Реле частоты и скорости ее изменения Советский патент 1983 года по МПК H01H47/20 

Изобретение относится к противоаварийной автоматике энергосистем, С развитием и укрупнением энерго систем возрастают требования к устройствам автоматической частотной разгрузки. При создании последних актуальными являются вопросы увеличения быстродействия и точности изг мерения частоты и скорости ее изменения. В последнее время широкое развитие получила микроэлектронная техника цифровой обработки данных и появилось много разработок с использованием этой техники. Однако у этих .разработок недостаточное быстродействие измерения. Причем уменьшение времени действия приводит к увеличению погрешности при переходных процессах в -цепях напряжениях контролируемой частоты. Известны реле частоты и датчик скорости изменения частоты, в которых измерение производят в течение 4, или 8, или 16 периодов tlj и12. Такие неоправданно большие задер ки вызваны необходимостью уменьшени погрешности измерения при искажении длительности одного или нескольких периодов контролируемого напряжения Так, при коммутациях ЛЭП, возникновении или ликвидации короткого замы кания имеет место скачок фазы напряжения. В последнем случае деформация одного периода напряжения буд достигать /(74. В результате, даже при замере 16 периодов (время замер составляет более 0,3 с), погрешност по частоте составляет 0,8 Гц. При этом скорость изменения результатов двух последующих замеров не превышает 2,5 Гц/с, что соизмеримо с возможной аварийной скоростью изменения частоты и поэтому не может быть распознано. Таким образом/ увеличением числа контролируемых периодов пробле му уменьшения погрешности измерения решить нельзя. При этом только сильно увеличивается время действия реле Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ре ле частоты и скорости ее изменения, содержащее генератор импульсов, счет чик, два запоминающих элемента, блок автоматического выбора уставок, компаратор, выходной блок, преобразователь входного напряжения и блок управления. В этом реле скорость изменения частоты определяется по замеру двух последующих периодов, а о частоте судят по последнему периоду. Быстродействие реле хорошее З. Однако возникают весьма большие погрешности при искажении одного из замеренных периодов. Цель изобретения - повышение точности срабатывания. Поставленная цель достигается тем, что в реле частоты и скорости ее изменения, содержащее последовательно включенные генератор импуль- сов, счетчик, первый и второй запоминающие элементы, блок вычитания, блок автоматического выбора уставок, компаратор и выходной блок, преобразователь входного напряжения, блок управления, причем вход блока управления соединен с выходом преобразователя входного напряжения, выходы блока управления подключены к установочному входу счетчика и управляющим входам первого и второго запоминающих элементов, а вторые входы блока вычитания и компаратора подсоединены к выходу первого запоминающего элемента, введены последовательно соединенные пороговый орган и усилитель, причем вход порогового органа подключен к выходу блока вычитания, а выход усилителя - к запрещанхцему входу выходного блока. На чертеже представлена структурная схема реле частоты и скорости ее изменения. Реле содержит генератор 1 ш.1пульсов, счетчик 2, запоминающие элементы 3 и 4, блок 5 вычитания, блок 6 автоматического выбора уставок, компаратор 7, выходной блок 8, преобразователь 9 входного напряжения, блок 10 управления, пороговый орган 11 и усилитель 12, Реле частоты и скорости ее изменения- работает следующим образом. Преобразователь 9 из входного напряжения измеряемой частоты формирует напряжение прямоугольной формы. При этом частота и переходы через нуль у этих напряжений совпадают, В начале каждого периода блок 10 управления формирует три коротких и сдвинутых по времени -импульса. Первый из них переписывает информацию из запоминающего элемента 3 в элемент 4, второй - информацию счетчика 2 в элемент 3, а третий устанавливает счетчик в нуль и разрешает счет импульсов, поступающих от генератора на тактовый вход счетчика. В начале следующего периода эти действия повторяются. Таким образом, в запоминающем элементе 3 содержится информация о длительности последнего периода, а в элементе 4 - о длительности предшествующего периода. На выходе блока 5 вычитания имеется в цифровом коде выраженная разность двух последних замеренных периодов или информация о скорости изменения частоты. В зависимости от величины этой скорости блок 6 автоматического выбора уставок изменяет уставку компаратора 7, который, в свою очередь, сравнивает ее с текущим значением частоты (.с выхода элемента 3. При наличии условия срабатывания «а выходе компаратора 7

появляется сигнал, запускающий выходной блок 8.

Блок 6 автоматического выбора уставок является ключам, выполняющим операцию демультиплексирования, т.е. к его выходу в зависимости от кода управляющего сигнала подключается тот или другой вход. В данном случае входами являются элементы набора кодов уставок, а управляет выбором нужного элемента выходной сигнал блока вычитания. Таким образом в зависимости от скорости изменения частоты на один из входов компаратора подключается тот или иной код уставки, а компаратор его сравнивает с кодом т€ кущего значения частоты, поданньм на другой вход компаратора. В качестве последнего используется элемент сравнения двоичных сигнсшов. Что касается соотношения частоты и скорости ее изменения, при котором производится отключение, то это отношение выбирается в результате системного анализа и может быть различным для разных энергообъединений или районов энергосистем.

Если один из замеренных периодов сильно деформирован, то разностный

сигнал на выходе вычитателя 5 превышает уставку порогового органа 11, который, срабатывая через усилитель 12, посылает запрещающий сигнал на выходной блок.

Таким образом, предлагаемая схема блокировки позволяет построить реле с замером частоты за один период, сохранив при этом хорошую отстройку от случайных деформаций из0меряемого периода. Например, скачок фазы измеряемого напряжения на 2 град, воспринимается устройством как изменение частоты со скоростью 14 Гц/с, что больше возможных аварийных скоростей и может быть расsпознано пороговым органом 11.

Повьшение точности реле частоты и скорости ее изменения позволяет оперативнее реагировать на аварийное снижение частоты и уменьшить при этом объем излишних отключений потребителей. Учитывая более точную работу реле в переходных процессах можно ожидать существенное сниже5ние экономического ущерба, причиненного частотными и другими авариями в энергосистемах.

РЕЛЕ ЧАСТОТЫ И СКОРОСТИ ЕЕ ИЗМЕНЕНИЯ, содержащее последовательно включенные генератор импульсов. счетчик,первый и второй эсшоминающие элементы, блок вычитания, блок автоматического выбора уставок, компаратор и выходной блок,-преобразователь входного напряжения., блок управления, причем вход блока управления соединен с выходом преобразователя входного напряжения, выходы блока управления подключены к у.становочному входу счетчика и управЛЯК1ДИМ входс1м первого и второго запоминающих- элементов, а вторые входы блока вычитания и компаратора.подсоединены к выходу первого запоминающего элемента, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повыиения точности срабатывания, в него .введены последовательно соединенные пороговый орган и усилитель, причем вход порогового органа подключен к выходу блока вычитания, а выход к запрещающему входу выходного блока.