Устройство фиксации статической перегрузки сети энергосистемы по углу Советский патент 1985 года по МПК H02J3/24 

1t Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в устройствах противоаварнйной автоматики энергосистем. Известно устройство фиксации ста тической перегрузки электропередачи по углу, содержащее реагирующий элемент, на вход которого подается величина, пропорциональная текущему значению взаимного угла, между векторами напряжений двух узлов, и элементь выдержки времени l. Такое устройство может быть использовано для фиксации статичес кой перегрузки электропередачи, при веденной к двухмашинной. Известно устройство фиксации ста тической перегрузки электропередач по углу, связывающих узлы энергоCHCTehfti, включающие в себя генераTopbi и нагрузку, содержащее блок измерения разносiti фаз напряжений с числом входов по числу узлов энер госистемы, блок реагирующих органов, блок фиксации места небаланса 2, Недостатком устройства является низкая точность фиксации перегрузки сети энергосистемы, характеризую щейся многомерной областью устойчивости. Цель изобретения - повьшение точности фиксации факта и места перегрузки сети энергосистемы, характеризующейся многомерной область УСТОЙЧИВОСТИ в координатах взаимных углов напряжений узлов, Поставленная цель достигается тем, что устройство фикса Ц1и статической перегрузки сети энергосистемы по углу, включающей в себя узлы с генераторами и нагрузкой, со держащее блок измерения разности фа напряжений с числом входов по числу узлов энергосистемы и блок реагирующих органов дополнительно содержит элемент ИЛИ, функциональный преобразователь, сумматоры, инвергторы, пороговые элементы, элементы НЕ, элементы выдержки времени, груп пь элементов И, причем число групп соответствует числу элементов выдержек времени, а каждому пороговому элементу соответствует один элемент И в группе, при этом каждый вы ход блока измерения разности фаз на пряжений соединен с соответствующим входом функционального преобразователя и одновременно с соответствую7щим входом каждого из сумматоров, выход каждого из которых соединен с входом одного порогового элемента непосредственно, а с входом даугого порогового элемента - через инвертор, входы блока реагирующих элементов соединены с выходами функционального преобразователя, а выходы с входами элемента ИЛИ, выход которого связан с входами элементов выдержек времени, выход каждого из которых подключен к первому рходу каждого элемента И своей группы, второй и третий входы элементов И соответственно подключены к выходу порогового элемента и через элемент НЕ к выходу последующего порогового элемента, а вход последнего элемента И подключен к выходу последнего порогового элемента и через элемент НЕ к выходу первого порогового элемента, причем выходы всех элементов И всех групп являются выходами устройства. Функциональньй преобразователь выполнен из сумматоров, входы каждого из которых соединены с входами функционального преобразователя, передаточные функции и число суммато« ров соответствует линейным полиномам аппроксимирующим границу области устойчивости и их числу, выходы сумматоров являются выходами функционального преобразователя. На фиг.1 показана схема энергосистемы; на фиг.2 - принципиальная схема устройства; на фиг.З - принципиальная схема функционального преобразователя; на/фиг.А - область статической устойчивости, линейно аппроксимированная и разделенная на зоны. Энергосистема (фиг.1) содержит взаимосвязанные узлы 1-3. Устройство фиксации перегрузки (фиг.2) выполнено в виде блока измерения разности фаз напряжений 4, функционального преобразователя 5, блока реагирующих органов 6, элемента ИЛИ 7, элементов выдержки времени 8, 9, сумматоров 10, 11, инверторов 12, 13, пороговых элементов 14-17, логических элементов НЕ 18-21, групп элементов И 22-29, число групп соответствует числу элементов выдержки времени 8,9, а число элементов И в каждой группе соответствует количеству пороговых элементов. При этом блок измерения разнос3 .1 ти фаз напрггжений 4 имеет входы по числу узлов энергосистемы и выходы по числу параметров, аналитически задающих границу многомерной области устойчивости. Выходы блока разности фаз напряйсений 4 соединены с соответ ствующими входами функционального преобразователя 5 и одновременно с соответствующими входами сумматоров 10-11, вькод каждогоиз которых подсоединен к входу одного порогового элемента 14, 17 непосредственно и к другому пороговому элементу 15,16 че рез инвертор 12, 13. Блок реагирующих органов 6 включен между выходам функционального преобразователя 5 и входами элемента ИЛИ 7, выход которого соединен с входами элементов вьщержки 8,9, выходы элемен выдержки времени 8 подключены к пер вым входам элемента И 22-25, а вьтхо 9л 1ента вьщержки времени 9 подключен к tiepBMM входам элемента И 26-2 Вторые входы элемента И 22-25 первой группы подключены непосредствен но к пороговьк элементов 1417, а третьи входы соединены через элементы НЕ 18-19 со следующи т пор говыми элементами 14-17, причем второй вход последнего элемента И 25 соединен непосредственно с последним пороговым элементом 17, а третий вход элемента И 25 соединен через элемент НЕ 18 с первым пороговым элементом 14, Функциональный преобразователь (фиг.З) состоит иэ сумматоров 30-35 число которых равно числу линейньк полиномов, аппроксимирующих границу области устойчивости, которое определяется необходимой точностью аппроксимации границы области устой чивости. Принципиальная возможность выполнения устройства фиксации статической перегрузки сети энергосистемы со сложной схемой, характеризующейся многомерной областью устойчивости, состоит в следующем. Область устойчивости может быть описана с достаточной для управления точ- ностью уравнением: , Л(ПМ)) где ,сА,....сЛ, .- разность фаз напр жений узлов энергосистемы;k - значение функции 7 при достижении параметрами режима энергосистегФ границы области устойчивости. Вместо разностей фаз между напряжениями одного узла и остальными (п-1) узлами могут быть взяты (п-1) разности вида . Область устойчивости можно аппооксию1ронать линейными полиномами, т.е использовать линейную аппроксимацию. При этом функциональный преобразователь может быть вьшолнек из сумматоров, количество которых соответствует количеству аппроксимирующих линей ных Полиномов, Так, на фиг,4 показана область статической устойчивости, ограниченная границей 36 и построенная для трехмашинной схемы энергосистемы, показанной на фиг,1. Она линейно аппроксрмируется шестью отрезками 37-42, причем каждому отрезку соответствует свой сумматор 30-35. На вход сумма.торов подаются сигналы от блока Измерения разности фаз, пропорциональные .,---(n.i) ходы подключены к блоку реагирующих органов. Условия срабатывания схемы с реагирутощими органами, включенными на выход функционального преобразова теля и фиксирующими выход режима за границу области устойчивости, в общем виде записываются (n-.)(., К,.сЛ,.+ К,,сЛ....К, 2112 г « -- 2(пиГ1(М) .(n.. Х. cГjJ,,,... текущие разности фаз напряжений электропередачи между узлами 1,2,... г.-, м , , параметры срабатьшаСу.т L уд ния реагирующих органов, - постоянные коэффициенты;п - число узлов энергосистемы, f - число линейных полиномов, аппроксимирующих границу об ласти устойчивости. Уравнения системы (2) описьшают на плоскости прямую, в пространстве плоскость, в многомерном пространстве гиперплоскость о При нарушении устойчивости возникает необходимость вернуть режт- обратно в область устойчивостн. Для этого необходимо зафиксировать зону области устойчивости через которую режим вьпцел за границу, а управление для возвращения режима в область усто1 чивости для одной зоны можно принять постоянным. Число зон, на которые разбивается область устойчивости, определяется требуемой точностью управления„ В простейшем случае разбиение области устойчивое™ ти можно выполнить с пЪмо1№Ю линей ных полиномов с нулевым свободным гшеномв На плоскости, например, это будут пряные, проходящие через начало координат, на фиг.4 область устой чивости разделена на четыре зоны осями координат 43,А4 Уравнения,, описывающие гранип,ы между зонами, при этом имеют такой же вид, что и уравнения, описывающие внеишт е границы области устойчивости, поэтому фиксация перехода из одной зон в другу о выполняется также с помощью сумматоров с реагируготими органами на их выходах. Условия срабатывания пороговых элементов имеют вид 2, как и для блока реагир югг их оргаотличаются только значения постоянных коэффициентов и уставки с р аб атыв ания. I Устройство работает следутоцр-гм образом При возникновении аварийного дефи цита Mou HOCTHj напримерJ в узле 1 эквивалентный генератор узла начинает тормозиться и углы по связям 1-2 и 1-3 начинают одновременно увеличиваться j увеличиваются сигналы на пер вом и втором выходах блока разности фаз 4, поступающие непосредственно н.а вкоды функционального преобразова теля 5 9 Сигнал на выходе функционального преобразователя 5 соответствует значению функциональной зависимости, заложенной в нем, к сигналом на его входах. Если сигнал на выходе функционального преобразователя 5 превышает значение ставки срабатывания реагирующего органа 6, то на его выходе и на выходе элемента ИЛИ 7 появляется сигнал С вьздержкой времени определяемой элементом вьщерл :ки времени 8, служащей для предотвращения ложной работы устройства при качаниях, сигнал элемента ЙПИ 7 поступает на первый вход каждого элемента И 2225 первой группы. Элемент выдержки времени 9 служит для образования второй ступени срабатывания устройства5 и вьщержка времени на элементе 9 отличается от элемента В на величину ступени селективности. Сигнал с шлхода элемента ИПИ 7 с выдержкой времени, определяемой, элементом выдержки времени 9, поступает на первые входы элементов И 26-29 второй группы, Одновременио сигналы с выходов блока измерения разности фаз напряжений А поступает на входы сумматоров 10, 11, Сигналы на выходах сумматоров 10, 11 соответствуют характеристикам, разделупопдш область устойчивости на зоны для апгределения зоны выхода режима за границу области устойчивости, , Пороговые элементы 14-17 срабатывают при положительных сигналах на выходах сумматоров 10, 11, а пороговые элементы 15, 16 при отрицатель-. НЫх сигналах на выходах сумматоров 10,11, которые при прохождениичерез инверторы 12, 13 также становятся положительными. Таким образом., зона области устойчивости, расположенная в первом квадранте системы координат, определяется срабатыванием порогового элемента 14 и несрабатыванием порогового элемента 15. С ПОРОГОВОГО элемента 15 через элемент НЕ 19 подается сигнал на третий вход элемента И 22, 26j на второй вход элемента И 22, 26 подается сигнал от порогового элемента 14. Вторая зона определяется срабатыванием порогового элемента 15 и несрабатьшанием порогового элемента 16, сигнал которого через элемент НЕ 20 и сигнал от порогового элемента 15 подаются на второй элемент И 23, 27 и т,д. Выходы всех элементов И 22-29 двух групп являются выходами устройства при наличии фиксации выхода режима за границу области устойчивости и при определении зоны, где режим вьпцел за границу, причем срабатывание элемента И в 22-25

711591078,

или 26-29 определяет перегрузивше- Технико-экономическая эффективеся сечение, я срабатьгоание элемен-ность изобретения обусловлена более

тов И одной или обеих групп определя-полным использованием пропускной

ет степень перегрузки.,способности сетей энергосистемы.

УСТРОЙСТВО ФИКСАЦИИ СТАТИЧЕСКОЙ ПЕРЕГРУЗКИ СЕТИ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ ПО УГЛУ, включающей в себя узлы с генераторами и нагрузкой, содержащее блок измерения разности фаз напряжений с числом входов по числу узлов энергосистемы и блок реагирующих органов, отличающееся тем. что,с целью повьшения точности фиксаоди факта и места перегрузки сети энергосистемы, характеризующейся многомерной областью устойчивости в координатах взаимных углов напряжений узлов, оно.содержит функ-. циональный преобразователь, выполненный из сумматоров, входы каждого из которых соединены с входами функционального преобр.азователя,. передаточные функции и число сумматоров соответствует полиномам, аппроксимирующим границу области устойчивое-, ти, к их числу, а выходы сумматоров являются выходами функциональпоО преобразователя, элемент ИЛИ, сумматоры, инверторы, пороговые элементы, элементы НЕ, элементы выдержки времени, группы элементов И, причем число групп соответствует числу элементов выдержек времени, а каждому пороговому элементу соответствует один элемент И в группе, при этом каждь® выход блока измерения разности фаз напряжений соединен с соответствующим входом функционального преобразователя и одновременно с соответствующим входом каждого из сум - 3 маторов,- выход каждого из которых соединен с входом одного порогового элемента нвпосредственно,.а с входом другого порогового элемента - через инвертор, входы блока реагирующих элементов соед:1неньт с выходами .функционального преобразователя, а выходы - с входами элемента ИЛИ, выход которого связан с входами-эле01 ментов вьщержек времени, выход дого из которьк подключен к первому входу каждого элемента И своей группы, второй и третий входы элемено ч тов И соответственно подключены к выходу порогового элемента и через элемент НЕ к выходу последующего порогового элемента, а вход последнего элемента И подключен к вьсходу последнего порогового элемента и через, элемент НЕ к выходу первого порогового элемента, причем выходы всех элементов И всех групп являются выходами устройства.

УЛ

/

И

V

42

36

W

39

иг.З

Vus.tf