Статические реле

Блок напряжения (БН) предназначен для изменения регулируемого напряжения и получения сигнала ∆U_r отклонения напряжения синхронной машины от значения напряжения, заданного уставкой U_y1 и сигнала Uг’. Напряжение U_y1 является уставкой АРВ. В БН напряжение синхронной машины U_r 'сравнивается с напряжением уставки Uу1 Уставка принимается такой, чтобы ,при U_r = U_rном напряжение выхода БН было равно нулю. Уставка U_Y1 изменяется автоматически под воздействием блока уставки напряжения (БУН), блока ограничения тока ротора (БОР), блока ограничения минимального возбуждения (БОМВ), блока реактивного тока (БРТ).

 Блок уставки напряжения (БУН) служит для изменения уставки Uy1 блока БН, Предусматривается возможность дистанционного и автоматичекого изменения уставки. Автоматическое изменение уставки осуществляется в соответствии с заданной программой при пуске и останове синхронного генератора, а также в случаях его синхронизации н разгрузки по реактивной мощности при действии блока реактивного тока БРТ,

 Блок подгонки уставки напряжения (БПУН) вместе с БУН автоматически изменяет уставку U_Yi блока БН в случаях точной синхронизации самосинхронизации, а также при переходах с резервного возбудителя на рабочий с ручного управления на автоматическое регулирование возбуждения,

 Блок ограничения минимального возбуждения (БОМВ) предназначен для ограничения потребляемой из сети генератором реактивной мощности значением, допустимым для заданной активной мощности, путем ограничения минимального значения тока возбуждения, Блок ОМВ содержит

устройство измерения активной составляющей тока статора. Реактивная составляющая тока поступает на вход БОМВ от БРТ. Пока реактивная мощность, потребляемая генератором из сети, не превышает допустимой, сигнал на выходе БОМВ отсутствует и БОМВ не оказывает влияния на работу УАРВ. Если потребляемая реактивная мощность превысит допустимое значение, то на выходе БOMB появляется сигнал, который поступает на вход БН. При этом уставка напряжения U_yl увеличивается, в результате этого ток возбуждения возрастает и ограничит потребление реактивной мощности.

Блок реактивного тока (БРТ) предназначен для создания необходимого статизма, обеспечивающего распределение реактивной мощности между параллельно работающим» синхронными генераторами, и для компенсации индуктивного падения напряжения в трансформаторе блока синхронный генератор—трансформатор. Компенсация падения напряжения обеспечивается путем воздействия БРТ на вход БН. С другого выхода БРТ сигнал поступает на БОМВ для ограничения минимального возбуждения и на БУИ для разгрузки по реактивной мощности.

Блок тока (БТ) предназначен для измерения тока ротора я статора оператора и получения первой производной тока ротора Iр и падения напряжения, пропорционального току ротора или статора, поступающего в блок измерения перегрузки (БИП) и в блок ограничения тока ротора (БОР) для ограничения перегрузки по току ротора статора. Напряжение на выходе БТ пропорциоиально току (ротора или статора), значение которого в данный момент времени наиболее превосходят свое допустимое значение.

Блок измерения  перегрузки (БИП) фиксирует перегрузку ротора статора) генератора, ограничивает время перегрузки в зависимости от теплого состояния машины и ограничивает нагрузки в режиме остывания генератора при запрете повторной перегрузки. Блок состоит из фиксатора величины перегрузки, тепловой модели и фиксатора нагрева. Фиксатор перегрузки сравнивает напряжение уставкиUу2 с напряжением, пропорциональным току ротора статора генератора (от БТ). Фиксатор перегрузки включает в работу тепловую модель и через блок промежуточных реле (БПР) выдает сигнал о пере- 1узке генератора, а также воздействует на БОР,

Блок ограничения  тока ротора (БОР) предназначен дли ограничения тока ротора в режиме перегрузки при перегреве ротора к для огра- реняя тока ротора в режиме форсировки двукратной величиной по отношению к номинальному значению. В состав БОР входят: фиксатор перегрузки, устройство сигнализации о перегрузке (действует на БПР), устройство изменения ротора U_y| АРВ (действует на БН) и устройство изменения уставки тока ротора с двукратного на номинальное значение тока ротора. На вход БОР подают: напряжение с выхода БТ, напряжение с выхода БИП, пропорционально к нагреву генератора, команда от защиты ротора на ограничение перегрузки, в результате сравнения этих сигналов с уставкой напряжения U_Yа выдается команда на изменения уставки АРВ (БН) и предусматривается соответствующая сигнализация

Блок частоты  и защиты (БЧЗ) состоит из блока частоты и блока защиты. Блок частоты осуществляет формирование сигналов, пропорционально отклонению частоты ∆f и ее производной f', используемых для регулирования ее возбуждения генератора с целью повышения устойчивости при качаниях и переходных режимах в энергосистеме. Блок защиты предназначен для отключения каналов ∆f и f при увеличении либо напряжения, либо частоты выше предельно допустимых значений, а также при одновременном нх повышении выше ванного значения, например при сбросе нагрузки.

Блоя форскровки (БФ) обеспечивает форсировку возбуждения генератора при коротких замыканиях. На вход БФ подается напряжение ∆U_Г сравнивается с напряжением уставки U_y4, которое принимается таким, что нормальном режиме сигнал на выходе БФ отсутствует. Он появляется при коротких замыканиях в сети, поступает на вход блока усиления (БУ) и прижит к форсировке возбуждения. После отключении к.з, и восстановления напряжения генератора до 1,02 Uу₄ форсировка возбуждения снимается с задержкой около 0,2 с. Уставку срабатывания можно изменять в пределах от 0,8 до 0,9 номинального напряжения генератора ступенями, равными 0,01 Uгном Коэффициент возврата БФ 1,02.

Блок обратной связи (БОС) обеспечивает в системе  регулирования возбуждения жесткую отрицательную обратную связь по напряжению ротора, В состав БОС входят делитель напряжении ДН, преобразователь напряжения и измерительный элемент. Делитель напряжения предназначен для согласования напряжения ротора с входными параметрами устройства. Напряжение с выхода БОС поступает на вход БУ и используется как сигнал отрицательной обратной связи.

Блок усиления (БУ) предназначен для суммирования всех сигналов регулирования» усиления результирующего сигнала и воздействия  на схему управления СУр форсированным VST1 и схему управления СУ_Р рабочим VST2 выпрямителями тиристорного возбудителя.

Блок контроля (БК1 осуществляет контроль исправности устройства АРВ. Если г на -входе УАРВ не равно нулю, а напряжение выхода U_вых отсутствует, то УАРВ неисправен. Информация о неисправности формируется в виде сигнала.

Блок промежуточных  реле (БПР) используется для гальванической развязки выходных цепей сигнализации УАРВ от цепей оперативного напряжения электростанции.

 

 

 

 

 

 

МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ   ТИРИСТОРНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Первый микропроцессорный автоматический регулятор тиристорного возбуждения сильного действия АРВ-СДМ был разработан в ВЭИ |8] сначала на базе микросредств управляющей вычислительной техники В7 (МСУВТ В7), затем на микропроцессорном комплекте (М ГI К) БИС серии К1810. В последнее время создана новая микропроцессорная модификация регулятора АРВ-М на микроконтроллере Е167-ЗИМ, выполненном на быстродействующем микропроцессоре SAB CI67CR-LM фирмы Siemens |9|. Эти регуляторы формируют ПД-алгоритм (АРВ-СДМ) и ПИД-алгоритм (АРВ-М) автоматического регулирования.

Основной и общей  их функциональной частью (рис. 2.4) является вычислительная часть ВЧ. Измерительно-преобразовательная ИПЧ и исполнительная ИЧ части |4|, как это принято в цифровых автоматических устройствах на ЭВМ и микропроцессорах, объединены под общим названием УСО — устройство связи с управляемым объектом.

Вычислительная функциональная часть выполнена на двух указанных взаиморезервируемых микро ЭВМ ЭВМI, ЭВМ2 или микропроцессорах МП1, MП2. Она программно реализует измерительные органы ИОН, ИОНЧ, ПОР u AT.; ИОТВ ИОУФ(см. рис. 2.2).

      Измерительно-преобразовательная часть содержит активные |4| вторичные измерительные          трансформаторы напряжения ИТН и тока ИТТ (или шунты), пассивные малоинерционные (τ = I мс)

 

 

 

 

первого порядка фильтры  нижних частот ФНЧ и элементы аналогового измерительного преобразования напряжений и токов АПН и АПТ. формирующие сигналы в виде:

чисто синусоидальных напряжений, пропорциональных фазным напряжениям  и токам синхронного генератора, используемые затем программными измерительными органами вычислительной части:

постоянных напряжений, пропорциональных напряжениям генератора и на шинах электростанции.

Они формируются усилителями, трехфазными выпрямителями с  пассивными или активными |4| ФНЧ, входящими в состав элементов АПН и АПТ.

Аналого-дискретным преобразователем АДП формируются импульсные напряжения (длительностью Т_И = 30 мкс) управления прерываниями и микро ЭВМ в целом.

Исполнительная  часть АРВ-СДМ состоит из цифро-аналогового преобразователя ЦАП, элементов аналогового гальванического отделения (развязки) ЭГР вычислительной части от исполнительной, усилителя ИУ, формирующею регулирующее воздействие на устройства УУ тиристорных преобразователей VST (см. рис. 2.2) возбудителя GE, времяимпульсного преобразователя ВИП и выходных герконов вывода дискретных сигналов (комплекта выходных реле КBP).

Времяимпульсный преобразователь ВИП и выходные герконы вывода дискретных сигналов (комплекта выходных реле КВР) выполняют исполнительные функции автоматического синхронизатора: воздействующие на механизм изменения частоты вращения гидрогенераторов МИЧ или механизм управления паровой турбиной МУТ, представляющие собой задающие элементы (элементы уставки) АРЧВ турбин и воздействующие на включение выключателя Q синхронного генератора.

Исполнительная  часть АРВ-М представляет собой разработанное устройство цифрового фазоимпульсного управления тиристорами возбудителя синхронного генератора ФИУ(см. рис. 2.2) |9|.

Регуляторы выполняют  ряд функций [8, 9] по ограничению режимных параметров (генерируемой и особенно потребляемой реактивной мощности и др.), технологических функций (управление начальным возбуждением и гашение поля генератора) и автоматической защиты управляемых тиристорных преобразователей возбудителя.

Регуляторы имеют развитый программно-аппаратный контроль исправности  всех его частей.

Основной группой программ комплекса математического обеспечения АРВ-СДМ и АРВ-М являются программы автоматического регулирования возбуждения и синхронизации генератора.

 

 

 МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ  АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР АРВ-СДМ

Микропроцессорным автоматический регулятор АРВ-СДМ длительное время поставлялся АО "Электросила" комплектно с турбогенератором. При его создании были разработаны алгоритмы программных измерительных органов и цифровой реализации алгоритма функционирования АРВ-СД.

Измерительные органы АРВ-СДМ. Функционирование программных измерительных органов АРВ-СДМ обеспечивается импульсами управления аналого-дискретного преобразователя АДП, формирующего короткие импульсы . в моменты времени изменения знака мгновенными синусоидальными напряжениями трех фаз , , с отрицательного на положительный — в момент положительных их переходов через нуль (рис. 2.5).

Измерительный орган амплитуды напряжения. Быстродействие вне измерительного органа напряжения АРВ-СДМ достигается фиксированием положительных амплитудных мгновенных значений напряжений трех фаз (рис. 2.5, а). Производится вычисление среднего значения амплитуды, которое сравнивается (путем вычитания) с заданным (предписанным) значением — вычисляется ее отклонение. На основе численного дифференцирования определяется производная амплитуды. Указанные операции производятся за время, не превышающее одной третьей части длительности периода промышленной частоты.

Амплитуда фиксируется  путем управления соответствующим каналом мультиплексора АЦП, включаемого импульсным напряжением на несколько микросекунд практически в момент прохождения фазным напряжением генератора через положительное амплитудное мгновенное значение.

Включение канала мультиплексора производится вычитающим счетчиком таковых импульсов (частотой 2 МГц), в который в момент прохождения мгновенным фазным напряжением через нуль записывается число , равное числу тактовых импульсов, которое размещается на интервале времени в четверть периода промышленной частоты. Запись числа производится импульсом формируемым АДП в момент изменения знака с отрицательного на положительный (положительного перехода через нуль) мгновенным фазным напряжением.

В момент времени Т₃ обнуления счетчика по переднему фронту импульса контроллером прерываний работы микропроцессора (МП) включается в работу программа ввода информации в микро-

 

 

ЭВМ и вычисления среднего значения амплитуды напряжения. Вычисления отклонения амплитуды и ее производной осуществляются отдельными программами.

Измерительный орган изменения частоты. Формирование сигналов по изменению и производной частоты производится на основе вычислений длительности периода промышленной частоты. В измерительном органе используется второй вычитающий счетчик так - токовых импульсов, в который периодически после каждого считывания до нуля вновь записывается число импульсов = N_max (рис. 2.5, б). Поэтому за время, равное длительности периода промышленной частоты, число импульсов в счетчике уменьшается на небольшую часть .

Разность числа импульсов = N'_a - , фиксируемых импульсными напряжениями , соответствующими положительным переходам через нуль мгновенным напряжением одной фазы, например U_a, получается пропорциональной истинной длительность и периода промышленной частоты. По трем таким замерам , = - и = N'_c - , производимым с использованием напряжений , и соответственно , (на графике рис. 2.5, б импульсы не показаны), вычисляются средняя истинная длительность , периода и частоты , _и = I/ напряжения синхронного генератора.