устройства автоматического регулирования. Устройства авт-го регулирования. Устройства автоматического регулирования
 Скачать 2.55 Mb.
|
|
ГУВ с центральным распределителем реактивных нагрузок Структурная схема Iрег.U ИП – Измерительный преобразователь ИЭ – Исполнительный элемент индивидуальных регуляторов УУ – Установочное устройство (для задания уставок всем агрегатам) ОРВ – Общий регулятор возбуждения - управляющее воздействие на систему возбуждения. РРН – Распределитель реактивных нагрузок (распределяет реактивную мощность по каждому агрегату - каждый агрегат дает свою предписанную мощность). Если предписанное значение не изменилось, а изменилось реальное (R1), то возникнет разница между фактическим значением (R1) и предписанным (уставка) и возникнет В действительности в схеме с УРРН регулирующее воздействие Iрег. на возбудитель генератора представляет сумму воздействий: Iрег.U = Uпр. – Ui – пропорциональное отклонению напряжения от предписанного значения; Iрег.Q = Qпр. – Qi – пропорциональное разности предписанного и истинного значения реактивной мощности. При равенстве Qпр = Qi автоматическая система работает только по U. Это замкнутая система регулирования (истинное значение Q сравнивается с предписанным значением). Есть разомкнутые системы – задается предписанное значение Q - без измерения истинной мощности. Обе из-за сложности и неточности не нашли широкого применения. Поэтому современные УРРН есть устройства уравнивания реактивных нагрузок. Принцип выполнения ГУВ с уравниванием реактивных нагрузок по среднему значению Уравнивание реактивных нагрузок однотипных генераторов, несущих различную активную мощность, вполне допустимо по условию экономичности распределения реактивных нагрузок, поскольку возникающие при этом дополнительные потери активной мощности весьма малы. Не оправдывает усложнение УРРН и возникающие дополнительные потери активной мощности при равномерном распределении реактивной мощности разнотипных генераторов. В качестве величины, пропорциональной реактивной мощности, используют либо напряжение ротора UР, либо ток ротора IР. Если Uр, то ОВ дополнительно объединяется в общую точку и вся схема находится под потенциалом Uр. Если Iр, то необходимы трансформаторы постоянного тока (МУ без обратной связи, управляемый током ротора). Оба источника работают в режиме, близком к источнику ЭДС. Поэтому применяют схему в виде многолучевой звезды. - Среднее значение напряжения возбуждения; е1, е2,…,еn – ЭДС, пропорциональные Q конкретного агрегата; - внутреннее сопротивление источника ЭДС (например, сопротивление делителя напряжения, берущего отбор напряжения от обмотки возбуждения; - Сопротивление обмотки управления магнитного усилителя. Напряжение Uав моделирует предписанную реактивную мощность одного генератора, а Еi – истинную реактивную мощность генератора: Ток в ветви Ii будет пропорционален разности истинной и предписанной реактивной мощности и представляет регулирующее воздействие: - появиться, если отличается от среднего . Иначе - управляющее воздействие возникнет, если развиваемая агрегатом Q будет отличаться от предписанной мощности, определенной по суммарной реактивной мощности станции, приходящейся на один генератор. Структурная схема регулятора Общий регулятор возбуждения (ОРВ) через усилитель посылает управляющие сигналы Rпр. в исполнительные элементы, осуществляя регулирование напряжения на шинах ВН. Если реактивная мощность генераторов одинакова, то напряжения на выходах измерительных преобразователей (ИП) также будут одинаковы, и ток в цепях уравнивания будет отсутствовать. При неравенстве фактического и предписанного параметра распределения возникает корректирующий сигнал R соответствующего знака от схемы уравнивания реактивных нагрузок, который поступает в ИЭ. Исполнительный элемент будет изменять возбуждение до тех пор, пока реактивная нагрузка не станет равной предписанному значению, т.е. у всех генераторов будет одинаковой. Если ИЭ содержит интегрирующие звенья, то система распределения в обеих схемах астатична. В противном случае имеется статическая погрешность распределения. В зависимости от системы возбуждения и устройств АРВ ГУВ может содержать: 1. Статический центральный АРВ и статическое устройство уравнивания реактивной нагрузки. По такому типу строится ГУВ на генераторах с электромашинными системами возбуждения и АРВ пропорционального действия. 2. Астатический центральный АРВ и астатическое устройство уравнивания реактивной нагрузки. Применяется на АРВ СД, поскольку первый способ снижает эффективность АРВ по производным, не обеспечивает требуемую точность распределения Q и регулирования напряжения. Приведенная схема – есть по сути второй вариант (ВЭИ): медленно действующее астатическое устройство ГУВ с сохранением индивидуальных регуляторов возбуждения. Центральный регулятор астатический пропорционального действия. И астатическое устройство УРН (Ш1-Ш2) на основе многолучевой звезды. В качестве интегрирующих звеньев АРВ и УРН используются ЭД в виде передающего сельсина (центральный регулятор) и двухфазного ЭД устройства УРН. Передающий и приемные сельсины индивидуальных АРВ образуют синхронный вал передачи воздействия от ЦАРВ на устройства изменения уставок индивидуальных АРВ. "Энергосетьпроект" разработал микропроцессорную систему группового регулирования напряжения (ГРН-М). Распределение управляющих воздействий между генераторами в основном режиме по равенству токов ротора, в режиме минимального возбуждения – по равенству реактивных нагрузок с коррекцией по активной мощности. Достоинства: 1. Адаптивность к изменению электрической схемы станции и внешних параметров сети. 2. Возможность расширения функций. Основу составляют две микро-ЭВМ. Возможен одно- и двухмашинный режим работы. При двухмашинном режиме обе ЭВМ принимают информацию от датчиков аналоговых сигналов и дискретных сигналов для анализа первичной схемы, обрабатывают и рассчитывают управляющие воздействия. При совпадении результатов расчета рабочая ЭВМ (назначается оператором) осуществляет управление выходными реле своего УСО. При несовпадении – производится самотестирование. Если выявляется отказ одной из ЭВМ, комплекс переходит в одномашинный режим. Если тест не выявляет неисправность, то работа ГРН-М блокируется. Предусмотрена возможность телеуправления уставками, задания графика напряжения. В настоящее время разработана 2-х уровневая микропроцессорная интегрированная АСУ ТП ГЭС и ГАЭС. Нижний агрегатный уровень содержит устройства: Сбора и первичной обработки информации о состоянии ГГ и трансформаторов блока, схемы подключения, контроля и диагностики агрегатов и коммутационного оборудования; Комплексного автоматического управления блоком "турбина-генератор-трансформатор" (МК автоматический синхронизатор, АРЧиМ, АРВ); Регистрации аварийных ситуаций. Верхний уровень (общестанционный) состоит из подсистем: Представления и отображения информации о нормальном режиме, регистрации а.р.; Автоматического управления н.р. станции; Противоаварийной автоматики; Информационной связи с вышестоящим уровнем управления и комплексного учета электроэнергии. Общестанционное устройство автоматического регулирования напряжения и реактивной мощности выявляет отклонений U и Q от предписанного значения и воздействует на задающие элементы изменения уставок, воздействует на АРКТ автотрансформаторов. Отличительная особенность МП реализации: Прогнозирование реактивной нагрузки ЭлСт, необходимой для поддержания на предписанном уровне напряжения на шинах на основе учета регулировочной характеристики ГЭС - Q=f(Uпред.); Учет различий регулировочных характеристик ГГ и индивидуальных ограничений по Q, её перераспределение в зависимости от режима работы (Ген., СК, насосный, от активной нагрузки); Анализ перетоков реактивной мощности через АТС между сборными шинами при управлении АРКТ; Поагрегатный контроль выполнения управляющих воздействий и выдачу соответствующей информации. Автоматическое регулирование напряжения на подстанции Назначение Оптимальный режим работы потребителей будет при оптимальном уровне напряжения. Например, при снижении напряжения на 10% вращающий момент асинхронных двигателей уменьшается на 19%, в электрических печах время плавки возрастает в 1,5-2 раза при снижении напряжения на 5%, при в/ч закалке – брак. При увеличении напряжения на 10% срок службы ламп накаливания снижается в 3 раза. Поэтому допустимое отклонение напряжения - U=5%. Напряжение на шинах НН подстанции: Где U'п – напряжение на шинах ВН приемной подстанции; UШ – на шинах отправной подстанции; R, X – активные и реактивные сопротивления ВЛ и трансформатора; P, Q – , мощности, передаваемые по ВЛ; N – коэффициент трансформации трансформатора. Повлиять на напряжение у потребителя Uп можно: Изменив Uш (с помощью АРВ); Изменить Q (не передавать по линии), что может осуществляться регулированием СК или СД, а также включением (отключением) статических конденсаторов, установленных на подстанции; Изменить N – коэффициент трансформации трансформаторов (РПН). Автоматический регулятор напряжения трансформаторов Современные трансформаторы оборудованы устройствами РПН (переключатель ответвлений под нагрузкой) и поставляются совместно с автоматическими регуляторами коэффициента трансформации (АРНТ), например, БАУРПН, АРТ-1Н. Особенности автоматического регулирования коэффициента трансформации: 1) Дискретность действия регулятора, его нечувствительность к U < U ступени регулирования (1.25 – 2.5)%. 2) Нечувствительность к искажению формы кривой напряжения. 3) Действие с относительно большими выдержками времени (не менее 60-80 сек., чтобы не производить переключения при кратковременных изменениях напряжения – пусках, СЗП, удаленных КЗ). 4) Необходимость обеспечения встречного регулирования, т.е. с отрицательным статизмом. В связи с этим к АРНТ применяют следующие требования: 1) Реагирование на среднее значение выпрямленного напряжения. 2) Релейность действия с заданной зоной нечувствительности измерительного органа напряжения. 3) Высокий коэффициент возврата релейных элементов. 4) Необходимость ввода в ИО сигнала по току нагрузки Iнагр для задания статизма по току. Переключение отпаек проводится следующим образом KS – контакты переключателя ответвлений. В исходном состоянии (1) ток протекает по KS1, KS2, KM1, KM2, L (индуктивность катушки реактора) обтекается в разных направлениях, следовательно, общее сопротивление ХL=0. Переключающее устройство приводится в движение электродвигателем и поэтому содержит механическое устройство, преобразующее непрерывное вращательное движение в дискретное. Первая операция - размыкание KM2 и переключение KS2 в условиях отсутствия в цепи тока. Ток нагрузки протекает по KS1, KM1, L. Затем замыкается KM2. Возникает режим моста: два ответвления включены через две согласно включенные обмотки реактора, ток мал. Далее размыкается KM1, переключается KS1, включается KM1. АРТ-1Н Назначение Автоматическое управление электроприводами переключателя отпаек. Управление осуществляется импульсными сигналами. Устройство имеет возможность: изменения уставок по напряжению; контроля сигнализации и блокировки при неисправности тракта регулирования и электроприводов РПН; Контроля и блокировки при рассогласовании переключений параллельно работающих трансформаторов и автотрансформаторов. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА Структурная схема содержит 3 основных функциональных звена: 1) тракт регулирования с двумя каналами управления ("убавить", "прибавить"); 2) блок управления и контроля (БУК); 3) генератор тактовых импульсов с элементами изменения периода следования (ГТИ). В состав тракта регулирования входят (1-9): 1 – сумматор 2 – датчик тока (Uк – контролируемое напряжение, Uтк – напряжение токовой компенсации) 3 – измерительный орган, в котором формируется и задается зона нечувствительности и уставки по напряжению АРТ-1Н 4,5 – элементы выдержки времени 6,7 – элементы запрета 8,9 – исполнительные элементы БУК – Блок управления и контроля (10-12). 13 - ГТИ Контролируемое напряжение Uк суммируется с напряжением Uтк, формируемое датчиком тока. Этим осуществляется токовая компенсация (по аналогии с токовой компенсацией реактивного сопротивления трансформатора блока). Благодаря токовой компенсации обеспечивается так называемое "встречное регулирование", необходимое для поддержания напряжения на шинах потребителя (а не в месте установки АРНТ). Uш – напряжение на НН шин подстанции. Если бы Uш поддерживалось на неизменном уровне, то с увеличением тока нагрузки напряжение у потребителя снижалось: Поэтому к измерительному органу подается напряжение: ZТК – сопротивление токовой компенсации. Если ZТК выбрать так, чтобы ,то => => регулятор контролирует напряжение не на шинах, а у потребителей, поддерживая его на неизменном уровне. Характеристика регулирования напряжения на шинах: Регулятор обеспечивает встречное регулирование Так как от шин таких подстанций питается много потребителей, имеющих различную удаленность от шин подстанции, то ZТК надо подобрать как среднеудаленное значение сопротивления питающих кабелей, или выделить наиболее мощный и поддерживать его напряжение. Элемент 3 обеспечивает преобразование сигналов, поступающих от сумматора, формирует зону нечувствительности, изменение уставок и выдачу сигналов в элементы 4-5. Уставки регулятора по напряжению регулируются в пределах 85-110%, двумя ступенями регулирования: Грубо – 5% Точно – 1% Уставки по зоне нечувствительности регулируются ступенями от 0 до 4% со ступенью 0.5%. Зона нечувствительности – для предотвращения излишних переключений РПН при небольших колебаниях напряжения. Элементы 4,5 создают выдержку времени на срабатывание (регулируется от 60 до 180 с) и осуществляют задержку сброса накопленного времени для отстройки от кратковременных бросков контролируемого напряжения. В цепях исполнительных элементов 8,9 включены элементы запрета 6,7, которые запрещают действие АРНТ при достижении приводными механизмами концевых положений, а также при неисправностях электроприводов и элементов схемы регулятора. Управляющие команды на элементы запрета подаются от БУК, в состав которого входят элемент исправности регулятора 10, исправности электроприводов 11 и фиксации команды "переключение" электропривода 12. Одновременно с командой на запрет БУК выдает сигнал "неисправность". Исправность электропривода контролируется по результатам команд управления ("пошел" или "не пошел") и по времени ("закончил" или "застрял"). БУК управляет также измерительным органом 3 и ГТИ в процессе переключения: Изменяет частоту следования тактовых импульсов, которыми задается масштаб времени для оценки длительности действия разных элементов устройства; Через элемент 3 дает сигнал проверки – тест. Так при снижении U ниже границы зоны нечувствительности элемент 5 запускается и срабатывает с установленной выдержкой, выдавая сигнал на ИЭ 9. Если переключение задержится и произойдет лишь после определенного такта ГТИ фиксируется неисправность привода. При запуске электропривода изменяется тактовая частота. Если она осталась неизменной – фиксируется неисправность в системе регулирования. В однофазных трансформаторах, в з-х фазных АТС с регулированием в обмотках среднего напряжения, а также при воздействии АРНТ на два параллельно работающих трансформатора предусмотрена блокировка действия регулятора при длительном рассогласовании на одну ступень РПН. Дополнение После начала процесса переключения от электропривода (ЭП) поступает сигнал 1) в БУК, который увеличивает период Ттакт следования импульсов ГТИ до значения, превышающее длительность переключения ответвлений трансформатора; 2) увеличивает зону нечувствительности регулятора. Это необходимо для проверки исправности регулятора и привода РПН. Если привод не запустился (не пришел сигнал в БУК о начале процесса переключения) или если до момента появления импульса от ГТИ с увеличенным Ттакт не поступил сигнал от ЭП о завершении переключения отпайки – фиксируется неисправность ЭП, повторное воздействие на ЭП запрещается, выдается информация о неисправности. Увеличением зоны нечувствительности производится проверка регулятора. Так при возникновении отклонения напряжения, при котором требуется переключение не менее 2-х ответвлений обмотки трансформатора, увеличение нечувствительности обуславливает отсутствие сигнала от исправной измерительной части после переключения одного ответвления. Если это так, то зона нечувствительности восстанавливается и разрешается следующий пуск ЭП на переключение 2-го ответвления без повторной выдержки времени. Если же от измерительного элемента сигнал не снялся, то фиксируется неисправность регулятора, повторный запуск ЭП запрещается, выдается сигнал "неисправность". "АББ-реле Чебоксары" выпускает микропроцессорный автоматический регулятор SPAU 341С. Это интегрированное автоматическое устройство, выполняющее кроме собственно функций регулятора набор дополнительных сервисных функций, свойственных МКС (фиксирует U, I, и т.д.). |