Устройство для отключения электрической цепи при нарушении синхронизма между двумя частями энергосистемы

Устройство для отключения электрической цепи при нарушении синхронизма между двумя частями энергосистемы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Сааетскик

Сецналистическик

РЕспубЛнк (u>983890 (61) Дополнительное к авт. свид-ey— (22) Заявлено 0 0681 (21) 3295074/24 07 ($1) ha. К 1.з с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет—.Н 023 3/24

Государственный комитет

С С С P.

Ilo делам изобретений н открытий (53) УДК 621. 316. .925(088.8) Опубликовано 2 1282, Бюллетень ¹ 47

Дата опубликования описания 231282

I (72) Автор йзобретения

E.Ï.Êîðîëåâ

k

Горьковское отделение ордена10ктябрьской Ревсувоции

Всесоюзного государственного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института энергетических систем и электрических сетей "Энергосетьпроект" (71) Заявитель

"(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

ЦЕПИ ПРИ НАРУШЕНИИ СИНХРОНИЗМА

МЕЖДУ ДВУМЯ ЧАСТНЫМИ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ

1 2

Изобретение относится к электротехнике, а именно к противоаварийной автоматике энергосистем, и может быть использовано для прекращения асинхронного хода в энергосистеме путем от ключения электрической цепи в минимум тока биений.

Известны устройства для прекращения асинхронного хода в минимум тока биений, основанные на использовании огибающей тока биений (1)- (3 °

Недостатком этих устройств является малая точность вблизи момента совпадения фаз напряжений во всем диапазоне изменения скольжения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство, содержащее блок выделения огибающей биений, два дифференцирующих блока, две логические схемы И, фбрмирователь прямоугольных импульсов, блок разности синхронизируемых напряжений, блок запрета, блок измерения и памяти мгновенных значений напряжения, компаратор, однополупериодный вйпрямитель, расширитель импульсов и исполнительный блок(4 3.

Недостатком этого устройства яв-. ляется снижение точности определения времени опережения при изменении, величины скольженйя или при больших начальных углах. электропередачи в режимах, предшествующих возникновению асинхронного хода.

Цель изобретения — повышение точности отключения в минимум тока биений. !

10 Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее логическую схему И, блок выделения огибающей тока биений, к выходу которого подключен первый дифференцирующий

15 блок, выход которого соединен с входом формирователя прямоугольных импульсов, последовательно соединенные компаратор, второй дифференцирующий блок, однополупериодный выпрями2р тель, расширитель импульсов и исполнительный орган, снабжено первым и вторым сумматорами, третьим дифференцирующим блоком, блоком коммутации и функциональным блоком с арксинусной

2е проходной характеристикой, вход функционального блока подключен к выходу блока выделения огибающей тока биений, а выход — к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом блока коммутации, а выход - с входом тре983890

Ф тьего дифференцирующего блока и с вторым входом компаратора, между первым входом компаратора и выходом третьего дифференцирующего блока включен второй суМматор, к второму входу которого и к рабочему входу блока ком- 5 мутации подключен источник опорного напряжения, управляющий вход блока коммутации .соединен с выходом формирователя прямоугольных импульсов, к второму входу логической схемы И, первый вход которой подключен к выходу однополупериодного выпрямителя, а выход — к расширителю импульсов, подключен выход устройства автоматики выявления асинхронного хода. 15

При этом блок выделения огибающей тока биений содержит двухполупериодный выпрямитель, усилительограничитель и низкочастотный фильтр, причем вход усилителя-ограничителя 20 подключен к выходу двухполупериодного выпрямителя, а выход — к входу низкочастотного фильтра, выход которого является выходом блока выделения огибающей тока биений. 25

Кроме .того, функциональный блок содержит сумматор, логарифмирующий элемент и элемент антилогарифмирования, причем первый вход сумматора является входом функционального блока, второй вход соединен с выходом элемента антилогарифмирования, к входу которого подключен выход логарифмирующего элемента, а выход сумматора соединен с входом логарифмирующего элемента и является выходом функционального блока.

На фиг. 1.приведены эпюры, поясняющие принцип действия устройства, на фиг.2 — блок-схема устройстварна фиг.3 и 4 — структурные схемы со- 4О ответственно блока выделения огибающей тока биений и функционального блока.

Принцип действия устройства сос тоит в следующем. 45

В качестве исходных величин берутся: фактическая зависимость тока биений, отнесенная к его амплитуде (кривая 1 на фиг.1),т.е.

1(1) ° 50 (t)= 3 ( синусоидальная зависимость удельного тока биений от половинного угла передачи (кривая 2 на фиг.1)

У (ф) = sin — 1 м- 2 формируемая искусственно, и заданное значение времени опережения

Из указанных величин формируется зависимость (t) = О\ csin 3+ (t) (> )

2 виде напряжения, пропорциональ11ого этому углу (кривая 3 на фиг.1) 0 (t)=U .сц.с51лJ+(t), д о"-„макс (1 ) где фма„ вЂ” принимается постоянной величйной, пропорциональной — =3i.

Затем формируется напряжейие, пропорциональное скорости изменения угла от времени, путем дифференцирования {4 }

o)u (t) й3 () д" . (s)

<ф макс

at a-3„(И

Полученное напряжение пропорционально скорости скольжения о, что

4ожно показать на примере1 решая (5) при

U t

3 (t) = sin — - (ь)

Ф 2

Подставляя (6 ) в (5 ), получаем а0 „(Ц сиз - CO5 40 4/

-U

3 5

Г = — Г

2 )- sin щяt/2

S смака д э)

Из (7 ) видно, что при синусоидальном

,токе биений .юб — величина постоян ная. В общем же случае (5), когЫ да,3„(t) g 5; л —,, имеет место зависимость ws(t),1.е. ()11 =f (t) или

aa„(t)

О (Ц=0 . " - (8) о Умакс „(„д.

1После этого формируется,,напряжение, з() оп пропорциональное углу 5 Ол ввиде

2 1 зависимости (кривая 4 на фиг. 1 ) ц (ц=И (ц-4 . (3) опЗатем формируется напряжение, пропорциональное разности углов J1 - — O) или углу, при достижении которого подается команда на отключение выключателя - углу пуска 0n )t). (кривая 5 на фиг.1) ="4аакс u+м(Напряжения по (4 ) и (10 ) (кривые 3 и 5 на фиг.1 ) сравниваются между .,собой и в момент времени, когда их разность становится равной нулю (точка пересечения кривых 3 и 5 на фиг.1), подается команда на отключение выключателя.

Предлагаемое устройство содержит (фиг.21):;блок 6 выделения огибающей тока биений, функциональный блок 7 с арксинусной проходной характерис-. тикой, первый сумматор 8, первый дифференцирующий блок 9, формирователь 10 прямоугольных импульсов, блок

11 коммутации, третий дифференцирующий блок 12, второй сумматор 13, компаратор 14, второй дифференцирующий блок 15, аднополупериодный выпрямитель 16, логическую схему И 17, рас983890 ширитель 18 импульсов и исполнительный орган 19.

Блок б выделения огибающей тока биений (фиг.3) состоит из двухполупериодного выпрямителя 20, усилителя-ограничителя 21 и низкочастотного фильтра 22.

Функциональный блок (фиг ° 4) содержит сумматор 23, логарифмирующий элемент 24 и элемент 25 антилогарифмирования.

Блок б выделения огибающей тока биений предназначен для получения напряжений биений, пропорционально-. го отношению (1 ). Для этой цели используется усилитель-ограничитель 21, в котором осуществляется ограничение амплитуды напряжения, пропорционального току биений, поступающего от вы прямителя 20, на уровне 0z=0g„«<. Это необходимо для следующего. Напряжение на входе выпрямителя 20 формируется из тока в линии в виде отношения (Ч/З .pacg гдето,„.Р„., задается (при Ф-"180О ) по минимальному режиму рассматриваемой межсистемной связи. .В действительности значение 3, может быть выше 3,„. Рс, „ . Неучет этого фактора приводит к значительным погрешностям в определении времени опережеиия. Поэтому для правильной работы устройства необходимо выполнить следующие требования:

1. Амплитуда напряжения, пропорционального амплитуде тока бнений

3„m (кривая 1 на фиг.1), должна быть равна или на 2-3% ниже (2, „ . В противном случае может произойтй отказ из-за того,.что в (3) окажется игсяи (Ц.

2. Ограничение по амплитуде следует выполнять до подачи напряженияна низкочастотный фильтр 22 для выделения огибающей с тем, чтобы образованная уровнем ограничения площадка из плоской горизонтальной преобразовалась в плавную, приближающуюся по форме к синусоидальной. Это позволяер исключить искажения зависимости †(1), которые при плоском

2 ограничении Э„(Ф )характеризуются увеличением крутизны †(й)на участь ках от.0 до л/2;и от 3i/2 до Л и появлением участка с постоянным с/ /Я на уровне Л/2 в течение всего воемени ограничения.

Функциональный блок 7 предназначен для получения зависимости (4 ), для чего используется приближенное арксинусное преобразование с уче,том известной формулы приближенного вычисления

У= з4> х =0,8fS х - Q,P94 3 (.Решение (4 ) с учетом (11)осуществляется в виде

3» (t)+ 0,09+ 0,(t) =О 855 (2 „().(55

Напряжения с блоков 8 и 13 подаются на компаратор 14, на выходе кото-. рого формируется постоянный сигнал, соответствующий логической единице, в момент, когда 0 (4) = UÄ(t}.

Так как на второй вход логической схемы И 17 поступает разрешающий сигнал от устройств выявления асинхронного хода, то может возникнуть ситуация, когда разрешающий сигнал проходит после появления сигнала с выхода компаратора 14, что мо- жет привести к неопределенности в моменте отключения выключателя, так по блок-схеме на фиг. 4, где второе слагаемое (на втором входе сумматора 23 ) формируется из сигнала на . выходе сумматора в цепи, состоящей

5 из последовательно включенных элементов логарифмирования 24 и антилогарифмирования 25.

Первый сумматор 8 предназначен для того, чтобы обеспечить возможность изменения 08.() в диапазоне значений, соответствующих изменению углов б /2 от Л/2 до Л, когда функция 3 (t) переходит через своЯ максимум. Для этого на второй вход сумматора 8, начиная с момента вре15 мени, соответствующего d /2 = У/2, подается постоянное напряжение Ц =Цр с тем, чтобы на выходе сумматора 8 на интервале нисходящей ветви тока имело место напряжение, пропорциоЩ нальное углу Л- +, где " изменяется на этом интервале от л/2 до

2 нуля.

Практически это выполняется с помощью цепочки, состоящей из первого

25 дифференцирующего блока 9, включенного на выход блока б выделения огибающей тока биений, формирователя 10 прямоугольных импульсов, .включенного на выход 9,и блока 11 коммутации. Так

З0 как в момент перехода 7 (4 ) через максимум его производная по времени меняет знак на обратный, то для управления блоком 11 коммутации используются отрицательные полуволны

З5 первой производной тока, преобразованные блоком 10 в прямоугольные импульсы длительностью, равной длительности протекания тока 3 „ от максимума до минимума (от 180 до 360 ).

Третий дифференциатор 12 предназначен для формирования напряжения, пропорционального скорости скольже-. ния, умноженной на постоянный, но . регулируемый коэффициент, пропорцио,нальный требуемому времени опере45

5 жения t z, т.е. реализует выражение (9 2 (кривая 4 на фиг. 1 ).

В сумматоре 13 реализуется выражение(10), т.е. формируется напряжение, пропорциональное углу пуска, 50 обеспечивающему заданное время опережения.

983890. Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить точность отключения асинхронного хода в минимум тока биений в широком диапазоне изменения скорости скольжения, что облегчает условия работы высоковольтного оборудования и снижает перенапряжения в сети. Кроме того, снижается время от момента выявления асинхронного хода до его отключения в ближайший благоприятный момент, что обеспечивает сохранение устойчивой работы энергосистемы и повышает срок

I службы электроэнергетического обору. дования.

Формула изобретения как время опережения в этом случае будет отсчитываться от момента прихода разрешающего сигнала.

Для исключения такой возможности сигнал с выхода компаратора 14 дифференцируется во втором дифференциаторе 15, а в блоке 16 однополупериодного выпрямления выделяется узкий импульс только той полярности, которая соответствует моменту появления сигнала на выходе 14. Таким .IG образом, сигнал на выходе .логической схемы И 17 появляется только при наличии разрешающего сигнала на втором его входе и в момент появления узкого импульса на первом входе. Для того, чтобы обеспечить надежное сра батывание исполнительного органа 19 и его удерживание в течение времени, достаточного для отключения выклю- чателя, узкий импульс с выхода 17 рас- о ширяется в расширителе 18 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме работы системы с постоянным углом передачи напряжение на выходе блока выделения огибающей тока биений постоянно, на выходе функционального блока 7 напряжение тоже постоянно и соответствует фактическому углу электропередачи 80

На выходе первого дифференциатора 9 напряжение равно нулю и блок коммутации не подключает Ос на второй вход сумматора 8. Поэтому на выходе сумматора 8 напряжение тоже постоян- 3з но. На выходе третьего дифференциатора 12 напряжение равно нулю поэтому на выходе второго сумматора 13 напряжение, пропорционально .углу — = л,т.е.U . Компаратор 14 не 40

Д" макс срабатывает, TcLK KBK H Glo нервом входе напряжение в любой момент времени выше, чем напряжение на втором входе от сумматора 8, и постоянно.

Так как не срабатывает компаратор 14, То исключается воэможность срабатывания устройства в целом.

При возникновении асинхронного хода появляется зависящий от времени сигнал на выходе блока 6,на выходе блока 7 формируется сигнал,пропорцио- нальный текущему значению угла передачи —, а на выходе формировате, б ля 10 — прямоугольные импульсы, соответствующие отрицательным значениям напряжения на выходе дифференциатора 9 при углах cf 7 А

В момент появления сигнала на выходе формирователя 10 подключается

U0 на второй вход сумматора 8, и на его выходе напряжение меняется Ю пропорционально углам Л >r Ъ вЂ” . НаУ

2 пряжение с выхода сумматора 8 дифференцируется в дифференциаторе

12, умножается на коэффициент, пропорциональный уставке и вычитает-. 55 ся из ЦaaUy „„в сумматоре 13.

Напряжение с вйходов cyMMazopoa 13 и 8,(например, кривые 5 и 3 на

Фиг.1) подаются на компаратор 14, который срабатывает только при условии, что напряжение с выхода сумматора 8 .равно или больше напряжения с выхода сумматора 13, т.е. в момент равенства этих напряжений. С выхода компаратора 14 сигнал укорачивается в дифференциаторе 15. В выпрямителе 16-выделяется импульс, соответствующий моменту появления этого сигнала, который подается на первый вход логической схемы И 17.

Если к этому моменту был разрешающий сигнал на втором входе логической схемы И 17, то появляется сигнал на ее выходе, расширяется в расширителе 18 и происходит срабатывание исполнительного органа.

Так как устройство не може" отличить асинхронный ход от синхр энных касаний, то в обоих случаях оно функционирует и выдает сигнал на первый вход логической схемы И, однако срабатывание исполнительного органа 19 в случае синхронных качаний не происходит, так как не поступает разрешающий сигнал от устройств выявления асинхронного хода на второй вход логической схемы И 17.

1. Устройство для отключения электрической цепи при нарушении синхронизма между двумя частями энергосистемы, содержащее логическую схему И, блок выделения огибающей тока биений, к выходу которого подключен первый дифференцирующий блок, выход которого соединен с.входом формирователя прямоугольных импульсов, последовательно соединенные компаратор, второй дифференцирующий блок, однополупериодный выпрямитель, расширитель импульсов и исполнительный орган, о т л и ч а ю .щ е е с я тем, что, с целью повышения точности отклю983890 чения в минимум тока биений, оно снабжено первым и вторым сумматорами, третьим дифференцирующим блоком, блоком коммутации и функциональным блоком с арксинусной проходной характеристикой, вход которого подключен к выходу блока выделения огибающей тока биений, а выход — к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом блока коммутации, а выход — с входом третьего дифференцирующего блока и с вторым входом ком аратора, между первым входом которого и выходом третьего дифференцирующего блока включен второй сумматор, к второму вхо- 15 ду которого и к рабочему входу блока коммутации подключен источник опорного напряжения, а к управляющему входу блока коммутаций — выход

4 формирователя прямоугольных импуль- 20 ов, причем к второму входу.логической схемы И, первый вход которой подключен к выходу однополупериодного выпрямителя, а выход — к расширителю импульсов, подключен выход 25 устройства автоматики выявления асинхронного хада.

2. Устройство по п.1, о т л и .ч аю щ е е с я тем,что,с целью уменьшения влияния изменения параметров 30 энергосистемы при асинхронном ходе на точность отключения в минимум тока биений, блок выделения огибающей тока биений содержит двухполупериодный выпрямитель, усилитель-ограничитель и низкочастотный фильтр, причеМ вход усилителя-ограничителя подключен к выходу двухполупериодного выпрямителя, а выход — к входу низкочастотного фильтра, выход которого является выходом блока выделения оги-. бающей тока биений, 3. Устройство по пл. 1 и 2, о т . л и ч а ю щ е е с я тем, что функциональной блок содержит сумматор, логарифмирующий элемент и элемент антилогарифмирования, причем первый вход сумматора является входом функционального блока, второй вход соединен с выходом элемента антилогарифмирования, к входу которого подключен выход логарифмирующего элемента, а выход сумматора соединен с входом логарифмирующего элемента и является выходом функционального блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Р 652650, кл. Н 02 Э 3/24, 1979.

2. Авторское. свидетельство СССР

9 688958, кл. Н 02 3 3/24, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР

М 714573, кл. Н 02 3 3/24, 1.980.

4. Авторское свидетельство СССР

Р 746815, кл. Н 02 3 3/42, 1980 ° 983890

Фиг.4

Составитель К.Фотина

Редактор О.Бугир -ТехредМ.Надь КорректорН.Вуряк

Заказ 9945/68 Тирах 669 Подписное

ИНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ухгород, ул. Проектная, 4