книги из ГПНТБ / Росман Л.В. Групповое управление возбуждением синхронных генераторов гидроэлектростанций

ного фактическому значению параметра распределения генератора R. Соответственно результирующий сигнал управления исполнительным органом пропорционален

Схемы другого класса в качестве заданного значения параметра распределения R0 используют среднее его

Рис. 2-4. Схема с уравниванием нагрузок.

тривает включение э. д. с. измерительного элемента ИЗ, измеряющего параметр распределения каждого генера­ тора, последовательно с обмоткой управления исполни­ тельного органа ИО того же генератора и соединение таких цепочек всех генераторов в многолучевую звезду на баланс э. д. с.

29

В эксплуатационном отношении схема рис. 2-3 имеет достоинства, заключающиеся в независимости цепей распределения каждого генератора, а также в легкости введения нелинейных зависимостей в закон распределе­ ния нагрузки Недостатками являются: возможность резкого изменения возбуждения генератора при повреж­ дении цепей задания параметра распределения или его измерения, большое количество кабельных связей, большие требуемые мощности ЦУР и обмоток управле­ ния ИО, а также неправильное действие схемы при бы­ стром увеличении R вследствие действия индивидуаль­ ных устройств АРВ (например, компаундирования), если Ro изменяется медленно.

Недостатком схемы, приведенной на рис. 2-4, являет­ ся возможность изменения возбуждения всех генерато­

С другой стороны, обрывы в цепях уравнивания не при­ водят к изменению нагрузки станции. Схема требует меньше аппаратуры и значительно меньшую мощность управления ИО.

Как явствует из тождественности (2-1а) и (2-16), принципиальные статические и динамические свойства систем распределения, построенных по обеим схемам, в основном одинаковы; поэтому в дальнейшем рассмо­ трение ведется главным образом применительно к схе­ ме уравнивания.

2-4. СХЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

По способу автоматического регулирования напря­ жения все предложенные системы ГУВ могут быть све­ дены, как указывалось, к двум вариантам:

а) системы, в которых автоматическое регулирова­ ние напряжения производится индивидуальными для каждого генератора регуляторами напряжения, а цен­ тральное устройство осуществляет лишь изменение уста­ вок индивидуальных регуляторов;

б) системы, в которых автоматическое регулирова­ ние напряжения производится центральным регулято­ ром при отсутствии индивидуальных регуляторов.

1 Например, для автоматического ограничения реактивной на­ грузки.

30

Системы с центральным регулятором ■напряжения обладают некоторыми преимуществами в части меньше­ го количества потребной аппаратуры и удобства введе­ ния в закон регулирования дополнительных условий Г Однако статические и динамические свойства обеих систем при подключении измерительных органов в од­ ном месте и эквивалентной настройке регуляторов оди­ наковы [Л. 22], в связи с чем в настоящей работе рас­ смотрение ведется в основном применительно к схеме

с центральным регулятором.

2-5. УТОЧНЕНИЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Произведенная классификация позволяет конкрети­ зировать одну из поставленных ранее задач, сформули­ рованную во введении в общем виде как «выбор опти­ мальной структуры систем ГУВ». В дальнейшем под этим будем понимать:

1. Сравнительное исследование и выбор

а) оптимального параметра распределения (Q, J,

ip>Up) >

б) наиболее выгодной группы схем ГУВ (статиче­ ские, астатические схемы).

2. Определение особенностей применения различных схем

а) распределения (схемы с центральным распреде­ лителем, схемы уравнивания).

б) регулирования напряжения (схемы с централь­ ным и с индивидуальными регуляторами).

Пунктам 1 «а» и 1«б» будет уделено наибольшее вни­ мание.

ГЛАВА ТРЕТЬЯ

ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ СИСТЕМ ГРУППОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЕМ

3-1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Автоматическое регулирование возбуждения отдельного гене­ ратора широко рассмотрено в литературе. За последние годы в ра­ ботах В. А. Веникова, Л. В. Цукерника, Г. В. Михневича и др.1

1 Например, введения компенсации падения напряжения в ли­

нии.

31

[Л. 3, 13, 22] исследовано также регулирование возбуждения несколь­ ких параллельно работающих генераторов, снабженных индиви­ дуальными регуляторами.

Отличительной чертой систем 1 руппового управления возбуж­

дением является наличие центрального устройства задания и, глав­ ное, устройства автоматического распределения реактивных на­ грузок.

Уравнения, описывающие электромеханические процессы и установившиеся режимы станции, снабженной системой ГУВ, долж­ ны учитывать действие этих устройств.

Методика расчета установившихся режимов одной из предла­ гавшихся систем автоматического распределения приведена в [Л. 23]. Для той же системы в [Л. 15] разработан способ определения пре­ дела устойчивости. Краткое рассмотрение условий устойчивости си­ стемы распределения для упрощенных условий дано в [Л. 8]. Этим перечнем по существу ограничиваются имеющиеся материалы по расчету систем группового управления возбуждением.

В настоящей главе представлены основные уравнения, описы­ вающие систему группового управления возбуждением в общем виде безотносительно к ее конкретному исполнению и с минималь­ ными упрощениями.

Это дает возможность использовать полученные уравнения в гл. 4 и 5 для исследования систем ГУВ по условиям их переход­ ных и установившихся режимов, произвести сравнение этих систем и выбрать наилучшие, а также разработать практические методы их расчета.

|При выводе основных уравнений принимаются следующие обычные при анализе устойчивости «в малом» допущения и упроще­ ния:

1.Нелинейные уравнения заменяются линеаризированными.

2.Генераторы принимаются ненасыщенными1.

3.Активные сопротивления в цепи статоров генераторов и со­ противление якоря возбудителя не учитываются.

4.Переходный процесс в статорах и повысительных трансфор­ маторах также не учитывается.

5.Механические моменты турбин принимаются постоянными.

6.Скорость движения роторов генераторов при малых откло­ нениях принимается постоянной.

7.Приемная энергосистема представляется в виде шин беско­ нечной мощности за некоторым сопротивлением.

8.При выводе основных уравнений принимаются также сле­ дующие допущения, не влияющие на результаты сравнительной оценки различных систем ГУВ:

а) Неравенство сопротивлений генераторов по продольной и поперечной осям не учитывается.

б) Демпферные моменты генераторов учитываются приближен­ но введением в уравнение движения ротора членов, пропорциональ­

ных относительным скоростям перемещений роторов 21.

1 Способ учета нелинейностей и насыщения, могущих в ряде случаев оказать заметное влияние на результаты расчета устано­ вившихся режимов, приведен в гл. 5.

2 Оценка погрешности, вносимой неточным учетом демпферных моментов, дана в приложении 6.

32

14

2. Уравнение движения ротора

Уравнение движения ротора дается в операторной форме. С учетом допущений, перечисленных в § 3-1, это уравнение может быть записано в виде

Соответственно по принятой методике избыток элек­ тромагнитной мощности генератора может быть пред­ ставлен в виде функции э. д. с. и углов сдвига роторов всех генераторов:

Коэффициенты С определяются как частные произ­ водные электромагнитной мощности по э. д. с. и углам.

Учитывая, что

и подставляя (Г-3), получим:

36

Индексы при частных производных, обозначаемых коэффициентами С, показывают:

первый — режимный параметр генератора, подвер­ гаемый дифференцированию;

второй — режимный параметр генератора, принимае­ мый за аргумент, по которому производится дифферен­

муле (3-12) читается как частная производная активной мощности Р генератора номер / по углу сдвига ротора 6 генератора номер k.

Коэффициенты вида Сц будем .называть собственны­ ми коэффициентами уравнения, вида Сцг — взаимными коэффициентами.

При равенстве исходных режимов однотипных гене­ раторов.

0i = o, = ••. = *„ и o.k — 0.

Тогда взаимные коэффициенты значительно упроща­

Ниже приводится только окончательный вид осталь­ ных уравнений системы ГУВ (без вывода) и указаны зна­ чения коэффициентов С, упрощенные для случая равен­ ства исходных режимов однотипных генераторов. Обос­ нование этих уравнений и анализ некоторых из них, а также значения коэффициентов С для общего случая даны в приложении 5.

3. Уравнение переходных процессов в роторе

Электромагнитные переходные процессы в обмотке воз­ буждения генератора описываются в линейном прибли­ жении известным уравнением

37

здесь E'd — переходная э. д. с. генератора; ив — напряжение возбудителя;

где i — сопротивление обмотки ротора.

В приложении 5 показано, что это уравнение согласно принятой методике может быть записано в виде

В этом уравнении

38