Устройство для включения на параллельную работу двух сетей переменного тока Советский патент 1984 года по МПК H02J3/42 

00

Изобретение относится к автомати ческим синхронизаторам с постоянным временем опережения для включения на параллельную работу синхронных генераторов и частей энергосистемы способом точной синхронизации, а та же к устройствам ДПВ с улавливанием синхронизма. Для предотвращения и ликвидации аварий в энергосистемах большое зна (Чение имеет быстрое восстановление параллельной работы разделившихся частей энергосистем. При этом перво степенное значение приобретает быстрота включения частот энергосистем и включение в максимально шириком по устойчивости диапазоне сколь жения . Известен автоматический синхрони затор с постоянным временем опережения l , не обладающий достаточной точностью включения и имеющий ограниченный диапазон допустимого скольжения, Наиболее близким к предлагаемому является устройство для включения на параллельную работу двух систем переменного тока, основанное на пря мом преобразовании угла S между век торами синхрониэируемьлх напряжений в пропорциональное ему напряжение постоянного тока Ug и содержащее блок преобразования угла 5 между векторами двух синхронизируеьвлх нап ряжений в пропорциональное ему напряжение постоянного тока Uj , порого вые органы, интегратор, логический элемент И и реагирующий элемент на выходе, при этом выход первого поро гового органа соединен с рабочим входом интегратора, выход интегратора подключен на входы третьего и четвертого пороговых органов, а выход второго порогового органа соеди нен с управляющим входом интегратор дополнительным входом первого порогового органа и дополнительным входом третьего порогового органа, при чем выходы третьего и четвертого по роговых органов подключены на входы логического элемента И, выход которого соединен с реагирующим элементомГ23. Недостатком указанного устройств является вынужденное ограничение скольжения, при котором происходит синхронизация двух сетей, так как устройство работает только в диапаaoHie изменений угла от 180 до З.бО чтЬ сужает область его использования, т.е. для АПВ с улавливанием синхронизма линий электропередачи и автоматического включения резервного источника питания на выбегающую дви гательную нагрузку применение устройства ограничено. Известное устроист ВО работает точно тольк при постоянной угловой скорости скольжения COg sconst. При наличии ускорения появляется погрешность включения. Цель изобретения - повышение точности включения и расширение области использования устройства,Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено сумматором, источникрм опорного напряже-. ния, блоком замера знака первой производной dUj /dt , блоком замера второй производной /dt- и управляемым переключателем, причем на выг ход блока преобразования угла 8 в напряжение Ug подключены первый вход управляемого переключатедя, первый вход сумматора и вход блока замера знака первой производной, выход которого подключен на управляющий вход управляемого переключателя, источник опорного напряжения подключен на второй вход сумматора, выход которого подключен.на второй вход управляемого переключателя, выход которого подсоединен на входы первого и второго пороговых органов и на вход блока замера второй производной, выход которого соединен с дополнительным рабочим входом интегратора. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 зависимость изменения напряжения на выходе блока преобразования угла в напряжение от угла S ; на фиг. 3 зависимость напряжения от угла 8 на выходе управляемого переключателя. Предлагаемое устройство содержит блок 1 преобразования угла в пропорциональное напряжение, сумматор 2, источник 3 опорного напряжения, управляемый переключатель 4, блок 5 замера знака первой произйодной, первый б и второй 7 пороговые органы, интегратор 8, блок 9 замера второй производной, третий 10 и четвертый 11 пороговые органь логический элемент И 12 и реагирующий элемент 13, Устройство работает следующим образом. При изменении угла 6 от 0°дцо S напряжение линейно вбзрастает до значения Умакс а в диапазоне 6 1Г f 2ir линейно уменьшается до нуля , Напряжение с выхода блока 1 одновременно подается на сумматор 2, блок 5 замера знака первой производной ( и первый вход ключевого элемента 4. На возрастающей части характеристики и5 -i(S) производная d положительная. При этом сигнал на выходе блока 5 замера знака первой производной отсутствует, а следовательно, отсутствует сигнал и на управляющем входе управляемого переключателя 4. В этом .случае на входы пороговых органов 6 и 7 через управ ляемый переключатель 4 подается тол ко выходное напряжение блока 1 преобразования . На спадсшмцей части характеристики Uj г{(&) производная« IJg/dt отрицательная. При этом упра ляющий сигнал появляется на выходе блока 5 замера знака первой производ ной и управляемый переключатель 4 переключается в другое положение.. На входы пороговых органов 6 и 7 по дается только напряжение с выхода сумматора 2. На вход сумматора 2 по даются два сигнала: сигнал с выхода яблока 1 преобразования и сигнал от источника 3 опорного напряжения, рав ный двойному максимальному значению (20 , ) напряжения иS . На выходе сумматора 2 имеется напряжение, рав ное 2иАдс1кс-Ч§. На выходе управляемо го переключателя 4 присутствует нап ряжение постоянного тока, линейно изменяющееся от нуля до 2UMOiiC при изменении S от до 2 и (фиг. 3) .. ; Для контроля максимально допусти мого скольжения в устройстве исполь зуется принцип сравнения времени , изменения угла 5 от значения б до §2 любым заданным отрез ком времени Для расширения области применения устройства угол 8 следует выбирать достаточно малым, преимущественноs.-f УГОЛ-Й2 определяет момент подачи команды на включение выключателя и определяется следующим образом: 8,.ро.сч.(1-Ц.м.Рб1, тае8опра ц С05.л4- ав 5м. ° режения в момент подачи команды на включение выключателя при максимально допустимом скольжении i9.Ma tgp- время включения выключателя Время от начала периода биений (5 О) до момента, соответствующего углу 8 18° при отсутствии ускорения скольжения равно 0,05 Тд (где -1 /ig период биений), С учетом сказанного 4-8, Te-o,05T,.t,,°-g.t«,, Р«си. Т ро„-0.05Т Чвв .. Напряжение срабатывайия порогово го органа 6 в этом случае Ug -0,lU,g а напряжение срабатывания порогового органа 7 t В, MOKCff - 011сс О1 ;.м.) При превышении напряжением (1 уставки первого порогового сагана ii , Соответствующей углу 6 (фиг.З) срабатывает пороговый орган б и напряжение на выходе интегратора 8 начинает увеличиваться (например, начинается заряд конденсатора). В кюмент, соответствующий углу Sg t срабатывает второй пороговый орган 7, при., этом подается сигнал на блокировку первого порогового органа б. Рост напряжения на выходе интегратора 8 прекращается . В момент fij напряжение на выходе интегратора 8 пропорционально времени изменения напряжения Ug от момента S до р г следовательно, зависит от скольжения. Выходным сигналом второго порогового органа 7 запускается, например, цепь разряда конденсатора интегратора 8 и подается сигнал Разрешение срабатывания на третий пороговый орган 10, Начинается разряд конденсатора интегратора 8. Время разряда пропорционально напряжению, до которого конденсатор успел зарядиться, а следовательно, времени изменения напряжения от S до 6 .5.-ipac4-.. Таким образом, вне зависимости от скольжения к моменту подачи команды на включение выключателя с опережениемion-VO ST -tf -6,-б2 8Вконденсатор интегратора заряжен до напряжения, соответст.вующего времени заряда tj. : tpac4 . Напряжение на выходе интегратора 8f соответствующее времени заряда , принимается равным напряжению срабатывания четвертого поогового органа 11, Третий пороговый орган срабатывает, когда напряение становится меньше 1/ср ПриСО О.м,о напряжение на выхое интегратора 8 в момент 63 превыает значение Ufp , Пороговый орган 11 срабатывает. Коэффициент возврата порогового органа меньше единицы, поэтому он в каждом периоде биений возвращается при U Ucp , В момент разряда конденсатора нтегратора 8, когда напряжение сниится до и и срабатывает порогоый орган 10 и на обоих входах логиеского элемента И имеется сигнал, результате срабатывает выходной лемент 13, ПрисОв 05,м. ,3,.. и ороговый элемент 11 не срабатывает, следовательно, не срабатывает и регирующий элемент 13. При наличии ускорения скольжения dUe f О на выходе блока 9 имеется напряжение . /dt., по величине и знаку пропорциональное ускорению, которое подается на дополнительный рабочий вход интегратора. В зависимости от величины и знака этого напряжения процесс изменения напряжения на выходе интегратора 8 ускоряется или замедляется, что дает возможность частично исключить ошибку включения, вносимую ускорением.

Предлагаемое устройство может использоваться во всех случаях включения двух сетей переменного тока на параллельную работу,в том числе для

включения синхронных :-:;нераторов и компараторов, автоматического включения источника резервного питания, автоматического послеаварийного соединения частей энергосистемы и автоматического повторного включения линий электропередачи. Так устройство работает в широком диапазоне скольжения, повышается быстрота включения, следовательно повышается надежность энергосистемы в целом и надежность снабжения поэребиТгелей, Реализация предлагаемого устройства возможна на базе как аналоговой, та и цифровой дискретной техники.

йп1

fooxd

uf.e