Устройство для автоматического ограничения повышения частоты в энергосистеме Советский патент 1983 года по МПК H02J3/24 

2. Устройство по п. 1, о т л ичаюгдееся тем, что, с целью улучшения селективности действия в режимах асинхронного хода, сопровождающихсяизменением знака скорости изменения частоты, оно дополнительно содержит пороговый элемент i элемент памяти и элемент выдержки времени, причем вход порогового элемента подключен к выходу измерительного органа скорости изменения частоты, а выход подключен к входам элемента памяти и элемента выдержки времени, выход которого включен на второй вход элемента памяти, выход которого подключен к вторым входам элементов запрета.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОГРАНИЧЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ ЧАСТОТЫ В ЭНЕРГОСИСТЕМЕ, содержащее измерительные органы частоты и мсхцности, .выдаваемой узлом энергосистемы в исходном режиме, подключенные к входу сумматора, выход которого подклкгчен к входу реагврукицего органа, отличающееся тем, что, с целБю повшиения точности дозировки управляющих воздействий, оно дополнителЕ но содержит измерительный орган скорости изменения частоты, блок, фикCI рующий включенное состояние генераторов, блок произведения, реагирукяцие органы, элементы выдержки времени, элементы запрета и логичес-. . кие элементы И, причем выход измерительного органа скорости изменения частоты подключен к одному из входов блока произведения/ на второй вход которого подключен выход блока, фиксирующего включенное состояние генераторов, а выход блока произведения подключен к цепям, каждая из которых состоит из последовательно соединенных: реагирующего § органа, элемента выдержки времени, элемента запрета и логического элемента И, на второй вход которого подключен выход реагирующего органа частоты и мощности, а-выход элемента И подключен к исполнительньтл органам, при этом количество этих цепей определяется требуемой точностью дозировки управляющих воздействий. Ю Ш СО ю iOi - ЕН10СЬ-Эз

Изобретение относится к электротехнике, а именно к противоаварийной автоматике энергосистем и предназначено для Зсцциты от опасного повышения частоты тепловых турбин.и оборудования собственных нужд электростанций при возникновении аварийного избытка активной мощности в энергосистеме. Известны устройства противоаварий ной автоматики, установленные на существующих объектах, которые действуют по факту повышения частоты до уставок срабатывания пусковых органов на отключение части генерирующей мощности, в основном гидрогенератором, так как обычно, к моменту срабатывания пусковых органов тепловые агрегаты, имеющие относительно быстродействующую систему регулирования успевают сбросить свою мощность 1 Однако у этих устройств недостаточная селективность их действия в режимах синхронных качаний, а также неточность в определении дозировки управляющих воздействий. Известно устройство для автоматического ограничения повышения частоты АОЧ; в энергосистеме, позволяющее увеличить селективность в режимах синхронных качаний и содержащее органы, измеряющие частоту и мощност выдаваемую узлом энергосистемы в исходном режиме, Где расположено устройство, сумматор, входы которого подключены к выкодацц указанных измерительных органов, а его выход подключен к входу реагирующего органа, выход которого воздействует на исполнительные органы, осуществляющие отключение части генерирующей мощнос ти или изменение схемы энергосистемы, приводящее к выделению значительной части аварийного избытка мощности с узлами энергосистемы, допускающими большее;повышение частоты, например гидростанции, некоторые потребители,нагрузки и т.д. При этом в устройстве в темпе процесса, по мере увеличения частоты, происходит наращивание ступеней управляющего воздействия. Ступени управления выбираются исходя из предварительных расчетов для возможного сочетания аварийных схем примерно такими, чтобы оставшийся небаланс мощности выходился в допустимом с точки зрения отклонения частоты диапазоне t 2. Недостатком данного устройства является неточность дозировки управляющих воздействий, так как в допустимом диапазоне частот более двух ступеней организовать практически невозможно, а при многообразии аварийных ситуаций, как правило, этого недостаточно. Кроме того, возможно неселективное действие устройства в режимах асинхронного хода. Дозировка автоматики осложнена тем, что автаматика ограничения частоты предназначена для работы при тяжелых нерасчетных повреждениях, т.е. в условиях, когда невозможно заранее в исходном режиме, как это делается для основных устройств противоаварийной автоматики, рассчитать требуемую дозировку воздействия. Недостаточное уменьшение генерирующей мощности при действии автоматики приводит к повышению частоты выше допустимых значений. Избыточная разгрузка может привести к снижению частоты и к последующему действию устройств автоматической частотной разгрузки (АЧР), что в условиях первоначального избытка мощности недопустимо. Из этого вйтекает два основных ребования к устройствам дозировки; азгрузка станции должна быть достаочной для ограничения повышения часоты на допустимом уровне, разгруза станции не должна приводить if сниению ча зтоты, при которой срабатыают устройства АЧР. Для дозировки автоматики целесобразно использовать параметр, хаактеризующий интенсивность аварийого возмущения. В качестве такого араметра предлагается использовать корость изменения частоты. Целесообразность использования скорости изменения частоты заключа ется в ТОМ, что она в каждый текущий момент .времени пропорциональна величине избытка мощности, что сле дует из уравнения движения, которо можно записать в следующем виде т.ач Ч, -) мг,Б I 4где d S J-5 - скорость изменения час тоты, Гц/с, Т. - постоянная инерции эне госистемы, с; Рдг - базисная мощность,МВт , fp - номинальное значение ч тоты, Гц; , мгн величина избытка мощно ти , МВт: Пренебрегая постоянной инерции двигате.льной нагрузки, можно запис iT . . гнок где Т- - постоянная инерции гидро генераторов/ Т; - то. же, турбогенераторов; Р, - номинальное значение активной мощности вращающи ся гидрогенераторов, - то же турбогенераторб -Принимая р - о j.v в .Получим Л-Ьб jj ir rHOM T T THOW Отсутствие информации о п воляет точно рассчитать дозировку автома-Гики. Дозировать можно по из 1 вестноя величине Т , которую мож получить на месте установки устрой ва - на ГЭС путем фиксации числа работающих генераторов и минимальн му возможному количеству работающи турбогенераторов. Решая уравнение 3) относительно f - параметра фиксируемого реаги рующими органами, получим 1 Тцгб о j Pгиoм+ т «ol Установкисрабатывания ступеней органов дозировки, реагирующих на скорость изменения частоты, рассчит ваются на заранее заданные величи соответствующие величинам воздействий по выражению Р|ад€. т. V4.T. t J ГНОМ 1Тмии мУ и где Р® -номинальная актив ная Гном мощность гидрогенерато -число роботающих генер торов ; - заданная расчетная ступень воздействия; минимальные значения этих параметров. Устройства АОЧ, которые установлены на действующих объектах, по прин-; ципу действия не исключают возможности их срабатьшания в режимах асинхронного хода (АХ).Жестких требований к отстройке АОЧ от действия в режиме АХ не предъявляется в предположении, что отключение генераторов рт АОЧ способствует последующей ресинхронизации станции. С другой стороны, действие устройства АОЧ не согласовываются с действием устройств АПАХ, также иногда предусматривающими отключение генераторов при необходимости ресинхронизации. С этой точки зрения в некоторых случаях может оказаться желательной отстройка действия устройства АОЧ от режимов АХ. Задача эта достаточно трудна и в многообразии режимов АХ полностью не решена. Отстраивать устройство АОЧ от режимов АХ следует на первом полуцикле, когда могут появиться условия для срабатывания устройства. Анализ i eреходных процессов с нарушением устойчивости показывает, что параметры, которые используются в устройстве АОЧ, не позволяют в некоторых режимах отстроить его действие. Отстройка возможна в тех случаях, кбгда нарушение устойчивости сопровождается измененит ем знака скорости изменения частоты путем блокировки устройства по факту изменения знака скорости изменения частоты. Цель изобретения - повышение точности дозировки управляющих воздействий и улучшение селективности действия устройства в режимах асинхрон ного хода. Эта цель достигается тем, что в устройство для автоматического ограничения повышения частоты s энергосистеме, содержащее измерительные органы частоты и мощности, выдаваемой узлом энергосистемы в исходном режиме, подключенные к входу сумматора, выход которого подключен к входу реагирующего органа, дополнительно введены измерительный орган скорости изменения частоты, блок, фиксирующий включенное состояние генераторов, блок произведения, реагирующие органы, элементы выдержки времени, элементы запрета и логические элементы И, причем выход измерительного органа скорости изменения частоты подключен к одному из входов блока произведения, на второй вход которого подключен выход блока, фиксирующего включенное состояние генераторов, а вьаход блока произведения подключен к цепям, каждая из ко торых состоит из последовательно со диненных: реагирующего органа, элемента выдержки времени, элемента-за прета и логического элемента И, на второй вход которого включен выход реагирующего органа частоты и мощности, а выход элемента И подключен к исполнительным органам, при этом количество этих цепей определяется требуемой точностью дбзировки управ ляющих воздействий. С целью обеспечения улучшения се лективности действия устройства в режимах асинхронного хода, сопровож дающихся изменением знака скорости изменения частоты, устройство допол нительно содержит пороговый элемент элемент памяти и элемент выдержки времени, причем вход порогового эле мента подключен к выходу измеритель ного органа скорости изменения частоты, а выход подключен .к входам элемента памяти и элемента выдержки времени, выход которого включен на второй вход элемента памяти, выход которого подключен к вторым входам элементов запрета. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит измерительный орган 1 частоты, измерительный орган 2 мощности, выдаваемой узлом энергосистемы в исходном режиме (выполненный, например, с помощью датчика мощности и операционного усилителя, работающего в режиме ине ционного звена), выходы которых под ключены к входу сумматора -3, выпол ненного, например, с помощью операционного усилителя, выход которого подключен к входу реагирующего элемента 4, выход которого подключен к одному из йходов логического элемента И 5, измерительный орган 6 скорости изменения .частоты, выход которого подключен к одному из входов блока 8 произведения, на второй вход которого подключен выход блока фиксирующего включенное состояние генераторов 7. Выход блока 8 произведения подключен к цепям, каждая из которых состоит из последовательно соединенных: реагирующегб органа 9, элемента 10 выдержки-времени, элемента 11 запрета и логического элемента И 5. Количество этих цепей определяется требуемой точностью дозировки управляющих воздействий. Выход измерительного органа 6 скорости изменения частоты подключен к входу порогового элемента 12, выход которого подключен к входам элемента 13 памяти и элемента 14 выдержки времени. Выход элемента 14 выдержки времени подключен к второму входу элемента 13 пcuvlяти, выход которого подключен к вторым входам элементов 11 запрета. Появление аварийного избытка активной мощности приводит к повышению частоты в энергосистеме и соответственно увеличивается напряжение на выходе измерительного органа 1 частоты, которое подается на один из входов сумматора 3, на второй вход которого подается напряжение с выхода измерительного органа 2 мощности,, выдаваемой узлом энергосистемы в исходном режиме, а выход сумматора 3 подключен к входу реагирующего органа 4. Если сумма входных сигналов превьшает заданную,- реагирующий орган 4 срабатывает, подавая сигнал на один из входов логического элемента И 5. В процессе повышения частоты на выходе измерительного органа f скорости изменения частоты появляется напряжение, пропорциональное скорости изменения частоты, которое подается на один,из входов блока 8 произведения, на второй:вход которого подключен выход блока, фиксирующего включенное состояние генераторов 7. Сигнал на выходе блок1 Врроизведения,пропорциональный произведению скорости .1зменения частоты на число включенjjHX генераторов, которое, в свою оче оед5ь пропорцион ально величине избытка мощности в энергосистеме, подается на вход реагирующего органа 9, который срабатывает, если сигнал на его входе превышает заданную установку срабатывания. Сигнал срабатывания реагирующего органа 9 через заданную выдержку времени элемента 10 времени и элемент 11 запрета при -отсутотвин на его втором входе сигнала поступает на второй вход логического элемента И 5. При наличии сигналов на обоих входах логического элемента И 5 появляется сигнал на его входе, который воздействует на исполнительные органы, осуществляющие отключение заданного числа генераторов. отстройка устройства.от режимов асинхронного хода, сопровождающегося изменением .знака скорости изменения частоты, обеспечивается блокировкой устройства за счет срабатывания порогового элемента 12, на вход которого поступает напряжение с измерительного органа б скорости изменения частоты. Изменение ,знака скорости изменения частоты приводитк из енёнию знака напряжения на выходе измерительного органа б скорости изменения частоты, что приводит к срабатыванию порогового элемента 12. Срабатывание порогового элемента 12 запоминается на элементе 13 памяти на заданное время, определяемое

liiliiTrrniniirimr..Hi%jjp.,,b,.-:

71029325

элементом 14 выдержки времени, дос- Для автоматического ограничения

таточное для отстройки устройства.частоты используются устройства, выВо время затянутого короткогополненные несколькими ступенями,

закоякания изменение частоты и ее ско-отключающими гидрогенераторы по мере

рости могут быть достаточными дляувеличения частоты. Низкие установки

срабатывания устройстваi в целом. автоматов безопасности современных

Отстройка устройства в этих режимахтепловых турбин заставляют выполнять

.осуществляется путем задержки сигна-первые ступени устройств, действующила о срабатываний реагирующего орга-ми при незначительном повыиении часна 9, которая выполняется элемен-тоты. Но даже и при этом условии не

том 10 выдержки времени и должна быть Оудается организовать больше двухдостаточной для отключения коротко-трех ступеней разгрузки. Поэтому

го замыкания.точность дозировки устройств, предПри больших возмущениях возможноотвращающих опасное повышение частоодновременное срабатывание реагирую-, невелика, щих органов 9, число которых опреде- 15

ляется требуемой точностью дозировки Предлагаемое устройство обладает

управляющих воздействий. Посколькуповьпиенной точностью. Кроме того,

управляющие воздействия, которые мо-оно позволяет исключить ложное отклюгут осуществляться этими реле, отли-чение генераторов от первой ступени,

чаются только интенсивностью, выпол- 20 случай потери генерирующей мощносняться должно воздействие большейти в энергосистеме нужно иметь горя.величины.чий резерв.