[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2767178C1 - Система регулирования возбуждения синхронного генератора в распределительной сети переменного тока - Google Patents

Система регулирования возбуждения синхронного генератора в распределительной сети переменного тока Download PDF

Info

Publication number
RU2767178C1
RU2767178C1 RU2021119042A RU2021119042A RU2767178C1 RU 2767178 C1 RU2767178 C1 RU 2767178C1 RU 2021119042 A RU2021119042 A RU 2021119042A RU 2021119042 A RU2021119042 A RU 2021119042A RU 2767178 C1 RU2767178 C1 RU 2767178C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
generator
output
voltage
input
excitation
Prior art date
Application number
RU2021119042A
Other languages
English (en)
Inventor
Геннадий Петрович Корнилов
Рифхат Рамазанович Храмшин
Ольга Викторовна Газизова
Борис Михайлович Логинов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»
Priority to RU2021119042A priority Critical patent/RU2767178C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2767178C1 publication Critical patent/RU2767178C1/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • H02K19/16Synchronous generators
    • H02K19/36Structural association of synchronous generators with auxiliary electric devices influencing the characteristic of the generator or controlling the generator, e.g. with impedances or switches
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области электротехники, в частности к системам возбуждения синхронных генераторов в распределительной сети переменного тока. Технический результат заключается в повышении статической устойчивости синхронного генератора и повышении надежности его работы. Достигается тем, что устройство дополнительно снабжено блоком коррекции уставки выходного напряжения генератора и сумматором. При этом блок коррекции уставки выходного напряжения генератора содержит: второй блок вычитания; блок формирования абсолютного отклонения реактивной мощности от заданного значения; трехпозиционный регулятор; первый блок формирования команды «увеличить уставку напряжения генератора»; второй блок формирования команды «уменьшить уставку напряжения генератора»; широтно-импульсный модулятор; интегратор. 4 ил.

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления синхронными генераторами на предприятиях, вырабатывающих электрическую энергию и работающих на мощную сеть. Устройство может быть использовано в системах электроснабжения про- мышленных предприятий, для которых характерны случайные отклонения напряжения питающей сети (например, для сети 110 кВ), вследствие частых изменений ее конфигурации или коммутации мощных электроприемников.
Известен регулятор возбуждения синхронного генератора, содержащий датчик напряжения, аналого-цифровой преобразователь, нечеткий контроллер, сумматор цифровых сигналов, цифро-аналоговый преобразователь, усилитель мощности, датчик реактивного тока, нейросетевой контроллер, блок осреднения (см. патент РФ №65317, Н02Р 9/30).
Недостатком известного устройства является ограниченный диапазон регулирования выходного напряжения генератора при изменении напряжения мощной сети, к которой подключен генератор, вследствие ограничений (режим недовозбуждения или режим перевозбуждения), предусмотренных в регуляторе. При достижении указанных ограничений снижается статическая устойчивость генератора, а также снижается надежность его работы в распределительной сети переменного тока для ответственных потребителей промышленного предприятия.
Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является система регулирования возбуждения синхронного генератора в распределительной сети переменного тока для ответственных потребителей промышленного предприятия, содержащая мощную энергосистему высокого напряжения, к которой через повышающий трансформатор, шину распределительного устройства и датчики тока статорных обмоток синхронного генератора подключен выход генератора, обмотка возбуждения которого через датчик тока возбуждения подключена к выходу тиристорного преобразователя, выходы датчика тока возбуждения и датчиков тока статорных обмоток генератора подключены соответственно к первому и второму входам блока управления, к третьему входу указанного блока подключен выход датчика выходного напряжения генератора, входы которого подключены к точке соединения датчиков тока статорных обмоток синхронного генератора и шины распределительного устройства, к указанным шинам подключены потребители собственных нужд, к четвертому входу блока управления подключен выход датчика напряжения мощной энергосистемы высокого напряжения, первый выход блока управления подключен к первому входу первого блока вычитания, выход которого подключен к первому входу регулятора напряжения возбуждения генератора, выход последнего подключен к управляющему входу тиристорного преобразователя, второй, третий и четвертый выходы блока управления подключены соответственно к первому, второму и третьему входам блока ограничений, выход которого подключен ко второму входу регулятора напряжения возбуждения генератора, к четвертому входу блока ограничений подключен первый выход блока заданий и уставок (А.А. Юрганов, В. А. Кожевников "Регулирование возбуждения синхронных генераторов", Санкт-Петербург, "Наука", 1996, стр.66, рис.4.1).
Недостатком известной системы регулирования возбуждения синхронного генератора является невысокая статическая устойчивость синхронного генератора и невысокая надежности его работы в распределительной сети переменного тока для ответственных потребителей промышленного предприятия, вследствие ее ограниченного диапазона регулирования напряжений.
Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание устройства, обеспечивающего повышение статической устойчивости синхронного генератора и повышение надежности его работы.
Технический результат, достигается благодаря расширению диапазона регулирования выходного напряжения генератора. При достижении системой регулирования возбуждения ограничений (режим недовозбуждения или режим перевозбуждения), которые приводятся в технической документации синхронного генератора, осуществляется изменение уставки выходного напряжения генератора, это повышает запас реактивной мощности генератора и снижает ток возбуждения и статорные токи генератора.
Поставленная задача решается тем, что система регулирования возбуждения синхронного генератора в распределительной сети переменного тока для ответственных потребителей промышленного предприятия, содержащая мощную энергосистему высокого напряжения, к которой через повышающий трансформатор, шину распределительного устройства и датчики тока статорных обмоток синхронного генератора подключен выход генератора, обмотка возбуждения которого через датчик тока возбуждения подключена к выходу тиристорного преобразователя, выходы датчика тока возбуждения и датчиков тока статорных обмоток генератора подключены соответственно к первому и второму входам блока управления, к третьему входу указанного блока подключен выход датчика выходного напряжения генератора, входы которого подключены к точке соединения датчиков тока статорных обмоток синхронного генератора и шины распределительного устройства, к указанным шинам подключены потребители собственных нужд, к четвертому входу блока управления подключен выход датчика напряжения мощной энергосистемы высокого напряжения, первый выход блока управления подключен к первому входу первого блока вычитания, выход которого подключен к первому входу регулятора напряжения возбуждения генератора, выход последнего подключен к управляющему входу тиристорного преобразователя, второй, третий и четвертый выходы блока управления подключены соответственно к первому, второму и третьему входам блока ограничений, выход которого подключен ко второму входу регулятора напряжения возбуждения генератора, к четвертому входу блока ограничений подключен первый выход блока заданий и уставок, согласно изобретению, она снабжена блоком коррекции уставки выходного напряжения генератора и сумматором, первый вход которого соединен со вторым выходом блока заданий и уставок, выход сумматора соединен со вторым входом первого блока вычитания, блок коррекции уставки выходного напряжения генератора снабжен вторым блоком вычитания, первый вход которого соединен с третьим выходом блока заданий и уставок, второй вход второго блока вычитания соединен со вторым выходом блока управления, выход второго блока вычитания соединен с блоком формирования абсолютного отклонения реактивной мощности от заданного значения, а также с первым входом трехпозиционного регулятора, второй вход которого соединен с четвертым выходом блока заданий и уставок, первый выход трехпозиционного регулятора соединен с первым входом первого блока формирования команды «увеличить уставку напряжения генератора», второй выход трехпозиционного регулятора соединен с первым входом второго блока формирования команды «уменьшить уставку напряжения генератора», вторые входы указанных блоков формирования команд соединены с выходом широтно-импульсного модулятора, вход которого соединен с выходом блока формирования абсолютного отклонения реактивной мощности от заданного значения, выходы первого и второго блоков формирования команд соединены соответственно с первым и вторым входами интегратора, выход которого соединен со вторым входом сумматора.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 изображена функциональная схема системы регулирования возбуждения синхронного генератора в распределительной сети переменного тока для ответственных потребителей промышленного предприятия;
- на фиг.2 приведена зависимость реактивной мощности
Figure 00000001
синхронного генератора от тока возбуждения при постоянной величине его активной мощности. Показаны минимальные и максимальные величины тока возбуждения
Figure 00000002
,
Figure 00000003
и реактивной мощности
Figure 00000004
,
Figure 00000005
, а также их номинальные величины
Figure 00000006
,
Figure 00000007
. Кроме того на фиг.2 показаны величины допустимых отклонений реактивной мощности от номинальной величины
Figure 00000008
при ее уменьшении
Figure 00000009
и увеличении
Figure 00000010
;
- на фиг.3 приведена характеристика трехпозиционного регулятора, на котором показаны три порога: порог перехода к увеличению уставки выходного напряжения генератора
Figure 00000009
; порог перехода к уменьшению уставки выходного напряжения генератора
Figure 00000010
; порог перехода к отмене изменения уставки выходного напряжения генератора
Figure 00000011
;
- на фиг.4 приведены графики, поясняющие принцип работы заявляемой системы регулирования возбуждения синхронного генератора в распределительной сети переменного тока для ответственных потребителей промышленного предприятия.
Заявляемая система регулирования возбуждения синхронного генератора в распределительной сети переменного тока для ответственных потребителей промышленного предприятия (фиг.1), содержит мощную энергосистему высокого напряжения 1, к которой через повышающий трансформатор 2, шину распределительного устройства 3 и датчики тока статорных обмоток 4 синхронного генератора 5 подключен выход генератора.
Обмотка возбуждения генератора 6 через датчик тока возбуждения 7 подключена к выходу тиристорного преобразователя 8. Выходы датчика тока возбуждения 7 и датчиков тока статорных обмоток 4 генератора подключены соответственно к первому и второму входам блока управления 9. К третьему входу указанного блока подключен выход датчика выходного напряжения генератора 10, входы которого подключены к точке соединения датчиков тока статорных обмоток синхронного генератора 4 и шины распределительного устройства 3. К указанным шинам подключены потребители собственных нужд 11. К четвертому входу блока управления 9 подключен выход датчика напряжения мощной энергосистемы 12 высокого напряжения.
Первый выход блока управления 9 подключен к первому входу первого блока вычитания 13, выход которого подключен к первому входу регулятора напряжения возбуждения генератора 14, выход последнего подключен к управляющему входу тиристорного преобразователя 8. Второй, третий и четвертый выходы блока управления 9 подключены соответственно к первому, второму и третьему входам блока ограничений 15, выход которого подключен ко второму входу регулятора напряжения возбуждения генератора 14. К четвертому входу блока ограничений 15 подключен первый выход блока заданий и уставок 16.
Система регулирования возбуждения синхронного генератора в распределительной сети переменного тока для ответственных потребителей промышленного предприятия дополнительно снабжена блоком коррекции уставки выходного напряжения генератора 17 и сумматором 18. Первый вход сумматора 18 соединен со вторым выходом блока заданий и уставок 16. Выход сумматора 18 соединен со вторым входом первого блока вычитания 13.
Блок коррекции уставки выходного напряжения генератора 17 снабжен вторым блоком вычитания 19, первый вход которого соединен с третьим выходом блока заданий и уставок 16, второй вход второго блока вычитания 19 соединен со вторым выходом блока управления 9. Выход второго блока вычитания 19 соединен с блоком формирования абсолютного отклонения 20 реактивной мощности от заданного значения, а также с первым входом трехпозиционного регулятора 21.
Второй вход трехпозиционного регулятора 21 соединен с четвертым выходом блока заданий и уставок 16. Первый выход трехпозиционного регулятора 21 соединен с первым входом первого блока формирования команды «увеличить уставку напряжения генератора» 22. Второй выход трехпозиционного регулятора 21 соединен с первым входом второго блока формирования команды «уменьшить уставку напряжения генератора» 23.
Вторые входы указанных блоков формирования команд 22 и 23 соединены с выходом широтно-импульсного модулятора 24, вход которого соединен с выходом блока формирования абсолютного отклонения 20 реактивной мощности от заданного значения. Выходы первого 22 и второго 23 блоков формирования команд соединены соответственно с первым и вторым входами интегратора 25, выход которого соединен со вторым входом сумматора 18.
Поясним работу блока коррекции уставки выходного напряжения генератора 17 (фиг.1), который дополнительно введен в известное устройство и придает ему отличительную особенность. На его первый вход, согласно диаграмме активной и реактивной мощностей генератора поступает сигнал заданного (номинального) значения реактивной мощности
Figure 00000008
вырабатываемой генератором. На второй вход - сигнал текущего значения реактивной мощности
Figure 00000012
генератора.
Если значение
Figure 00000012
удовлетворяет условию
Figure 00000013
(фиг.2), то на выходе блока коррекции уставки выходного напряжения генератора 17 отсутствуют сигналы «увеличить или уменьшить уставку напряжения генератора», т.е.
Figure 00000014
. При этом генератор не переходит в режим недовозбуждения
Figure 00000015
, т.е. обеспечивается его статическая устойчивость. Кроме того генератор не переходит в режим перевозбуждения
Figure 00000016
, т.е. не допускается перегрев обмотки возбуждения и обмоток статора, что повышает надежность работы генератора.
Отметим, что в заявляемом устройстве условие
Figure 00000013
выполняется практически всегда. Кратковременно указанное условие может быть нарушено в интервале времени, когда осуществляется изменение уставки выходного напряжения генератора.
В известных системах регулирования возбуждения синхронного генератора при вхождении в указанные ограничения
Figure 00000015
или
Figure 00000016
контур регулирования постоянства напряжения на выходе генератора размыкается, т.е. регулирование выходного напряжения генератора отключается. При этом ток возбуждения генератора будет постоянным и определяется диаграммой активной и реактивной мощностей генератора, например,
Figure 00000017
или
Figure 00000018
(фиг.2).
В известных системах регулирования возбуждения синхронного генератора при выполнении ограничения
Figure 00000015
контур по поддержанию постоянства выходного напряжения генератора размыкается сразу. При выполнении ограничения
Figure 00000016
указанный контур - размыкается с определенной выдержкой времени, определяемой временем допустимости режима работы генератора с перегревом обмоток статора и возбуждения. Если в таком режиме произойдет отклонение напряжения в пределах до 15% от номинального, то система автоматического регулирования возбуждения не отреагирует, так как контур регулирования выходного напряжения генератора разомкнут.При снижении напряжения более чем на 15% сработает система форсировки (в данном устройстве эта система не рассматривается).
Таким образом, в заявляемой системе автоматического регулирования возбуждения генератора блок коррекции уставки выходного напряжения генератора 17 обеспечивает выполнение условия
Figure 00000013
в широком диапазоне изменения напряжения мощной сети. Это повышает статическую устойчивость синхронного генератора и надежности его работы.
Кратко опишем назначение и принцип работы блоков, которые входят в состав блока коррекции уставки 17 (фиг.1) выходного напряжения синхронного генератора.
Второй блок вычитания 19 формирует сигнал отклонения реактивной мощности синхронного генератора
Figure 00000019
(фиг.2), сравнивая его заданное (номинальное) значение
Figure 00000008
с текущим значением
Figure 00000012
.
Отклонение реактивной мощности генератора будет имеет положительное значение
Figure 00000020
, если выходное напряжение генератора больше его заданного значения, т.е.
Figure 00000021
. Указанное условие может наступить, когда напряжение мощной сети стало больше его номинального значения
Figure 00000022
. Наличие отклонения реактивной мощности синхронного генератора
Figure 00000023
обусловлено работой системы автоматического регулирования напряжения возбуждения генератора, которая стремится обеспечить выполнение условия
Figure 00000024
. Указанное условие достигается благодаря уменьшению тока возбуждения генератора
Figure 00000025
(фиг.2), что сопровождается уменьшением текущего значения реактивной мощности
Figure 00000012
и как следствие увеличением отклонения
Figure 00000026
, которое принимает положительное значение.
Отклонение реактивной мощности генератора может иметь также и отрицательное значение
Figure 00000027
(фиг.2), если выходное напряжение синхронного генератора стало меньше его заданного значения, т.е.
Figure 00000028
. Указанное условие может наступить, когда напряжение мощной сети стало меньше его номинального значения
Figure 00000029
. Для выполнения условия
Figure 00000024
система автоматического регулирования напряжения возбуждения генератора увеличивает ток возбуждения генератора
Figure 00000030
(фиг.2). В результате увеличивается текущее значение реактивной мощности генератора
Figure 00000012
, а его отклонение уменьшается
Figure 00000031
, принимая отрицательное значение.
Блок формирования абсолютного отклонения реактивной мощности генератора 20 (фиг.1) формирует на выходе свой входной сигнал, но без учета знака. В результате работы блока 20 отрицательное значение отклонения реактивной мощности
Figure 00000027
на его выходе принимает положительное значение
Figure 00000020
.
Трехпозиционный регулятор 21 (фиг.1) напряжения уставки синхронного генератора сравнивает текущее значение положительного отклонения реактивной мощности
Figure 00000032
(фиг.2) с его заданным положительным отклонением реактивной мощности
Figure 00000009
или с нулевым значением отклонения
Figure 00000011
(фиг.3). По результатам сравнения трехпозиционный регулятор 21 формирует команду
Figure 00000033
- увеличить напряжение уставки генератора или
Figure 00000034
- не изменять напряжение уставки генератора.
Кроме того, трехпозиционный регулятор 21 (фиг.1) сравнивает текущее значение отрицательного отклонения реактивной мощности
Figure 00000035
(фиг.2) с его заданным отрицательным отклонением реактивной мощности
Figure 00000010
или с нулевым значением отклонения
Figure 00000011
(фиг.3). По результатам сравнения трехпозиционный регулятор 21 формирует команду
Figure 00000036
- уменьшить напряжение уставки генератора или
Figure 00000037
- не изменять напряжение уставки генератора.
Трехпозиционный регулятор 21 (фиг.1) напряжения уставки синхронного генератора работает следующим образом.
Если отклонение реактивной мощности синхронного генератора
Figure 00000023
увеличивается, то при выполнении условия
Figure 00000038
(фиг.3) на первом выходе трехпозиционного регулятора 21 формируется команда
Figure 00000033
, что означает «надо увеличить напряжение уставки генератора». Указанная команда подается на первый вход первого блока формирования команды «увеличить уставку» 22. Отметим, что команда
Figure 00000033
сохраняется на первом выходе трехпозиционного регулятора 21 до тех пор, пока отклонение реактивной мощности синхронного генератора
Figure 00000023
не уменьшится до значения, равного
Figure 00000039
. При выполнении указанного условия на первом выходе трехпозиционного регулятора 21 будет сформирована команда
Figure 00000034
, что означает «не изменять напряжение уставки генератора».
Если отклонение реактивной мощности синхронного генератора
Figure 00000023
уменьшается, то при выполнении условия
Figure 00000040
(фиг.3) на втором выходе трехпозиционного регулятора 21 формируется команда
Figure 00000036
, что означает «надо уменьшить напряжение уставки генератора». Указанная команда подается на первый вход второго блока формирования команды «уменьшить уставку» 23. Отметим, что команда
Figure 00000036
сохраняется на втором выходе регулятора 21 до тех пор, пока отклонение реактивной мощности синхронного генератора
Figure 00000023
не увеличится до значения, равного
Figure 00000041
. При выполнении указанного условия на втором выходе трехпозиционного регулятора 21 будет сформирована команда
Figure 00000037
, что означает «не изменять напряжение уставки генератора».
Если на первом и втором выходах трехпозиционного регулятора 21 сформированы соответственно команды
Figure 00000034
и
Figure 00000037
- это означает, что напряжение уставки коррекции не подлежит, и оно остается неизменным. При этом отклонение реактивной мощности синхронного генератора удовлетворяет условию
Figure 00000042
.
Широтно-импульсный модулятор 24 формирует на своем выходе импульсы, ширина которых пропорциональна значению отклонения реактивной мощности генератора
Figure 00000023
. Сформированные импульсы подаются на вторые входы первого 22 и второго 23 блоков формирования команд «увеличить уставку» и «уменьшить уставку» соответственно.
По команде
Figure 00000033
первый блок формирования команды «увеличить уставку» 22 (фиг.1) формирует на своем выходе положительные импульсы напряжения, ширина которых пропорциональна отклонению реактивной мощности синхронного генератора
Figure 00000023
(фиг.2). Указанные импульсы подаются на первый вход интегратора 25. Если на выходе интегратора 25 напряжение было равно нулю, то в результате работы интегратора 25 оно будет увеличиваться, формируя сигнал коррекции уставки напряжения возбуждения генератора положительного знака
Figure 00000043
(фиг.1). Однако когда вместо команды
Figure 00000033
на первый вход блок формирования команды 22 поступит команда
Figure 00000034
, увеличение сигнала коррекции уставки напряжения возбуждения генератора
Figure 00000043
на выходе интегратора 25 будет прекращено. Таким образом, в результате совместной работы блока формирования команды 22 и интегратора 25 на выходе блока коррекции уставки выходного напряжения синхронного генератора 17 (фиг.1) будет сформирован сигнал
Figure 00000043
«увеличить уставку».
По команде
Figure 00000036
второй блок формирования команды «уменьшить уставку» 23 (фиг.1) формирует на своем выходе отрицательные импульсы напряжения, ширина которых пропорциональна отклонению реактивной мощности синхронного генератора
Figure 00000023
. Указанные импульсы подаются на второй вход интегратора 25. Если на выходе интегратора 25 напряжение было равно нулю, то в результате работы интегратора 25 оно будет уменьшаться, формируя сигнал коррекции уставки напряжения возбуждения генератора отрицательного знака
Figure 00000044
. Однако когда вместо команды
Figure 00000036
на первый вход блок формирования команды 23 поступит команда
Figure 00000037
, уменьшение сигнала коррекции уставки напряжения возбуждения генератора
Figure 00000044
на выходе интегратора 25 будет прекращено. Таким образом, в результате совместной работы блока формирования команды 23 и интегратора 25 на выходе блока коррекции уставки выходного напряжения синхронного генератора 17 (фиг.1) будет сформирован сигнал
Figure 00000044
«уменьшить уставку».
Отметим, что конечное значение сигнала коррекции
Figure 00000045
, пока выполняется команда «увеличить уставку или уменьшить уставку», составляет 2... 6% от его номинального значения
Figure 00000046
, а время его формирования составляет 1…3 с, что обусловлено инерционностью канала регулирования напряжения возбуждения синхронного генератора 5.
Отметим так же, что заявляемая система регулирования возбуждения синхронного генератора рекомендуется для распределительной сети переменного тока промышленного предприятия, в которой характерны случайные отклонения напряжения питающей сети (например, для сети 110 кВ), вследствие частых изменений ее конфигурации или коммутации мощных электроприемников.
Дадим пояснения к графикам на фиг.4.
На фиг.4,а показаны три графика изменения выходного напряжения синхронного генератора в относительных единицах
Figure 00000047
в зависимо- сти от изменения напряжения мощной сети
Figure 00000048
.
Первый график изменения выходного напряжения генератора, обозначенный цифрой 26 (фиг.4,а) соответствует режиму работы генератора, при котором система автоматического регулирования (поддержания) выходного напряжения генератора на заданном уровне
Figure 00000049
не работает.Для указанного режима выходное напряжение генератора изменяется пропорционально изменению напряжения мощной сети
Figure 00000050
, где k - коэффициент пропорциональности.
Второй график изменения выходного напряжения генератора, обозначенный цифрой 27 (фиг.4,а) соответствует режиму работы генератора, при котором система автоматического регулирования выходного напряжения генератора работает, но с ограничениями. В указанном режиме работает известное устройство, которое принято за прототип.
При изменении напряжения мощной сети в диапазоне
Figure 00000051
система автоматического регулирования выходного напряжения генератора 5 обеспечивает выполнение условия
Figure 00000049
. На фиг.4,а указанному условию соответствует прямая линия с точками
Figure 00000052
. Если
Figure 00000053
или
Figure 00000054
система автоматического регулирования переходит в режим ограничений, при этом контур регулирования выходного напряжения генератора размыкается, т.е. система регулирования не работает, a
Figure 00000055
. На фиг.4,а видно, что график изменения выходного напряжения генератора, обозначенный цифрой 27 при
Figure 00000053
подобен графику 26, но расположен выше (прямая линия с точками
Figure 00000056
Figure 00000057
и
Figure 00000058
), а при
Figure 00000054
- ниже (прямая линия с точками
Figure 00000059
Figure 00000060
и
Figure 00000061
).
Отметим, что приведенные здесь ограничения
Figure 00000062
и
Figure 00000063
косвенно отражают ограничения для системы автоматического регулирования (поддержания) выходного напряжения генератора 5 на заданном уровне
Figure 00000049
. Такой прием использован для пояснения принципа работы заявляемого устройства при изменении напряжения мощной сети
Figure 00000064
от его номинального значения
Figure 00000065
как в случае увеличения
Figure 00000064
, так и в случае его уменьшения.
Фактическими параметрами, которые ограничивают работу системы автоматического регулирования (поддержания) выходного напряжения генератора 5 на заданном уровне являются параметры ограничения тока возбуждения синхронного генератора для его системы регулирования напряжения возбуждения. На фиг.2 указанными ограничениями являются токи возбуждения
Figure 00000002
и
Figure 00000003
, которым соответствуют ограничения реактивных мощностей
Figure 00000004
и
Figure 00000005
.
Из курса электрические машины и электрические станции известно, что система регулирования возбуждения синхронного генератора 5работает в пределах диаграммы активной и реактивной мощностей, которая приводится в технической документации. Данная диаграмма не допускает переход в режим недовозбуждения генератора
Figure 00000066
(фиг.2), с целью поддержания его статической устойчивости, а также в режим перевозбуждения
Figure 00000067
, чтобы не допустить перегрева обмоток возбуждения и статора. Ранее отмечалось, что при вхождении в ограничения, контур регулирования (поддержания) постоянства выходного напряжения генератора размыкается (отключается), а ток возбуждения генератора ограничивается на уровне
Figure 00000017
или
Figure 00000018
.
С учетом изложенного следует, что в точке В (фиг.2) вступает в силу ограничение, которое не допускает переход генератора в режим недовозбуждения с целью поддержания его статической устойчивости. В точке С (фиг.2) вступает в силу ограничение, которое не допускает перегрева обмоток возбуждения и статора генератора.
Отметим, что приведенные здесь значения минимального
Figure 00000062
и максимального
Figure 00000063
ограничений могут иметь другие значения. Здесь они выбраны такими, чтобы пояснить принцип работы заявляемой системы регулирования возбуждения синхронного генератора 5 в распределительной сети переменного тока для ответственных потребителей промышленного предприятия.
Третий график изменения выходного напряжения генератора 5, обозначенный цифрой 28 (фиг.4,а), соответствует режиму работы генератора для заявляемой системы регулирования возбуждения синхронного генератора. Третий график представлен пятью прямыми линиями с расположенными на них точками
Figure 00000052
;
Figure 00000068
;
Figure 00000069
;
Figure 00000070
;
Figure 00000071
.
Пусть синхронный генератор работает в номинальном режиме
Figure 00000072
,
Figure 00000073
. На фиг.4,а этому режиму соответствует точка А. Отличительной особенностью заявляемой системы является то, что при ограничений осуществляется изменение уставки выходного напряжения генератора 5. Например, при
Figure 00000074
(точка
Figure 00000075
) начинает работать блок коррекции уставки выходного напряжения генератора 17, который увеличит уставку. Принцип его работы был подробно описан выше. После увеличения уставки выходное напряжение генератора, которое будет поддерживать заявляемая система также будет увеличено до уровня
Figure 00000076
. На фиг.4,а указанному условию соответствует прямая линия с точками
Figure 00000068
. Переход на новый уровень выходного напряжения генератора на фиг.4,а показан стрелкой из точки
Figure 00000075
в точку
Figure 00000077
. Уровень напряжения
Figure 00000076
будет поддерживаться системой автоматического регулирования при изменении напряжения мощной сети в диапазоне
Figure 00000078
.
Если напряжение мощной сети продолжает увеличиваться и достигает значения следующего ограничения
Figure 00000079
(фиг.4,а), то описанные выше процессы увеличения уставки и увеличения выходного напряжения генератора повторяются. Новый уровень выходного напряжения генератора
Figure 00000080
(линия с точками
Figure 00000069
) будет поддерживаться системой автоматического регулирования при изменении напряжения мощной сети в диапазоне
Figure 00000081
.
При дальнейшем увеличении напряжения мощной сети, вплоть до максимально-допустимого значения
Figure 00000082
(фиг.4,а) все выше описанные процессы повторяются. При этом осуществляется увеличение уставки и увеличение выходного напряжения генератора.
Аналогичные процессы будут иметь место, когда напряжение мощной сети уменьшается. Например, при
Figure 00000083
(точка
Figure 00000084
на фиг.4,а) начинает работать блок коррекции уставки выходного напряжения генератора 17, который уменьшит уставку и уменьшит выходное напряжение генератора 5. Рабочая точка выходного напряжения генератора переместится из
Figure 00000084
в точку
Figure 00000085
. Новый уровень выходного напряжения генератора
Figure 00000086
(линия с точками
Figure 00000070
) будет поддерживаться системой автоматического регулирования при изменении напряжения мощной сети в диапазоне
Figure 00000087
.
Если напряжение мощной сети продолжает уменьшаться и достигает значения следующего ограничения
Figure 00000088
(фиг.4,а), то описанные выше процессы уменьшения уставки и уменьшения выходного напряжения генератора повторяются. Новый уровень выходного напряжения генератора
Figure 00000089
(линия с точками
Figure 00000071
) будет поддерживаться системой автоматического регулирования при изменении напряжения мощной сети в диапазоне
Figure 00000090
.
При дальнейшем уменьшении напряжения мощной сети, вплоть до минимально-допустимого значения
Figure 00000091
(фиг.4,а) все выше описанные процессы повторяются. При этом осуществляется уменьшение уставки и уменьшение выходного напряжения генератора 5.
На фиг.4,б приведено пять линий, которые отображают изменение реактивной мощности
Figure 00000012
синхронного генератора для заявляемой системы в зависимости от изменения напряжения мощной сети
Figure 00000048
для пяти, ранее указанных его диапазонов изменения. Линия
Figure 00000092
соответствует диапазону изменения напряжения мощной сети
Figure 00000090
, линия
Figure 00000093
Figure 00000094
Figure 00000087
, …, линия
Figure 00000095
Figure 00000094
Figure 00000081
.
Минимальному значению для всех пяти линий изменения реактивной мощности генератора соответствует значение
Figure 00000096
. Ранее было отмечено, что при выполнении условия
Figure 00000015
генератор переходит в режим недовозбуждения. На фиг.4,б этому режиму соответствуют точки
Figure 00000097
,
Figure 00000098
, …,
Figure 00000099
. В заявляемой системе регулирования при достижении указанных значений (точек) происходит переход на более высокий уровень уставки и более высокий уровень выходного напряжения генератора, а реактивная мощность генератора вновь устанавливается на уровне номинального значения
Figure 00000100
. На фиг.4,б это точки
Figure 00000101
,
Figure 00000102
, …,
Figure 00000103
. На фиг.4,б указанный переход обозначен стрелками из точки
Figure 00000097
в точку
Figure 00000102
, из точки
Figure 00000098
в точку
Figure 00000104
, из точки
Figure 00000105
в точку
Figure 00000106
и из точки
Figure 00000107
в точку
Figure 00000103
.
Максимальному значению для всех пяти линий изменения реактивной мощности генератора соответствует значение
Figure 00000108
. Ранее было отмечено, что при выполнении условия
Figure 00000016
генератор 5 переходит в режим перевозбуждения. На фиг.4,б это точки
Figure 00000109
,
Figure 00000110
, …,
Figure 00000111
. При достижении указанных значений (точек) происходит переход на более низкий уровень уставки и более низкий уровень выходного напряжения генератора, а реактивная мощность генератора устанавливается на уровне номинального значения
Figure 00000100
. На фиг.4,б это точки
Figure 00000101
,
Figure 00000102
, …,
Figure 00000103
. На фиг.4,б указанный переход обозначен стрелками из точки
Figure 00000110
в точку
Figure 00000101
, из точки
Figure 00000112
в точку
Figure 00000102
, из точки
Figure 00000113
в точку
Figure 00000104
, из точки
Figure 00000114
в точку
Figure 00000106
.
На фиг.4,в приведено пять прямых линий, которые отображают неизменные значения напряжения уставки выходного напряжения генератора 5
Figure 00000115
для заявляемой системы в зависимости от изменения напряжения мощной сети
Figure 00000048
для пяти, ранее указанных его диапазонов изменения. Линия
Figure 00000116
(
Figure 00000117
) соответствует диапазону изменения напряжения мощной сети
Figure 00000090
, линия
Figure 00000118
(
Figure 00000119
)
Figure 00000094
Figure 00000087
, …, линия
Figure 00000120
(
Figure 00000121
)
Figure 00000094
Figure 00000081
.
При увеличении напряжения мощной сети
Figure 00000064
, когда оно на указанных диапазонах изменения достигает граничных значений (точки
Figure 00000122
,
Figure 00000123
,
Figure 00000124
) происходит переход на более высокий уровень уставки. В точке
Figure 00000125
(переход из
Figure 00000125
в точку
Figure 00000126
) уставка напряжения
Figure 00000127
изменяется на
Figure 00000128
. В точке
Figure 00000129
(переход из
Figure 00000129
в точку
Figure 00000130
) уставка напряжения
Figure 00000128
изменяется на
Figure 00000046
. В точке
Figure 00000123
(переход из
Figure 00000123
в точку
Figure 00000131
) уставка напряжения
Figure 00000046
изменяется на
Figure 00000132
. В точке
Figure 00000124
(переход из
Figure 00000124
в точку
Figure 00000133
) уставка напряжения
Figure 00000132
изменяется на
Figure 00000134
.
При уменьшении напряжения мощной сети
Figure 00000064
, когда оно на указанных диапазонах изменения достигает граничных значений (точки
Figure 00000135
,
Figure 00000136
,
Figure 00000137
) происходит переход на более низкий уровень уставки. В точке
Figure 00000138
(переход из
Figure 00000138
в точку
Figure 00000131
) уставка напряжения
Figure 00000134
изменяется на
Figure 00000132
. В точке
Figure 00000139
(переход из
Figure 00000139
в точку
Figure 00000130
) уставка напряжения
Figure 00000132
изменяется на
Figure 00000046
. В точке
Figure 00000136
(переход из
Figure 00000136
в точку
Figure 00000126
) уставка напряжения
Figure 00000046
изменяется на
Figure 00000128
. В точке
Figure 00000137
(переход из
Figure 00000137
в точку
Figure 00000140
) уставка напряжения
Figure 00000128
изменяется на
Figure 00000127
.
Система регулирования возбуждения синхронного генератора работает следующим образом.
Первоначально рассмотрим номинальный режим работы генератора 5 (фиг.1).
Пусть потребители собственных нужд 11 работают в номинальном режиме, напряжение мощной сети
Figure 00000141
соответствует номинальному значению
Figure 00000142
. На фиг.4,а этому режиму соответствует точка «А». При этом выходное напряжение генератора
Figure 00000143
(фиг.1) также равно его номинальному значению
Figure 00000049
(фиг.4.а).
Регулятор напряжения возбуждения генератора 14 (фиг.1) воздействуя на тиристорный преобразователь 8, поддерживает ток возбуждения генератора на номинальном уровне
Figure 00000144
(фиг.2). При этом реактивная мощность генератора также равна его номинальному значению
Figure 00000145
. На фиг.4,б этому режиму соответствует точка «Е». На зависимости реактивной мощности синхронного генератора
Figure 00000001
от тока возбуждения (фиг.2) описанному режиму соответствует точка «А».
В соответствие с технической документацией генератора (диаграммы его активной и реактивной мощностей) и требованиями, которые сформированы руководством производства и потребления электрической энергии, блок заданий и уставок 16 (фиг.1) формирует сигналы:
Figure 00000046
,
Figure 00000008
,
Figure 00000146
и
Figure 00000147
. Сигнал
Figure 00000046
(фиг.4.в) задает выходное напряжение генератора для его номинального режима
Figure 00000049
(фиг.4.а). На фиг.4,в заданное выходное напряжение генератора
Figure 00000046
сохраняет неизменное значение в диапазоне изменения напряжения мощной сети
Figure 00000051
. Сигналы
Figure 00000008
,
Figure 00000146
и
Figure 00000147
(фиг.1) совместно с текущим значением реактивной мощности генератора
Figure 00000012
подаются на блок коррекции уставки напряжения генератора 17. Работа блока 17 была подробно описана выше. Было отмечено, что для номинального режима работы генератора сигнал коррекции уставки напряжения генератора равен нулю, т.е.
Figure 00000014
.
Блок управления 9 (фиг.1) после обработки сигналов:
Figure 00000030
с датчика тока возбуждения 7,
Figure 00000148
с датчиков тока статорных обмоток генератора 4,
Figure 00000143
с датчика выходного напряжения генератора 10 и
Figure 00000141
с датчика напряжения мощной энергосистемы 12 формирует сигналы
Figure 00000012
,
Figure 00000149
, а также сигналы для блока ограничений 15.
Блок ограничений 15 под действием сигналов блока управления 9 и сигналов блока заданий и уставок 16 формирует ограничения
Figure 00000002
и
Figure 00000003
для регулятора напряжения возбуждения генератора 14.
Отметим, что характерной чертой крупного промышленного предприятия, особенно металлургического, является присутствие и постоянное наращивание собственной генерации. (Повышение эффективности управления режимами электростанций промышленного энергоузла за счет прогнозирования статической и динамической устойчивости при изменении конфигурации сети. Газизова О.В., Кондрашова Ю.Н., Малафеев А.В. Электротехнические системы и комплексы. 2016. №3 (32). С.27-38). Так на ПАО ММК более 60% общего потребления электроэнергии покрываются собственными заводскими электростанциями. Основными стимулирующими факторами являются неоправданно высокие тарифы на электроэнергию из внешней энергосистемы, а также наличие вторичных энергоресурсов в виде коксового и доменного газа. При небольшой мощности генераторов 30-50 МВт заводских электростанций, проработавших не одно десятилетие, стоимость собственной электроэнергии оказывается в 2-2,5 раза ниже покупной. С учетом такой мотивации фактическая загрузка генераторов по активной мощности намного превышает номинальные значения, и наоборот, выдача реактивной мощности остается на минимальном уровне. Такой подход заметно снижает устойчивость генераторов, особенно при просадках сетевого напряжения. Статистика показывает, что при нарушениях внешнего электроснабжения запас устойчивости заводских электростанций оказывается недостаточным и часто происходит отключение генераторов.
Существующие системы автоматического регулирования возбуждения, как правило, настраивают на поддержание напряжения или реактивной мощности в точке присоединения, что не всегда способствует обеспечению достаточной динамической и статической устойчивости синхронных генераторов относительно небольшой мощности при совместной работе с мощной энергосистемой. В заявляемой системе регулирования возбуждения синхронного генератора осуществляется изменение уставки выходного напряжения генератора, что расширяет диапазон регулирования его выходного напряжения. Это существенно повышает статическую устойчивость генераторов и позволяет избежать перегрузки по току возбуждения и статорному току, т.е. повышает надежность работы генератора.
Рассмотрим режим работы заявляемой системы регулирования возбуждения синхронного генератора 5 (фиг.1) при случайных отклонениях напряжения питающей сети 1, например, для сети 110 кВ, вследствие частых изменений ее конфигурации или коммутации мощных электроприемников.
Пусть напряжение мощной сети
Figure 00000141
(фиг.1) под действием внешних воздействий медленно увеличивается, и приближается к значению
Figure 00000150
. На фиг.4,а этому режиму соответствует точка «
Figure 00000075
». Ранее было отмечено, что в этой точке регулятор напряжения возбуждения генератора 14 (фиг.1) достигает ограничение - «режим недовозбуждения».
Увеличение напряжения мощной сети
Figure 00000141
сопровождается увеличением напряжения на выходе генератора
Figure 00000149
, которое в блоке 13 (фиг.1) сравнивается с заданным значением
Figure 00000151
. Выше было отмечено, что для рассматриваемого диапазона изменения напряжения мощной сети
Figure 00000051
сигнал коррекции
Figure 00000014
, а напряжение уставки генератора равно
Figure 00000152
(фиг.4,в).
Чтобы сохранить выходное напряжение генератора на заданном уровне
Figure 00000153
(фиг.4,а) регулятор напряжения возбуждения генератора 14 (фиг.1), воздействуя на тиристорный преобразователь 8, снижает напряжение возбуждения генератора и как следствие снижает ток обмотки возбуждения генератора 6, приближая его к значению
Figure 00000154
(фиг.2). При этом реактивная мощность генератора
Figure 00000012
и ее отклонение
Figure 00000023
от номинального значения
Figure 00000008
приближаются соответственно к значениям
Figure 00000004
и
Figure 00000146
. На фиг.2 этому режиму соответствует точка «
Figure 00000077
», а на фиг.4,б - точка «
Figure 00000105
». Выше было отмечено, что в этой точке регулятор напряжения возбуждения генератора 14 достигает ограничение - «режим недовозбуждения».
При достижении указанного ограничения начинает работать блок коррекции уставки напряжения генератора 17, который увеличивает уставку выходного напряжения генератора от уровня
Figure 00000152
до уровня
Figure 00000155
. На фиг.4,в изменение уставки напряжения изображено стрелкой из точки «
Figure 00000156
» точку «
Figure 00000131
». Увеличение уставки выходного напряжения генератора сопровождается увеличением выходного напряжения генератора до уровня
Figure 00000076
(фиг.4,а), переход из точки «
Figure 00000075
» в точку «
Figure 00000077
». Указанный уровень напряжения будет поддерживаться заявляемой системой регулирования возбуждения синхронного генератора в диапазоне изменения напряжения мощной сети
Figure 00000078
.
Отметим, что увеличение уставки выходного напряжения генератора до уровня
Figure 00000155
сопровождается увеличением тока обмотки возбуждения 6 генератора, приближая его к номинальному значению
Figure 00000157
(фиг.2). Одновременно осуществляется изменение реактивной мощности от
Figure 00000004
до его номинального значения
Figure 00000008
. На фиг.4,б это изменение изображено переходом из точки «
Figure 00000105
» в точку «
Figure 00000106
».
Таким образом, при увеличении напряжения мощной сети
Figure 00000141
до значения
Figure 00000150
регулятор напряжения возбуждения генератора 14 (фиг.1) первый раз достигает ограничения - «режим недовозбуждения». При этом ток обмотки возбуждения 6, приближается к значению
Figure 00000154
(фиг.2), реактивная мощность генератора
Figure 00000012
и ее отклонение
Figure 00000023
приближаются соответственно к значениям
Figure 00000004
и
Figure 00000146
. При достижении указанных ограничений (первый раз) в заявляемой системе регулирования возбуждения синхронного генератора начинает работать блок коррекции уставки напряжения генератора 17. Ранее его работа была подробно описана. После работы блока коррекции 17 уставка выходного напряжения генератора увеличивается до уровня
Figure 00000155
, а выходное напряжение генератора поддерживается на уровне
Figure 00000076
в диапазоне изменения напряжения мощной сети
Figure 00000078
(фиг.4,а). Отметим, что после перехода на новые уровни напряжения
Figure 00000155
и
Figure 00000076
ток возбуждения
Figure 00000157
(фиг.2), а реактивная мощность генератора
Figure 00000100
. Это повышает запас реактивной мощности генератора, а следовательно повышается его статическую устойчивость.
Если напряжение мощной сети
Figure 00000141
(фиг.1) под действием внешних воздействий и далее продолжает медленно увеличиваться, то при достижении
Figure 00000141
следующего (второй раз) ограничения
Figure 00000158
фиг.4 («режим недовозбуждения»), описанный выше процесс повторяется. При этом уставка выходного напряжения генератора увеличивается до уровня
Figure 00000159
, а выходное напряжение генератора будет поддерживаться на уровне
Figure 00000080
в диапазоне изменения напряжения мощной сети
Figure 00000081
(фиг.4). Как и ранее после перехода (второй раз) на новые уровни напряжения повышается запас реактивной мощности генератора, а следовательно повышается его статическую устойчивость.
При дальнейшем увеличении напряжения мощной сети, вплоть до максимально-допустимого значения
Figure 00000082
(фиг.4,а) все выше описанные процессы повторяются, т.е. увеличивается уставка
Figure 00000160
и выходное напряжение генератора
Figure 00000149
, которое заявляемая система регулирования возбуждения синхронного генератора поддерживает постоянным. При этом повышается запас реактивной мощности генератора, а также повышается его статическая устойчивость.
Аналогичные процессы будут иметь место, когда напряжение мощной сети уменьшается. Пусть напряжение мощной сети
Figure 00000141
(фиг.1) под действием внешних воздействий медленно уменьшается, и приближается к значению
Figure 00000161
. На фиг.4,а этому режиму соответствует точка «
Figure 00000162
». Ранее было отмечено, что в этой точке регулятор напряжения возбуждения генератора 14 (фиг.1) достигает ограничения - «режим перевозбуждения».
Уменьшение напряжения мощной сети
Figure 00000141
сопровождается уменьшением напряжения на выходе генератора
Figure 00000149
, которое в блоке 13 (фиг.1) сравнивается с заданным значением
Figure 00000151
. Выше было отмечено, что для рассматриваемого диапазона изменения напряжения мощной сети
Figure 00000051
сигнал коррекции
Figure 00000014
, а напряжение уставки генератора равно
Figure 00000152
(фиг.4,в).
Чтобы сохранить выходное напряжение на заданном уровне
Figure 00000153
(фиг.4,а) регулятор напряжения возбуждения генератора 14 (фиг.1) воздействуя на тиристорный преобразователь 8 повышает напряжение возбуждения генератора и как следствие повышает ток обмотки возбуждения 6, приближая его к значению
Figure 00000163
(фиг.2). При этом реактивная мощность генератора
Figure 00000012
и ее отклонение
Figure 00000023
от номинального значения
Figure 00000008
приближаются соответственно к значениям
Figure 00000005
и
Figure 00000010
. На фиг.2 этому режиму соответствует точка «
Figure 00000164
», а на фиг.4,б - точка «
Figure 00000112
». Выше было отмечено, что в этой точке регулятор напряжения возбуждения генератора 14 достигает ограничения - «режим перевозбуждения».
При достижении указанного ограничения начинает работать блок коррекции уставки напряжения генератора 17, который уменьшает уставку выходного напряжения генератора от уровня
Figure 00000152
до уровня
Figure 00000165
. На фиг.4,в изменение уставки напряжения изображено стрелкой из точки «
Figure 00000166
» точку «
Figure 00000126
». Уменьшение уставки выходного напряжения генератора сопровождается уменьшением выходного напряжения генератора до уровня
Figure 00000086
(фиг.4,а), переход из точки «
Figure 00000162
» в точку «
Figure 00000085
». Указанный уровень напряжения будет поддерживаться заявляемой системой регулирования возбуждения синхронного генератора в диапазоне изменения напряжения мощной сети
Figure 00000087
.
Отметим, что уменьшение уставки выходного напряжения генератора до уровня
Figure 00000165
сопровождается уменьшением тока обмотки возбуждения 6 генератора, приближая его к номинальному значению
Figure 00000157
(фиг.2). Одновременно осуществляется изменение реактивной мощности от
Figure 00000005
до его номинального значения
Figure 00000008
. На фиг.4,б это изменение изображено переходом из точки «
Figure 00000112
» в точку «
Figure 00000102
».
Таким образом, при уменьшении напряжения мощной сети
Figure 00000141
до значению
Figure 00000161
регулятор напряжения возбуждения генератора 14 (фиг.1) первый раз достигает ограничение - «режим перевозбуждение». При этом ток обмотки возбуждения 6, приближается к значению
Figure 00000163
(фиг.2), реактивная мощность генератора
Figure 00000012
и ее отклонение
Figure 00000023
приближаются соответственно к значениям
Figure 00000005
и
Figure 00000010
. При достижении указанных ограничений (первый раз) в заявляемой системе регулирования возбуждения синхронного генератора начинает работать блок коррекции уставки напряжения генератора 17. Ранее его работа была подробно описана. После работы блока коррекции 17 уставка выходного напряжения генератора уменьшается до уровня
Figure 00000165
, а выходное напряжение генератора поддерживается на уровне
Figure 00000086
в диапазоне изменения напряжения мощной сети
Figure 00000087
(фиг.4,а). Отметим, что после перехода на новые уровни напряжения
Figure 00000165
и
Figure 00000086
ток возбуждения
Figure 00000157
(фиг.2), а реактивная мощность генератора
Figure 00000100
. Это снижает ток возбуждения и статорные токи генератора, а следовательно повышается надежность его работы, так как исключаются перегревы статорных обмоток и обмотки возбуждения генератора.
Если напряжение мощной сети
Figure 00000141
(фиг.1) под действием внешних воздействий и далее продолжает медленно уменьшаться, то при достижении
Figure 00000141
следующего (второй раз) ограничения
Figure 00000167
фиг.4 («режим перевозбуждения»), описанный выше процесс повторяется. При этом уставка выходного напряжения генератора уменьшается до уровня
Figure 00000168
, а выходное напряжение генератора будет поддерживаться на уровне
Figure 00000089
в диапазоне изменения напряжения мощной сети
Figure 00000090
(фиг.4). Как и ранее после перехода (второй раз) на новые уровни напряжения снижается ток возбуждения и статорные токи генератора, а следовательно повышается надежность его работы.
При дальнейшем уменьшении напряжения мощной сети, вплоть до минимально-допустимого значения
Figure 00000091
(фиг.4,а) все выше описанные процессы повторяются, т.е. уменьшается уставка
Figure 00000169
и выходное напряжение генератора
Figure 00000149
, которое заявляемая система регулирования возбуждения синхронного генератора поддерживает постоянным. При этом снижается ток возбуждения и статорные токи генератора, а следовательно повышается надежность его работы, так как не допускается перегрев ротора и перегрузки статора.
Таким образом, заявляемая система регулирования возбуждения синхронного генератора в распределительной сети переменного тока для ответственных потребителей промышленного предприятия повышает статическую устойчивость синхронного генератора при достижении системой регулирования возбуждения ограничения типа «режим недовозбуждения». Благодаря увеличению уставки выходного напряжения генератора повышается (восстанавливается) запас реактивной мощности генератора.
Кроме того, заявляемое устройство повышает надежность работы синхронного генератора при достижении системой регулирования возбуждения ограничения типа «режим перевозбуждения». Благодаря уменьшению уставки выходного напряжения генератора снижается ток возбуждения, а также снижаются статорные токи генератора, что не допускает перегрева ротора и перегрузки статора.
Отметим также, что в заявляемом устройстве существенно расширяется диапазон регулирования выходного напряжения генератора от минимально-допустимого уровня до максимально-допустимого уровня, при этом повышается статическая устойчивость синхронного генератора, а также повышается надежность его работы.

Claims (1)

  1. Система регулирования возбуждения синхронного генератора в распределительной сети переменного тока для ответственных потребителей промышленного предприятия, содержащая мощную энергосистему высокого напряжения, к которой через повышающий трансформатор, шину распределительного устройства и датчики тока статорных обмоток синхронного генератора подключен выход синхронного генератора, обмотка возбуждения которого через датчик тока возбуждения подключена к выходу тиристорного преобразователя, выходы датчика тока возбуждения и датчиков тока статорных обмоток генератора подключены соответственно к первому и второму входам блока управления, к третьему входу указанного блока подключен выход датчика выходного напряжения генератора, входы которого подключены к точке соединения датчиков тока статорных обмоток синхронного генератора и шины распределительного устройства, к указанным шинам подключены потребители собственных нужд, к четвертому входу блока управления подключен выход датчика напряжения мощной энергосистемы высокого напряжения, первый выход блока управления подключен к первому входу первого блока вычитания, выход которого подключен к первому входу регулятора напряжения возбуждения генератора, выход последнего подключен к управляющему входу тиристорного преобразователя, второй, третий и четвертый выходы блока управления подключены соответственно к первому, второму и третьему входам блока ограничений, выход которого подключен ко второму входу регулятора напряжения возбуждения генератора, к четвертому входу блока ограничений подключен первый выход блока заданий и уставок, отличающася тем, что она снабжена блоком коррекции уставки выходного напряжения генератора и сумматором, первый вход которого соединен со вторым выходом блока заданий и уставок, выход сумматора соединен со вторым входом первого блока вычитания, блок коррекции уставки выходного напряжения генератора снабжен вторым блоком вычитания, первый вход которого соединен с третьим выходом блока заданий и уставок, второй вход второго блока вычитания соединен со вторым выходом блока управления, выход второго блока вычитания соединен с блоком формирования абсолютного отклонения реактивной мощности от заданного значения, а также с первым входом трехпозиционного регулятора, второй вход которого соединен с четвертым выходом блока заданий и уставок, первый выход трехпозиционного регулятора соединен с первым входом первого блока формирования команды «увеличить уставку напряжения генератора», второй выход трехпозиционного регулятора соединен с первым входом второго блока формирования команды «уменьшить уставку напряжения генератора», вторые входы указанных блоков формирования команд соединены с выходом широтно-импульсного модулятора, вход которого соединен с выходом блока формирования абсолютного отклонения реактивной мощности от заданного значения, выходы первого и второго блоков формирования команд соединены соответственно с первым и вторым входами интегратора, выход которого соединен со вторым входом сумматора.
RU2021119042A 2021-06-30 2021-06-30 Система регулирования возбуждения синхронного генератора в распределительной сети переменного тока RU2767178C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021119042A RU2767178C1 (ru) 2021-06-30 2021-06-30 Система регулирования возбуждения синхронного генератора в распределительной сети переменного тока

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021119042A RU2767178C1 (ru) 2021-06-30 2021-06-30 Система регулирования возбуждения синхронного генератора в распределительной сети переменного тока

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2767178C1 true RU2767178C1 (ru) 2022-03-16

Family

ID=80736879

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021119042A RU2767178C1 (ru) 2021-06-30 2021-06-30 Система регулирования возбуждения синхронного генератора в распределительной сети переменного тока

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2767178C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2792178C1 (ru) * 2022-07-19 2023-03-17 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" Система электроснабжения постоянного тока

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU942234A1 (ru) * 1978-08-21 1982-07-07 Ленинградский Ордена Ленина Кораблестроительный Институт Способ управлени возбуждением синхронного генератора и устройство дл его осуществлени
CN1728541A (zh) * 2005-07-06 2006-02-01 西北工业大学 复合励磁同步发电机电压控制器及其控制方法
RU2642488C1 (ru) * 2016-08-04 2018-01-25 Фонд поддержки научной, научно-технической и инновационной деятельности "Энергия без границ" Система возбуждения асинхронизированной электрической машины
US20180131303A1 (en) * 2016-11-04 2018-05-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Automatic voltage regulator, automatic voltage regulating method, generator excitation system, and power generation system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU942234A1 (ru) * 1978-08-21 1982-07-07 Ленинградский Ордена Ленина Кораблестроительный Институт Способ управлени возбуждением синхронного генератора и устройство дл его осуществлени
CN1728541A (zh) * 2005-07-06 2006-02-01 西北工业大学 复合励磁同步发电机电压控制器及其控制方法
RU2642488C1 (ru) * 2016-08-04 2018-01-25 Фонд поддержки научной, научно-технической и инновационной деятельности "Энергия без границ" Система возбуждения асинхронизированной электрической машины
US20180131303A1 (en) * 2016-11-04 2018-05-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Automatic voltage regulator, automatic voltage regulating method, generator excitation system, and power generation system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2792178C1 (ru) * 2022-07-19 2023-03-17 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" Система электроснабжения постоянного тока
RU2802730C1 (ru) * 2023-02-14 2023-08-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" Устройство для управления возбуждением синхронного генератора в распределительной сети переменного тока

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dam et al. A power distributed control method for proportional load power sharing and bus voltage restoration in a DC microgrid
Deshmukh et al. An adaptive approach for effective power management in DC microgrid based on virtual generation in distributed energy sources
US9148083B2 (en) System and method of dynamic regulation of real power to a load
KR101677802B1 (ko) 에너지 저장 장치의 제어 장치
JP2007124898A (ja) 風力発電施設運転方法
US12081031B2 (en) Method for stabilizing the DC voltage in a DC grid, and DC-to-DC converter for connecting a PV generator to a DC grid
Bulatov et al. Neuro fuzzy control system for distributed generation plants
WO2019220763A1 (ja) 電力変換装置および電力変換システム
CN108493919B (zh) 一种用于直流微电网的下垂控制方法及系统
US11196254B2 (en) Multi-slope droop control
KR20200055554A (ko) 스마트 배전 시스템을 위한 계층적 다중시간 사전예측 cvr 프레임워크 시스템 및 장치
Muñoz et al. Distributed generation contribution to primary frequency control through virtual inertia and damping by reference conditioning
US4888674A (en) Method and apparatus for decoupling the active and reactive power control for a high voltage DC transmission line coupling two networks
RU2767178C1 (ru) Система регулирования возбуждения синхронного генератора в распределительной сети переменного тока
EP2875580B1 (en) System and method of dynamic regulation of real power to a load
WO2020100372A1 (ja) 電力変換装置、電力変換装置の制御方法
CN109039097B (zh) 变频控制方法、装置、岸电系统和存储介质
RU2802730C1 (ru) Устройство для управления возбуждением синхронного генератора в распределительной сети переменного тока
Aboelsoud et al. Cooperative decentralized hierarchical based voltage control of DC microgrids
CN111146938B (zh) 一种直流变换器变系数功率补偿方法及系统
Teja et al. Development of ALFC and AVR Control Loop as Laboratory Model using DC-DC Buck Chopper
US20240030716A1 (en) Systems and methods for overload control in renewable power systems
US11381192B2 (en) Power conversion controller
NUKALA et al. Design of Fuzzy Load Frequency Controller for Interconnected Power System with Super Conducting Magnetic Energy Storage Units
CN113381458B (zh) 用于控制功率变换器的方法和控制装置