УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РАЗГРУЗКОЙ ТУРБИН ЭНЕРГОБЛОКОВ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Полезная модель относится к информационно-измерительной и вычислительной технике и может быть использована в устройствах для обработки результатов регистрации параметров электрических режимов на объектах энергообъединения, например турбин энергоблоков электростанций, и корректировке на этой основе управляющих воздействий по условиям динамической и статической устойчивости. Необходимость в корректировке управляющих воздействий возникает при существенном отличии реального возмущения от расчетного (например, при затяжном коротком замыкании). При этом, в качестве входных физических величин используются синхронизированные измерения режимных параметров, выполняемые с помощью многофункциональных измерительных преобразователей, установленных на шинах генераторов энергоблоков электростанций и приемной энергосистемы:
Известно устройство для управления разгрузкой турбин энергоблоков электростанций на основе регистрации параметров переходных процессов изменения напряжения и тока в электрических сетях при авариях, содержащее группу аналоговых датчиков, группу цифровых датчиков, многоканальные первый аналоговый и второй цифровой коммутаторы, формирователь модуля, нуль-орган, источник опорных напряжений, дешифратор, первое, второе и третье оперативные запоминающие устройства, постоянное запоминающее устройство, микроконтроллер, таймер, первый-четвертый одноканальные аналоговые коммутаторы, аналого-цифровой преобразователь, первый и второй аналоговые компараторы, регистр, первый-пятый счетчики, первый-третий триггеры, элемент И-НЕ, первый-пятый элементы И, первый-четвертый элементы ИЛИ, первый-шестнадцатый одновибраторы, числовой компаратор и генератор тактовых импульсов [RU 2376625, C1, G06F 17/40, 20.12.2009].
Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности.
Известно также устройство для управления разгрузкой турбин энергоблоков электростанций путем дистанционного контроля параметров тока и напряжения в высоковольтной части электроэнергетических систем, включая контроль переходных процессов в этих системах, содержащее подключенный к высоковольтной сети высоковольтный измерительный модуль, включающий в себя магнитно-связанный с высоковольтной сетью пассивный преобразователь сетевого тока и/или электрически связанный с высоковольтной сетью пассивный преобразователь сетевого напряжения, при чем, высоковольтный измерительный модуль содержит блок вторичного электропитания, подключенные к блоку вторичного электропитания, магнитно-связанный с высоковольтной сетью низковольтный питающий трансформатор тока и/или электрически связанный с высоковольтной сетью и включенный в цепь пассивного преобразователя сетевого напряжения низковольтный питающий трансформатор напряжения с фильтрующим конденсатором, шунтирующим первичную обмотку, и параллельным ему демпфирующим резистором, активный преобразователь сигналов измерительной информации, соединенный с пассивным преобразователем сетевого тока и/или пассивным преобразователем сетевого напряжения и блоком вторичного электропитания и имеющий радиочастотный и/или оптический выходы для преобразованных сигналов измерительной информации, а пассивный преобразователь сетевого напряжения выполнен в виде последовательно соединенных высоковольтного опорного конденсатора и низковольтного плеча, причем, все элементы высоковольтного измерительного модуля, кроме высоковольтного опорного конденсатора, помещены в электрический экран, соединенный с сетевым проводом через дроссель и параллельный ему демпфирующий резистор [RU 2143165, C1, H02J 13/00, 20.12.1999].
Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному (прототипом) является устройство для управления разгрузкой турбин энергоблоков электростанций на основе регистрации параметров переходных процессов изменения напряжения и тока в электрических сетях, содержащее блок измерения режимных параметров, состоящий из группы аналоговых датчиков, аналогового коммутатора, группу цифровых датчиков, аналоговый и цифровой коммутаторы, первый-четвертый счетчики, группу оперативных запоминающих устройств, постоянное запоминающее устройство, микроконтроллер, таймер, регистр, аналого-цифровой преобразователь, генератор тактовых импульсов, D-триггеры, первый-четвертый одновибраторы [RU 2402067, C1, G06F 17/40, 20.10.2010].
Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности, поскольку оно не позволяет по результатам регистрации параметров переходных процессов изменения напряжения и тока определять и корректировать управляющие воздействия на турбины энергоблоков электростанций (генераторы) по условиям их динамической и статической устойчивости.
Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей устройства.
Задача решается путем разработки и введения дополнительного арсенала технических средств, позволяющих определять и корректировать управляющие воздействия на турбины энергоблоков электростанций (генераторы) по условиям их динамической и статической устойчивости. В устройство, содержащее блок измерений режимных параметров, введены последовательно соединенные блок синхронизации удаленных измерений, блок, выход которого соединен со входом блока измерений режимных параметров, блок определения аварийных возмущений, вход которого соединен с выходом блока измерений режимных параметров, блок определения параметров импульсной разгрузки, блок определения угловых характеристик, блок оценки запасов динамической и статической устойчивости и блок формирования корректирующих воздействий.
На чертеже представлена электрическая функциональная схема устройства управления разгрузкой турбин энергоблоков электростанций.
Устройство управления разгрузкой турбин энергоблоков электростанций содержит последовательно соединенные блок 1 синхронизации удаленных измерений, блок 2 измерений режимных параметров, блок 3 определения аварийных возмущений, блок 4 определения параметров импульсной разгрузки, блок 5 определения угловых характеристик, блок 6 оценки запасов динамической и статической устойчивости и блок 7 формирования корректирующих воздействий.
Блок 1 синхронизации удаленных измерений, блок 2 измерений режимных параметров являются стандартными блоками информационно-измерительной техники. Остальные блоки являются элементами, охарактеризованными на функциональном уровне, и описываемая форма их реализации предполагает использование программируемого (настраиваемого) многофункционального средства, поэтому ниже представляются сведения, подтверждающие возможность выполнения таким средством конкретной предписываемой ему в составе данного устройства функции, в том числе вычислительные алгоритмы.
Устройство управления разгрузкой турбин энергоблоков электростанций работает следующим образом.
Блок 1 синхронизации удаленных измерений может быть выполнен в виде приемника от спутника синхронизирующих импульсов.
Блок 2 измерений режимных параметров может быть выполнен в виде двух многофункциональных измерительных преобразователей, установленных на шинах генератора энергоблока электростанции и приемной энергосистемы, соединенных линией электропередачи:
Блок 2 формирует временную последовательность (например, через каждые 0,02 с) режимных параметров:
г
U (t) - действующее значение напряжения на шинах генератора
с
U (t) - действующее значение напряжения на шинах приемной энергосистемы
гс
г
с
S (t) - взаимный угол между векторами напряжений U и U
г
г
P (t), Q (t) - активная и реактивная мощности, выдаваемые генератором.
вз
гс
вз
Блок 3 определения аварийных возмущений определяет момент возникновения аварийного возмущения по факту резкого изменения активной мощности (), выдаваемой генератором, фиксирует время возникновения (t) и величину этого изменения. По выдаваемым до возникновения аварийного возмущения активной и реактивной мощности генератора вычисляется внутренний угол ротора, а затем и угол ротора относительно вектора напряжения шин приемной системы (δ(t)).
вз
гс
вз
Таким образом, в блоке 3 определяется момент возникновения возмущающего воздействия t, значение угла ротора генератора в этот момент δ(t), величина изменения (снижения) активной мощности, выдаваемой генератором.
Блок 4 определения параметров импульсной разгрузки предназначен для определения параметров импульсной разгрузки генератора, при этом, глубина разгрузки принимается пропорциональной снижению активной мощности генератора. Продолжительность импульса соответствует
продолжительности возмущающего воздействия. Снятие возмущающего воздействия фиксируется по факту резкого увеличения активной мощности генератора.
Блок 5 определения угловых характеристик предназначен для идентификации угловой характеристики электрического режима генератора и скольжения ротора. Для этого собственная и взаимная проводимость ЭДС генератора определяются путем решения итерационным методом системы из m уравнений, составленных для разных моментов времени выдаваемой генератором мощности, относительно неизвестных проводимостей:
,
где
i=1, …m,
i - номер замера режимных параметров,
m - число замеров режимных параметров в процессе изменения выдаваемой генератором мощности;
11
11
12
12
y, α, y, α - модули и аргументы собственной и взаимной проводимостей ЭДС генератора энергоблока.
При этом ЭДС генератора и угол ротора в каждый момент времени вычисляются по известным активной и реактивной мощностям, внутреннему сопротивлению генератора. Скольжение ротора определяется путем дифференцирования взаимного угла ротора генератора.
T
Блок 6 определения запасов динамической и статической устойчивости предназначен для оценки запасов динамической и статической устойчивости. Для этого запасенная ротором генератора кинетическая энергия взаимного движения определяется через скольжение в момент снятия возмущения. При нулевой импульсной разгрузке турбины запас динамической устойчивости определяется из соотношения потенциальной энергии торможения ротора, вычисляемой как интеграл от небаланса электрической и механической мощностей на валу ротора при изменении угла от угла при снятии возмущения до критического (при равенстве электрической и механической мощностей), и запасенной ротором кинетической энергии. Запас статической устойчивости определяется соотношением максимума угловой характеристики электрической мощности и постоянной в процессе мощности турбины. При ненулевой мощности импульсной разгрузки турбины определение потенциальной энергии торможения ротора (площадки торможения) связано с определенными трудностями ввиду нелинейного характера изменения мощности турбины и движения ротора во времени и, соответственно, в координатах мощности и угла. Аналитическое решение этой задачи может быть получено, если выполнить многовариантную аппроксимацию кривой P(δ). Вид аппроксимирующих кривых будет зависеть от скоростей изменения мощности турбины (о которой можно судить по экспериментально снятым моментно-импульсным характеристикам турбины) и угла ротора.
Блок 7 формирования корректирующих воздействий предназначен для корректировки управляющих воздействий по условиям динамической и статической устойчивости. Необходимость в корректировке управляющих воздействий возникает при существенном отличии реального возмущения от расчетного (например, при затяжном коротком замыкании). После снятия возмущения, если при проверке устойчивости не выполняется критерий динамической или статической устойчивости, вводятся управляющие воздействия по дополнительной импульсной или по длительной разгрузке турбины. Величина дозировки воздействий определяется пропорционально недостающей потенциальной энергии торможения или превышения мощностью турбины максимума электрической мощности генератора.
Таким образом, благодаря усовершенствованию известного устройства за счет введения дополнительного арсенала технических средств, в частности введения последовательно соединенных блока синхронизации удаленных измерений, выход которого соединен со входом блока измерений режимных параметров, блока определения аварийных возмущений, вход которого соединен с выходом блок синхронизированных измерений режимных параметров, блока определения параметров импульсной разгрузки, блока определения угловых характеристик, блока оценки запасов динамической и статической устойчивости и блока формирования корректирующих воздействий, достигается требуемый технический результат, заключающийся в расширении функциональных возможностей, поскольку в предложенном устройстве реализуется не только регистрация параметров переходных процессов изменения напряжения и тока, но и определяются (корректируются) управляющие воздействия на турбины энергоблоков электростанций по условиям динамической и статической устойчивости параллельной работы генератора(ов) в энергосистеме.