Устройство для определения опасности короткого замыкания Советский патент 1984 года по МПК H02J3/24 

I1 Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам автоматики энергетических систем, в частности к устройству автоматики определения опасности короткого замыкания с целью сохранения устойчи вой работы энергосистемы. Устойчивая работа энергосистемы при коротких замыканиях зависит от сброса мощности. Для его определения необходима фиксация перетоков мощности по BceNi линиям электропередачи, отходящим от контролируемого узла энергосистемы, и исходной мощности основных связей сечения, в котором существует опасность нарушения устойчивости, для осуществления необходимых воздействий устройст автоматики. В связи с отсутствием возможности фиксации суммарного перетока мощности по всем линиям электропередач фиксация сброса мощности осуществляется по величине снижения напряжения прямой последовательности в узле энергосистемы. Известно устройство для определения опасности короткого замыкания по величине снижения напряжения прямой последовательности, содержащее несколько реле минимального напряжения прямой последовательности, бло кировку от качаний, осуществляющую пуск реле минимального напряжения при коротких замыканиях. На выход устройства сигнал проходит через схему совпадения, если длительность КЗ превышает заданную Л. Такое устройство позволяет определить полный сброс мощности только при постоянной схеме и режиме работы энергосистемы. Зависимость передавае мой мощности ОТ величины напряжения в узлах энергосистемы является сложной и определяется числом работающих электростанций и включенных линий электропередач. Поэтому применение реле минимального напряжения прямой последовательности, имеющих постоянную настройку уставок срабатьгеания, не отражает полного сброса мощности при изменении режима и схемы работы энергосистемы, хотя и позволяет фиксировать появление КЗ и его длитеЛьность. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения опасности короткого замыкания путем фиксации сброса мощности при КЗ с 11 зависимостью чувствительности от мощности исходного режима,содержащее соединенные последовательно измеритель текущего значения активной мощности, блок запоминания сигнала исходной мощности, блок вьщеления сигнала сброса мощности, образующие совместно измерительный блок суммируюпщй операционньй усилитель, пороговый элемент с реагирующим элементом zj. Однако данное устройство может определить полный сброс мощности только при наличии измерителей перетоков мощности на отходящих линиях в месте установки устройства автоматики и при наличии теле передачи сигналов о величине мощности основных связей сечения, в котором существует опасность нарушения устойчивости. Так как телепередача сигналов о мощности всех основных связей сечения практически отсутствует, то известное устройство не обеспечивает требуемой точности определения сброса мощности при КЗ во всех режимах работы энергосистемы. В связи с недостаточным быстродействием существующих устройств телеизмерения мощности необходимо также обеспечить малое запаздывание устройства определения опасности короткого замыкания. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что устройство дпя определения опасности короткого замыкания,содержащее орган сброса мощности, состоящий из последовательно соединенных измерительного блока, суммирующего операционного усилителя, порогового элемента с реагирукяцим элементом, снабжено реле минимального напряжения прямой последовательности, элементом блокировки от качаний, элементами памяти, блоком вьщеления сигнала максимального снижения напряжения и блоком управляемого усиления, причем вькод реле минимального напряжения соединен с первым входом соответствующего элемента памяти, к разрешающим входам каждого из которых подключен выход элемента блокировки от качаний, выходы элементов памяти подключень к входам блока выделения сигнала максимального снижения напряжения, выход которого соединен с входом блока управляемого уси3ления, выход которого подключен к входу суммирующего операционного уси лителя, причем управляющие входы бло ка управляемого усиления предназначены для подключения к аппаратуре, передающей сигналы о составе и режиме энергосистемы. На фиг.1 приведена характеристика выходного сигнала блока реального дифференцирования; на фиг.2 - блоксхема устройства для определения опасности короткого замыкания, на фиг.З - схема блока вьщеления сигнала, пропорционального максимальному снижению напряжения прямой последова тельности. Повысить точность и быстродействие при определении полного сброса мощности при КЗ можно, если вводить в орган сброса мощности 2 аналоговый сигнал, пропорциональный максимальному снижению напряжения с коэффициентом приведения к сбросу мощности в сечении, определяемому предварительно ЭВМ в зависимости от схемы и режима энергосистемы. Для обеспечения высокого быстродействия предлагаемого устройства величкна снижения напряжения прямой последовательности должна быть опре- делена с минимальным запаздыванием. Выходной сигнал дУ блока реального дифференцирования имеет форму, приведенную на фиг.1. Уменьшение времени достижения мак симума ьО;) возможно при снижении постоянной дифференцирования блока bill . Однако при этом не достигается высокая точность так как сигнал быст ро изменяется. Для более точного вьщеления сигнала, пропорционального &U;| , и ввода его в орган сброса мощности необходимо запоминание значения аналогового сигнала } | aне на время, достаточное для срабатывания органа сброса мощности. Увеличение постоянной дифференци рования блока 4Щ уменьшает изменение сигнала tl во времени, что по вышает точность устройства, но увели чивается время нарастания сигнала до u.lj макс может привести к вынужденному отключению большей мощности генераторов. В связи с тем, что при определении длительности КЗ с помощью нескольких реле минимального напряжения последние осуществляют б лстрое преобразование сни жения напряжения прямой последовател 414 . ности в логический сигнал на их выходе, целесообразно использовать для повьппения быстродействия данные реле минимального напряжения прямой последовательности и возможность мгновенного преобразования логических сигналов на их выходе в аналоговый сигнал, пропорциональный наиболыпеfiy снижению напряжения &U ,,..определяемому по выражению 1макс ном мин; гдеи,ц - наименьшая из уставок сработавших реле минимального напряжения прямой последовательности. Это позволяет уменьшить время определения полного сброса мощности Таким образом, сущность изобретения состоит в том, что дополнительное последовательное включение на выход реле минимального напряжения прямой последовательности элементов памяти, блока выделения сигнала максимального снижения напряжения и блока управляемого усиления напряжения, выход которого соединен с.входом суммирующего опера ционного усилителя, позволяет обеспечить неизменный сигнал, пропорциональный снижению напряжения при коротком замыкании на время, достаточное для срабатывания органа сброса мощности, а предварительный учет сое тава сети и числа работающих генераторов при помощи сигналов, поступающих от соответствующей аппаратуры на управляющие входы блока управляемого усиления напряжения, позволяет повысить точность и быстродействие при фиксации полного сброса мощности в энергосистеме при коротком замыкании . Устройство содержит блок 1 измере ния текущего значения трехфазной активной мощности, блок 2 запоминания сигнала, пропорционального исходной мощности, блок 3 вьщеления сигнала, пропорционального сбросу мощности, измерительный блок 4, суммирующий операционный усилитель 5, пороговый элемент с реагируиицим элементом 6, блок 7 вьщеления-сигна ла, пропорционального напряжению пря мой последовательности, органы 8 минимального напряжения, блокировку от качаний 9, элементы 10 памяти, блок 11 выделения сигнала, пропорцио. нального максимальному снижению напряжения прямой последовательности, блок 12 управляемого усиления напряжения .

Блок 11 Тфиг.З) состоит из схемы ИЛИ-НЕ 13, потенциометров 14 задания эталонного напряжения, пропорционального разности номинального напряжения и напряжения срабатывания отдельного реле минимального напряжения, резисторов 15 и 16 входов и цепи обратной связи усилителя, транзисторных ключей 17 и усилителя 18.

Измерительный блок 4 состоит из блока 1 измерения текущего значения трехфазной активной мощности, на выход которого включены параллельно блок 2 запоминания сигнала, пропорционального исходной мощности, и блок 3 выделения сигнала, пропорционального сбросу мощности. На выходы блока 4 включены последовательно суммирукиций операционный усилитель 5 и пороговый элемент с реагирующим элементом 6.

Параллельно блоку 4 включены посл довательно блок 7 вьзделения сигнала, пропорционального напряжению прямой последовательности, орган 8 минимального напряжения, элементы 10 памяти, блок 11 вьщеления сигнала, пропорционального максимальному снижению напр жения прямой последовательности, блок 12 управляемого усиления напряжения. Последовательно соединенные блоки 7 и 8 образуют реле минимального напряжения прямой последовательности. Параллельно органу 8 минимального напряжения включена блокировка от качаний 9. Выход реле минимального напряжения соединен с первым входом соответствукицего элемента 10 памяти, а выход блока 9 блокировки от качаний соединен с разрешающим входом каждого элемента памяти 10.

Устройство автоматики работает следующим образом.

В момент короткого замыкания по факту скачкообразного снижения напря жения прямой последовательности блок 9 блокировки разрешает прохождение сигналов срабатывания органов 8 минимального напряжения на выход соответствующих элементов 10 памяти и на входы блока 11.

В зависимости от глубины посадки 1напряжения ull| может сработать одно, два или все реле минимального напряжения. При этом на соответствующем входе схем ИЛИ-НЕ 13 логический сигнал равен О, если орган 8, присоединенный к входу схемы ИЛИ-НЕ 13 через элемент памяти 10, не сработал, или сигнал 1, если он сработал. При этом на входе схемы ИЛИ-НЕ 13, включенной через элемент 10 на выход органа 8, имеющего наименьшее напряжение срабатывания и всех сработавших органов, будет сигнал О, который запрещает передачу логических сигналов о срабатьшании на выход схем 13, вкпюченньк в цепь органов 8 с большей уставкой срабатывания по напряжению Д114 . Следовательно, в этих цепях ключи 17 открыты и шунтируют соответствующие входные сопротивления 15 усилителя 18, только ключ 17 на выходе схемы ИПИ-НЕ 13 в цепи сра:ботавшего органа 8 с наименьшей уставкой закрыт сигналом О на его входе, и на выход усилителя 18 соответствующего потен1щометра 14 поступает напряжение, пропорциональное

иом ср.мин

- и

8 hoM .

и

ком

При стандартных аналоговых сигналах соответствует ( j,, 10 В

В дальнейшем выходное напряжение блока 11 подводится на вход блока 12 управляемого усиления , на управляющие входы которого от ЭВМ поступает по телеканалам код, соответствующий значению коэффициента приведения аналогового сигнала.11 ,j к сбросу мощности в сечении, в- сотором сущест вует опасность нарушения устойчивости.

Код, поступающий на управляющие входы блока 12, должен одновременно учитывать и состав сети, так как от числа включенных линий электропередачи изменяется как предел динамической устойчивости, так и величина опасного сброса мощности, которая может вызвать нарушение устойчивости. Следовательно, на входы суммирующего операционного усилителя 5 поступает не только сигнал о сбросе мощности .на линии электропередачи в месте установки устройства автоматики но и сигнал, пропорциональный полному сбросу мопщости во всех остальных линиях сечения, чем обеспечивается большая точность фиксации полного сброса мощности при коротком замы71

кании и высокое быстродействие устройства.

Предлагаемое устройство благодаря запоминанию логических сигналов о срабатывании реле минимального на пряжения прямой последовательности при помощи элементов памяти 10 обеспечивает неизменность сигнала на выходе блока 11 на время достаточное для срабатьшания органа сброса мощности и появления сигнала на выходе элемента 6, а включение выхода бло217418.

кировки от качаний на разрешающий . вход элемента памяти 10 обеспечивает ввод сигнала )g блока 11 только на время короткого замыкания. 5

Технико-экономическая эффективность определяется повышением точности новой аппаратуры и быстродейст ВИЯ, обеспечивающих уменьшение от10 ключаемой мощности генераторов для сохранения устойчивости при сбросах мощности при коротких замыканиях.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПАСНОСТИ КОРОТКОГО ЗАМЛКАНИЯ, соде жащее орган сброса мощности, состоя щий из последовательно соединенных измерительного блока, суммирующего операционного усилителя, порогового ttf, мане. элемента с реагирующим элементом, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, оно снабжено реле минимального напряжения прямой последовательности элементом блокировки от качаний, элементами памяти, блоком вьщеления сигнала максимального снижения напряжения и блоком управляемого усиления, причем выход реле минимального напряжения соединен с первым входом соответствующего элемента памяти, к разрешакяцим входам каждого из которых подключен выход элемента блокировки от качаний, выходы элементов памяти,подключены к входам блока вьщеления сигнала максимального снижения напряжения, выход которого соединен с входом блока управляемого усиления, выход которого подключен к входу суммирующего операщюнного усилителя, причем управляющие входы-блока управляемого усиления предназначены для подключения к аппаратуре, передающей сигналы о составе и режиме энергосистемы.

иф

Хт

Г2

//

14

/fo3 yhpaB/ffftu

Фи9. 2

Pt/e.3