Генерирующая установка переменного тока

Полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть применена для быстродействующего регулирования активной мощности, отдаваемой в линию электропередачи. Технический результат полезной модели - повышение быстродействия регулирования генерируемой активной мощностью. Генерирующая установка переменного тока содержит турбину (1) с регулятором (2) оборотов, генератор (3) переменного тока, к выходным шинам (4) которого подключены цепь (5) присоединения линии электропередачи и накопитель (6) электроэнергии с обратимым статическим преобразователем (7). Преобразователь (7) снабжен блоком (8) управления. Регулятор (2) и блок (8) подключены входами (9) и (10) к датчику (11) скорости вращения вала генератора (3). В цепь (5) включено регулируемое фазоповоротное устройство (12), управляющий вход (13) которого предназначен для подачи дистанционного воздействия Р на активную мощность, отдаваемую в линию электропередачи. Блок (8) выполнен с возможностью перевода преобразователя (5) в режим инвертора или выпрямителя при заданном отклонении скорости вращения вала генератора (3) от ее синхронного значения вниз или вверх соответственно, а также при отрицательном или положительном знаке дистанционного воздействия Р. 1 ил.

Область техники.

Полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть применена для быстродействующего регулирования активной мощности, отдаваемой в линию электропередачи.

Уровень техники

Известно выбранное в качестве прототипа устройство, содержащее генератор переменного тока, подключенный к его выходу накопитель электроэнергии, снабженный статическим обратимым преобразователем с блоком управления, и датчик, подключенный к входу блока управления [патент RU 2121746, МПК H02J 3/06, 1998 г.].

В устройстве-прототипе генератор представляет собой синхронный турбогенератор на основе конденсаторной паровой турбины, датчик измеряет электрический параметр (ток, напряжение, частоту или мощность), а выход блока управления дополнительно подключен к вентилю, перекрывающему трубопровод отбора пара, поступающего от турбины на подогрев питательной воды.

Недостаток прототипа - инерционность регулирования активной мощности, осуществляемого перекрытием вентиля в трубопроводе отбора пара.

Задача полезной модели устранить указанный недостаток.

Раскрытие полезной модели.

Предметом полезной модели является генерирующая установка переменного тока, содержащая турбину с регулятором оборотов, генератор переменного тока, к выходным шинам которого подключена цепь присоединения линии электропередачи и накопитель электроэнергии, снабженный обратимым статическим преобразователем с блоком управления, при этом регулятор оборотов турбины и блок управления преобразователем подключены входами к датчику скорости вращения вала генератора, блок управления преобразователем выполнен с возможностью перевода преобразователя в режим инвертора или выпрямителя при заданном отклонении скорости вращения вала генератора от ее синхронного значения вниз или вверх соответственно, а в цепь присоединения линии электропередачи включено регулируемое фазоповоротное устройство, управляющий вход которого предназначен для дистанционного воздействия на активную мощность установки, отдаваемую в линию электропередачи.

Эта совокупность признаков позволяет быстро и эффективно регулировать генерируемую активную мощность.

Развитие полезной модели состоит в том, что регулятор оборотов турбины и блок управления преобразователем снабжены дополнительными входами, подключенными к управляющему входу фазоповоротного устройства, при этом блок управления преобразователем выполнен с возможностью перевода преобразователя в режим инвертора или выпрямителя при отрицательном или положительном знаке дистанционного воздействия на активную мощность.

Это дополнительно повышает быстродействие и эффективность установки.

Описание осуществления полезной модели с учетом ее развития

На фиг.1 представлена структурная схема установки с учетом развития полезной модели.

Генерирующая установка содержит турбину 1 с регулятором 2 оборотов, генератор 3 переменного тока, который в общем случае может быть синхронным или асинхронизированным. К выходным шинам 4 генератора 3 подключены цепь 5 присоединения линии электропередачи и накопитель 6 электроэнергии с обратимым статическим преобразователем 7. Преобразователь 7 снабжен блоком 8 управления. Регулятор 2 и блок 8 подключены входами 9 и 10 к датчику 11 скорости вращения вала генератора 3. В цепь 5 включено регулируемое фазоповоротное устройство 12, управляющий вход 13 которого предназначен для подачи дистанционного воздействия Р на активную мощность, отдаваемую в линию электропередачи.

Блок 8 выполнен с возможностью перевода преобразователя 7 в режим инвертора или выпрямителя при заданном отклонении скорости вращения вала генератора 3 от ее синхронного значения вниз или вверх соответственно, а также при отрицательном или положительном знаке дистанционного воздействия Р.

Дополнительные входы 14 и 15 регулятора 2 и блока 8 соответственно подключены к входу 13.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 3 переменного тока вырабатывает электроэнергию. В отсутствие возмущений и управляющих воздействий по входу 13 вал генератора 1 вращается со скоростью, обеспечивающей генерацию переменного тока синхронной частоты. От диспетчера или средства автоматики на вход 13 фазоповоротного устройства 12 поступает управляющее воздействие Р на увеличение (Р с положительным знаком) или уменьшение (Р с отрицательным знаком) активной мощности, отдаваемой в линию электропередачи.

Современные фазоповоротные устройства с тиристорным управлением характеризуются высоким быстродействием. Поэтому активная мощность, отбираемая от генератора 3, возрастает (или снижается) существенно быстрее, чем мощность турбины, снабженной регулятором оборотов, управляющим подачей в турбину 1 рабочего тела (пара, газа или воды).

Пока отклонение не превышает по абсолютной величине заданное значение, блок 8 не изменяет режим работы преобразователя 7. Это позволяет избежать неуправляемых колебательных переходов преобразователя 7 из одного режима в другой при качаниях и случайных отклонениях скорости вращения вала, измеряемой датчиком 11, от синхронной. Когда отклонение скорости вращения вала генератора 3 превысит по абсолютной величине заданное значение, блок 8 воздействует на преобразователь 7, обеспечивая его последующую работу в режиме инвертора или выпрямителя до тех пор, пока скорость вращения вала не отклониться на заданную величину в другую сторону. Накопитель 6 отдает ранее накопленную энергию или забирает избыточную энергию, уменьшая тем самым максимальную величину небаланса мощности и соответствующее ему отклонение скорости вращения вала генератора 3 от синхронной.

В установке, выполненной с учетом развития полезной модели, воздействие Р одновременно с подачей на вход 13 поступает на входы 14 и 15 регулятора 2 и блока 8 управления. При положительном знаке Р регулятор 2 увеличивает мощность турбины, а при отрицательном знаке Р - уменьшает. Одновременно с этим блок 8 переводит преобразователь 7 соответственно в режим инвертора (накопитель 6 отдает мощность) или в режим выпрямителя (накопитель 6 заряжается и накапливает мощность). Для исключения теоретически возможных неопределенностей из-за разнонаправленности воздействий по мощности и скорости вращения на регулятор 2 и блок 8 они могут быть выполнены с приоритетом по одному из воздействий, например, по воздействию Р, поступающему на фазоповоротное устройство. При отсутствии этого воздействия накопитель 6, как и в прототипе, демпфирует кратковременные колебания активной мощности в линии.

1. Генерирующая установка переменного тока, содержащая турбину с регулятором оборотов, генератор переменного тока, к выходным шинам которого подключена цепь присоединения линии электропередачи и накопитель электроэнергии, снабженный обратимым статическим преобразователем с блоком управления, при этом регулятор оборотов турбины и блок управления преобразователем подключены входами к датчику скорости вращения вала генератора, блок управления преобразователем выполнен с возможностью перевода преобразователя в режим инвертора или выпрямителя при заданном отклонении скорости вращения вала генератора от ее синхронного значения вниз или вверх соответственно, а в цепь присоединения линии электропередачи включено регулируемое фазоповоротное устройство, управляющий вход которого предназначен для дистанционного воздействия на активную мощность установки, отдаваемую в линию электропередачи.

2. Генерирующая установка по п.1, отличающаяся тем, что регулятор оборотов турбины и блок управления преобразователем снабжены дополнительными входами, подключенными к управляющему входу фазоповоротного устройства, при этом блок управления преобразователем выполнен с возможностью перевода преобразователя в режим инвертора или выпрямителя при отрицательном или положительном знаке дистанционного воздействия на активную мощность.