Электрогидравлический регулятор частоты вращения и мощности электроэнергетического агрегата

) ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ РАЩЕНИЯ И МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГОАГРЕГАТА Изобре вам для и параметро Извест гулятор ( с участиепорциональнольный (ПИД) з действия по о ющее устройст мощности и за нения мощност ройство мощно тору через ус о измеающее уссумма- а 11е устроис и этом за одключено и во стат о регул емени о Недостатком этется зависимостьсигнала механизмамощности от настрформирования, Врезадающего устройссти зависит не толПИД формирователячины уставки стат ятора явлтработки асто и изменения йки параме я отработки ва иэменени о игналамощнрйки л г дл ко от нас и от вел но еэма,йстение относится к устройстлучения заданных выходныхгенераторов,н электрогидравлический реГР), содержащий интегратор,которого формируется про- дифференциально-интеграакон регулирующего возтклонению частоты, задаво изменения частоты и Известен также ЭГР, содержащий фор мирователь ПИД закона регулирования, задающее устройство изменения частоты и мощности и задающее устройство мощности, При этом задающее устройство мощности связано с исполни 1 ельнм устройством и через логическое устрой" ство - с задающим устройством изменения частоты и мощности 2.Этот регулятор частично устраняет недостаток вышеуказанного регулятора путем перевода задания мощности на задающее устройство частоты и мощности при полном использовании диапазона задающего устройства мощности в сторону "прибавить". При этом управление мощности происходит также как и во время отработки задающего сигнала и зависит от настройки ПИД формироватеПри управлении мощностью а при работе на сеть, где часто тельно поддерживается в предел 104 Х от номинальной, диапазон86896 3вия задающего устройства изменениямощности может оказаться недостаточным не только в сторону "прибавить",но и в сторону "убавить", Кроме того,недостатком регулятора является насы 5щенке ПИД формирователя, получающеесяпри указанном отклонении частоты вэнергосистеме,Действие задающего устройства мощ ности в пределах своего диапазона неустраняет насыщения ПИД формирователяи только после перевода управленияна задающее устройство изменения частоты и мощности действие последнеговыводит ПИД формирователь из насыщения, и становится возможным действиесигнала по отклонению частоты. Таким образом, канал регулированиячастоты из-за насьпцения ПИД формирователя оказывается выключенным на все ровремя пока не наступит насыщение задающего устройства мощности в сторону"прибавить". Выключение канала регулирования частоты в:регуляторе энергетического агрегата снижает надежность р 5работы энергосистемы, так как можетпривести к развитию аварии н энергосистеме. Иными словами проблема насыщения элементов регулятора здесь решена не полностью, что может привестик отрицательным последствиям.В регуляторах энергетических агрегатов различие между режимами регулирования частоты и активной мощностипринодится не до конца. В качестве ло 35гического признака режима регулирования частоты вращения берется толькоотключенное положение выключателя генератора,Известен регулятор, в котором переход в режим задания частоты может получаться и при включенном выключателегенератора в случае насыщения механизма изменения мощности в сторону "прибавить" Г 23,45Однако такое насыщение может произойти только в случае установившегося повышения частоты в энергосистемеи безотносительно к величине статизма, т, е. при любой уставке статизма,Между тем однозначность в распределении нагрузки пропадает только приуставке стамзма, равной нулю, илиблизкой к нулю и режим регулированиямощности становится невозможным,При малых уставках статизма агрегат реагирует всей своей мощностьюна отклонение частоты н энергосистеме.Таким образом, малая величина уставки статизма в регуляторе является логическим признаком режима регулирования частоты при включенном выключателе генератора.В известных регуляторах этот признак не используется, хотя он и нужен особенно в регуляторах с двумя задающими устройствами.Наличие в регуляторах двух задающих устройств, каждое из которых имеет свою память, неудобно, так как порождает дополнительные неоправданные усложнения и неоднозначность.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является электрогидранлический регулятор частотывращения и мощности электроэнергоста"тического агрегата, например гидроагрегата, содержащий логическое устройство, соединенное с задающим устройством, включающим в себя источник задающего сигнала, подключенный к запоминающему элементу на выходе, причем входы источника задающего сигнала подключены к двум выходам логического устройства, выход задающего устройства, выход устройства статнзма и выход измерителя частоты вращения подключены на сумматор, а выход интегратора включен на вход электрогидравлического исполнительного устройства 3.Недостатками этого регулятора являются зависимость времени отработки сигнала задающего устройства изменения частоты и мощности от настройки ПИД формирователя и масштаба сигнала по мощности от уставки статизма,Кроме того, в нем нельзя изменить уставку статизма на работающем агрегате без толчка мощности, если частота в энергосистеме в этот момент не равна номинальной. Между тем известно требование переключать уставку статизма автоматически по логическомусигналу протиноаварийной автоматикиэнергосистемы, не вызывая изменениямощности, развиваемой агрегатом. В этом регуляторе выход задающего устройства, подключенного на вход интегратора вместе с выходом измерителя частоты .вращения и выходом устройства статизма через сумматор, является выходом памяти задающего устройства.Таким образом, на вход интегратора от устройства поступает непрерывныйаналоговый сигнал, величина которогопропорциональна заданной мощности. Однако для связи с автоматикой энергосистемы, например с управляющей выЬ 8689числительной машиной, требуется иметьсигнал задания на выходе задающегоустройства в регуляторе в число-импульсной форме.Цель изобретения - сокращение времени обработки задающего сигнала помощности в электрогидравлическом регуляторе с одним задающим устройствомза счет исключения в указанном регуляторе зависимости скорости отработкизадания мощности от настройки формирователя закона регулирующего воздействия по отклонению частоты (ПИД формирователя).Указанная цель достигается тем,что регулятор снабжен суммирующимусилителем-ограничителем, вход которого включен на выход сумматора, а выход - на вход интегратора, а задающееустройство снабжено дополнительным источником задающего сигнала, выход которого связан со вторым входом усилителя-ограничителя,С целью упрощения выход устройствастатизма связан со входом запоминающего элемента задающего устройства,С целью унификации н повышения надежности дополнительный источник задающего сигнала в задающем устройстве выполнен в виде генератора последователь ности задающих импульсов с настраиваемой скважностью, и в задающее уст" ройство введены сумматор, интегратор, инвертор, выключатели, логические элементы НЕ и И, причем первый вход сум- зз матора соединен с выходом устройства статизма, а выход сумматора через первый выключатель соединен со вторым входом запоминающего элемента н через второй выключатель с входом интеграто ра, выход которого подключен на второй вход сумматора, третий вход которого подключен к выходу запоминающего элемента, третий выход логического устройства соединен с первым входом логи .ческого элемента И, выход которого соединен с управляющим входом первого выключателя и через логический элемент НЕ с управляющим входом выключателя, кроме того, второй вход элемента И соединен с выходом генератора последовательности задающих .импульсов, который через инвертор и третий выключатель, а параллельно и через четвертый выключатель соединен со входом суммирующего усилителя-ограничителя, причем управляющие входы третьего и чет- . вертого выключателей соединены соответ.ственно с четвертым и пятым выходами 63, 6логического устройства, вестой выходкоторого соединен с третьим входом:запоминающего элемента,С целью повыаения точности. регулятор снабжен элементом задержки, включенным в выходную цепь устройства статизма, и генератором одиночного импульса настраиваемой длительности,выход которого соединен со вторым входом элемента задержки и с первым входом логического устройства, а входгенератора подключен ко второму.выходу устройства статиэма.С целью автоматического переводарегулятора во время работы агрегатана энергосистему из режима заданиямощности в режим задания частоты иобратно регулятор снабжен настраиваемым датчиком величины уставки статизма, причем выход датчика соединен совторым входом логического устройства,а вход подключен ко второму выходуустройства статизма.На фиг, 1 представлена функциональная схема регулятора, включенного наобъект регулирования; на фиг, 2 " тоже, но на ней показанысоставные части задающего устройства и элементы,введенные в цепи устройства статизма.Регулятор содержит измеритель 1 частоты вращения, задающее устройство 2, сумматор 3, пропорциональный и дчфференцирующий элелент 4 (ПД элемент), усилитель-ограничитель 5, устройство 6 статизма, датчик 7 величины уставки статизма, интегратор 8электрическое. исполняющее устройство 9, объект 1 О регулирования и логическое устройство 10.Измерительчастоты вращения и выход устройства 2 подключены на соответствующие входы сумматора 3, выход которого подключен на вход ПД элемента 4 и на вход интегратора 8.Один иэ входов устройства 2 подключен к выходу устройства 6, подклю- ченному и на соответствующий вход сумматора 3. Остальные входы устройства 2 подключены к соответствующим выходам логического устройства 11.Второй выход устройства 6 связан с входом устройства 11 непосредственно, а третий выход в , с другим входом устройства 1 через датчик 7 Выход усилителя. 5 связан через интегратор 8 с выходом устройства 9, второй вход которого подключен к выходу ПД элемента 4. Выход интегратора 8 подключен7 8689 к входу устройства 6. Устройство 9 соединено с объектом 10 регулирования,На фиг. 2 составные части устройства 2 обведены пунктиром.Устройство 2 состоит из сумматора 12, первый вход которого через первый вход устройства 2 соединен с выходом устройства 6, а выход через первый выключатель 13 соединен с первым входом запоминающего. элемента 14 и через второй вык.початель 15 - с входом интегратора 16, выход которого подключен на второй вход сумматора 3, третий вход которого подключен к выходу запоминающего элемента 14, являющемуся выходом устройства 2, причем второй вход элемента 14 подключен к выходу источника 17 задающего сигнала, входы которого соединены со входами устройства 2 и подключены к выходам устройства 1Кроме того, в состав устройства 2 входит логический элемент И 8, выход которого подключен к управляющему входу выключателя 13 и через логический элемент НЕ 19 - к управляющему входу выключателя 15.Один из входов элемента 8 связан через вход устройства 2 с выходом устройства 11, а второй вход подключен к выходу генератора 20 последовательносЗО ти задающих импульсов с настраиваемой скважностью входящему в состав устройства 2. Выход генератора 20 через инвертор зз 21 и третий выключатель 22, а параллельно и через четвертый выключатель 23 связан со вторым выходом устройства 2, подключенным на вход усилите"ля 5. 40Управляющие входы выключателей 22 и.23 являются входами устройства 2 и соединены с соответствующими выходами устройства 11,Цепи устройства 6 снабжены элементом 24 задержки, включенным в цепь выхода устройства, и генератором 25 одиночного импульса настраиваемой длительности.Выход генератора 25 соединен со вторым входом элемента 24 и через выход устройства 6 - с одним из входов устройства 11.В равновесном состоянии системы регулирования, т. е, в статике, когда регулирующий орган объекта регулирования неподвижен, алгебраическая сумма сигналов на входах сумматора 3 от измерителя 1 и устройств 2 и 6 63 8равна нулю. Алгебраическая сумма сигналов на входах сумматора 12 от уст"ройства 6, элемента 14 и интегратора16 также равна нулю,На всех выходах устройства 11,подключенных к входам устройства 2,сигнал логического нуля.Поэтому запоминающий элемент 14работает в режиме хранения и все еговходы, кроме входа, соединенного сустройством 1, отключены, сигнал навыходе устройства 17 равен нулю, бесконтактные полупроводниковые) выключатели 13, 22 и 23 выключены, а выключатель 15 включен, так как на егоуправляющем входе имеется сигнал логической единицы благодаря элементуНЕ 19,При отклонении частоты в энергосистеме сигнал на выходе измерителяизменяется, равновесие на входах сумматора 3 нарушается и на его выходепоявляется соответствующий сигнал.Этот сигнал отрабатывается регулятором и по мере этой отработки равновесие на сумматоре 3 восстанавливается благодаря изменению с 1 гнала от устройства 6 статизма,В этом и заключается действие канала регулирования частоты.При этом в предлагаемом регулятореизменение сигнала от устройства 6 вызывает нарушение равновесия на входах;сумматора 12, но это равновесие восстанавливается действием интегратора16 благодаря тому, что на выход сумматора 12 соединен с входом интегратора 16 через выключатель 5, которыйвключен, а выход интегратора 16 подключен, как:отрицательная обратнаясвязь, к одному из входов сумматора 12. Таким образом, в режиме работы по; отклонению частоты вращения от номинальной величины на выходе сумматоров 3 и 12 поддерживается нуль,При работе системы регулирования со статической характеристикой регулятор работает по отклонению частоты и в то же время реализует задание мощности от автоматической системы управления производством ираслределением электроэнергии. От этой системы на устройство 1 поступает команда "Прибавить" или "Убавить".В режиме отработки задания мощности устройство 11 подает сигнал логической единицы на управляющий вход вьвлючателя 22 или 23, т. е, логический сигнал "Прибавить" или "Убавить",Задающий сигнал от генератора 20 проходит на второй вход усилителя-ограничителя 5 и вызывает изменение величины сигнала на выходе интегратора 8.Электрогидравлическое исполняющее устройство 9 (электрогидравлическая следящая система) отрабатывает это изменение, перемещая регулирующий органагрегата 10 в соответствующем, направ Оленни. Время. отработки задающего сигнала зависит от скорости изменения выходного сигнала интегратора 8, а онаопределяется настроЙкой его передаточной функции. Благодаря тому, что сигнал по отклонению частоты от сумматора 3 и задающий сигнал подаются наразные входы усилителя 5, время отработки задающего сигнала не зависит отнастройки передаточной функции интегратора по частоте, так как настройкапередаточных функций по разным входамусилителя 5 производится только засчет изменения сопротивления входныхрезисторов.Таким образом, можно настроить возможное для данного энергетического агрегата время отработки задающего сиг"нала,Емкость конденсатора в цепи обратЗОной связи интегратора 8 при настройкене меняется,Одновременно с подачей логическогосигнала "Прибавить" или "Убавить" устройство 11 подает сигнал. логическойединицы на вход элемента 18 и элемента 14,При этом элемент 14 переводит"я изрежима хранения в режим записи, выключатель 13 включается, а выключатель15 отключается,Таким образом, в запоминающий элемент 14 записывается с выхода устройства 6 через сумматор 12 и выключатель13, но мере отработки задающего сигнала, величина, пропорциональная поло- ф 5жению регулирующего сигнала,63 10го сигнала на сумматоре 3 и йасыщениеэлемента 14.Укаэанные улучшения эксплуатационных свойств регулятора позволяют упростить алгоритм управляющей машины иуменьшить вероятность ошибочных действий оперативного персонала элект"ростанций,Запись сигнала с выхода устройбтев6 в элемент 14 в процессе отработкизадания происходит практически беэзапаздывания, поэтому в тот момент,когда заданное приращение мощности ре"ализовано, " управляющая машина илидежурный инженер станции снимает ксанаманду "Прибавить" или "Убавить" иустройство 11 заменяет сигнал логической единицы на своих выходах логическим нулем, элемент.4 возвращается врежим хранения, а на его выходе оказы-,вается сигнал, пропорциональный величине отработанного задания.Таким образом, в известных регуляторах отработка задания идет вслед эаего записью в память задающего устройства, а в предлагаемом регуляторенаоборот, т. е, запись памяти идетвслед за отработкой задания,Генератор 20 задающего сигнала имеет настройку скважности генерируемойим периодической последовательностизадающих импульсов. Эта настройка, всочетании с упомянутой настройкой величины сопротивления входного резистора усилителя .5, позволяет устанавливать одно и то же количество задающих устройством импульсов на полныйход регулирующего органа у агрегатовразличной мощности при минимальномвремени отработки задающего сигнала.Ъ Благодаря этому обеспечивается унификация задающего блока управляющей машины, так как количество разрядов в реверсивном счетчике этого блока будет одно и то же для всех управляющих машин, работающих на разных электростанциях, КоэФфициентом пропорциональности служит коэффициент передачи устройства 6 статизма. Благодаря этому масштаб задающего сигнала по мощности не зависит от уставки статизма и, кроме того, при выходе регулятора на упор изменение сигнала на выходе запоминающего элемента 14 (запись в память) само по себе прекращается, Таким образом, исключается появление несбалансированноИмпульсная форма задающего сигнала 5 О позволяет ввести число-импульсную обратную связь между регулятором и управляющей машиной, Благодаря такой связи упомянутый счетчик, в который записано заданное приращение мощности, ведет счет задающих импульсов поступающих на вход усилителя 5 и в момент, когда счетчик приходит на куль, машина снимает с регулятора команду "Прибавить" или "Убавить".1 86Кроме этой функции число-импульс ная обратная связь между регулятором и управляющей машины выполняет также функцию контроля исправности прямой связи между машиной и устройством 11 регулятора и задающего устройства регулятора.Каждый задающий импульс, поступающий на вход усилителя-ограничителя 5, вызывает его насьпцение. Поэтому в режиме отраоотки эадаощего сигнала по мощности сигнал с выхода сумматора 3 по отклонению частоты проходит через усилитель 5 только во время пауз между задающими импульсами. Элемент 24 задержки, введенный в цепь выхода устройства 6, задерживает скорость изменения выходной величины устройства 6 только во время действия одиночного импульса от генератора 25, который срабатывает в момент переключения уставки статизма, Длительность импульса можно настраивать, Этот импульс является логическим признаком переключения уставки статизма и в момент переключения. поступает на соответствующий вход устройства 11.Устройство 11 на время длительнос- ти импульса (0,1-0,2 с) включает элемент 14 в режим записи и подает сигнал логической единицы на вход элемента 18.Получается кратковременное включение устройства 2 в режим отработки задания мощности без включения выключателей 22 или 23, Поэтому изменение сигнала на выходе устройства 6, вызванное переключением уставки статизма, компенсируется в сумматоре 3 благодаря соответствующему изменению сигнала на выходе задающего устройства 2, и не вызывает изменения нагрузки агрегата, т. е. точность поддержания заданной мощности не нарушается,Принцип действия элемента 24 заключается в том, что в момент переключения,уставки статизма на время действия импульса от генератора 25 к выходу устройства 6 подключается конденсатор, нормально включенный на подзаряд от выходного сигнала устройства 6,8963 12 1 О 15 20 25 30 35 45 50 При работе системы регулирования с астатической характеристикой р егулятор работает по отклонению частоты.Реализация задания мощности в этом режиме теряет смысл, так как на изменение входного сигнала система реагирует всей мощностью агрегата, поэтому в предлагаемом регуляторе предусмот-рен настраиваемый датчик 7 величиныуставки статизма, предназначенный дляперевода задающего устройства 2 в ре-жим задания установки частоты привключении уставки статизма, равной нулю или близкой к нулю,При появлении логического сигнала от датчика 7 устройство 11, получая команду Прибавить" или "Убавить" от управляющей машины, выдает сигнал логической единицы на вход элемента 14 и на один из входов источника 17, сохраняя на остальных своих выходах сигнал логического нуля. Элемент 14 включается в режим записи сигнапа от устройства 17 на время действия команды "Прибавить" или "Убавить" и таким образом устройство 2 запоминает уставку частоты, которую при работе с астатической характеристикой должна поддерживать система регулирования. технические преимущества предлагаемого регулятора в сравнении с известными заключаются в удовлетворениитребований к регуляторам, энергетических агрегатов со стороны современныхавтоматических систем управления производством и распределением электроэнергии, а именно: имеет минимальное,возможное для данного агрегата времяотработки задающего-сигнала по мощности; масштаб задающего сигнала по мощности не зависит от уставки статизма;выход регулятора на упор не вызываетпоявления несбалансированного сигналаи насыщения задающего устройства впроцес"е отработки задания по мощности; число-импульсная форма задающегосигнала по мощности позволяет устанавливать одно и то же число задающихимпульсов на полный ход регулирующегооргана у агрегатов различной мощности; переключение установки статизма,в том числе дистанционное, не вызываетсамопроизвольного изменения нагрузкиагрегата; осуществляет автоматическийперевод регулятора из режима заданиямощности в режим задания частоты в соответствии с переходом от статического к астатическому регулированию частоты и обратно,Использование предлагаемых регуляторов в современных автоматических системах управления агрегатами электростанций упрощает эти системы, повышает эти системы, повышает их надежность, обеспечивает их унификацию.868963 4го элемента И, выход которого соединенс управляющим входои первого выключателя и через логический элемент НЕ,.суправляющим входои второго выключате"ля, кроме того второй вход элемента Исоединен с выходом генератора последовательности задающих импульсов, который через инвертор и третий выключатель, а параллельно и через четвертый выключатель, соединен со входомсуммирующего усилителя-ограничителя,причем управляющие входы третьего ичетвертого выключателей соединены соответственно с четвертыи и пятым выходаии логического устройства, вестойвыход которого соедийен с третьим входом запоминающего элемента.4. Регулятор по пп. 1-3, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности, регулятор снабженэлементом задержки, включенным в выходную цепь устройства статиэма, игенератором одиночного импульса настраиваемой длительности, выход которого соединен со вторым входом элементазадержки и с первым входои логического устройства, а вход генератора подключен ко второму выходу устройствастатиэма.зо5. Регулятор по пп, 1-4, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюего автоматического перевода во времяработы агрегата на энергосистему иэрежима задания мощности в режим задания частоты и обратно, регулятор снабжен настраиваемым датчиком величиныуставки статизма, причем выход датчика соединен со вторым входом логического устройства, а вход подключен ковторому выходу устройства статиэма,3 формула изобретениялуатации регулятора РИТМВ 254,1973.0 3. Проспект фирмы Вудворд Вц 11 еС 1 п07058 Иоодиагс 4 очегпог Соврапу, ОБА,"Е 1 ессг 1 с Яочегпог Гог. Нудгац 11 сТцгЬпез,1970,1, Злектрогидравлический регулятор частоты вращения и мощности электроэнергетического агрегата, наприиер гидроагрегата, содержащий логическое устройство, соединенное с задающим устройством, включающим в себя источник задающего сигнала, подключенный к запоминающему элементу на выходе, при чем входы источника задающего сигнала подключены к двум выходам логического устройства, выход задающего устройства, выход устройства статизма и выход измерителя частоты вращения агрегата подключены на сумматор, а выход интег ратора включен на вход электрогидравлического исполнительного устройства, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью сокращения времени обработки за дающего сигнала, регулятор снабжен суммирующим усилителем-ограничителем, вход которого включен на выход сумматора, а выход - на вход интегратора, а задающее устройство снабжено дополнительным источником задающего сигнала, выход которого связан со вторым входом усилителя-ограничителя.2. Регулятор по п. 1, о т л и - . ч а ю щ и й с я. тем, что, с целью упрощения, выход устройства статизма связан со входом запоминающего элемен та задающего устройства.3, Регулятор по пп, 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью унификации и повышения надежности дополнительный источник задающего сиг нала в задающем устройстве выполнен в виде генератора последовательности задающих импульсов с настраиваемой скважностью, и в задающее устройствовведены сумматор, интегратор, инвертор, выключатели, логические элементы НЕ и И, причем первый вход сумматора соединен с выходом устройства статизма, а вьрход сумматора через первый 45 выключатель соединен со вторым входом запоминающего элемента и через второй выключатель с входом интегратора,. выход которого подключен на второй вход сумматора, третий вход которого подключен к выходу запоминающего элемента, третий выход логического устройства соединен с первым входом логическоИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе. Проспект Фирмы Вудворд Вц 11 е.с 1 п07058 лоосиагд С,очегпог Соврапу, 0 А"Е 1 ессгс Яочегпог Гог Нусган 11 сТцгЬ 1 пез, 1970,2. Описание и инструкция по эксп 868963