Способ управления мощностьюсинхронного генератора электро динамической модели и устройстводля его осуществления

11842863 Союз Советских Социаектических т есефами(22) Заявлено 160479 (21) 2754620/24-07 с присоединением заявки Йо(23) Приоритет 1 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения В. О. Головщиков и С, С. Смирнов Сибирский энергетический институт Сибирского отделения АН СССР(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТЬЮ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2 Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к исследованию электроэнергетических систем (ЭЭС) с помощью электродинамических моделей (ЭДМ) и предназначено для. управления мощностью синхронных генераторов, входящихв состав электро- динамической модели электрических систем, осуществляемого оператором или управляющей вычислйтельной машиной.Проведение экспериментов на ЭДМ является сложной задачей. Это связано с большим количеством разнохараК" терного оборудования, входящего в 1 ЭДМ (генераторы, нагрузка, линии электропередачи), а также со специ- фическими свойствами реальной ЭЭС, а именно с возможными нарушениями статической и динамической устойчи вости, колебаниями мощности, вызван" ными взаимным влиянием элементов ЭДМ,Каждое исследование ЭЭС на ЭДМ предполагает изучение поведения модельной схеж при определенном рас четном режиме, который характеризуется активными мощностями генератора(Р ), нагрузок (Р) и ЛЭП (Р), а .также напряжениями в узловых точках. 30 Для набора на ЭДМ расчетного режима требуется реализовать соотношенияд Рг = Рг РгоЬ Рн = Рн - Ро (1)Рд РДгде Рг, Рй, Р - исходные значениямощностей;АРГ, Рн, Рд - требуемые измененияисходных значениймощностей.Реализация указанных изменений величин осуществляется воздействием оператора или УВМ на уставки регуляторов скорости генераторов и нагрузок. Трудности реализации определяются не только значительным количеством регулируемых величин (до нескольких десятков в зависимости от размера модели), но и требованиями по сохранению динамической и статической устойчивости при переходе к исследуемому режиму от некоторого исходного. Известно, что при скачкообразном изменении уставок регуляторов скорости, турбо- и гидрогенераторов модели характер изменения электрической мощности генераторов при их параллельной работе с системой существенно различен - несколько секунд для тур" богенератора и десятки секунд для,набора мощности при выставлении режимов можетприводить к перегрузкамЛЭП и нарушению синхрониэма и, какследствие, к затягиванию этого процесса, так как в моделируемой схемеможет быть йесколько гидрогенераторов. Это налагает жесткие требованияна скорость набора мощности, вынуждаяэкспериментатора изменять мощностигенераторов путем малых измененийуставок моделей регуляторов скорос Оти. Значительную трудность вызываетнеобходимость многократного воспроизведения одного и того же режимаиз-за сильного влияния отклонения частоты на мощности генераторов (изменение частоты на 5 вызывает изменение мощности генераторов на 100),Кроме того, при проведении экспериментов на ЭДМ перед набором мощностигенераторов часто возникает необходимость в восстановлении синхроннойработы генераторов после предшествующего эксперимента. Иногда; при благоприятных условиях система ресинхронизируется без вмешательства оператора,Но чаще необходимо уставки моделейрегуляторов скорости изменять так,чтобы мощности, вырабатываеьвяе генера. торами, обеспечивали отсутствие перетоков по основным ЛЭП, или разделятьсхему на узлы с последующей их син- ЗОхронизацией, или подключать к схеме,набранной на ЭДМ, источник большоймощности. Все это также существеннозатягивает время между экспериментами которое иногда достигает неФскольких минут,Исследования на ЭДМ состоят из сотен и тысяч опытов, например,отыскание границ областей динамической устойчивости, что приводит к затягива Онию исследований, причем практическине сокращаемому,.с увеличением персонала, воздействующего одновременно нарегуляторы генераторов модели.Известны способы Управления мощностью генераторов, которые заключаются в. дистанционном изменении уставок модели регулятора скорости и модели турбин, осуществляемые оператором,УВМ,либо от устройств, работающих по 5 О,жесткой временной программе, которыене снимают указанных трудностей Г 1(.Наиболее близок к предлагаемомупо технической сущности способ управления мощностью синхРонного генератора электродинамической модели, вкотором для изменения мощности генератора ЭДМ в стационарном режиме изменяют вручную уставку модели регулятора скорости, а при нарушении синхронной работы генератора воздейству- ЬОют на усилитель мощности модели турбины с помощью автоматического устройства для ресинхронизации генера-.тора. Воздействие на усилитель мощности модели турбины вырабатывают по б 5 отклонению скорости генератора от синхронной, не изменяя при этом уставку модели регулятора скорости. После ресинхронизации воздействие на усилитель мощности модели турбины снимают Г 23Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает быстрого набора требуемой мощности генератора ЭДМ при переходе от некоторого исходного режима так как при ручном изменении уставки модели регулятора скорости процесс измене" ния мощности генератора занимает длительное время (например, для гидрогенераторов 1,5-2 мин), что приводит к существенному затягиванию процесса набора мощностей нескольких параллельно работающих генераторов, включенных в систему, набранную на электродинамической модели, из-за их взаимного влияния.Известное устройство управления мощностью ЭДМ содержит источник задающего напряжения, блок управления, подключенный к модели регулятора скорости, блок управления моментом модели турбины, подключенный к усилителю мощности Г 2Однако это устройство является сложным, хотя обеспечивает только ресинхронизацию. При использовании устройства для демпфиРования качаний генератора при незначительном отклонении его частоты от номинальной (0,2) снятие сигнала вызывает дополнительное возмущение мощности генератора, так как выходной сигнал устройства в этот момент не равен 1нулю.Цель изобретения - ускорение процесса набора требующейся мощности генератора как в стационарном режиме, так и после нарушения синхронной устойчивости, повышение точности поддержания величины мощности и успокоение колебаний мощности генератора при подготовке экспериментального режима электродинамической модели.Поставленная цель достигается тем, что в способе управления мощностью синхронного генератора электродинамической модели путем изменения уставки модели регулятора скорости и уп-равления моментом модели турбины, измеряют отклонение момента модели турбины от заданного значения и изменяют уставку модели регулятора скорости в зависимости от измеренного отклонения, кроме того, измеряют отклонение частоты генератора от номинального значения и управляют моментом модели турбины в зависимости от измеренного отклонения, при этом изменение уставки и управление моментом модели турбины осуществляют одновременно, а непосредственно перед проведением эксперимента на электро,гдинамической модели величины изменения уставки и сигнала управления моментом турбины фиксируют.Кроме того, предлагаемое устройство снабжено датчиком момента модели турбины, датчиком частоты генера, тора, блоком задания режимов работы блоков управления уставной и моментом модели турбины, при этом блок управления .уставной состоит иэ двух операционных усилителей с двухсторонними симметричными ограничителями входного сигнала, резисторов, конденсаторов и управляемых ключей, причем к инвертирующему входу первого операционного усилителя через резисторы подсоединены источник задающего напряжения, датчик момента модели турбины.и выход первого операционногоусилителя, К инвертирующему входу второго операционного усилителя подсоединены выход первого операционно го усилителя через цепь, содержащую параллельно включенные резистор и резистор с последовательно включенным конденсатором и первый управляемый ключ, выход второго операционного усилителя через конденсатор с параллельно включенным вторым управляемым ключом, причем управляющие входы ключей подключены к первому выходу блока задания режимов работы, блок управления моментом модели турбины состоит иэ операционного усилителя, двухстороннего симметричного ограничителя, конденсатора, параллельно соединенных управляемых ключей., при этом. инвертирующий вход операционного усилителя через резистор, двухсторонний симметричный ограничитель с параллельно подключенным конденсатором и через параллельно соединенные ключи подсоединен к датчику частоты 40 генераторй, а управляющие входы клю-, чей подсоединены ко второму выходу блока задания режимов работы.На фиг. 1 представлена функциональйая блок-схема устройства, реализую щего предлагаемый способ,и его привязка к синхронному генератору модели на фиг. 2 - схема блока управления уставной модели регулятора скорости устройства; на фиг. 3 - схема блока - заданий режимов работы блока управления уставкой модели регулятора скорости, один из вариантов; на фиг. 4 схема блока управления моментом модели турбины устройства, на фиг, 5 схема блока задания режимов работы блока управления моментом модели турбины, один из вариантов 1 на фиг. б и 7 - кривые процессов, поясняющие работу блока управления уставной модели регулятора скорости для 40 турбогенератора модели и для гидрогенератора соответственно; на фиг, 8 - кривые процессов набора мощности при включении турбогенератора модели на параллельную работу с сетью при 5 отключенном блоке управления момен"том модели турбины (а) и при включенном блоке (б), кривые процессов набора мощности, близкой к пределустатической устойчивости,гидрогенератором модели при работе только бло"ка управления уставкой модели регулятора скорости (в) и при одновременнойработе блока управления уставкой модели регулятора скорости и блокауправления моментом модели турбины (г),Вместо ручного регулирования ус-,тавки модели регулятора скоростиприменяется формирование измененияуставки на основании разности междузадающим сигналом и сигналом, пропорциональным моменту модели турбины. В этом случае устраняется влияние нестабильности элемеитов, входящих в канал измерения скорости, например, тахогенератора, а такжезначительно ускоряется процесс набора мощности, так как сигнал, изменяющий уставку модели регулятора скорости в процессе регулирования, изменяется на значительно большую величи.ну, чем необходимо для изменения ус"тавки регулятора скорости при ручномрегулировании. Кроме того, за счет ис.пользования такого регулирования устанки модели регулятора скороститурбины удается получить одинаковыйхарактер процесса изменения мощностидля агрегатов различных типов (турбо-.и гидрогенераторов), Следует отметить, что использование для регулирования мощности генератора сигнала,пропорционального моменту его турбины, предпочтительнее, чем использование сигнала, пропорциональногоэлектрической мощности генератора,так как последний зависит не толькоот момента турбины, но и от режимавнешней сети. Кроме того, получениесигнала, пропорционального моментумодели турбины, в техническом отношении существенно проще (шунт), чемполучение сигнала, пропорциональногоэлектрической мощности генератора.Данное регулирование обеспечиваетповторяемость экспериментов на ЭДМ. Одновременно с изменением уставки модели регулятора скорости с целью обеспечения качественного переходного процесса, изменения мощности генератора и подавления качаний мощности генератора, вызванных наличием других генераторов, при заборе режимов, близких к границам статической устойчивости, осуществляется дополнительное управление моментом модели турбины воздействием на,усилитель мощности модели турбины. При этом управляющее воздействие вырабатывается по отклонению частоты от номинального значения. Воздействие непосредственно наСоюз Советских Соцналнстических Республнк(22) Заявлено 030879 (21) 2811948/18-09 с присоединением заявки йо Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий.;15 1 Ленинградский электротехнический институт связи им. проф. М. А. Бонч-Бруевича(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЗАМИРАНИЙ В РАДИОКАНАЛЕ Изобретение относится к аналого вой вычислительной технике и может быть использовано в целях имитации многолучевого радиоканала при испытаниях различных систем передачи информации.По основному авт. св. Р 648997 известно устройство для моделирования замираний в радиоканале, содержащее генератор шума, сумматор, интеграторы, инвертор, блок возведения в куб, а также квадратор и блок умножения, при этом выход генератора шума соединен с первым входом сумматора, выход которого подключен к входу первого интегратора, выход которого соединен с вторым входом сумматора и входом второго интегратора, выход которого подключен к входам ннвертора и блока возведения в куб, выходы которых соединены с третьим и четвертым соответсевенно входами сумматора, выход блока ум" ножения подключен к соответствующему входу сумматора, один из входов блока умножения присоединен к выходу первого интегратора, а другой - к выходу квадратора, вход которого соединен с вйходом второго интегратора 11 . указанное устройство моделируетдифференциальное уравнение х+о рР+Мо р)х+сюоух хрх) Ф где Р у, Р - параметры уравненияао - круговая частота;Мо - интенсивность белогошума,узкополосный случайный процессх(с) на выходе этого устройства присоответствующем выборе параметровГ и р имеет распределение мгновенных значений вида15сВ(к): солей ЕХР(Рх-ФХ 4). Ю На практике устройства передачиинформации по радиоканалам замирания20 обычно характеризуют распределениемогибающей Н(с) принятого узкополос"ного радиосигнала х(т), представляемого в видех(т)В(й)совв, т, + 9 (йЦ,где В(С) - огибающая радиосигнала;Ч(т.) ". случайная фаза, имеющаяравномерно распределениев интервале (-У,У),Однако распределению мгновенных30 значений (1) соответствует распредеЛение огибающей, которое лишь приближенно аппроксимирует распределение огибающей реального радиосигнала. АППРОКСИМаЦИя Обеспечивает близость распределений в среднем, тогда как при испытаниях систем передачи информации имеет значение точный ход кривой распределения огибающей. Использование при имитации радиоканала узкополосного случайного процесса с распределением огибающей, отличным от распределения огибающей реального 10 радиосигнала, приводит к дополнительной погрешности, что снижает точность, а следовательно, и практическую ценность моделирования радиоканала на основе известного уст ройства.Цель изобретения - повышение точ-. ности моделирования замираний за счет получения узкополосного случайного процесса с "в-распределением" огибающей - одним из общепринятых распределений огибающей, подтвержденных измерениями в реальном радиоканале (распределение Накагами), описываемым следующей формулой где Я - средний квадрат огибающей;в - параметр, характеризующийглубину замираний.Распределение (2), являясь универсальным, удобно с точки зрения имитации радиоканала, так как, меняя лишь параметр вот 0,5 досл,можно регу- З 5 лировать глубину замираний от очень глубоких до нуля, т.еимитировать радиоканал без замираний.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для моделирования замираний в радиоканале, со держащее генератор шума, сумматор, интеграторы, инвертор, блок возведения в куб, а также квадратор и блок умножения, при этом выход генератора шума соединен с первым входом 45 сумматора, выход которого подключен к входу первого интегратора, выход которого соединен со вторым входом сумматора и входом второго интегратора, выход которого подключен к вхо р дам интегратора и блока возведения в куб, выходы которых соединены с третьим и четвертым соответственно входами сумматора, выход блока умножения подключен к соответствующему входу сумматора, один из входов блокаумножения присоединен к выходу первого интегратора, а другой - к выходу квадратора, вход которого со, единен с выходом второго интегратора, введен дополнительный блок умно жения, выход которого подключен к дополнительному входу сумматора, а первый и второй входы соответственно к выходу генератора щума и выходу первого интегратора, 65 На чертеже приведено предлагаемоеустройство, структурная электрическаясхема.Устройство для моделирования замираний в радиоканале содержит генератор 1 шума, сумматор 2, интеграторы 3, 4, инвертор 5, блок б возведения в куб, квадратор 7, блок 8 умножения и дополнительный блок 9 умножения.Устройство работает следующимобразом,Белый шум с выхода генератора шума 1 подается одновременно на входсумматора 2 и на первый вход дополнительного блока 9 умножения, второй вход которого соединен с выходоминтегратора 3, а выход с соответствующим входом сумматора 2, другиевходы последнего соединены с выходоминтегратора 3, инвертора 5, блока 6возведения в куб, блока 8 умножения,в результате чего на выходе сумматора 2 формируется вторая производнаяпроцесса х(й), которая после двухкратного интегрирования на последовательно соединенных интеграторах3 и 4 представляет собой процессх(й), причем входы блока умножения 8соединены с выходами интегратора 3 иквадратора 7, вход которого соединенс выходом интегратора 4, т.е, с выходом всего устройства.Устройство моделирует дифференциальное уравнение)+ о р +-р)+и ф(у ррах(ий), . Опричем при следующих значениях параметров уравненияогибающая й(с) узкополосного случайного процесса х(с) на выходе устройства имеет "в-распределение" (2).Регулировка параметров в иЯ распределения (2) достигается варьированием весовых коэффициентов при суммировании выходных напряжений блоков 8 и 9 умножения и интегратора 3.Предлагаемое устройство значительно повышает точность моделирования замираний при использовании его в качестве базового блока имитатора радиоканала при испытании систем передачи информации, повышает достоверность результатов испытаний, позволяет более точно прогнозировать реальную работоспособность систем.формула изобретенияУстройство для моделирования замираний в радиоканале по авт.св.842864 тора шума и выходу первого интегратора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство сссРР 648997., кл, 6 06 6 7/62,Н 04 В 7/00 (прототип). Составитель И. ОвчаренкоТехред А.Бабинец КорректорМ. Шароши ор А. Власе Заказ 5105/63 Тираж 745 ВНИИПИ Государственно по делам изобретен 113035, Москва, Ж, Ралнал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная. 4 У 648997, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повьваения точностимоделирования замираний, введен дополнительный блок умножения, выходкоторого подключен к"дополнительномувходу сумматора, а первый и второй .входы соответственно к выходу генераПодписноекомитета СССРи открытийкая наб., -д. 4/5