Устройство для предотвращения асинхронного хода в энергосистеме Советский патент 1983 года по МПК H02J3/24 

Изобретение относится к электротехнике, а конкретнее к электроавтоматике энергосистем и может использоваться как основная делительная автоматика на линиях электропередачи, по которым недопустим асинхронный ход, а также в качестве основы автоматики действующей на разгрузку электростанций, отключения генераторов, блоков там, где это необходимо для сохранения устойчивости; как резервная делительная автоматика, действующая при отказе основной автоматики, выполненной на основе такого же устройства, или отказе выключателя, на который подействовала основная автоматика, причем оба комплекса действуют селективно друг к другу. Известно устройство для предотвращения асинхронного хода в энергосистеме, которое обеспечивает надежное срабатывание и прекращение асинхронного хода только при расхождении углов эквивалентных ЭДС энергосистем на 180 , что недопустимо в тех случаях, когда высоко требование энерго системы и ее потребителей к напряжению, т.е. когда не допускаются провороты при асинхронном ходе 13 Известно устройство для предотвращения асинхронного хода в энергосистеме, которое формирует команду на отключение в функции изменения фаз напряжений по концам линий электропередачи С 2 Однако устройство не обладает направленностью, т.е. селективностью. Наиболее близким к предлагаемому является устройство, для предотвращения асинхронного хода в энергосистеме, содержащее блоки моделирования напряи(ений первой и второй энергосистем, входы которых подключены к транс форматорам напряжения и тока, а выходы соединены с соответствующими преобразователями синусоидального напряжения в прямоугольное, выпрямитель включенный на разность выходных напряжений указанных преобразователей, блок угла со стабилизированным источником питания, блок пуска и блокировки, дополнительный блок преобразования напряжений первой энергосистемы, причем выход блока угла соединен с исполнительным органом. Устройство имеет возможность предотвращать асинхронный ход по линии .электропередачи как в качестве основного устройства, так и резервного, что обеспечивается соответствующей угловой характеристикой, имеющей основной и резервный углы срабатывания. Такое поведение устройства обеспечивается при включении его на одноименные фазные токи и напряжения 3 1 Однако сложное взаимодействие блока пуска и блокировки с блоком угла в конечном итоге приводит к ограничению диапазона углов, которые могут находиться в пределах от kfl до 1бО . Наличие блока блокировки позволяет выполнить блок угла в однополупериодном исполнении, что уменьшает быстродействие в два раза. В некоторых случаях увеличение выдержки времени срабатывания может оказаться нежелательным с точки зрения сохранения устойчивости. Расширение диапазона углов диктуется режимными требованиями энергосистем, например в некоторых случаях требуется осуществлять деление, давать команду на пуск резервныхгенераторов, отключать нагрузку и т.п. при основном угле около 0°. Иногда возникает необходимость производить деление в зоне резервного действия раньше или, по крайней мере, не позже чем угол между векторами измеряемых напряжений достигнет 180°. Известное устройство не может выполнить свои функции в упомянутых условиях. Цель изобретения - расширение диапазона углов срабатывания (основного и резервного), упрощение схемы устройства и повышение его быстродействия. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для предотв{защения асинхронного хода в энергосистеме, содержащем блоки моделирования напряжений первой и второй энергосистем, входы которых подключены к трансформаторам напряжения и тока, а выходы соединены с соответствующими преобразователями синусоидального напряжения в прямоугольное, выпрямитель, включенный на разность выходных напряжений указанных преобразователей, блок угла со стабилизированным источником питания, причем выход блока угла соединен с исполнительным органом, входы блока моделирования напряжения первой энергосистемы подключены к одноименным фазам трансформатора тока и трансформатора напряжения, входы блока моделирования напряжения второй энергосистемы подключены к другим одноименным фазам трансформатора тока и тран форматора напряжения, выпрямитель вы полнен двухполупериодным, причем к выходу выпрямителя подключен вход блока угла. На фиг.1 изображена блок-схема устройства; на фиг.2 - принципиальна схема устройства; на фиг.З векторная диаграмма и угловая характеристи ка устройства при включении на фазы А и В; на фиг. - при включении на фазы А и С. Трансформатор 1 напряжения на выходе дает симметричное трехфазное напряжение, каждая фаза которого сдв нута на 120 относительно другой. Трансформатор 2 тока на выходе дает симметричный ток, каждая фаза которого сдвинута на 120° относительно другой. Используя одноименные напряжения и ток фазы А, блок 3 моделирования напряжения первой энергосистемы формирует напряжение Е, относящееся к первой системе , E, iJA-. ,,(1) Блок ч моделирования напряжения второй энергосистемы, используя одноименные напряжение и ток, но другой фазы, например фазы В, взятые в противофазе (с обратным знаком), или фазы С, формируют напряжение Е, сящееся к второй энергосистеме Ч -14..Z,. ,(3) Ег Uc с- К-гВ этих формулах Од. и, 0( - напряжения, подаваемые на вход блоков 3 и 4 от измер 1тельнь 1х трансформаторов напряжения, 1д , , It - токи, подаваемые на вход блоков 3 и 4 от измерител ных трансформаторов тока; сопротивление компенсации в сторону первой энергосистемы; Z, - сопротивление ком пенсации в сторону второй энергосисте мы. Выходы блоков 3 и 4 подключены к входам преобразователей 5 и 6 синусоидального выходного напряжения Е и E,j в прямоугольное одинаковой амплиту ды. Блок 7 представляет собой двухполупериодный выпрямитель. В результате к блоку 8 угла подводится, разность напряжений Е и Ё прямВугольной формы. Эта разность представляет собой однополярное напряжение прямоугольной формы, ширина импульсов которой пропорциональна углу сдвига Е относительно Ё. Чем шире импульс, тем до большей амплитуды заряжается конденсатор. Напряжение на конденсаторе получается по форме, близкой к пилообразной и амплитудой, пропорциональной углу сдвига относительно Е. Двухполупериодное исполнение повышает быстродействие по сравнению с известным устройством, так как в течение одного периода промышленной частоты блок 8 угла срабатывает две раза. Блок 8 угла, кроме того, подключен к стабилизированному источнику 9 питания. К блокам формирования Ё и Е 2 подключен блок 10 блокировки устройства при коротких замыканиях в сети. Если сработает блок 8 угла, то он подает импульсы на исполнительный орган 11, который срабатывает после появления второго импульса, чем производит необходимую операцию отключения, разгрузки и т.п. На фиг.-2 показан пример выполнения устройства. На первичную обмотку трансформатора 12 подается сумма двух напряжений: непосредственно напряжение фазы А, снимаемое с измерительного трансформатора 1 напряжения и снимаемое с вторичной обмотки трансреактора 13 моделирующего падение напряжения от тока фазы А на требуемом участке электрической сети. В результате на первичной обмотке трансформатора 12 реализуется формула (1). Конденсатор 1 служит для компенсации индуктивного сопротивления вторичной обмотки трансреактора 13На первичную обмотку трансформатора 15 также подается сумма двух напряжений: напряжения фазы В с обратной полярностью и напряжения, снимаемого с вторичной обмотки трансреактора 16, моделирующего падение напряжения на требуемом участке электрической сети в противоположном направлении. В результате на первичной обмотке трансформатора 15 реализуется формула (2). Конденсатор 17 служит для компенсации индуктивного сопротивления вторичной обмотки трансреактора 16. Трасформатора 12, резистор 18, стабилитроны 19 и 20 преобразуют синусоидальное напряжение в напряжение прямоугольной формы. Аналогичное преобразование Ё осуществляют трансформатор 15, резистор 21, стабилитроны 22 и 23. Напряжения прямоугольной фор№ необходимы для исключения погрешностей, зависящих от амплитуды при фазовых измерениях. На резисторе 2 o6pa3yetcn разност (если идти по контуру), представ ляющую собой знакопеременное напряжение прямоугольной формы с шириной импульсов, зависшей от угла между Е и Ё. RC-цепочка, образованная резисторрм 25 и конденсатором 26, преобразует входные импульсы прямоугольной формы в пилообразные знакопеременные импульсы, амплитуда которых зависит в конечном итоге от угла между Е и Е2. Двухполупериодный выпрямитель 7 преобразует напряжение прямоугольной формы разной полярности в однополярные, которые выделяются на нагрузочном резисторе 2 и подводятся к упомянутой RC-цепочке. При достижении амплитуды напряжения на конденсаторе 26 определенной величины однопереходный транзистор 27 открывается и через импульсный трансформатор 28 запускает исполнительный орган 11, который при появлении второго импульса примерно через 10 мс приводит к срабатыванию устройства. На фиг.З и k приняты следующие обозначения: 29 - вектор напряжения Ё, сформированный из напряжения фазы А, величина которого определяется формулой (V); 30 - напряжение фазы В из которого может быть сформировано Ё2. 31 EI, сформированное из напряжения фазы В, взятого с противоположным знаком согласно формуле (2); 32 и 33 - углы срабатывания, расположенные симметрично относительно Е, величины этих углов определяются чувствительностью блока 8 угла и могут изменяться в широких пределах; З основной угол срабатывания,при приближении к которому вектора Е, срабатывает устройство. При движении вектора Ё2. в противоположном направлении устройство срабатывает при достижении резервного угла 3 срабатывания. Если для формирования Е используется напряжение фазы С, как показано на фиг., то образуются следующие углы: 29 -, вектор напряжения Ё, 35 - вектор Е образованный из напряжения фазы С, согласно формуле (2); Зб и 37 - углы срабатывания, расположенные симметрично относительно Е . В результате образуется основной угол 38 срабатывания и резервный угол 39. С помощью предлагаемого устройства возможно предотвратить асинхронный ход на ранней стадии его развития, т.е. когда уже сформировались условия его возникновения, но углы напряжений еще не достигли критических значений.Это позволит сохранить устойчивую работу электростанций и нормальное электроснабжение потребителей.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРА1ЦЕНИЯ АСИНХРОННОГО ХОДА В ЭНЕРГОСИСТЕМЕ, содержащее блоки моделирования напряжений первой и второй энергосистем, входы которых подключены к трансформаторам напряжения и тока, а выходы соединены с соответствующими преобразователями синусоидального напряжения в,прямоугольное, выпрямитель, включенный на разность выходных Ha пряжений указанных преобразователей, блок угла со стабилизированным источником питания, примем выход блока уг.ла соединен с исполнительным органом, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона углов срабатывания, упрощения устройства и повышения его быстродействия, входы блока моделирования напряжения первой энергосистемы подключены к одноименным фазам трансформатора тока и трансформатора напряжения, входы блока моделирования напряжения второй энергосистемы подключены к другим одноимен- g ным фазам трансформатора тока и транс- (Л форматора напряжения, выпрямитель выполнен двухполупериодным, причем к выходу выпрямителя подключен вход бло ка.угла.

J6

9V/ 2

i/p,