Устройство для управления асинхронизированным электромеханическим преобразователем частоты

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМПРИ ПЮТ ССОР 1(56) Авторское свидетельство СССР У 1246239, кл. Н 02 Л 3/06, .1986.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОНИЗИРОВАННЫМ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ(57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к асинхронизированным электромеханическим преобразователям частоты (АС ЭМПЧ) для гибкой связи энергосистем с различающимися частотами. Целью изобретения является повьппение надежности функционирования межсистемной связи путем сохранения работоспособности АС ЭПМЧ при Изобретение относится к электротехнике, в частности к передаче электрической энергии по линиям переменного тока, а более конкретно к электромеханическим преобразователям частоты для гибкой связи энергосистем с различающимися частотами, и является усовершенствованием известного устройства по авт.св, У 1246239 п.1.Целью изобретения является повьппение надежности функционирования меж.,801510047 А 2 2 потере возбуждения одной из фаз об-, мотки ротора. При потере возбуждения одной из фаз первой машины срабаты 3 вает устройство релейной защиты первой машины, в результате чего первая машина работает в синхронном режиме, поддерживая заданное значение напряжения, вторая же машина обеспечивает заданные значения мощности и напряжения и демпфирует колебания частоты вращения, При потере возбуждения одной из фаз второй машины срабатывает устройство релейной защиты второй машины, в результате чего уже вторая машина работает в синхронном режиме, поддерживая заданное значение напря" се жения, первая же машина обеспечивает заданные значения мощности и напряжения и демпфирует колебания частоты вращения, Устройство позволяет сохранить заданный переток мощности по межсистемной связи при потере возбуждения одной из фаз обмотки ротора, т.е. сохранить работоспособность АС ЭМПЧ, 10 ил,Ьв системной связи путем сохранения работоспособности АС ЭМПЧ при потере возбуждения одной из фаз обмотки ротора.На фиг, 1 представлена схема предлагаемого устройства для управления АС ЭМПЧ; на фиг. 2 и 3 - схемы регуляторов; на фиг. 4 - схема измерителя частоты вращения вала; на фиг. 5- задатчик частоты вращения вала; на фиг. 6 - датчик напряжения; на фиг. 7 -151004преобразователь координат; на фиг, 8 - формирователь проекций тока ротора; на фиг. 9 и 10 - графики переходных процессов, рассчитанные на ЦВМ, при потере возбуждения соответственно на машине, управляемой по мощности, а также на машине, управляемой по частоте вращения вала.Схема устройства для управления АС ЭМПЧ, связывающего энергосистемы 1 и 2 и состоящего из двух АСМ 3 и 4 с жестко соединенными валами, включает в себя управляемые преобразователи 5 и 6 частоты, входы которых 15 соединены с выходами регуляторов 7 и 8 возбуждения. На входы регуляторов 7 и 8 поступает информация от датчиков 9 и 10 напряжения и датчиков 11 и 12 частоты энергосистем, сигнал от 20 которых поступает также на вход задатчика 13 частоты. На входы регуляторов 7 и 8 поступает также информация от измерителя 14 частоты вращения вала и датчиков 15 и 16.активной мощ ности первой .и второй машины, причем информация от датчика 16 активной мощности поступает на вход регулятора 8 через нелинейный элемент 17, усилитель 18 и элемент 19 сравнения. 30 Другой вход элемента 19 сравнения подключен к выходу формирователя 20 уставки активной мощности. Сигнал с другого выхода формирователя 20 через размыкающий ключ 21 поступает на вход регулятора 7, на другой вход которого поступает сигнал от датчика 15 через размыкающий ключ 22. Замыкающие 23, 24 и размыкающие 25, 26 ключи служат для передачи сигналов 40 соответственно от дополнительного усилителя 27, измерителя 14, задатчика 13 частоты и нелинейного элемента 17. Устройство содержит элемент ИЛИ 28, сумматор 29 и элемент 30 сравнения, На вход дополнительного усилителя 27 поступает сигнал от элемента 30 сравнения, подключенного к выходам датчиков 12 и 14. Один из входов сумматора 29 соединен с выходом датчика 11 частоты, а на другой50 вход поступает информация через замыкающий ключ 23 от дополнительного усилителя 27. На входы регулятора 8 поступают также сигналы от измерителя 14 частоты вращения через замы 55 кающий ключ 24, от эадатчика 13 частоты вращения через размыкающий ключ 25, от нелинейного элемента 17 7 4через размыкающий ключ 26, Управляющие входы ключей 21 и 22 подсоединены К выходу устройства релейной защиты от потери возбуждения первой машины, входы ключей 23 и 26 - к выходу устройства релейной защиты второймашины, входы ключей 24 и 25 - к выходу элемента ИЛИ 28, входы которогосоединены с выходами устройств релейной защиты,На входы задатчика 13 подаютсясигналы от датчиков 11 и 12 частотысоответственно для формирования навыходе задатчика сигнала задания+ И, +ЯЮд 2Устройства релейной защиты от потери возбуждения на фиг. 1 не показаны, так как они известны. В простейшем случае могут быть использованы сигналы, например, состояния выходных выключателей управляемых преобразователей частоты,Каждый из регуляторов 7 и 8 имеетдва параллельных канала, один из которых предназначен для поддержания+заданного значения напряжения П, иФЦ . Другой канал предназначен в первой машине - для поддержания мощности Р во второй машине - для поддержания частоты вращения вала АСЭМПЧ Я . Регулятор 7 состоит из блока 31 регулирования скольжения, блока 32 регулирования активной мощности, блока 33 регулирования напряжения, блоков 34 и 35 регулированияпроекций тока ротора, блока 36 преобразования координат и формирователя37 проекций тока ротора. Блок 38регулирования скольжения регулятора8 аналогичен блоку 32 регулятора 7,а все остальные блоки 39-44 регуля-тора 8 аналогичны соответствующимблокам регулятора 7.На входы блоков 33 и 39, представляющих собой пропорционально-интегральные преобразователи, подаютсячерез элементы сравнения сигналы отдатчиков 9 и 10 напряжения и сигналынапряжения задания Ц, и 0Ф ФВ другом параллельном кайале формируется сумма выходных сигналов соответственно блоков 31 и 40 регулирования скольжения, представляющихсобой усилители, и блоков 32 регулирования активной мощности для первойЗадатчик 13 частоты вращения вала(фиг, 5) представляет собой суммирующий усилитель, на входы которого подаются сигналы, пропорциональные частотам энергосистем с коэффициентом1/2, Датчик 9 напряжения (фиг, 6)представляет собой трехфазный измерительный трансформатор 49 напряжения, соединенный своим выходом с входом диодного выпрямителя 50 и преобразователя 51 трехфазного сигнала вдвухфазный, выход которого соединенс входами преобразователя 36 координат и формирователя 37 проекций токаротора,Преобразователь 36 координат(фиг. 7) состоит иэ блоков 52-59перемножения и суммирующих усилителей 60-63,Формирователь 37 проекций тока ротора (фиг. 8) содержит интеграторы 64 и 65, инверторы 66 и 67, суммирующие усилители 68-71, блоки 72 ротора, подаваемый на вход схемы управления тиристорами управляемого преобразователя частоты. Соответствующим управлением амплитудой и фазой изменяющегося по гармоническому закону напряжения возбуждения и компенсацией электромагнитной инерционности цепи ротора осуществляетсясвязь энергосистем с различающимися параметрами режима, При этом частота напряжения возбуждения каждой из АСМ поддерживается равной разности частоты статора машины .и частоты вращения вала.функции регулирования машин агрегата в данном случае могут быть опиъ, ,с", - ,)Структура измерителя 14 частоты вращения вала показана на фиг. 4. Выход преобразователя 45 соединен с входом блока 46 интеграторов, выходом которого является двухфазный сигналме )" , поступающий на входы преобразователей 34 и 41 координат. К входам диодного выпрямителя 47 н преобразователя 45 трехфазного сигнала в двухфазный подключен своей .статорной цепью синхронный тахогенератор 48, соединенный с валом АС ЭМПЧ,+ Ь 1 с (с -а) + ф,+ 1 с (Б, - 0,) +( -- И ) йс+Е (Р -Р) +26 2 2 5 1510047 е машины, усилителя 18 и блока 38 регулирования частоты вращения вала длявторой машины. На входы блоков 31 и40 подаются через элементы сравнения5сигналы от датчиков 11 и 12 частотыи измерителя 14 частоты вращения вала. Кроме того, на вход блока 31 подается через элемент сравнения сиг"нал от дополнительного усилителя 27через замыкающий ключ 23. На входблока 32, представляющего собой пропорционально-интегральный преобразователь подаются через элементы сравЭ+нения сигнал Р, с первого выхода формирователя 20 й сигнал от датчика15 активной мощности. На вход блока38, представляющего собой интегральный преобразователь, через элементсравнения подаются сигналы от задатчика 13 и измерителя 14 частоты вращения, а также от нелинейного элемента 17. Выходы блоков 31-33 и 38-40и усилителя 18 через элементы сравнения подсоединены к входам блоков 2534, 35, 41 и 42 регулирования проекций тока Ротора, представляющих со-руется сигнал с частотой скольжения бой усилители, а именно: выходы блоков 31 и 32 - к входу блока 34, выход 33 " к входу блока 35, выходы 30блоков 38 и 40 - к входу блока 42,выход блока 39 - к входу блока 41.Кроме того, на указанные входы черезэлементы сравнений подаются сигналыот формирователей 37 и 44 проекцийтока ротора и сигналы начального задания проекций напряжения роторасж )о) ю )"ы ф )оаВыходы усилителей 34, 35, 41 и42 подсоединены к входам соответствующих преобразователей 36 и 43 координат, на другие входы которых поступают двухфазные сигналы соответственно от датчиков 9 и 10 напряжения и саны следующим образом; от измерителя 14 частоты вращениявала.+ Ь 1 с (Р - Р)йй + 3+ к 8(П- о,) + и, Ог", - ц,)асЯ ц,. (г) 5о 1где 1 - коэффициент усиления усилителя 27 (составляет значение на порядок больше Е);Ь Ь - выходные сигналы устройстврелейной защиты, принимающиезначения "0" кпи "1";Ь, Ь - логические отрицания сигналов Ь, и Ь,й- логическая сумма сигналовЬ, иЬВ нормальном режиме Ь = ЬЬэ = О, в результате чего ключи23 и 24 разомкнуты, а ключи 21, 22,25, 26 замкнуты.При потере возбуждения одной изфаз первой машины появляется логическая единица на выходе устройства релейной защиты первой машины, в результате чего Ь, = Ь1 (по-прежнему Ь =. О).Теперь оказались замкнутыми ключи24 и 26, разомкнуты ключи 21, 22, 23и 25. В канале активной мощностипервой машины остается сигнал релейной защиты второй машины, в результате чего Ь = Ьэ = 1 (ЬО).В данном случае замкнуты ключи 21, 22 и 24, 23, разомкнуты ключи 25 и 26. В канале активной мощности первой машины получают сигнал о 6+ ,(Р - Р,) + К(Р, -Р,)дг+О"ь (ю -цв) + "з (и -к) в том же канале второй машины фО 6( й ф) б(2) ф Теперь уже вторая машина работаетв синхронном режиме, поддерживая за%данное значение.0 , первая машинаобеспечивает заданные значения Р и,%П, и благодаря сигналу Е (Я-Я)демпфирует колебания частоты вращения Я,Таким образом, предлагаемое устройство для управления АС ЭИПЧ позволяет сохранить заданный перетокмощности по межсистемной связи припотере возбуждения одной из фаз обмотки ротора, т,е. сохранить работоспособность АС ЭИПЧ.и, тем самым,повысить надежность функционированиямежсистемной связи.В том же канале второй машиныОой Ь(Я В) 6( 2 Й)40+ 1 (Р Р)1 гОе, и Ы.,з есть суммы соответственно СИГНЗЛОВ 0, И О( о И ВЫХОДНЫХ сигналов интеграторов (в момент пос тупления сигнала от устройства релейной защиты) мощности на первой машине и частоты вращения на второй . машине.Таким образом, первая машина работает в синхронном режиме, поддерживая заданное значение П , вторая машина обеспечивает заданные значения Р и П и благодаря сигналу 1(Я -Ия) демпфирует колебания частоты вращения Я ,При потере возбуждения одной из фаз второй машины появляется логическая единица на выходе устройства Кроме того, данное устройство повышает надежность работы и самогоАС ЭИПЧ, поскольку позволяет исключить переход на резервный регулятор синхронного режима (АРВ"С) вместо ,регулятора асинхронизированного режима (АРВ-А) при потере возбуждения одной из фаэ ротора. Из приведенных на фиг. 9 и 10 графиков, где на фиг. 9 - процесс при потере возбуждения на машине, управляемой по мощности в соответствии с формулой (1), а на фиг, 10 - в соответствии с формулой (2), следует, что переход от доаварийного установившегося процес са к послеаварийному протекает устой" чиво.Формула изобретенияУстройство для управления асинхронизированным электромеханическим пре. образователем частоты по авт. св. У 1246239 п,1, о т л и ч а ю щ е е - с я тем, что, с целью повышения на110047 25 фие.1 дежности функционирования межсистемной связи путем сохранения работоспособности асинхрониэированных электромеханических преобразователей частоты при потере возбуждения одной изФаз обмотки ротора, в него дополнительно введены усилитель, элементсравнения, сумматор, элемент ИЛИ,четыре размыкающих и два замыкающихключа, причем с первого по четвертыйразмыкающий ключи включены между соответствующими входами регуляторови соответственно задатчиком частоты,нелинейным элементом с зоной нечув"ствительности, зажимом для приемасигнала задания активной мощности идатчиком активной мощности первой машины, через первый замыкающий ключаналоговый выход измерителя частотывращения вала связан с входом интегрального преобразователя второго регулятора, через второй замыкающийключ выход дополнительного усилителя связан с первым входом сумматора,с вторым входом которого связан датчик частоты первой энергосистемы, 5 выход сумматора подключен к соответствующему входу первого регулятора,вход дополнительного усилителя подключен к выходу элемента сравнения,входы которого связаны с датчиком 1 О частоты второй энергосистемы и саналоговым выходом измерителя частоты вращения вала, входы элемента ИЛИпредназначены для подключения к выходам устройств релейной защиты от 15 потери возбуждения одной иэ фаз первой и второй машин, первый из указанных входов также соединен с управляющими входами третьего и четвертого размыкающих ключей, а второй с управляющими входами вторых размыкающего и замыкающего ключей, выходэлемента ИЛИ подключен к управляющимвходам первых размыкающих и замыкающих ключей.1510047 2 1 тцг. 9 О,. 10 Составитель М.ПоляковШмакова Техред Л,Олийнык Коррек едакт М.Васильев Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,Заказ 5825/54 Тираж 60 ВНИИПИ Государственного комитета по изо 113035, Москва, Ж, РПодписноетениям и открытиям при ГКНТ СССРская наб., д. 4/5