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Installation de réglage de la vitesse d'un groupe générateur électrique La présente invention a pour objet une installation de réglage de la vitesse d'un groupe générateur électrique destiné à travailler en parallèle sur un réseau de distribution électrique, installation comprenant une chaîne d'appareils de réglage destinée à ramener la vitesse du groupe au voisinage d'une valeur de consigne.
Les installations de ce genre, utilisées jusqu'à présent, établissent en tout temps une correspondance univoque et réciproque entre la grandeur de sortie, par exemple dans le cas d'un groupe générateur hydraulique l'ouverture du vannage, et la grandeur d'entrée, la vitesse e du groupe. Cette correspondance existe même pour des écarts très petits.
Si des groupes travaillant en parallèle et débitant leur énergie sur le réseau sont tous munis d'installa- tions de réglage de ce genre, ces dernières les régleraient tous parallèlement. Les organes de réglage du débit seraient en permanence en mouvement, pour adapter la puissance fournie à la puissance consommée, qui varie constamment.
Mais il arrive qu'on donne à certains groupes travaillant en parallèle sur un réseau des consignes autres que celle de participer au réglage de la vitesse. En effet, suivant les conditions d'exploitation, certains groupes travaillent au limiteur d'ouverture de l'organe de réglage du débit pour fournir des tranches de puissance définies contractuellement, ou pour régler un niveau d'eau dans un bassin amont ou aval.
Par ailleurs, l'expérience montre que beaucoup d'exploitants de centrales électriques font travailler leurs groupes au limiteur d'ouverture de l'organe de réglage du débit, afin de livrer des tranches de puissance constantes, et éviter les mouvements perpétuels des organes de réglage des débits, qui s'useraient ainsi trop rapidement. Si, dans le cas des installations de réglage connues, cette façon de procéder est admissible lorsque tout va bien, il n'en est plus de même s'il survient une perturbation importante dans un des réseaux interconnectés. Supposons qu'il se produise, par exemple, un déclenchement d'une ligne transportant de l'énergie d'un réseau à un autre.
Momentanément, le premier réseau produira trop de puissance, la fréquence va augmenter, tandis que la puissance produite dans le deuxième réseau est en -déficit sur la puissance consommée, sa fréquence va donc baisser. Ces deux variations de fréquence dépendent de plusieurs facteurs, et sont très gênantes.
L'invention a pour but de permettre de pallier ces inconvénients. A cet effet, l'installation selon l'invention est caractérisée par le fait qu'elle comprend un dispositif intercalé dans cette chaîne et permettant de supprimer l'action de réglage de la vitesse dans la chaîne des appareils constituant le régulateur, lorsque l'écart entre la vitesse du groupe et la valeur de consigne reste inférieur à des seuils choisis et réglables.
Le dessin représente, à titre d'exemple et schématiquement, une forme d'exécution de l'installation selon l'invention.
La fig. 1 est un schéma général de cette installation de réglage.
La fig. 2 est un schéma d'une partie de cette installation.
La fig. 3 est un diagramme explicatif. L'installation représentée à la fig. 1, qui est l'installation de réglage d'un groupe à turbine hydraulique, comprend- une chaîne d'appareils de réglage présentant un tachymètre 2.
qui transforme la vitesse h, du groupe en un signal électrique, ou en un déplacement, et un élément 3 qui permet de modifier volontairement la valeur de consigne de la vitesse et est
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commandé par un bouton de réglage 11, ces éléments étant associés par un élément 4 faisant la somme ou, suivant le cas, la différence des signaux nt émis par le tachymètre et n, émis par l'élément 3 de vitesse.
Un dispositif d'asservissement 8 à effet variable sert à faire intervenir par un élément som- mateur 10 une correspondance entre l'ouverture A du vannage et la vitesse ne du groupe. Un ou plusieurs éléments amplificateurs 5, par exemple relais et tiroirs de distribution hydrauliques ou amplificateurs électroniques, servent à amplifier le signal E9, émis par l'élément 10, et le signal amplifié commande le servomoteur 6 actionnant le vannage de la turbine hydraulique du groupe.
Entre les éléments sommateurs 4 et 10 est intercalé un dispositif 9 mesurant le signal de perturbation E émis par l'élément 4 et la comparant à des seuils préalablement choisis.
L'action du dispositif 9 est représentée sous forme de diagramme à la fig. 3. Tant que l'écart E entre la valeur de consigne et la vitesse est comprise entre -El et E_2, soit deux seuils réglables, ce dispositif ne transmet pas de signal à l'élément 10 et le tiroir de distribution, commandé par l'élément 5, reste immobile. La puissance fournie par la turbine est constante, même si des petites perturbations se pro- duisent dans la fréquence.
De cette manière, la correspondance univoque et réciproque entre la grandeur de sortie (l'ouverture du vannage de la turbine) et la grandeur d'entrée (la vitesse de la turbine) est supprimée pour les petits écarts.
Par contre, si la valeur de la perturbation produit un signal plus grand que le seuil supérieur choisi ou respectivement plus petit que le seuil inférieur choisi, le dispositif 9 transmettra un signal Es, fonction de la différence entre la perturbation et la valeur limite admise. Dans ce cas, en reprenant l'exemple précédent des réseaux X et Y, toutes les machines équipées de ce dispositif participeront au réglage, ce qui aura pour effet de limiter considérablement les conséquences d'une même perturbation.
L'élément d'asservissement fait intervenir un signal fonction de l'ouverture de l'organe du débit et d'une ouverture de consigne réglable. En manoeu- vrant le bouton 12 de l'élément 8 on peut régler la charge sans action sur l'élément de changement de vitesse.
On a nA = 8 (A - Ac) où Ac correspond à l'ouverture de consigne, 8 étant le statisme.
D'autre part: E9 = E, - nA Le fonctionnement de l'installation est le suivant lorsque les perturbations du réseau sont faibles, le signal Es est nul. Le signal E. = -nA = S (A - Ac) transmis par le somma teur 10 et qui commande le tiroir de distribution de l'élément 5, est fonction de la différence entre l'ouverture réelle A et l'ouverture de consigne Ac choisie au moyen du bouton de réglage 12;
ce signal E#,, par l'intermédiaire du tiroir de distribution et du servomoteur 6 provoque une modi- fication de l'ouverture dans un sens propre à annuler la différence A - Ac. Lorsque l'ouverture réelle A correspond à celle de consigne Ac, le signal nA est nul, le servomoteur 6 est immobile.
Pour modifier la puissance fournie par la machine, il suffit donc d'agir sur la grandeur Ac soit l'ouverture de consigne réglée par le bouton 12.
Supposons qu'une perturbation importante se produise dans le réseau et que la fréquence soit montée au-delà du seuil supérieur choisi E2 ES = E - E2 La grandeur de sortie de l'élément à seuils 9 est positive, elle agit, par l'intermédiaire du sommateur 10 sur le tiroir de distribution de l'élément 5 qui provoque un mouvement de fermeture du servomoteur 6, qui cessera lorsque le signal E, sera nul.
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Le déplacement du servomoteur 6 est fonction de la perturbation E et du statisme 8.
Cette installation de réglage présente l'avantage d'éviter que l'organe de réglage du débit de la turbine soit toujours en mouvement, en permettant toutefois des manaeuvres correctives en cas de perturbation importante.
Dans le cas où le groupe pourvu de l'installation décrite est appelé à travailler seul sur le réseau, ou si sa puissance est importante par rapport à celle du réseau (cas des réseaux séparés), ou encore si l'on veut synchroniser une machine sur un réseau, il y a avantage à supprimer momentanément l'action de l'élément de seuil 9 et à travailler selon le trait dessiné en pointillé de la fig. 3. Cette possibilité de marche peut être obtenue à volonté par un interrupteur court-circuitant le dispositif de seuil 9.
La fig. 2 représente le schéma, exemple électronique concret de réalisation de l'élément de seuil 9 de l'installation de la fig. 1. Dans cette installation, les éléments 1 et 3 de la fig. 3 élaborent un signal E qui est une tension continue électrique proportionnelle à l'écart entre la vitesse à régler ne et la valeur de consigne n, donnée par le dispositif du changement de vitesse 3. Cette tension, appelée Ue sera positive si la vitesse ne est supérieure à celle de consigne n., et négative dans le cas inverse.
Une tension continue Up sert à polariser deux diodes Dl et Dz. La diode Dl ne conduira un courant que lorsque la tension U entre les points D et O sera plus petite que zéro. La diode D2 ne laissera passer un courant que lorsque la tension entre les points D et S sera plus grande que zéro.
Lorsque Ue est nul, il ne passe aucun courant dans la résistance de charge extérieure R, La tension de sortie US est donc nulle et aucun signal n'est transmis à l'élément sommateur 10.
Si la tension d'entrée Ue augmente, aucun courant ne passe à travers la diode Dl, celle-ci étant, pour toute valeur positive de Ue, polarisée dans son sens de blocage. Tant que Ue reste inférieur à la
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tension de polarisation de la diode D2 soit Use, cette diode est également bloquée.
Lorsque la tension d'entrée Ue est plus grande que cette tension de polarisation Use, la diode D2 devient conductrice et un courant circule dans la résistance de sortie Rs. La tension de sortie US est alors différente de zéro ; elle a le même signe que la tension d'entrée U, Sa valeur est égale à celle de U,, diminuée de la tension de polarisation Use.
Si, en revanche, la tension Ue est négative, on peut faire le même raisonnement pour la diode Dl, la diode D2 étant toujours polarisée dans son sens de blocage. Dl devient conductrice lorsque Ue, la tension d'entrée, est plus petite que la tension de polarisation Uoc de la diode Dl.
La tension de sortie US de cet élément 9 sera donc nulle pour certains petits écarts de vitesse ne par rapport à la vitesse de consigne n,. Cet élément 9 laissera donc passer un signal lorsque les écarts entre la vitesse à régler ne et la vitesse de consigne nC dépasseront certaines valeurs de seuils. L'élément 9 comprend des moyens permettant à la valeur des seuils de choisir en modifiant la valeur absolue de la tension de polarisation Uz, et des résistances Pl et P2.
La chaîne d'appareils de réglage pourrait comprendre, en plus du tachymètre, un accéléromètre, ou éventuellement un dash-pot. L'installation décrite ci-dessus est d'une application des plus intéressantes dans le domaine des groupes hydro-électriques et des groupes thermiques entraînés par une turbine à vapeur ou à gaz. Toutefois, une telle installation de réglage pourrait être appliquée à d'autres moteurs que les turbines, par exemple à des moteurs à explosion ou Diesel.
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An installation for adjusting the speed of an electric generator group The present invention relates to an installation for adjusting the speed of an electric generator group intended to work in parallel on an electrical distribution network, installation comprising a chain of devices adjustment intended to bring the speed of the unit to the vicinity of a reference value.
Installations of this type, used until now, establish at all times a one-to-one and reciprocal correspondence between the output quantity, for example in the case of a hydraulic generator group, the opening of the valve, and the input quantity. , the speed e of the group. This correspondence exists even for very small deviations.
If groups working in parallel and supplying their energy to the grid were all provided with control facilities of this kind, they would regulate them all in parallel. The flow rate regulators would be constantly in motion, to adapt the power supplied to the power consumed, which varies constantly.
But it happens that certain groups working in parallel on a network are given instructions other than that of participating in the speed control. In fact, depending on the operating conditions, certain groups work on the opening limiter of the flow regulator to provide contractually defined power bands, or to regulate a water level in an upstream or downstream basin.
In addition, experience shows that many power plant operators make their units work on the opening limiter of the flow rate regulator, in order to deliver constant power units, and to avoid the perpetual movements of the control devices. adjustment of the flow rates, which would wear out too quickly. If, in the case of known control installations, this way of proceeding is admissible when everything is going well, it is no longer the same if there is a significant disturbance in one of the interconnected networks. Suppose there is, for example, a trip of a line carrying power from one network to another.
Momentarily, the first network will produce too much power, the frequency will increase, while the power produced in the second network is in deficit over the power consumed, its frequency will therefore drop. These two frequency variations depend on several factors, and are very troublesome.
The object of the invention is to make it possible to overcome these drawbacks. To this end, the installation according to the invention is characterized in that it comprises a device interposed in this chain and making it possible to eliminate the action of adjusting the speed in the chain of the devices constituting the regulator, when the The difference between the unit speed and the setpoint remains below the selected and adjustable thresholds.
The drawing represents, by way of example and schematically, an embodiment of the installation according to the invention.
Fig. 1 is a general diagram of this adjustment installation.
Fig. 2 is a diagram of part of this installation.
Fig. 3 is an explanatory diagram. The installation shown in fig. 1, which is the adjustment installation of a hydraulic turbine unit, comprises a chain of adjustment devices having a tachometer 2.
which transforms the speed h, of the group into an electrical signal, or into a displacement, and an element 3 which makes it possible to voluntarily modify the speed reference value and is
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controlled by an adjustment knob 11, these elements being associated by an element 4 making the sum or, as the case may be, the difference of the signals nt emitted by the tachometer and n, emitted by the speed element 3.
A variable-effect slaving device 8 is used to bring in, via a summing element 10, a correspondence between the opening A of the valve and the speed n of the group. One or more amplifying elements 5, for example relays and hydraulic distribution sliders or electronic amplifiers, serve to amplify the signal E9, emitted by the element 10, and the amplified signal controls the servomotor 6 actuating the valve of the hydraulic turbine of the group. .
Between the summing elements 4 and 10 is interposed a device 9 measuring the disturbance signal E emitted by the element 4 and comparing it with previously chosen thresholds.
The action of the device 9 is shown in diagram form in FIG. 3. As long as the difference E between the setpoint value and the speed is between -El and E_2, ie two adjustable thresholds, this device does not transmit a signal to element 10 and the distribution spool, controlled by l. element 5, remains motionless. The power supplied by the turbine is constant, even if small disturbances occur in the frequency.
In this way, the one-to-one and reciprocal correspondence between the output quantity (the opening of the turbine valve) and the input quantity (the turbine speed) is suppressed for small deviations.
On the other hand, if the value of the disturbance produces a signal greater than the upper threshold chosen or respectively smaller than the lower threshold chosen, the device 9 will transmit a signal Es, depending on the difference between the disturbance and the admissible limit value. In this case, taking the previous example of the X and Y networks, all the machines equipped with this device will participate in the adjustment, which will have the effect of considerably limiting the consequences of the same disturbance.
The control element uses a signal depending on the opening of the flow member and an adjustable set point opening. By operating button 12 of element 8, the load can be adjusted without acting on the speed change element.
We have nA = 8 (A - Ac) where Ac corresponds to the setpoint opening, 8 being the droop.
On the other hand: E9 = E, - nA The operation of the installation is as follows when the network disturbances are low, the signal Es is zero. The signal E. = -nA = S (A - Ac) transmitted by the summator 10 and which controls the distribution spool of element 5, is a function of the difference between the actual opening A and the setpoint opening Ac selected by means of the adjustment knob 12;
this signal E # ,, via the distributor spool and the servomotor 6 causes a modification of the opening in a direction capable of canceling the difference A - Ac. When the actual opening A corresponds to that of the reference Ac, the signal nA is zero, the servomotor 6 is stationary.
To modify the power supplied by the machine, it is therefore sufficient to act on the quantity Ac, i.e. the setpoint opening adjusted by button 12.
Suppose that a significant disturbance occurs in the network and that the frequency has risen beyond the upper threshold chosen E2 ES = E - E2 The output quantity of the threshold element 9 is positive, it acts, by the intermediary of the adder 10 on the distribution spool of the element 5 which causes a closing movement of the booster 6, which will cease when the signal E is zero.
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The movement of the servomotor 6 depends on the disturbance E and the droop 8.
This adjustment installation has the advantage of preventing the turbine flow rate adjustment member from always moving, but still allowing corrective maneuvers in the event of a major disturbance.
In the case where the group provided with the installation described is called upon to work alone on the network, or if its power is significant compared to that of the network (case of separate networks), or if one wants to synchronize a machine on a network, it is advantageous to temporarily suppress the action of the threshold element 9 and to work according to the line drawn in dotted lines in FIG. 3. This operating possibility can be obtained at will by a switch short-circuiting the threshold device 9.
Fig. 2 shows the diagram, a concrete electronic example of the realization of the threshold element 9 of the installation of FIG. 1. In this installation, elements 1 and 3 of FIG. 3 develop a signal E which is an electric DC voltage proportional to the difference between the speed to be adjusted ne and the reference value n, given by the speed change device 3. This voltage, called Ue will be positive if the speed is not is greater than that of setpoint n., and negative in the reverse case.
A direct voltage Up is used to polarize two diodes Dl and Dz. The diode D1 will conduct a current only when the voltage U between the points D and O is smaller than zero. The diode D2 will only let a current flow when the voltage between points D and S is greater than zero.
When Ue is zero, no current passes through the external load resistor R, The output voltage US is therefore zero and no signal is transmitted to the summing element 10.
If the input voltage Ue increases, no current passes through the diode Dl, the latter being, for any positive value of Ue, biased in its blocking direction. As long as Ue remains below the
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bias voltage of diode D2 is Use, this diode is also blocked.
When the input voltage Ue is greater than this bias voltage Use, the diode D2 becomes conductive and a current flows in the output resistor Rs. The output voltage US is then different from zero; it has the same sign as the input voltage U, Its value is equal to that of U ,, minus the bias voltage Use.
If, on the other hand, the voltage Ue is negative, the same reasoning can be made for the diode D1, the diode D2 still being biased in its blocking direction. Dl becomes conductive when Ue, the input voltage, is smaller than the bias voltage Uoc of the diode Dl.
The output voltage US of this element 9 will therefore be zero for certain small speed deviations ne with respect to the set speed n i. This element 9 will therefore allow a signal to pass when the differences between the speed to be adjusted ne and the reference speed nC exceed certain threshold values. Element 9 comprises means allowing the value of the thresholds to be chosen by modifying the absolute value of the bias voltage Uz, and of the resistors P1 and P2.
The chain of tuning devices could include, in addition to the tachometer, an accelerometer, or possibly a dash-pot. The installation described above is one of the most interesting applications in the field of hydroelectric groups and thermal groups driven by a steam or gas turbine. However, such an adjustment installation could be applied to engines other than turbines, for example to internal combustion or diesel engines.