АРВ-СД как регулятор напряжения

АРВ-СД по закону регулирования относится к регуляторам пропорционально-дифференциального типа, так называемым регуляторам «сильного» типа.

Эффект «сильного» действия регулятора обеспечивается выработкой регулирующего воздействия как по отклонению напряжения генератора, так и по скорости его изменения.

Кроме канала по производной напряжения, в регуляторе имеются и другие каналы стабилизации, которые способствуют повышению устойчивости функционирования замкнутой системы регулирования, обеспечивают быстрое затухание электромеханических переходных процессов, т.е. увеличивают статическую и динамическую устойчивость параллельной работы электростанции с энергосистемой.

Регулирующее воздействие регулятора АРВ-СД вырабатывается по следующим режимным параметрам (входным сигналам) регулирования:

- отклонение напряжения - ΔUs,

- производная напряжения - Us΄,

- изменение частоты - Δf,

- производная частоты - f΄,

- производная тока ротора - If΄.

Закон регулирования АРВ-СД имеет вид:

Uрег. = - Кu·ΔUs - Кu΄·Us΄+ Кf ·Δf + Кf΄·f΄- К'_If΄·If΄

Канал ΔUsв этой формуле, как и в регуляторах пропорционального действия, является основным каналом регулирования, которым поддерживается постоянное напряжение Uг при изменении тока нагрузки. Канал имеет два значения уставки коэффициента усиления, - максимальный К_U= 50 о.е.в/о.е.н и минимальный К_U= 25 о.е.в/о.е.н (здесь о.е.в. – относительная единица возбуждения, равная номинальному значению напряжения возбуждения; о.е.н. – относительная единица напряжения статора, равная номинальному значению напряжения генератора). Значительное изменение Uвозбуждения (50%) по основному каналу при изменении напряжения генератора на 1%, вызывает большое перерегулирование, и потому для обеспечения устойчивости процесса регулирования в АРВ-СД введены дополнительные каналы регулирования, которые называются каналами стабилизации.

Все коэффициенты параметров стабилизации, - Кu΄, Кf, Кf΄ и -К'_If΄в формуле закона регулирования АРВ-СД изменяются дискретно в пределах полного значения соответствующих величин.

Канал стабилизации по первой производной напряжения статора Us΄обеспечивает максимальное воздействие ещё до наступления полного отклонения напряжения ΔUs.

Этим степень перерегулирования при действии основного канала регулятора сильного действия будет уменьшена, и процесс регулирование будет происходить качественно и быстро, при более интенсивном его затухании.

Воздействия по изменению частоты Δfи по производной частоты f΄требуются для компенсации повышенного потребления реактивной мощности Qнагрузкой при возрастании частоты в энергосистеме и наоборот. Эта мера позволяет улучшить статическую и динамическую устойчивость энергосистемы, так как является реакцией регулятора на параметр Δf, косвенно отражающий изменение угла электропередачи δ.

Канал по первой производной ротора If΄стабилизирует процесс регулирования, уменьшая регулирующее воздействие пропорционально интенсивности изменения

тока ротора. Канал действует так же, как гибкая отрицательная обратная связь в электромагнитном корректоре напряжения.

Каналы стабилизации по частоте могут действовать неправильно при разгоне агрегата в случае сброса мощности после отключения нагруженного генератора от сети, увеличивая напряжение на его выводах. Поэтому вводятся в работу каналы стабилизации после достижении генератором активной нагрузки более 20% Рном, или в другом варианте после включении генератора в сеть.

Блокировка каналов стабилизации вводится, кроме того, при изменении частоты в энергосистеме со скоростью более 0,05Гц/сек.

Уставки АРВ-СД

Для регулятора АРВ-СД должны быть выбраны и определены следующие уставки регулирования:

1. Коэффициент усиления по основному каналу регулирования. Из двух значений коэффициента меньшее значение 25 о.е.в/о.е.н принимается для генераторов малой мощности, большее значение 50 о.е.в/о.е.н – для мощных и средних по мощности генераторов.

2. Коэффициенты усиления по каналам стабилизации. От этих коэффициентов зависит способность регулятора демпфировать колебания в энергосистеме, вызванные изменением баланса мощностей и тем самым обеспечивать статическую устойчивость электропередач.

В настоящее время нет строгой методики расчетов параметров коэффициентов усиления по каналам стабилизации, которую можно бы использовать в эксплуатации. Методические указания по наладке ТВ рекомендуют производить их подборку опытным путем в ходе наладки системы возбуждения на включенном в сеть генераторе.

Каждый канал стабилизации настраивается на работу с основным каналом регулирования отдельно, после чего проверяется совместная работа всех каналов стабилизации с основным каналом.

Для настройки каждого канала стабилизации его коэффициент усиления изменяется ступенями от 1 до максимального значения, на каждой ступени на вход регулятора дается внешний импульс изменения напряжение статора Us относительно уставки регулятора, после чего с записью на осциллограмму отслеживается, как регулятор отрабатывает воздействие. В качестве уставки коэффициента усиления канала принимается то значение коэффициента, при котором процесс восстановления напряжения происходит с меньшей амплитудой и меньшим числом колебаний.

3. Уставка регулятора по статизму. Статизм регулирования задается или как положительный статизм, стабилизация, - для генераторов, работающих на шины генераторного напряжения, или как отрицательный статизм, компенсация, для генераторов, работающих в блоке с трансформатором.

Значения уставок по статизму Кст изменяются ступенчато от 0 до 10%. Для генераторов, работающих на электростанции небольшой мощности, принимают значения Кст = 5÷6%, для мощных станций, генераторы которых выполняют роль регулирующих частоту в системе – не более 3%.

Состав АРВ-СД

В состав регулятора напряжения АРВ-СД входят следующие ячейки и блоки:

1. Панель промежуточных трансформаторов: измерительных трансформаторов тока и напряжения и трансформаторов схемы питания регулятора.

2. Ячейка питания – блок питания с выходами ±15В стабилизированное, и +24В нестабилизированное.

3. Ячейка датчиков тока ДТУ. Создает и преобразует для использования схемой регулятора активный, реактивный и полный ток статора генератора, реактивный ток блока генератор – трансформатор и ток возбуждения. На вход ячейки подаются ток и напряжение генератора Is и Us, ток блока Iбл. и ток возбуждения If.

4. Ячейка частоты и защиты БЧЗ, производит измерение частоты fнапряжения генератора и её отклонение, дифференцирует частоту, получая её производную f΄. В ячейке дифференцированием Usи Ifполучают производные Us΄и If΄. На выходе ячейки сигналы по производным суммируются, и выдается их объединенный сигнал.

5. Ячейка регулирования возбуждения БРВ, суммирует все сигналы регулирования и ограничения и вырабатывает управляющее воздействие. Там же размещены ограничители 2Iрот. ном, Iрот. minи ОМВ.

6. Ячейка управления напряжением БУН, в которой изменяется уставка напряжения генератора при оперативном управления или по внешним командам автоматики.

7. Ячейка ограничения перегрева БОП, выполняющая ограничение тока возбуждения по перегрузу.

8. Ячейка уравнивания реактивной мощности параллельно работающих генераторов.

9. Ячейка контроля исправности АРВ-СД.

10. Блок выходных реле.

Весь регулятор, кроме панели трансформаторов, размещен в типовой кассете максимального размера с отдельными модулями печатных плат. На каждой плате собрана схема отдельной функции АРВ. Сзади в шкафу возбуждения размещена отдельная панель с трансформаторами, балластными сопротивлениями и входными зажимами регулятора.