтормозных резисторов, блок 6 определения мощности отключаемых тормозныхрезисторов вьщают нулевые сигналы,Блок 5 фиксации предаварийной мощности ведет контроль текущего значения мощности генератора, поступающегоот датчика мощности 4, и вьщает навыходе сигнал, пропорциональный это- ффму значению, Блоком 8 управления выключателями все тормозные резисторыотключены от генератора,5 8При коротком замыкании на линии электропередачи, отходящей от электростанции, и последующем ее АПВ, сигнал об аварии от схемы противоаварийной автоматики поступает на входы блоков 1,2 и 5. При поступлении этого сигнала блок 5 фиксации пред- аварийной мощности запоминает предаварийную мощность синхронного генератора и выдает на выходе сигнал, пропорциональный этой мощности, в течение всей дальнейюей работы устройства. Сигнал об аварии запускает блок 1 определения величины сброса электрической мощности генератора и блок 2 измерения скольжения, который, в свою очередь, запускает управляемое реле 3 времени.Блок 1 производит вычитание сигнала, пропорционального текущему значению мощности синхронного генератора, поступающего от датчика мощности 4 на один из входов блока 1 после начала аварии, из сигнала, пропорционального предаварийной мощности генератора, поступающего на другой вход блока 1 от блока 5 фиксации пред- аварийной мощности.Таким образом, на выход блока 1 поступает, сигнал, пропорциональный сбросу электрической мощности генератора вследствие аварии, который подается на один из входов блока 7 определения мощности подключаемых тормозных резисторов, На второй вход блока 7 поступает сигнал с блока 5 фиксации предаварийной мощности. Блок 7 .в соответствии с поступающимй на его входы сигналами, используя заранее рассчитанные зависимости, вьщает на выходе сигнал, пропорциональный необходимой для подключения к генератору мощности тормозных резисторов. Блок 8 включает необходимое число тормозных резисторов, После подключения к генератору тормозных резисторов угол д продолжает увеличиваться и достигает своего максимального значения. Скольжение генератора становится равным нулю. При этом блок 2 измерения скольжения вьщает сигнал на вход управляемого реле 3 времени, с выхода которого в блок 6 определения мощности отключаемых тормозных резисторов поступает сигнал, пропорциональный времени, прошедщему с момента начала аварии.до момента достижения скольжением нулевого значения.Блок 6 на основании указанного сигнала, сигнала от блока 5, пропорционального преданарийной мощности .синхронного генератора, и сигнала от блока 7, пропорционального мощности включенных тормозных резисторов, а также на основании заложенных н нем результатов расчетон множества возможных аварий, выдает на входе управляемого реле 3 времени и 10 блока 8 управления выключателями сиг" нал, пропорциональный мощности тормозных резисторов, которые необходимо откпючить.После достижения нулевого эначе ния скольжение продолжает уменьшаться и становится отрицательным. Отрицательное значения скольжения, при котором отключают часть резисторов, определяется также заранее расчет. ным путем для множества возможных аварий, Каждому аварийному возмущению соответствует промежуток времениМ с момента достижения скольжением нулевого значения до момента от- И ключения части резисторов ( достижения скольжением необходимого отрицательного значения), Существующие устройства для измерения скольжения имеют худшую точность, чем устройства Зе для измерения времени, поэтому вместо измерения скольжения измеряют промежуток времени дй,управляемое реле 3 времени на основании сигнала от блока Ь, пропорционального мощности, отключаемой от первой ступени части тормозных резисторов, сигнала от бло.:. ка 5, пропорционального предварительной мощности генератора, и времени, прошедшего с момента начала аварии до 1 Е момента достижения скольжением нулевого значения, определяемого самим управляемым реле 3 времени, а также на основании заложенных в нем результатов расчетов, выбирает промежуток времени Ьй, по прошествии которого скольжение достигает необходимого отрицательного значения, При этом управляемое реле 3 времени выдает разрешающий сигнал на один из входов блока 8 управления выключателями, который по этому сигналу производит отключение тормозных резисторов первой ступени в соответствии с сигналом от блока 6 определения мощности отключаемых тормозных резисторов.Одновременно с окончанием паузыАПВ по второму сигналу от схемы протиноанарийной нтоматики блс управления выключателями 8 отключает оставшуюся часть тормозных резисторов.Предлагаемое устройство можно использовать при выполнении электрического торможения как на генераторном напряжении, так и на шинах высокого напряжения электростанции.Предлагаемый способ электрического торможения синхронного генератора и устройство для его осуществления позволяют повысить качество переходного процесса за счет уменьшения качаний синхронного генератора путем проведения отключения тормозных резисторов в две ступени. Отключение резисторов второй ступени происходит при нулевом скольжении генератора, т.е. при равенстне нулю кинетической энергии генератора, что обеспечивает отсутствие дальнейших качаний синхронного генератора.Качания синхронных генераторов при реализации предлагаемого способа и устройства для его осуществления определяются только погрешностью работы блоков и дискретностью мощности подключаемых тормозных резисторов. Для уменьшения последней составляющей погрешности необходимо увеличивать число тормозных резисторов, например, при выполнении электрического торможения на высоком напряжении - путем использования коммутации тормозных резисторов по фазам, а при ныполнении электрического торможения на генераторном напряжении- автономным управлением резистором. В последнем случае может осуществлятьая дополнительное двление тормозной мощности с помощью неполнофаэного включения резисторов.Формула изобретения1, Способ электрического торможе" ния синхронного генератора путем под" ключения к нему с началом паузы автоматического повторного включения тормозных резисторов, мощность которых определяют в зависимости от пред- аварийной мощности генератора и тяжести аварии и отключения тормозных резисторов при достижении скольжением синхронного генератора отрицательного значения, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью поныше 90036ния качества переходного процесса, при достижении скольжением отрицательного значения отключают часть тормозных резисторов, мощность которых выбрана в пределах 30-807. мощности подключенных резисторов, а оставшуюся часть, резисторов отключают одновременно с окончанием паузы автоматического повторного включения.2, Устройство для электрического 1 ф торможения синхронного генератора с использованием тормозных резисторов, содержащее блок измерения скольжения, блок управления выключателями тормозных резисторов, блокопреде у ления величины сброса электрической мощности генератора, блок фиксации предаварийной мощности генератора, выход которого подключен ко входу блока определения валичины сброса электрической мощности генератора, и датчик активной мощности генератора, выход которого подключен ко входам блока фиксации предаварийной мощности генератора и блока определения у величины сброса электрической мощности генератора, о т л и .ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения качества управления переходным процессом, оно снабжено блоком оирецеления мощности включаемых тормозных резисторов, блоком определения мощности отключаемых тормозных резисторов и управляемым реле времени, причемвыход блока определения величины35 сброса электрической мощности генератора подключен к первому входу блока определения мощности включаемых тормозных резисторов, выход блока фиксации предаварийной мощности гене 512ратор подключен ко второму входу блока определения мощности включаемь 1 х тормозных регисторов и к первым входам управляемого реле времени и блока определения мощности отключаемых тормозных резисторов, ко второму входу которого подключен выход блока определения мощности включаемых тормозных резисторов, а к третьему входу подключен выход управляемого реле времени, ко второму и третьему входам которого подключены блок измерения скольжения и выход блока определения мощности отключаемых тормозных резисторов, причем выход управляемого реле времени подключен к первому входу блока управления выключателями, ко второму и третьему входам которого подключены выходы блока определения мощности включаемых тормозных резисторов и блока определения мощности отключаемых тормозных резисторов. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 120584, кл. Н 023/24, 1959.2. Авторское свидетельство СССР9 61283, кл, Н 02 Р 9/10, 1976,3. Заявка ",понии53-32859,кл. Н 023/24, 1978,4. Кощеев Л. А. Управление электрическим торможением генераторов всхеме с применением БАПВ. "Устойчивость и надежность энергосистемСССР". Под ред. Ф, И. Сингучева. "1"Энергия", 1964,5. Заявка Чпонии Мф 54-5488кл. Н 02 3 3/24, 1979.900365 авитель К. Фотииед З.фанта Т Егоров Редак бб 9 Подпо комитета СССРий и открытийРаушская наб., д. 4/5 исное 70 Тираж НИИПИ Государственно по делам изобрете 13035, Москва, Ж, ул. Проектная, 4 Патент", г, Ужгор пиал Йггжж аю сдеюо лийстФуриаию аказ 12198/ рректор А. Дзятк