Спосіб регулювання реактивної потужності підстанції, яка живить синхронні привідні електродвигуни насосної станції різної номінальної потужності

Спосіб регулювання реактивної потужності підстанції, що живить синхронні привідні електродвигуни насосної станції різної номінальної потужності, який включає вимірювання активної та реактивної потужностей, температури обмоток статора та охолоджуючого повітря, визначення повної потужності кожного двигуна, завдання або вимірювання потрібної реактивної потужності електричної мережі, і, при не перевищенні повної потужності, 38234 участь у регулюванні, забезпечення їх однаковим завантаженням по повній потужності з контролем основних технологічних режимів роботи, внаслідок чого значно підвищуються їхня економічність, надійність та строки експлуатації. Поставлене завдання вирішується тим, що у способі регулювання реактивної потужності підстанції, що живить синхронні привідні електродвигуни насосної станції різної номінальної потужності, який включає вимірювання активної та реактивної потужностей, температури обмоток статора та охолоджуючого повітря, визначення повної потужності кожного двигуна; завдання або вимірювання потрібної реактивної потужності електричної мережі і, при не перевищенні повної потужності, температури обмоток статора та охолоджуючого двигун повітря своїх граничних значень, включення електродвигуна у процес регулювання реактивної потужності; визначення за потрібним значенням реактивної потужності електричної мережі та виміряним значенням активних потужностей електродвигунів, потрібної потужності усіх електродвигунів, що беруть участь у регулюванні додатково обчислюють сумарну граничну повну потужність, відносне та абсолютне середні значення повної потужності, потрібне значення реактивної потужності кожного електродвигуна; потрібне для кожного електродвигуна значення реактивної потужності з обмеженням за максимально можливим її значенням, котре може забезпечити конкретний електродвигун, порівнюють з дійсним виміряним значенням реактивної потужності двигуна та змінюють величину напруги і струму зб удження до досягнення потрібного значення реактивної потужності кожним електродвигуном, забезпечує їхнє однакове завантаження при різних значеннях номінальних потужностей електродвигунів. Схема пристрою, що реалізує запропонований спосіб, наведена на фігурі. Схема регулювання реактивної потужності підстанції, яка живить синхронні привідні електродвигуни насосної станції різної номінальної потужності містить: насос 1 з привідним синхронним двигуном 2 з тиристорним збудником у колі ротора (на фіг. 1 зображена схема пристою, стосовно до одного синхронного двигуна. С хема пристрою регулювання для декількох двигунів, навіть різної потужності, аналогічна), блок керування засувкою конкретного насоса 3, пристрій керування засувками 4 усіх працюючих насосів, датчики реактивної 5 та активної 6 потужностей двигуна 2, квадратори 7, 8, 28, 30, 40; суматори 9, 25, 29, 31, 37; блоки добування квадратного кореня 10, 32, 35; компаратори 12, 14, 17; датчик температури 13 охолоджуючого двигун повітря, датчик температури 16 статорних обмоток двигуна, ло гічний елемент типу "ч" 19, реле 20 з нормально відкритими контактами 21, 22, 23, 24; подільник 26, датчик реактивної потужності 27 на шинах живильної підстанції, блок перемноження 33, блок віднімання, нелінійний елемент 36 типу "обмеження", регулятор реактивної потужності 38, система імпульсно-фазового керування 41 тиристорними збудниками, крім цього на фіг. 1 показані споживачі реактивної потужності. Синхронні двигуни 2 є джерелом реактивної потужності, потрібної для роботи інших споживачів живлячої підстанції, наприклад, асинхронних двигунів, трансформаторів та т. і. Потрібне для компенсації значення реактивної потужності або зчитують з датчика реактивної потужності 27 (Qc) або задають за допомогою блока завдання 39 (Qзрп). Це значення реактивної потужності розподіляється пропорційно поміж працюючими синхронними двигунами насосів різної номінальної потужності таким чином, щоб завантаження двигунів по повній потужності було однаковим. Для електродвигунів, які беруть участь у компенсації реактивної потужності, контролюється ряд технологічних параметрів: повна потужність, температура охолоджуючого повітря (при перевищенні деякого порога робота у режимі компенсації неможлива), температура обмоток статора, відповідно, за допомогою датчиків відповідних величин 13, 16 та блоків констант 11, 15, 18. При перевищенні одного з контрольованих параметрів граничного значення на виході одного із компараторів 12, 14, 17 з'явиться сигнал логічного "0", тобто ви хід логічного елемента 19 типа "ч" буде рівний "0", і двигун 2 відповідного насоса буде виключено з режиму компенсації реактивної потужності доки параметр, що перевищив граничне значення, не повернеться у припустимі границі, які визначаються відповідними блоками 11, 15, 18. На фіг. сигнал логічного "0" на виході елемента 19 відповідає знеструмленому стану реле 20 та розімкненому стану його контактів 21, 22, 23, 24, що виключає синхронний двигун насоса з режиму регулювання реактивної потужності. Якщо вказані вище те хнологічні параметри знаходяться в межах регламентованих значень, на виході логічного елемента 19 з'являється сигнал логічного "1", відповідний певному рівню напруги, наприклад, 12 В, та спрацьовує реле 20, яке вмикає своїми контактами 21, 22, 23, 24 двигун 2 у режим регулювання реактивної потужності. Аналогічні сигнали логічних "1" виникають на виходах логічних елементів типу "ч" інши х двигунів насосів, якщо їхні те хнологічні параметри знаходяться в межах норми (аналогічно вищерозглянутому для двигуна 2) та вмикаються відповідні двигуни у режимі регулювання реактивної потужності. Потрібне для компенсації значення реактивної потужності може формуватися двома способами: а) з датчика реактивної потужності 27 - Qc, котре визначається різницею споживаної реактивної потужності іншими споживачами підстанції: n (асинхронні двигуни, трансформатори і Q= Q сп å спі = 1 i т.і.) та генеруючими синхронними двигунами Qг, якщо потрібен "нуль-перетік" реактивної потужності по підстанції; б) від спеціального задатчика 39 - Qзpп, якщо потрібно віддати в мережу певну кількість реактивної потужності. Потрібне для компенсації значення реактивної потужності Qc(Qзрп) підсумовується зі споживаною активною потужністю, всіма двигунами, які беруть участь у режимі 2 S 2 å потр æ n ö = ç å Pi ÷ + Q2 потр ç ÷ è i=1 ø 38234 компенсації на суматорі 31 для визначення сумарної потрібної повної потужності Såпотр (сумуються квадратичні значення активних та реактивних потужностей: мання надходить сигнал квадратичного значення споживаної активної потужності кожного двигуна насоса (на схемі сигнал для двигуна 2) з виходу квадратора 8. На виході блока 34 отримується квадратичне значення потрібної реактивної потужності Q2 , яке необхідно компенсувати кожним двиn гуном (на схемі показано для двигуна 2) за умови забезпечення однакового завантаження по повній потужності синхронних двигунів. Аналогічно визначається потрібне для компенсації значення для інших двигунів. З виходу блока добування квадратного кореня 35 потрібне значення реактивної потужності Qп для компенсації (на схемі двигун 2) надходить на нелінійний елемент 36 типу "обмеження", котрий обмежує максимальне значення генерованої реактивної потужності для кожного синхронного двигуна. Ці значення максимальних значень, генерованих для кожного двигуна, визначаються, головним чином, експериментальним шляхом за максимальним струмом збудження даного двигуна. З виходу нелінійного елемента 36 розрахункове значення реактивної потужності Qp синхронного двигуна надходить на суматор 37, на другий вхід суматора 37 надходить поточне значення Qп реактивної потужності з датчика 5 (з інверсним знаком по відношенню до знаку Qp). Різницевий сигнал DQp надходить на, регулятор реактивної потужності 38, виконаний у вигляді пропорційно-інтегрального регулятора (параметри регулятора розраховують традиційно, тому як виконується розрахунок регуляторів для замкнених контурів, в даному випадку по реактивній потужності; параметри регулятора більш точно визначаються за результатами експериментальних досліджень для кожного двигуна. Відпрацьований регулятором 38 за відповідним законом регулювання різницевий сигнал DQp надходить на систему імпульснофазового керування 41 тиристорами збудника двигуна 2, котра формує потрібний кут відкриття тиристорів ос та, відповідно, величину напруги та струму зб удження для забезпечення потрібного значення генерованої реактивної потужності. Сталий процес, у системі буде тоді, коли вихід суматора 37 буде дорівнювати 0, тобто Qт = Q1. Залежності Qг = f(a) або Qг = f[(U3) або (i3)], де U3, і3 - напруга та стр ум збудження, відповідно, для точного визначення параметрів регулятора реактивної потужності належить визначати експериментальним шляхом. Продуктивність насосної станції регулює пристрій керування засувками 4 усіх насосних агрегатів, котрий визначає (при необхідності) черговість регулювання кожного насосу. Cигнал з блоку 4 надходить на блоки керування засувками кожного насосу (на схемі показаний блок керування засувкою 3 насоса 1). У залежності від стану засувки (вугла відкриття - закриття) змінюється спожите насосом активне навантаження, що є важливим фактором у реалізації пропонованого способу регулювання реактивної потужності. Слід також визначити, що навіть за повністю відкритих засувках насосів, відносне значення споживаних або активних потужностей різне. Вказаний вище параметр (споживана активна потужність) залежить від технічного стану агрегатів насосної станції, котрі можуть в значній мірі відрізнятися поміж себою. де: Q2 потр - квадратичне значення потрібної для компенсації реактивної потужності, n ( å Pi ) 2 - квадратичне сумарної споживаної поi =1 тужності. Значення Q2 потр отримується на виході квадратора 28, піднесенням у квадрат значення Qc (або Qзрп), a значення n (å Pi ) 2 - шляхом підсумову i= 1 вання активних споживаних потужностей двигунів на суматорі 29, які отримуються з датчиків активних потужностей кожного двигуна (на схемі показано значення потужності Р1 двигуна 2 та значення Р2......Р n інши х двигунів), та піднесення цієї суми в квадрат за допомогою квадратора 30. З ви ходу суматора 31 значення Q2 надпотр ходить на блок добування квадратного кореня 32, звідки значення Såпотр надходить на перший вхід подільника 26. На другий вхід подільника 26 надходить з суматора 25 - сумарне значення граничних повних потужностей двигунів, які беруть участь у режимі компенсації реактивної потужності (ці значення кожного двигуна насоса із задатчиків аналогічно, як показано на фіг. 1, для двигуна 2 це значення задається задатчиком 11 через нормально відкритий контакт 24, котрий знаходиться в замкнутому стані, якщо двигун працює в режимі компенсації реактивної потужності). На виході подільника 26 отримується середнє відносне значення повної потужності кожної машини, за умови забезпечення їх рівномірним завантаженням по повній потужності S* .і . Ці значення потужностей сер надходять у схеми регулювання усі х дви гунів, які беруть участь у режимі компенсації реактивної потужності. Так, для двигуна 2 (дивися фіг. 1) з виходу подільника 26 середнє відносне значення повної потужності S* .і надходить на перший вхід сер блока множення 33, на другий вхід цього блока надходить абсолютне значення граничної потужності Sгран , і з задатчика 11 через контакт 24 (аналогічно здійснюється в схемах регулювання інших двигунів). На виході блоків множення 33 отримуються абсолютні значення потрібних повних потужностей Sп.1 двигунів для забезпечення потрібного закону регулювання реактивної Sn = S* .і × Sгр.і = сер Så потр å Sгр × Sгр.і потужності та забезпечення однакового завантаження двигунів по повній потужності (на фіг. 1 це значення Sп.1 для двигуна 2): Це значення повної потужності Sп.1 (для двигуна 2 на фіг. 1) підносять у квадрат на квадраторі 40 та через контакт 22 надходить на перший вхід блоку віднімання 34. На другий вхід блоку відні 3 Фіг. 38234 4 38234 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5