RU2190917C2 - Способ синхронизации возбужденной синхронной машины с сетью (варианты) - Google Patents
Способ синхронизации возбужденной синхронной машины с сетью (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2190917C2 RU2190917C2 RU2000122756A RU2000122756A RU2190917C2 RU 2190917 C2 RU2190917 C2 RU 2190917C2 RU 2000122756 A RU2000122756 A RU 2000122756A RU 2000122756 A RU2000122756 A RU 2000122756A RU 2190917 C2 RU2190917 C2 RU 2190917C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- synchronous machine
- network
- excited synchronous
- voltage
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике и может использоваться для снижения длительности точной синхронизации и включения синхронной машины в сеть. Технический результат заключается в уменьшении длительности синхронизации. В способе синхронизации возбужденной синхронной машины с сетью подключенная машина возбуждается при подходе к подсинхронной частоте, затем задается непрерывное изменение частоты напряжения возбуждающей синхронной машины так, чтобы при этом изменении она перешла частоту сети, после этого перехода прогнозируется момент совпадения фаз, и в этот момент возбужденная синхронная машина включается в сеть. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при подключении к энергосистеме возбужденной синхронной машины, преимущественно электрогенератора.
Известен способ синхронизации, состоящий в регулировании частоты возбужденной синхронной машины до совпадения частот машины и сети, ожидании момента совпадения фаз машины и сети и включении машины в сеть в момент совпадения фаз [В.Н. Константинов. Синхронизация судовых синхронных генераторов. Л., "Судостроение", 1965, с.256-267].
Недостатком этого способа является большая длительность синхронизации из-за длительности подготовки частоты и большого периода между моментами возможного подключения к сети.
Наиболее близок к изобретению способ синхронизации возбужденной синхронной машины, состоящий в регулировании частоты до получения допустимого скольжения, ожидании момента совпадения фаз и включении машины в сеть в момент совпадения фаз. При этом введены операции, обеспечивающие оптимизацию переходного процесса при установлении заданного скольжения [А.с. СССР 1043787, Н 02 J 73/40, 1983]. Этот способ принят за прототип.
Недостаток прототипа состоит в большой длительности синхронизации, поскольку эта длительность складывается из двух последовательных во времени процессов: сначала происходит точная подгонка частоты машины (допустимое скольжение 0,05. . . 0,2 Гц, т.е. частота должна поддерживаться с точностью 0,1%) и затем ожидание совпадения фаз на этой частоте. Точная подгонка требует малых изменений расхода топлива в приводном двигателе, в итоге процесс подгонки идет медленно и занимает минуты. Этот недостаток особенно заметен при использовании газотурбинных установок на базе авиационных двигателей, у которых время пуска от нажатия кнопки до холостого хода составляет 2 мин. Эти установки можно использовать для экстренного восполнения дефицита мощности, но длительность синхронизации серьезно ограничивает эту возможность.
Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в уменьшении длительности синхронизации.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в способе синхронизации возбужденной электрической машины, при котором регулируют частоту напряжения возбужденной синхронной машины в направлении сближения с частотой сети, измеряют разность фаз, включают машину в сеть в момент совпадение фаз, согласно изобретению при частоте напряжения возбужденной синхронной машины ниже, чем частота сети, увеличивают частоту напряжения возбужденной синхронной машины до уровня большего, чем частота сети, а измерение разности фаз начинают, когда частота напряжения возбужденной синхронной машины станет больше частоты сети.
Кроме того, указанный технический результат достигается также тем, что в способе синхронизации возбужденной синхронной электрической машины с сетью, при котором регулируют частоту напряжения возбужденной синхронной машины в направлении сближения с частотой сети, измеряют разность фаз и включают машину в сеть в момент совпадения фаз, согласно изобретению при частоте напряжения возбужденной синхронной машины выше, чем частота сети, уменьшают частоту напряжения возбужденной синхронной машины до уровня меньшего, чем частота сети, а измерение разности фаз начинают, когда частота напряжения возбужденной синхронной машины станет меньше частоты сети.
Кроме того, изменение частоты напряжения возбужденной синхронной машины производят с постоянным ускорением, не превышающим половины квадрата частоты скольжения.
При этом для повышения точности синхронизации вычисляют вторую производную разности фаз и определяют момент совпадения фаз при постоянной второй производной разности фаз.
Способ исключает операцию точной подгонки частоты машины. Для обеспечения минимального толчка при включении машины в сеть определяющей является не разность частот, и тем более не постоянство этой разности, чего добивались в прототипе, а совпадение фаз, что может быть достигнуто и при переменной частоте машины. При росте частоты машины, начиная от частоты сети, проходится весь диапазон малых скольжений и имеется достаточно времени для совпадения фаз.
Как правило, включение в сеть происходит при первом совпадении фаз при частоте напряжения возбужденной синхронной машины, большей частоты сети. Изменение частоты напряжения возбужденной машины с постоянным ускорением наиболее естественно, т.к. соответствует увеличению расхода топлива в приводном двигателе на постоянную величину, т.е. тоже без длительных переходных процессов. Равноускоренное движение ротора машины учитывается предлагаемым расчетом момента совпадения фаз и уменьшает толчок при подключении к сети.
На фиг.1 представлена схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 - осциллограмма синхронизации в соответствии с предлагаемым способом.
Устройство содержит измерители частоты напряжения возбужденной синхронной машины 1, измеритель частоты сети 2 и измеритель разности фаз 3. Токовые выходы измерителей подключены к многоканальному аналого-цифровому преобразователю 4, выходы каналов 5, 6, 7 которого подключены к электронно-вычислительной машине 8. Программа электронно-вычислительной машины содержит сумматор 9, вычислитель 10, нуль-органы 11 и 12, интегратор 13, регулятор 14 и ключ 15.
Выход канала 5 и выход канала 7 соединены с входами сумматора 9, выход которого связан с входами нуль-органов 11 и 12. Выход нуль-органа 11 связан с входом запуска интегратора 13, выход которого связан с входом уставки регулятора 14. Вход регулируемой величины регулятора 14 соединен с выходом канала 5, а выход регулятора 14 связан с входом цифроаналогового преобразователя 16.
Выход нуль-органа 12 связан с управляющим входом ключа 15, через который дискретный сигнал с выхода вычислителя 10 проходит на управление выключателем, соединяющим машину с сетью (не показан). Второй выход ключа 15 связан с входом сброса интегратора 13.
Устройство работает следующим образом. Напряжение возбужденной машины поступает на измеритель 1 частоты этого напряжения, где преобразуется в сигнал постоянного тока, пропорциональный частоте напряжения возбужденной синхронной машины. Аналогично в измерителе 2 образуется сигнал тока, пропорциональный частоте сети. В измерителе 3 образуется токовый сигнал, пропорциональный разности фаз машины и сети. Он может быть получен, например, следующим образом: в интервале от перехода через ноль напряжения машины до перехода через ноль напряжения сети импульсы генератора высокой частоты подаются на счетчик, результат счета переписывается в регистр и преобразуется в аналоговый токовый сигнал; цикл повторяется в каждом периоде напряжения машины. Эти токовые сигналы в аналого-цифровом преобразователе 4 преобразуются в коды Kfк, Kfс, Kpφ соответственно.
Далее коды Kfг и Kfс поступают на суммирующий и вычитающий входы 9 сумматора, который выделяет код скольжения Ks, поступающий на входы нуль-органов 11 и 12. Нуль-орган 11 определяет момент, когда скольжение машины относительно сети превысит величину Smin. Эта величина отрицательная, и она определяет момент, начиная с которого режим разгона ротора машины сменяется увеличением ее частоты с постоянным ускорением. Как правило, это постоянное ускорение меньше скорости разгона. Величина скольжения Smin подбирается так, чтобы режим постоянного ускорения установился до сравнения частоты напряжения возбужденной синхронной машины и частоты сети. Типичное значение Smin= -0,1 Гц.
Сигнал о превышении Smin с выхода нуль-органа 11 запускает интегратор 13, который вырабатывает линейно-возрастающую уставку на регулятор 14 частоты вращения машины, которая пропорциональна частоте fr; частота вращения синхронной машины будет возрастать с постоянным ускорением до прекращения работы интегратора 13. Во время работы интегратора 13 изменяется код КДН на выходе регулятора 14 и через дозатор 16 увеличивается расход топлива в приводе синхронной машины.
В момент равенства частот возбужденной синхронной машины и сети код скольжения Ks= 0 и срабатывает нуль-орган 12. Режим постоянного ускорения длится до достижения максимального скольжения Smax, допустимого по условиям точной синхронизации, типичное значение Smax=0,2...0,3 Гц. Ускорение возбужденной синхронной машины должно быть таким, чтобы при любых начальных условиях фазы напряжений машины и сети совпали раньше, чем будет достигнуто Smax. В самом неблагоприятном случае совпадения фаз в момент равенства частоты напряжения возбужденной синхронной машины и частоты сети это условие выполняется, когда постоянное ускорение не превышает половины квадрата максимального скольжения:
Определение момента совпадения фаз по изменению Kpφ проводится в вычислителе 10, в котором определяется при каждом i - измерении Kpφ также скорость и ускорение
Интервал до совпадения фаз определяется из решения уравнения
где t - время от момента измерения до момента совпадения фаз.
Определение момента совпадения фаз по изменению Kpφ проводится в вычислителе 10, в котором определяется при каждом i - измерении Kpφ также скорость и ускорение
Интервал до совпадения фаз определяется из решения уравнения
где t - время от момента измерения до момента совпадения фаз.
Когда это время станет равным времени срабатывания выключателя, соединяющего машину с сетью, вычислитель 10 выдает команду на замыкание этого выключателя. Эта команда проходит через ключ 15, открытый сигналом нуль-органа 12 с момента равенства частот fr и fc, где fc - частота напряжения сети.
Команда вычислителя проходит также на вход сброса интегратора 13.
На фиг. 2 представлено изменение параметров в типичном эксперименте с синхронизацией предлагаемым способом. Кривая 17 отображает частоту напряжения возбужденной синхронной машины, кривая 18 - частоту сети, кривая 19 - разность фаз, кривая 20 - ток фазы А, кривая 21 - активную мощность машины.
Как видно на фиг.2, до момента t1 происходил начальный разгон машины, а с момента t1 - изменение частоты 17 напряжения возбужденной синхронной машины с постоянным ускорением. При этом разность фаз 19 меняется по закону квадратичной параболы. В момент t2 частота 17 напряжения возбужденной синхронной машины сравнивается с частотой 18 сети и с этого момента происходит уменьшение разности фаз 19 и рассчитывается время подачи команды на замыкание выключателя. В момент t3 разность фаз близка к нулю, замыкается выключатель. Возникает небольшой толчок тока 20 (около 5% номинального тока машины), и на этом синхронизация заканчивается. Качание ротора машины (видимое по току и мощности 21) затухает за один период.
Для газотурбинной установки мощностью 20 МВт среднее за 15 пусков время синхронизации предложенным способом не превышает 20 с.
Таким образом, в результате использования предлагаемого изобретения длительность синхронизации сокращается в несколько раз.
Claims (4)
1. Способ синхронизации возбужденной синхронной машины, включающий регулирование частоты напряжения возбужденной синхронной машины в направлении сближения с частотой сети, измерение разности фаз и включение возбужденной синхронной машины в сеть в момент совпадения фаз, отличающийся тем, что при частоте напряжения возбужденной синхронной машины ниже частоты сети увеличивают частоту напряжения возбужденной машины до уровня, большего, чем частота сети, а измерение разности фаз начинают, когда частота напряжения возбужденной синхронной машины станет больше частоты сети.
2. Способ синхронизации возбужденной синхронной машины с сетью, включающий регулирование частоты напряжения возбужденной синхронной машины в направлении сближения с частотой сети, измерение разности фаз и включение возбужденной синхронной машины в сеть в момент совпадения фаз, отличающийся тем, что при частоте напряжения возбужденной синхронной машины выше частоты сети снижают частоту напряжения возбужденной синхронной машины до уровня, меньшего, чем частота сети, а измерение разности фаз начинают, когда частота напряжения возбужденной синхронной машины станет меньше частоты сети.
3. Способ синхронизации по п.1 или 2, отличающийся тем, что изменение частоты напряжения возбужденной синхронной машины производят с постоянным ускорением, не превышающим половины квадрата допустимого максимального скольжения.
4. Способ синхронизации по п.3, отличающийся тем, что вычисляют вторую производную разности фаз и определяют момент совпадения фаз при постоянной второй производной разности фаз.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000122756A RU2190917C2 (ru) | 2000-09-01 | 2000-09-01 | Способ синхронизации возбужденной синхронной машины с сетью (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000122756A RU2190917C2 (ru) | 2000-09-01 | 2000-09-01 | Способ синхронизации возбужденной синхронной машины с сетью (варианты) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000122756A RU2000122756A (ru) | 2002-08-20 |
RU2190917C2 true RU2190917C2 (ru) | 2002-10-10 |
Family
ID=20239677
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000122756A RU2190917C2 (ru) | 2000-09-01 | 2000-09-01 | Способ синхронизации возбужденной синхронной машины с сетью (варианты) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2190917C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2566667C1 (ru) * | 2014-10-23 | 2015-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | Способ синхронизации двух трехфазных электроэнергетических систем |
-
2000
- 2000-09-01 RU RU2000122756A patent/RU2190917C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КОНСТАНТИНОВ В.М. Синхронизация судовых синхронных генераторов. - Л.: Судостроение, 1965, с. 256-267. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2566667C1 (ru) * | 2014-10-23 | 2015-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | Способ синхронизации двух трехфазных электроэнергетических систем |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7656060B2 (en) | Power system with method for adding multiple generator sets | |
US20090108678A1 (en) | Power system with method for adding multiple generator sets | |
EP2507905B1 (en) | A softstarter for controlling an asynchronous three-phase motor | |
CN107453375A (zh) | 巨型水电机组功率模式下的一次调频电量补偿精细化控制方法及装置 | |
WO2016180271A1 (zh) | 一种考虑电网频率安全的电动汽车充电桩控制***及方法 | |
CA1140992A (en) | Control for var generator with deadband | |
JP3140783B2 (ja) | ガスタービン制御 | |
RU2190917C2 (ru) | Способ синхронизации возбужденной синхронной машины с сетью (варианты) | |
RU2359384C1 (ru) | Способ синхронизации возбужденной синхронной машины с сетью | |
GB2127630A (en) | Microprocessor controlled phase shifter | |
CN108134541B (zh) | 一种异步电机软启动器及在其基础上的预测反馈控制方法 | |
KR200307524Y1 (ko) | 병렬 운전 발전기 제어 장치 | |
JPH11510579A (ja) | タービンの回転数の制御システム及び負荷低減時のタービンの回転数の制御方法 | |
Moya et al. | Online control of generator transient stability by minicomputer | |
RU2770910C1 (ru) | Способ синхронизации возбуждённой синхронной машины с сетью | |
SU983690A1 (ru) | Регул тор электрической мощности переменного тока(его варианты) | |
JP3021552B2 (ja) | パルス移相装置 | |
SU1467731A1 (ru) | Автономна электроэнергетическа установка | |
JP2000507795A (ja) | 電力回路網の短絡電力を求める方法及び装置 | |
RU2457597C1 (ru) | Способ синхронизации возбужденной синхронной машины с сетью | |
RU2107982C1 (ru) | Способ управления преобразователем при помощи микропроцессорной системы | |
SU1721774A1 (ru) | Способ регулировани частоты вращени ротора вентильного электродвигател | |
RU2038489C1 (ru) | Способ пуска и синхронизации паротурбинного агрегата | |
SU1554104A1 (ru) | Способ регулировани частоты вращени асинхронного электропривода и устройство дл его осуществлени | |
SU1092691A1 (ru) | Способ управлени синхронным генератором при его включении в сеть и устройство дл его осуществлени |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070902 |