1.5 Автоматичне регулювання збудження сильної дії

1.5.1 Призначення, особливості і алгоритм автоматичного регулювання

Основним призначенням регулювання збудження сильної дії є підвищення пропускної спроможності і стійкості електропередачі. Як указувалося, передача щонайбільшої можливої (граничній) потужності Р_л.пр можлива за умови незмінності напруги на початку електропередачі =const і = /2. Перша умова може бути забезпечене тільки при вельми високому коефіцієнті посилення в розімкненому стані і практичній безінерційності дії автоматичної системи регулювання. Тому для забезпечення стійкості функціонування в замкнутому стані при великих kраз використовується другий спосіб її стабілізації (корекції) - по похідній регульованої напруги .

Для забезпечення другої умови відповідно до призначення регулювання збудження сильної дії природним було б автоматичне регулювання по основному параметру, від якого залежить статична, динамічна і результуюча стійкість електропередачі, — по куту між ЕРС генератора і напругою приймальної системи (див. рис. 1.2). Для отримання відповідних сигналів необхідна передача інформації (телепередача) про вектор з приймального кінця лінії на передаючий.

У зв'язку з складністю і недостатньою надійністю дії пристроїв телепередачі використовуються параметри, що не вимагають передачі інформації по лінії, а саме: амплітуда струму генератора та зміна частоти. Використання вказаних параметрів можливо, оскільки зміні кута при електромеханічних перехідних процесах відповідають пропорційні зміни в певних межах абсолютних значень струму (при передачі всієї потужності станції в одному напрямі), а зміна частоти пропорційно першій похідній від кута за часом.

Таким чином, в автоматичній системі регулювання збудження сильної дії використовується робоча інформація про відхилення напруги лінії електропередачі і швидкості його зміни і про зміни, швидкості і прискорення змін або амплітуди струму, або частоти напруги. Функція режимних параметрів електропередачі, що визначає дію автоматичного регулятора на збудник синхронного генератора, називається алгоритмом автоматичного регулювання збудження сильної дії. В алгоритм регулювання збудження входять:

відхилення напруги на початку лінії від значення, що задане

(1.18)

де X_т — опір трансформатора (див. рис. 1.2,а) перша похідна напруги , перша і друга похідні струму електропередачі або зміна і перша похідна частоти

.

Відхилення U напруги необхідне для забезпечення заданої напруги генератора. Похідна напруги стабілізує автоматичну систему регулювання збудження перш за все при холостому ході генератора. Похідні струму або зміна і похідна частоти спільно з похідною напруги підвищують стійкість замкнутій автоматичній системи регулювання, що включає навантажену електропередачу, забезпечуючи загасання електромеханічних перехідних процесів. Тому дія автоматичного регулятора збудження сильної дії на збудник генератора часто розділяють на власне регулюючу дію обумовлену відхиленням напруги U і стабілізуюча дія U_C,B, визначувана похідними режимних параметрів.

Таким чином, алгоритм автоматичного регулювання збудження сильної дії може бути уявлений одним з наступних виразів:

(1.19)

(1.19a)

В операторній формі алгоритм регулювання збудження сильної дії при ідеальних диференційних і підсилювальних ланках структурної схеми регулятора, ураховуючи, що похідна величини рівна похідної її відхилення, можна записати відповідно у вигляді

(1.20)

(1.20a)

де — відхилення частоти від номінальної:

З (1.19а) і (1.20а) видно, що зміна частоти як інформаційний параметр виходить за допомогою ідеальної диференційної ланки і аперіодичної ланки з відносно великою постійній часу, сполучених послідовно (що, створюють реальну диференційну ланку). Сигнал існує тільки при перехідному процесі зміни частоти. В сталому режимі за наявності відхилення частоти сигнал відсутній.

Останнім часом переважно використовується другий алгоритм автоматичного регулювання сильної дії з додаванням похідної струму ротора генератора , що відображає по суті швидкість зміни ЕДС Е_q генератора.

Алгоритм автоматичного регулювання збудження сильної дії ефективно реалізується тільки при малоінерційних збудниках. Найбільш технічні досконалими і відповідними регулюванню збудження сильної дії є статичні тиристорні збудники.