СИСТЕМА МОНИТОРИНГА АВТОМАТИЧЕСКИХ РЕГУЛЯТОРОВ ВОЗБУЖДЕНИЯ И СИСТЕМ ВОЗБУЖДЕНИЯ ГЕНЕРАТОРОВ

Область техники
Полезная модель относится к электроэнергетике и может быть использована для оценки корректности функционирования автоматических регуляторов возбуждения (АРВ) и систем возбуждения (СВ) генераторов электроэнергетических систем (ЭЭС).
Уровень техники
Устойчивая и надежная параллельная работа российских энергосистем во многом зависит от правильной и эффективной работы СВ и АРВ генераторов. Существенным фактором, снижающим системную надежность, является отсутствие оперативных средств контроля функционирования СВ и АРВ с целью обеспечения анализа их работы в режиме онлайн.
В настоящее время в ЕЭС России находится в эксплуатации значительное количество разнообразных программно-технических комплексов и систем, предназначенных для решения различных задач мониторинга, в частности система мониторинга переходных режимов (СМПР) [1].
Измерения в СМПР осуществляются цифровыми регистраторами параметров электрического режима и синхронизированы по времени с помощью спутниковой системы глобального позиционирования (GPS). Данные от регистраторов с метками времени передаются на сервер СМПР -автоматическую систему сбора информации с регистраторов СМПР (АС СИ СМПР), на котором устанавливается специализированное программное обеспечение, которое обеспечивает сбор данных от всех регистраторов и производит их обработку, вычисление, хранение, а так же отображение в режиме реального времени текущих параметров состояния ЭЭС и выдачу сообщений и сигналов в диспетчерские центры.
Известны технические решения, как, например, система [2], представляющая собой программно-аппаратный комплекс, способный производить в реальном времени обработку больших объемов данных, получаемых с помощью регистраторов СМПР, в котором синхронизированная информация используется для оценки состояния ЭЭС, ее системной надежности, при решении задачи контроля динамической устойчивости. Однако ни данная система, ни собственно СМПР не предусматривают контроль функционирования СВ и АРВ генераторов ЭЭС.
Известен метод и реализующая его система «On-line тестирования и диагностики системного стабилизатора» [3], согласно которым on-line тестирование эффективности и работоспособности системы возбуждения синхронного генератора (включая регулятор напряжения и системный стабилизатор) предлагается проводить подачей на вход системного стабилизатора сигнала, представляющего собой синусоидальные колебания с частотой 0.5 Гц, и ступенчатым изменением уставки регулятора напряжения, позволяющим инициировать колебания в ЭЭС. Специальная анализирующая система регистрирует отклик системы возбуждения на указанные воздействия и выдает заключение о ее работоспособности (или неработоспособности). Однако известное техническое решение предполагает включение в состав системного стабилизатора дополнительного устройства - электрического преобразователя, который генерирует дополнительные искусственные тестовые сигналы определенного типа для реализации процедуры проверки в условиях текущей эксплуатации АРВ и СВ генераторов. Такая процедура, кроме того, связана с рисками нежелательных нарушений в процессе нормальной эксплуатации ЭЭС.
Система мониторинга переходных режимов [1] принимается за прототип.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом является создание системы мониторинга функционирования системных регуляторов в части автоматических регуляторов возбуждения и систем возбуждения генераторов электростанции или генераторов ЭЭС в целом, которая выполняет контроль работоспособности устройств АРВ и СВ при управлении режимами ЭЭС по данным текущей регистрации параметров режима работы генераторов в различных режимах работы - эксплуатационных, аварийных, особых (режим ограничения минимального возбуждения и режим ограничения двукратного значения тока ротора).
Система мониторинга автоматических регуляторов возбуждения (АРВ) и систем возбуждения (СВ) генераторов ЭЭС при различных режимах работы, как и СМПР по [1], принятая за прототип, содержит:
измерители электрических параметров;
измерительные преобразователи, осуществляющие формирование привязанных к системе единого времени цифровых режимных параметров;
сервер сбора информации;
локальную сеть для связи измерительных преобразователей с сервером сбора информации;
центр сбора информации.
Следующие признаки предлагаемой полезной модели являются отличительными:
- в качестве измерителей электрических параметров используются датчики режимных параметров генераторов - мгновенных значений фазных напряжений и токов трех фаз генератора, напряжения возбуждения и тока возбуждения генератора; и датчики дискретных сигналов штатной автоматики системы возбуждения контролируемых генераторов, связанные по локальной сети с анализатором функционирования АРВ-СВ генераторов электростанции;
- измерительные преобразователи осуществляют формирование цифровых режимных параметров контролируемых генераторов - напряжения статора, напряжения возбуждения, реактивной мощности, частоты напряжения на статоре, тока возбуждения, активной мощности и абсолютного угла напряжения статора;
- в качестве сервера сбора информации используется анализатор функционирования АРВ-СВ генераторов электростанции, предназначенный для выполнения алгоритмической обработки полученных данных и содержащий программное обеспечение, осуществляющее следующие основные функции:
- прием информации от измерительных преобразователей и датчиков дискретных сигналов;
- контроль правильности функционирования АРВ и СВ;
- формирование линейных, расчетных и аварийных файлов файлового хранилища архивов;
- отображение информации о правильной работе или о возможных неисправностях, а также о сообщениях программы на дисплее;
- периодическую выдачу информации о правильной работе или возможных неисправностях в работе АРВ и СВ на выходной регистратор ЭЭС,
- центром сбора информации является выходной регистратор ЭЭС, содержащий программное обеспечение, необходимое для сбора данных от всех анализаторов электростанций, их обработки, хранения, а так же отображения в режиме реального времени текущей информации от анализаторов функционирования АРВ-СВ генераторов электростанций и отображение сообщений и сигналов.
Возможно выполнение системы мониторинга АРВ-СВ генераторов ЭЭС с единым измерительным преобразователем для всех генераторов электростанции, входы которого связаны с выходами датчиков режимных параметров всех генераторов, а выход соединен со входом анализатора электростанции. Использование такого технического решения целесообразно для электростанций с малым числом генераторов.
Осуществление полезной модели
Блок-схема заявляемой системы мониторинга АРВ-СВ генераторов представлена на фиг.1. Система мониторинга автоматических регуляторов возбуждения и систем возбуждения генераторов содержит: датчики 1 и 4 генераторов, измерительные преобразователи 2, систему единого времени 3, локальную сеть 5, анализатор 6 функционирования АРВ-СВ и выходной регистратор ЭЭС 7.
На основе аналоговой информации, поступающей со штатных датчиков 1 режимных параметров генераторов - мгновенных значений фазных напряжений и токов трех фаз генератора, напряжения возбуждения и тока возбуждения генератора, измерительные преобразователи 2 осуществляют формирование привязанных к системе единого времени 3 (синхронизированных) цифровых режимных параметров контролируемых генераторов - напряжения статора, напряжения возбуждения, реактивной мощности, частоты напряжения на статоре, тока возбуждения, активной мощности и абсолютного угла напряжения статора. Данные по цифровым режимным параметрам совместно с дискретными сигналами, формируемыми датчиками 4 штатной автоматики системы возбуждения контролируемых генераторов в режиме ограничения минимального возбуждения и режиме ограничения двукратного значения тока ротора, по локальной сети 5 поступают на входы анализатора 6 функционирования АРВ-СВ генераторов электростанции. Программное обеспечение анализатора реализует алгоритмы, позволяющие в режиме онлайн на основе поступающей информации выявить генератор, являющийся источником синхронных колебаний в ЭЭС или межмашинных колебаний генераторов одной электростанции, а также идентифицировать пять характерных неисправностей в системе возбуждения и АРВ генератора, а именно:
- некорректность работы АРВ при возникновении в энергосистеме дефицита/избытка мощности;
- отсутствие или несвоевременный ввод релейной форсировки возбуждения;
- преждевременное снятие форсировки возбуждения;
- некорректность работы ограничителя минимального возбуждения;
- некорректность работы ограничителя двукратного тока возбуждения.
В результате в анализаторе формируются линейные, расчетные и аварийные архивы. Аварийный архив содержит информацию о времени обнаружения неисправности и ее характере, а также массив данных линейного архива за интервал времени, в течение которого существует сигнал о неисправности.
Анализатор 6 периодически посылает сообщение о функционировании СВ и АРВ на выходной регистратор ЭЭС 7. При обнаружении неисправности посылаемое сообщение содержит информацию о возникновении неисправности и ее виде.
В настоящее время пилотная система мониторинга АРВ-СВ генераторов реализована и запущена в опытную эксплуатацию на базе филиала «Северо-Западная ТЭЦ» ОАО «ИНТЕР РАО - Электрогенерация» и ОДУ Северо-Запада для генераторов ПГУ-1 Северо-Западной ТЭЦ. В качестве измерительных преобразователей используются специально доработанные для этого пилотного проекта многофункциональные измерительные преобразователи МИП-02 компании RTSoft. В качестве выходного регистратора используется автоматическая система сбора информации с регистраторов СМПР, функционирующая в настоящее время в ОАО «СО ЕЭС».
На фиг.1: Uf и If - напряжение и ток возбуждения генератора; Uф и Iф - фазное напряжение и фазный ток генератора.
Источники информации
1. Могилко Р.Н.: «Система мониторинга переходных режимов для объектов РАО «ЕЭС России», журнал «Энергетик», 7/2006.
2. Патент CN101577426 «Система оценки состояния энергосистемы по данным WAMS».
3. Патент US4741023 (A) «On-line test and diagnostic system for power system stabilizer».