Устройство для селективного предотвращения асинхронного хода межсистемной линии электропередачи

Устройство для селективного предотвращения асинхронного хода межсистемной линии электропередачи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Сааетскни

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61)Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 051280 (21) 3215093/24-07 ($$)+ gN з

Н 02 J 3/24 с присоединением заявки МГосударствеинмЯ комитет

СССР ко демам изобретений и открытий (ЩУДКЫ1.311. .016. 35(088.8 ) (23) Приоритет

Опубликовано 300183. Бюллетень Ио 4

Дата опубликования описания 30.0183

К.A. Бринкис, Ю.И. Оэолиньш и A.Þ. Сщ нгис (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ-СЕЛЕКТИВНОГО ПРЕДОТВРИЦЕНИЯ

АСИНХРОННОГО ХОДА МЕЖСИСТЕМНОЙ

ЛИНИИ-ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Изобретение относится к противоаварийной автоматике энергосистемы;

Известно устройство для селективного предотвращения асинхронного хода межсистемной линии электропередачи, действующее на отключение меж-. системной линии электропередачи в основной зоне (при углах меньше 180 -), если дефицит активной мощности возникает в сторону первой электрической системы, и в резервной зоне (при углах больше 180 ), -если дефицит активной мощности возникает в сторону второй электрической системы $1(.

Однако. в отдельных режимах работы энергосистемы укаэанное устройство недостаточно надежно.

Наиболее. близким к изобретению является устройство для селективного предотвращения асинхронного хода межсистемной линии электропередачи со ступенчатой и частично направленной характеристикой срабатывания.:Это устройство содержит четырехплечий мост, два противоположных активных плеча которого представляют собой блоки преобразования напряжений, к входам которых подключены блоки мо= делирования напряжения первой и второй электрических систем с блокировЖФ при коротких замыканиях в первичной оети, причем к второму выходу одного из блоков моделирования подключен дополнительный блок преобразования, выход которого подключен к управляющему входу блока пуска и бло.кировки, один иэ блоков преобразования напряжений выполнен с дополнительным стабилизированным выходом, между которым и основным его выходами включен блок пуска и блокировки и шунтирукщий диод в обратном направлении, основные выходы блоков преобразования напряжения непосредственно соединены, образуя одно пассивное плечо моста, а второе пассивное плечо представляет собой направленный блок угла и параллельно-встречно ему включенный ненаправленный блок угла и стабилизированные источники питания блоков угла.

Это устройство с первой уставкой по углу позволяет осуществить (с ис» пользованием телеотключающих устройств ) отключение или разгрузку станций первой электрической системы, если угол между векторами напряжений первой и второй электрических систем достиг предельного расчетного значения, а с второй (более гру99338б бой ) - отключение транзитной линии электропередачи (2).

Однако известное устройство не во всех случаях может быть использовано, например, оно ие пригодно в тех случаях, когда к,межсистемной линии элек- з тропередачи примыкают несколько гидроэлектростанций, которые покрывают пиковые нагрузки. Для указанного случая нельзя установить одну уставку по углу, так как предельные значения передаваемой активной мощности по межсистемной линии электропередачи определяются режимами работы примыкающих гидроэлектростанций. Кроме того, известно, что нормальное изменение режима происходит монотонно и медленно, определяемое в минутах, а аварийное - быстро (в секундах ).

Известно также, что использование телеотключающих устройств для передачи команды на отключение генераторов 20 представляет собой дополнительное снижение надежности. Поэтому устройства определения наброса активной мощности или увеличения угла между векторами напряжений первой и второй 25 электрических систем выгодно устанавливать ближе станций первой электрической системы с избыточной активной мощностью.

Если устройство установлено вблизи ЗО станции первой электрической системы, то в случае нарушения устойчивости по межсистемной линии электропередачи с избытком активной мощности в первой электрической системе 3$ нецелесообразно деление транзита действием этого устройства.

Цель изобретения - повыаение надежности в режимах аварийного при- gg роста угла между векторами напряжений первой и второй электрических систем при передаче активной мощности с первой во вторую электрическую систему.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для селективного предотвращения асинхронного хода межсистемной линии электропередачи, содержащем четырехплечий мост, два прстивоположных активных плеча котоРОГО представляют собой блоки преобразования напряжений, к входам которых подключены блоки моделирования напряжений первой и второй электрических систем с блокировкой при коротких заьыканиях в первичной сети, причем к второму выходу одного из блоков моделирования подключен дополнительный блок преобразования, выход которого подключен к управляющему 60 входу блока пуска и блокировки, один из блоков преобразования напряжений выполнен с дополнительным стабилизированным выходом, между которым,и основным его выходами включен блок Я пуска и блокировки и щунтирукФаий диод в обратном направлении, основные выходы блоков преобразования напряжений непосредственно соединены, образуя одно пассивное плечо моста, а второе пассивное плечо представляет собой направленный блок угла и параллельно-встречно ему включенный ненаправленный блок угла, и стабилизированные источники питания блоков угла, входы блока модЕлироваиия напряжения с двумя выходами служат для подключения яа напряжение и ток моделирования второй электрической системы, количество упомянутых четырехплечих мостов, по крайней мере, два, а устройство снаьжено блоками ограничения длительности по времени и логическими элементами И и ИЛИ, причем выходы направленных и ненаправлениых блоков угла включены попарно через блоки ограничения длительности . по времени к входам логических элементов И, выходы которых через логический элемент ИЛИ подключены к выходному блоку.

Кроме того, в качестве стабилизированного,источника питания блоков угла нечетных четырехплечих мостов использована аккумуляторная батарея, а в качестве стабилизированного источника питания блоков угла четных четырехплечих мостов использован преобразователь с входом для подключения к трансформатору напряжения линии электропередачи.

Количество подключаемых четырех- . плечих мостов к блокам моделирования составляет, по крайней мере, два и зависит, в основном, от граничнопредельных случаев работы межсистемной линии электропередачи, например, если граничные углы между векторами напряжений первой и второй электрических систем находятся в пределах

50-70, то вполне достаточно использовать два четырехплечих моста и т.д, Возможны случаи, когда требуется увеличение количества подключаемых четырехплечих мостов при упомянутом диапазоне предельных значений углов, например из-за недопустимости ускорения генераторов в избыточной электрической системе, что потребует увеличить объем разгрузки станций.

На фиг. 1 приведена схема подключения предлагаемого устройства к линии; на фиг. 2 — векторная диаграмма, поясняющая его работу1 на фиг. 3— блок схема устройства; на фиг. 4— схема блока угла.

Устройство 1 содержит блок 2 моделирования напряжения второй электрической системы, блок 3 моделирования напряжения первой электрической системы, блоки 4-9 преобразования напря— женин, причем блоки 4 и 7 выполнены с дополнительным стабилизированным ныS — — = .: -993386 4 ходом, а блоки 6 и 9 являются дополнительными блоками преобразования нап;ряжения.

Блоки 10 и 11-пуска и блокировки обеспечивают управление направленными блоками угла причем блок 12 являе ся первым направленным блоком угла, блок 13 - первым ненаправленным блоком угла., блок 14 - вторым направленным блоком угла и блок 15 - вторым ненаправленным блоком угла. Устройство также содержит блоки 16 и 17 ограничения длительности по времени выходных сигналов блоков угла до заданных значений соответственно Ь t<,at<, стабилизированный источник 18 пита- 35

-ния постоянного напряжения от аккуму ляторной батареи, стабилизированный, .источник 19 питания постоянного напряжения,. включенный через преобразователь к трансфюрматорам напряжения 2О линии электропередачи, блоки 20 и 21 ограничения -длительности по времени выходных сигналов блоков угла до заданных значений соответственно аt8 . д 4, логические элементы И 22-24, ло- 25 гический.элемент ИЛИ 25, выходной блок 26 с кратковременным запомина-.. нием, блок 27 блокировки устройства при коротких замыканиях в сети. Блок угла включает в себя импульсный — ЗО трансформатор 28, выходной тиристор

29, выходное реле 30, повторяющее- действие первого направленного блока Угла в течение заданного времени (gt<) с контактами 31, выходное реле 32, повторямвцее действие второго ненаправленного блока угла в течение за-данного времени (at< ) с контактами .33 °

На фиг. 1-4 обозначены также: и

4О

Š— эквивалентная ЭДС первой ! электрической системы;

Š— эквивалентная ЭДС второй электрической системы;

1 - ток по межсистемной линии электропередачи; — 45

0 -. напряжение на месте установки .устройствар ф» Угол срабатывания первого.направленного блока угла;

< - угол срабатывания первого 5g

2 ненаправленного блока углау.

< - угол срабатывания второго 3 направленного блока угла у (- угол срабатывания второго ненаправленного блока угла;- Ц вЂ” граничный угол срабатывания направленного блока угла; .

8 — угол между векторами эквивалентных ЭДС Е и Е1 в режиме передачи активной мощности с первой электрической сиоте аи во вторую.

Напряжения первой и второй электрических систем модулируются согласно выражениям. 65

U1l aauW ZkiU2 Ц 46 1 Z k 2 Ф где Zg, — комплексное сопротивление до расчетной точки сети s сторону эквивалентной ЭДС Е,.

-Zg — комплексное сопротивление

2 до расчетной точки сети в, сторону эквивалентной ЭДС Е .

Блок-схема устройства (фиг. 3 ) содержит два четырехплечих моста, первый иэ которых содержит два:противоположных активных плеча, представленных блоком 4 преобразования напряжения с дополнительным стабилизированным выходом и блоком 5 преобразования напряжения, одно пассивное плечо, состоящее нэ параллельно-встречно через диоды включенных первого направленного блока 12 угла и первого ненаправленного блока 13 угла, и другое пассивное плечо, образованное соединением основных выходов блоков

4 и 5 преобразования напряжения. Вход блока 4 преобразования напряжения -с дополнительным стабилизированным вы-: ходом подключен к блоку 2 моделиро-. вания напряжения второй электрической системы, к второму выходу которо--го подключен дополнительный блок 6 преобразования напряжения,.выход которого подключен к управляющему входу блока 10 пуска и блокировки. Блок пуска и блокировки через диод включен между дополнительным и основным стабилизированными выходами блока 4 преобраэования напряжения. Параллельновстречно к этим выходам подключен диод. Блок 5 преобразования напряжения подключен к блоку 3 моделирования напряжения первой электрической системы. Одни входы блоков моделирования напряжения подключены на напряжения и ток межсистемной линии электропередачи, а другие входы .- к блоку 27 блокировки устройства при ко.— ротких замыканиях в сети.

Второй четырехплечий мост построен аналогично, по входам присоединен параллельно первому и содержит два основных блока 7 и 8 преобразования напряжения и второй направленный блок

14 угла, второй ненаправленный блок

15 угла, дополнительный блок 9 преобразования напряжения и блок 11 пуска и блокировки.

Цепи питания первых блоков 12 и

13-угла подключены к стабилизированному источнику 18 питания постоянного напряжения от аккумуляторной батареи. Цепи питания вторых блоков 14 и 15 угла подключенЫ к стабилизированному источнику 19 питания постоянного напряжения, включенного через преобразователь к.трансформаторам. напряжения линии электропередачи.

993386

Выход первого направленного блока

12 угла подключен к входу блока 16 ограничения длительности по времени, выход первого ненаправленного блока

13 угла — к входу блока 17 ограничения длительности по.времени, выход второго направленного блока 14 углак входу блока 20 ограничения длительности по времени, а выход второго ненаправленного блока 15 угла — к входу блока 21 ограничения длительности по времени.

Выход блока 16 ограничения дли» тельности по времени подключен к первому входу логического элемента И 22.

Выход блока 17 ограничения длитель- 15 ности по времени подключен к первому входу логического элемента И 22 и к первому входу логического элемента

И 23. Выход блока 20 ограничения длительности по времени подключен к Щ второму. входу логического элемента

И 23 и к первому входу логического элемента И 24, выхОд блока 21 ограничения длительности по времени - к второму входу логического элемента 25

И 24. Выходы логических элементов

И 22-24 подключены каждый к своему входу логического элемента ИЛИ 25, выход которого присоединен к входу выходного блока 26 с кратковременным щ запоминанием.

Блоками 4 и 5 преобразования моделируемые переменные напряжения (U ) и (U ) преобразуются в прямоугольные стабилизированные двухполярные напряжения. Блоком 6 преобразования преобразуется только отрицательная полуволна синусоиды напряжения (0 ) в:прямоугольное, стабилизированное отрицательное напряжение.

Направленный блок 12 угла включен в токовую цепь сравнения времени совпадения прямоугольного стабилизиро,ванного отрицательного напряжения, пропорционального (02), с прямо угольным стабилизированным положитель-45 ным напряжением, пропорциональным (U< ). Блок 10 пуска и блокировки обеспечивает направленность блока..

Ненаправленный бдок 13 угла вклю- 6 чен в токовую цепь сравнения времени совпадения прямоугольного стабилизированного положительного напряжения (U1) с прямоугольным стабилизированным отрицательным напРяжением (U< ) . Параллельно-встречно блоку 10 включенным диодом обеспечивается ненаправленность блока угла. Блоком 27 обеспечивается блокирование блоков 2 и 3 моделирования при коротких замыканиях в сети высокого напряжения. При дей- © ствии блока 27 при коротком замыка нии векторы напряжений 0 и 01 приводятся в положение их совпадения по фазе, что исключает возможность срабатывания блоков угла. Выход первого фЯ йаправленного блока 12 угла через блок 16 ограничения длительности по времени соединен с одним из двух входов логического элемента И 22, второй вход которого через блок 12 ограничения длительности соединен с выходом ненаправленного блока 13 угла. Выход логического элемента И 22 через логический элемент ИЛИ 25 соединен .с выходным блоком 26. Выход блока 13 угла через блок 17 ограничения длительности соединен также с другим логическим элементом И 23,. второй вход которого через блок 20 ограничения длительности соединен с выходом направленного блока 14 угла второго четырехплечевого моста.

На фиг. 4 показан один из возможных вариантов выполненя блока ограничения длительности, а также блок угла без блока пуска и блокировки.

Выход блока угла через импульсный трансформатор 28 соединен с управляющим выводом тиристора 29, который включен в цепи реле 30 обмотки. Кратковременное открытие тиристора приводит к разряду конденсатора, включенного параллельно тиристору и обмотке реле, и к срабатыванию реле 30 на заданное время gt» . Если в течение

Этого времени ht успеет, срабатывать реле 32, управляемое блоком 13 угла, то произойдет пуск выходного блока 26 с запоминанием.

Стабилизированный источник питания на клеммах аЬ появляется только в моменты времени совпадения.отрицательной полувалиы синусоиды (UZ) c положительной полуволной синусоиды (U ). .В момент времени несовпадения отрицательной полуволны синусоиды (Ug) с положительной полуволной синусоиды { 0 ) напряжение Од =О.

Напряжение открытия однопереходного транзистора определяется выходным напряжением блока стабилизированного источника 18 постоянного напряжения. е

Для отстройки от помех стабилизированный источник 18 постоянного напряжения, определякщий напряжение открытия однопереходных транзисторов первых блоков 12 и 13 угла, питается от аккумуляторной батареи, а вторых блоков 14 и 15 угла — от трансформаторов напряжения линии электропереда.чи. Вероятность одновременного возникновения помех .в цепях аккумуляторной батареи и в цепях трансформаторов напряжения мала.

Если угол между векторами U< и U< меньше у1 (фиг. 2), то сигналы на выходы блоков угла отсутствуют.

Устройство в переходном режиме работает следукцим образом.

Если угол.Я между векторами напряжений U и 0 в рабочем режиме

„установился ц) <у >ср„ то блоком 16

99 3386

Формула изобретения

9 ограничения длительности сигнал с одного входа логического элемента

И будет снят через время Д ел ° Прк аварийном увеличении угла до g2 на втором входе логического элемента.

И 22 появляется сигнал; но логический элемент не срабатывает; так как отсутствует сигнал на первом его входе..При продолжающемся аварийном увеличении угла до с 9 срабатывает логический элемент И 23, так как на его входы в течение времени д t поступают два сигнала: один от блока 13 угла, второй от блока 14 угла.

В этом случае через логический элемент ИЛИ 25 срабатывает выходной блок 26, который действует .на отключение или разгрузку заданного коли» чества генераторов в первой электрической системе, что должно привести к снижению угла q и к сохранению 20 синхронной динамической устойчивости.

Одним из переходных режимов, в котором устройство не должно работать, является режим нарушения устойчивости, когда имеет место асинхронный, 35 проворот векторов напряжений 04 И 02 с возникновением деФицита активной мощности в сторону первой электрической системы. Из Фиг. 2 видно, что в таком случае несрабатывание устрой- 30 ства обеспечивается характеристикой срабатывания ненаправленных блоков угла, так как время от момента срабатывания ненаправленного блока угла до момента времени срабатывания нап равленного блока угла (ф5) больше чем а t2 идс . Если установившийся рабочий режим характеризуется углом

<, который ф»(pм то при, аварийном увеличении угла до q> и.ц„сратабывают блоки 14 и 15 угла и через логический элемент И 24 обеспечивают отключение клн разгрузку. генераторов в первой электрической скстеме.

Предлагаемое устройство не сложно, 45 экономически выгодно и удобно s эксплуатации, так как все блоки угла однотипные.

56

1. Уетройство для селективного предотвращения асинхронного хода межсистемной линии электропередачи, содержащее четырехплечий мост, два=-противоположных активных плеча которого 55 представляют собой блоки преобразоBBHHR напряжений, к входам KoTQpHx подключены блоки моделирования напряжения первой и второй электрических систем с блокйровкой при коротких эа мыканиях в первичной сети, причем к второму выходу одного из .блоков моделирования подключен дополнительный блок преобразования, выход которого подклюнен к управпакщему входу блока пуска и блокировки, один из блокОв преобразования напряжений выполнен с дополнительным стабилизированным выходом; между которым и основным его выходами включен блок пуска и блокировки и шунтирующий диод в.обратном направлении, основные выходы блоков преобразования напряжений непосред-. ственно соединены, образуя одно. пассивное плечо моста, а второе пассивное плечо представляет собой направ- ленный блок угла и параллельно-встречно ему включенный ненаправленный блок угла, и стабилизированные источники питания блоков угла, о т л нч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в.режимах аварийного прироста угла при передаче активной мощности нз первой во вто- . рую электрическую. систему, входы блока моделирования напряжений с двумя выходами служат для .подключения на напряжение и ток моделирования второй электрической систем, количество упомянутых четырехплечих мостов по крайней мере, два, а устройство снабжено блокамк ограничения длительности по времени и логическими элементамн И и ИЛИ, причем вЫходы нап« равленнйх н ненаправленных блоков yr ла включены попарно через блоки ограничения длительности по времени к входам логических элементов И, выходы которых через логический элемент ИЛИ подключены к выходному блоку.

2, Устройство по п.1, о т л и-ч а ю щ е е с я тем, что в качестве стабилизированного источника питания блоков угла нечетных четырехплечих мостов использована аккумуляторная батарея, а в качестве стабилизированного источника питания блоков угла четных четырехплечих мостов использован преобразователь с входом для подключения к трансФорматору. напряжения линии электропередачи.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 486416, кл. Н 02 Н 7/26, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке в 2937891/07, кл. Н 02 J 3/24, 1980.

993386

Составитель К. Фотина

Редактор И. Рачкулинец Техред A.Áàáèíåö Корректор Ю. Макаренко

Заказ 496/72 Тираж 615 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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