Орган контроля синхронизма при автоматическом повторном включении линии электропередачи

Орган контроля синхронизма при автоматическом повторном включении линии электропередачи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 23.07.79 (21) 2800491/24-07 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

Н 02 Н 3(06

Гооударстеенный комитет

Опубликовано 15.08.81. Бюллетень ¹ 30

Дата опубликования описания 25.08.8! (53) УДК 62! .316..925 (088.8) по делам изобретений и открытий с (72) Авторы изобретения

Г. Г, Фокин, В. М. Стрелков и Г. Г. Якубсон

Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики (71) Заявитель (54) ОРГАН КОНТРОЛЯ СИНХРОНИЗМА ПРИ АВТОМАТИЧЕСКОМ

ПОВТОРНОМ ВКЛЮЧЕНИИ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите и автоматике энергосистем.

При осушествлении трехфазного автоматического повторного включения (АПВ) линий электропередачи с двусторонним питанием в большинстве случаев оказывается необходимым производить проверку допустимости включения по условию синхронизма встречных напряжений. Эта проверка выполняется с помошью органа контроля синхронизма (ОКС) и должна обеспечивать подачу команды на включение выключателя лишь в определенном диапазоне разности частот и в такой момент времени, чтобы замыкание главных контактов выключателя происходило при определенных углах о сдвига фаз между встречными напряжениями (1).

Известен орган контроля синхронизма при АПВ линии электропередачи, в котором для контроля угла Д и скольжения S используются реле сдвига фаз и элементы времени «Задержка на срабатывание» (2).

Существенный недостаток такого ОКС— большое время действия и трудность формирования сложной характеристики срабатывания, что обуславливается, главным образом, способом определения угла 3 и скольжения S.

Наиболее близким к изобретению решением технической задачи является устройство, в котором сигналы угла 3 и скольжения получаются в виде напряжений постоян5 ного тока, обновляемых в каждый период измерения. Минимальное время замера угла и скольжения в этом устройстве составляет соответственно один и два периода частоты из мер яе мого нап ряжения. Это устройство может быть использовано для пост10 роения ОКС при АПВ линии электропередачи. Устройство содержит первый и второй усилители-ограничители, входы которых предназначены для подключения к трансформаторам напряжения линии и шин соответственно, и последовательно включенные интегратор, зашунтированный первым ключом, второй и третий ключи, первый и второй блоки памяти, первый сумматор и формирователь характеристики срабатывания, причем выход первого блока памяти соеди20 нен со вторыми входами первого сумматора и формирователя характеристики срабатывания, третий вход и выход последнего предназначены для подключения соответст855822

15 го

55 венно к первому пусковому выходу и разрешак>щему входу блока АПВ. Кроме того, известное устройство содержит включенные между выходом первого усилителя-ограничителя и управляющим входом первого ключа и последовательно соединенными между собой первое дифференцирующее звено и первый одновибратор, а также включенные между выходом второго усилителя-ограничителя и управля1ощим входом второго ключа последовательно соединенные второе диффсрснцирующее звено, второй одновибратор, третье дифференцирующее звено и третий одновибратор. При этом выход второго одновибратора подключен к управляющему входу третьего ключа (3).

Недостатком такого ОКС являегся низкая 1омехоустойчи вость, определяемая применением коротких импульсов дифференцирукнцих звеньев. При этом появление кратковременных имг1ульсов помехи может привесги к .ножному срабатыванию одновибратора нснраьч1льной работе всего устройства в

1цлом. Другим недостатком известного устройства является низкая точность, обусловленная и-пользованием для управления перс.rloooI11 инфор vi 2 LIH H в б loKH ir3 vIBTH довольlIo коротких (50 мкс) импульсов одновибраторов, за время действия которых кснденсатор блока памяти полностью зарядиться не успс вает. Увеличе1гие длительности имчульсоВ одновибратора, управляющего считыванием угла g, привело бы к увеличению Iloгрешности в измерении угла 3 при скольжении S 0, так как за время считывания угол g может заметно измениться. Если уменьшить длительность импульсов одновибратора, то необходимо уменьшить постоянIIvIo времени перезаряда конденсатора в блоке памяти. Токи заряда конденсатора ограничены параметрами ключей. Уменьшение постоянной времени возможно лишь за счет уменьшения емкости конденсатора. Однако использование в блоках памяти конденсатора меньшей емкости приводит к существенному. увел11чению погрешности хранения, вызываемой саморазрядом конденсатора.

Цель изобретения — - повышение помехоустойчивости и точности действия органа контроля синхронизма.

Указанная цель достигается тем, что в известный орган контроля синхронизма при автоматическом повторном включении (AIIB) линии электропередачи, оснащенной трансформатором напряжеьия и блоком АПВ и подключенной к шинам подстанции, оборудованным трансформаторо vl напряжения, содержащий первый и второй усилители-ограничиTåëè, входы которыx предназначены для подключения к трансформаторам напряжения линии и шин соответственно и последовательно включенные интегратор, зашунтированный первым ключом, второй и третий ключи, первый и второй блоки памяти, пер25 зо

4 вый сумматор и формирователь характеристики срабатывания, причем выход первого блока памяти соединен со вторыми входами первого сумматора и формирователя характеристики срабатывания, третий вход и выход последнего предназначен для подключения соответственно к первому пусковому выходу и разрешающему входу блока АПВ, дополнительно введены второй сумматор, первый и второй детекторы, первый и второй элементы НЕ, первый и второй элементы И, при этом выход первого и второго усилителей-ограничителей соединены соответственно с прямым и инверсным входами второго сумматора, а через последовательно включенные одноименные детектор и элемент НŠ— соответственно с первым и вторым входами первого элемента И, выход которого подключен к управляющим входам первого и третьего ключей, выход второго сумматора подключен ко входу интегратора, выходы детекторов соединены соответственно с двумя входами второго элемента И, выход которого подключен к управляющему. входу второго ключа.

На фиг, 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 — — временная диаграмма работы предлагаемого органа контроля синхронизма (изменение во времени выходных напряжений основных блоков).

Структурная схема органа контроля синхронизма содержит линию электропередачи, выключатель 2 линии, шины 3, измерительные трансформаторы 4 и 5 напряжения линии и шин соответственно, блок 6 автоматического повторного включения, блок имеет связи с выключателем (первый вход и второй выход) и органом контроля синхронизма (разрешающий вход и первый пусковой выход). Сигнал на втором выходе блока

АПВ может появиться только при одновременном наличии сигналов на первом и разрешающем входах блока. В орган 7 контроля синхронизма входят: интегратор 8, первый и второй блоки 9 и 10 памяти соответственно, первый сумматор 11, формирователь

12 характеристики сраоа ывания ОКС, сигнал па его выходе появляется при одновременном наличии сигнала на третьем входе (от первого выхода блока АПВ) и при условии, что сигналы угла $ (на первом входе) и скольжения (на втором входе) соответствуют заданной характеристике срабатывания, первый ключ 13, второй ключ 14, и третий ключ 15, первый 16 и второй 17 усилители-ограничители, второй сумматор 18, первый 19 и второй 20 детекторы, первый 21 и второй 22 элементы HF, первый 23 и второй

24 элементы И.

Входы первого 16 и второго 17 усилителей-ограничителей подключены к измерительным трансформаторам 4 напряжения линии и 5 шин, а их выходы соединены соответст855822 венно с прямым и инверсным входами второго сумматора 18, выход которого подключен ко входу интегратора 8, между входом и выходом которого включен первый ключ 13, а через последовательно включенные соответственно первый 19 и второй 20 детекторы и элементы 21, 22 НŠ— с двумя входами первого элемента 23 И, выход которого подключен к управляющим входам первого 13 и третьего 15 ключей. Выходы первого 19 и второго 20 детекторов соединены также соответственно с двумя входами второго элемента 24 И, выход которого подключен к управляющему входу второго ключа 14, включенного между выходом интегратора 8 и входом первого блока 9 памяти. Выход последнего соединен с первым (прямым) входом первого сумматора 11 и первым входом формирователя 12 характеристики срабатывания, а через второй ключ 14 — со входом второго блока 10 памяти. Выход последнего подключен ко второму (инверсному) входу первого сумматора 11, выход которого соединен со вторым входом формирователя 12 характеристики. Третий вход и выход формирователя 12 подключены соответственно к первому пусковому выходу и разрещающему входу. блока б АПВ.

Сравниваемые между собой по фазе напряжения линии V и шин Uv подводятся ко входам усилителей-ограничителей 10 и

17, на выходах которых получаются положительные и отрицательные прямоутольные импульсы, соответствующие положительным и отрицательным полупериодам напряжений линии и шин соответственно. С выходов усилителей-ограничителей эти прямоугольные импульсы постоянной амплитуды поступают на входы второго сумматора 18, причем с выхода первого усилителя-ограничителя — на прямой, а с выхода второго— на инверсный его входы. Поэтому в интервале времени, когда мгновенные значения напряжений U ® и Um (О импульсы на выходе сумматора 18 положительны, а когда

Ug (О и Бш .-.0 — отрицательны. В моменты, соответствующие совпадению одинаковой полярности мгновенных значений Ug и Um, напряжение на выходе сумматора 18 равно нулю.

Таким образом, длительность прямоугольных импульсов на выходе второго сумматора 18 пропорциональна времени несовпадения мгновенных значений измеряемых величин, т.е. пропорциональна углу сдвига фаз 3.

Выходное напряжение второго сумматора 18 в виде прямоугольных импульсов чередующейся полярности и постоянной амплитуды поступает на вход интегратора 8, напряжение на выходе которого линейно возрастает от действия первого и убывает от действия второго импульсов рассматриваемого периода. Перед началом первого импульса при помо1ци первого клк ча 13 производится «обнуление» (объединение входа и выхода) интегратора, т.е. установка на нуль его выходного напряжения.

Режим работы интегратора, а также блоков памяти задается ключами 13 — 15.

Ключи 13 и 15 управляются элементом 23 И, сигнал на выходе которого c) öåñòâóåò в течение времени совпадения отрицательных значений измеряемых величин, так как на входы элемента 23 И поступают выход1О ные сигналы оТ усилителей-ограничителей

1б и 17 через детек-.;ры 19, 20 и элемеlfThl

21 и 22 НЕ. К гх ". 14 управляется эл"-.ментом

24 И, сигнал <а выходе которого существует в течение времени совпадения положительных значений измеряемых величин, так как сигналы от усилителей-ограничителей к его входам подаются через детекторы 19 и 20. Изменение напряжения на выходе интегратора 8 начинается непосредственно после окончания интервала совпадения отри20 цательных значений измеряемых величин, т.е. когда закрывается ключ 13. Первый следующий за этим моментом выходной импульс второго сумматора 18 определяет величину . и знак угла 3. Как видно из диаграммы (фиг. 2), если напряжение Uл опережает напряжение Uu3, то первый входной импульс интегратора после его «обнуления» будет положительным, а если Ua отстает от Um— отрицательным. После окончания первого импульса выходное напряжение Ц интегратора 8 пропорционально по величине углу

g и совпадает с н1 м по знаку. В течение всего интервала совпадения положительных значений измеряемых вслнчин выходное напряжение интегратора 8 остается неизменным (так как его входное напряжение

35 равно нулю) и через открытый в этот интервал времени второй ключ 14 значение этого напряжения передается в первый блок 9 памяти. Выходное напряжение Ug(t -Т) этого блока, соответствующее предыдущему периоду измерения, B интервале совпадения отрицательных значений измеряемых величин, передается во второй блок 10 памяти.

Таким образом, выходное напряжение V6 (t) первого блока 9 памяти соответствует значению угла в рассматриваемый период, 45 а выходное напряжение U6 (t - Т) второго блока 10 памяти — значению угла $ в предыдущий период. Следовательно. получаемая в первом сумматоре 11 разность этих двух напряжений пропорциональна изменению угла $ за один период, т.е. пропорциональна скольжению. Напряжения U6 и

U5, пропорциональные соответственно углу и скольжению S,ïoñòóïàþò в формирователь 12 характеристик срабатывания, сигнал на выходе которого появляется при значени55 ях угла и скольжения S, соответствующих с. заданной обласги и прн наличии сигнала на третьем его входе (от первого пускового выхода блока А11В), Рыходной сигнал форми855822

7 рователя 12 поступает на разрешаюший вход блока 6 АПВ, на втором выходе которого появляется команда на включение выключателя 2.

В предлагаемом ОКС отсутствуют дифференцирующие звенья и одновибраторы, в результате чего повышается помехоустойчивость органа, точность измерения угла 5 и скольжения S.Äëÿ передачи в блоки памяти напряжений, пропорциональных углу в этом ОКС используются относительно большие интервалы времени, равные времени 10 совпадения положительных (отрицательных) значений измеряемых величин. Так при

) = О ти интервалы равны половине, а при = —.г — — четверти периода.

Следовательно, при одних и тех же параметрах элементов, что и в известном устройстве, предлагаемый ОКС позволяет получить большую точность. В предлагаемом

ОКС отсутствует также присущая известному устройству погрешность в измерении угла $, связанная с его изменением во время ?0 передачи (считывания) напряжения U6 интегратора 8 в блок 9 памяти. Таким образом, предлагаемый орган контроля синхронизма имеет более высокую помехоустойчивость и точность измерения угла и скольжения.

Экономическая эффективность предлагаемо25 го изобретения состоит в снижении ущерба при разрыве электропередачи за счет существенного сокращения длительности бестоковой паузы при ТАПВ с контролем синхронизма. 30

Формула изобретения

Орган контроля синхронизма при автоматическом повторном включении (АПВ) линии электропередачи, снабженной блоком

АПВ и трансформатором напряжения и подключенной к шинам подстанции, оснашенным тра нсформатором н апряжения, содержащий первый и второй усилители-ограничители, входы которых предназначены для подключения к трансформаторам напряже- 40 ния линии и шин соответств нно, и последовательно включенные интегратор, зашунтированный первым ключом, второй ключ, первый блок памяти, третий ключ, второй блок памяти, первый сумматор и формирователь характеристики срабатывания, причем выход первого блока памяти соединен со вторыми входами первого сумматора и формирователя характеристики срабатывания, третий вход и выход последнего предназначены для подключения соответственно к первому пусковому выходу и разрешаюшему входу блока АПВ, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и точности работы в него введены второй сумматор, первый и второй детекторы, первый и второй элементы НЕ, первый и второй элементы И, выходы первого и второго усилителей-ограничителей соединены соответственно с прямым и инверсными входами второго сумматора, а через последовательно включенные одноименные детектор и элемент HE — соответственно с первым и вторым входами первого элемента И, выход которого подключен к управляющим входам первого и третьего ключей, выход второго сумматора подключен ко входу интегратора, выходы детекторов соединены соответственно с двумя входами второго элемента И, выход которого подключен к управляюшему входу второго ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Богорад А. М., Назаров Ю. Г. Автоматическое повторное включение в энергосистемах. М., «Энергия», 1969, с. 146, 194.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2455362 — /24 — 07, кл. Н 02 Н 3)06, 21.02.ТГ

3. Соколов Н. И., Каспаров Э. А., Киракосов В. Г., Бесчастнов Г. А., Павлов Л. А.

Испытания синхронного компенсатора с управляющей поперечной обмоткой возбуждения.— «Электрические станции», 1977, № 2

855822

2Т

//2. Z

Редактор Т. Парфенова

Заказ 6946/77 !б

1

-1 17

Составитель Ю. Плотников

Техред А. Бойкас Корректор С. Корниенко

Тираж 675 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4