Устройство для автоматического управления числом параллельно работающих силовых трансформаторов двухтрансформаторной подстанции Советский патент 1985 года по МПК H02J3/46 

Изобретение относится к управлению режимами элементов энергосистем и предназначено для автоматичес кого управления числом параллел7,нора ботаюрщх силовых трансформаторо двухтрансформаторных подстанций с целью поддержания режима минимальных потерь. Цель изобретения - повышение надежности путем выравнивания времени работы силовых трансформаторов под. нагрузкой. На фиг. 1 приведена блок-схема выполнения устройства; на фиг. 2 график нагрузки подстанции и диаграм мы работы силовых трансформаторов; на фиг. 3 - диаграммы выходных сигн лов функциональных блоков устройств На фиг, 1 представлена принципиальная схема трансформаторнойнподстанции с указанием вторичных цепей трансформаторов тока и напряжения, а также функциональная схема устройства, которая включает счетчики энергии 1 и 2 с импульсными дат- чиками, счетчик импульсов 3, триггеры 4-8, логические элементы НЕ 9 и И 10, 11,исполнительный блок 12, зада Чик цикла 13, блок переключения 14 и источник установки исходного состо яния 15. На фиг. 2 представлен график нагрузки подстанции (Sj), линия режима минимума потерь (S ), моменты переключений трансформаторов (t,j...t«) и диаграммы работы силовых трансформаторов 16 и 17. Для блока переключения 14 указаны состояния, соответствующие подключению первого (IX) и второго (2Х) счет чиков энергии и счетчику импульсов 3 На фиг. 3 представлены диаграммы выходных сигналов блоков 10, 11, 12 6, 7 и 8. Счетчики энергии 1 и 2 преобразуют входные величины тока нагрузки трансформаторов 16 и 17 и напряжения подстанции с помощью импульсных датчиков в последовательности импульсов. Количество импульсов, вырабатываемых датчиком за определен ное время, пропорционально нагрузке трансформатора., Счетчик импульсов 3 имеет счетный и нулевой входы и два выхода. К счетному входу подключен выход датчика счетчика энергии 1(2), нулевой вход предназначен для возврата счетчика в исходное состояние. На первом выходе появляется импульс при достижении количества входных импульсов величины, соответствующей мощности SP,, т.е. мощности, соответствующей режиму минимума потерь. На втором выходе счетчика 2 появляется импульс при достижении количества входных импульсов величины,соответствующей So(/2, т.е. мощности,приходящейся на один трансформатор при включенных двух трансформаторах при нагрузке подстанции, соответствующей режиму минимума потерь. Триггеры 5 и 4 предназначены для« фиксации выходных импульсов, вырабатываемых счетчиком 2. Импульсы с выходов счетчика 2 поступают на- единичные входы, и на выходе триггера формируется выходной сигнал. Нулевой вход триггера предназначен для возврата его в исходное (нулевое) состояние. Логический элемент НЕ 9 осуществляет операцию логического отрицания путем генерирования на выходе сигнала, равного единице, при нулевом потенциале на входе и наоборот; Логические элементы 10 и 11 генерируют на выходе сигнал, равный единице, при одновременном наличии на всех входах единичных потенциалов, и сигнал, равный нулю, во всех других случаях. Исполнительный блок 12 предназначен для преобразования входных управляющих сигналов в команды Включить и Отключить, по которым осуществляется соответственно включение и отключение силовых трансформаторов 16 и 17 под нагрузку. Задатчик цикла 13 управляет работой элементов 3, 4, 5, 10и 11. Триггеры 6 и 7 предназначены для распределения сигналов Включить и Отключить поочередно на выключатели силовых трансформаторов 16 и 17. При поступлении на счетный вход триггера сигнала, поочередно на каждом из двух его выходов появляется импульс, который исполнительным блоком 12 преобразуется в соответртвующую команду. Блок переключения 14 предназначен для подключения к блоку измерения выхода счетчика энергии того силового трансформатора, который остается в работе после выполнения очередной команды Отключить.Этот блок может быть выполнен в виде триггера, счетный вход которого подключен к выходу логического элемента И 11 в канале отключения силового трансформатора, а к выходу триггера подключен исполнительный элемент, например двухпозиционное реле, который осуществляет подключение выхода соответствующего счетчика энергии к входу блока измерения. Нулевой вход блока 14 служит для установки блока в исходное состояние. Нулевые входы элементов 6, 7, I14 и 8 подключены к источнику сигнала установки в исходное состояние через кнопку 15, нажатием которой устройство приводится в исход ное состояние.. Триггер 8 предназначен для исклю чения ложных срабатываний устройств при нагрузке одного силового трансф матора менее при включенном одно трансформаторе и нагрузке более 5д при включенных двух трансформаторах Устройство работает следующим об , разом. На двухтрансформаторной подстандии установлено два трансформатора 16 и 17. Нагрузка подстанции изменя ется в соответствии с графиком на фиг. 2. Первым включается трансформатор 16. После подачи напряжения п тания на устройство в момент времен t нажатием кнопки 15 на нулевые входы элементов 6,7, 14 и 8 подает ся сигнал, который приводит эти эле менты в нулевое состояние, которое соответствует наличию единичного напряжения на первом выходе элемента 6 (Включить 16), на втором выходе элемента 7 (Отключить 17), на первом выходе элемента 8 и подключает блоком 14 выход счетчика энергии 1 к счетчику импульсов 3. Н втором выходе элементов 6 (Включит 17), 8 и первом выходе элемента 7 (Отключить 16) сигнала нет. Поэтому исполнительным блоком 12 формируются команды на включение под нагру ку трансформатора 16 и отключение 17 Так как в промежутке времени tp - t .нагрузка трансформатора 16 находится в пределах 5д,(, сигнал управления появляется только на выходе Х (2) блока измерения. что приводит триггер 5 в единичное состояние. Элемент НЕ 9 подает на один из входов элемента И 11 нулевой сигнал, что не вызывает никаких изменений в состоянии элементов 11, 8, 10, 6, 7, 14 и 12. В момент времени t, когда нагрузка трансформатора 16 станет меньше 5д/2 иа втором выходе Х,2) счетчика импульсов 3 сигнал также будет отсутствовать, что приводит триггер 5 в нулевое состояние, а на выходе элемента НЕ 9 появляется единичный сигнал, который поступает на вход элемента, на второй вход элемента 11 поступает сигнал от задатчика 13, но так как на третий вход элемента 11 поступает сигнал X (2). 0, изменения состояния элемента И 11 не происходит и переключений в схеме не будет. В промежутке времени .t - t2 работа схемы не изменяется по сравнению с работой в момент времени Ц . Работа схемы в промежутке времени tj аналогична работе в момент времени tj. В момент времени t- нагрузка . трансформатора становится равной So, и на первом выходе счетчика импульсов 3 Xj(1) появляется сигнал, который приводит триггер 4 в единичное состояние. Сигнал с выхода триггера 4 поступает на вход логического элемента И 10. На второй вход поступает сигнал от задатчика 13, а на третий вход поступает сигнал с первого выхода триггера 8 Xj(t), что приводит логический элемент 10 в единичное состояние. Триггер 6 изменит свое состояние: единичный потенциал поясняется на втором выходе X,(2) (Включить 17), а на первом выходе сигнал будет равен нулю. Триггер 7 своего состояние не зменит. Сигнал с выхода элемента 1О поступает на единичный вход триггера 8 и переводит его в единичное состояние, которому соответстует единичный потенциал на втором ыходе Хд(2) и нулевой на первом. лок переключений 14 своего состояия не изменит. Исполнительным блоом 12 при поступлении сигнала CZ) будет сформирована команда Включить 17.

Трансформатор 17 будет включен под нагрузку.

В промежуток времени t.. в работе находятся оба трансформатора. Нагрузка подстанции не превышает 2 Sg,, т.е. на каждый трансформатор приходится нагрузка So( S и работа схемы аналогична работе в период t или tj - tj.

В момент времени t, нагрузка подстанции снижается до величины Sg, т.е. на один трансформатор приходится нагрузка , Сигнал не будет появляться ни на одном из выходов счетчика импульсов 3. В резултате на первый вход элемента 11 поступает сигнал от элемента 9, на второй вход от задатчика 13, а на третий - с второго выхода триггера

В результате на выходе элемента 11 появляется импульс, который изменяет состояние триггера 7, т.е. на первом выходе триггера 7 появляется единичный сигнал, а на втором - нулевой. Триггер 6 своего состояния не изменяет. Сигнал с выхода элемента 11 поступает на нулевой вход триггера 8 и приводит его в состояние, соответствующее единичному потенциалу на первом выходе Xg(1) и нулевому на втором выходе Х(2).

Блок переключения 14 изменяет свое состояние, подключив к входу счетчика импульсов 3 выход второго счетчика энергии 2 и отключив выход счетчика энергии 1.

Исполнительным блоком 12 при поступлении сигнала Х(1) будет сформирована команда Отключить Трансформатор 16 будет отключен.

В промежутке времени tj в работе находится трансформатор 17, Работа устройства аналогична работе в промежутке времени t,. В момент времени t работа схемы аналогична работе в момент t, с той разницей, что под нагрузку подключается трансформатор 16.

В промежуток времени tj-- t , когда нагрузка подстанции находится в пределах 2 S S S, т.е. нагрузка одного трансформатора будет находиться в пределах So,/2, что соответствует режиму работы в промежуток времени t или tj- t.

О в момент времени t нагрузка подстанции превьшает 2 S, а нагрузка одного трансформатора превышает Sg. На первом выходе счетчика импульсов 3 появляется импульс, который приводит триггер 4 в единичное состояние и на первый вход элемента будет подан сигнал. На второй вход поступает сигнал от задатчика 13, но так как на третий вход сигнал подан не будет,

0 на выходе элемента 10 сигнал будет отсутствовать. Следовательно в промежуток времени t схема своего состояния не меняет.

Такое состояние схемы сохранится

5 до момента времени t., когда нагрузка подстанции снижается до величины S. В этот момент работа схемы аналогична работе в момент времени t. с той разнице, что отключен будет

0 трансформатор 17 и к счетчику импульсов 3 будет подключен выход первого счетчика энергии 1.

В промежуток времени tg- t схема работает точно также, как ив tj- ц

5 и tj.

Момент времени t полностью соответствует моменту t,, а t - моменту t, т.е. цикл работы устройства.повторяется.

0 Таким образом, триггеры 6 и 7

обеспечивают поочередное включение и отключение силовых трансформаторов, что обеспечивает примерно равное время работы трансформаторов под нагрузкой и одинаковое число операций

включения-отключения каждого трансформатора. Триггер 8 обеспечивает правильную работу устройства при нагрузках подстанции менее 5д/2 и боI лее 1 So.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЧИСЛОМ ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАЮЩИХ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ДВУХТРАНСФОРМАТОРНОЙ ПОДСТАНЦИИ, содержащее счетчик энергии с импульсным датчиком и с входами для подключения на напряжение подстанции и на ток нагрузки одного трансформатора, связанный со счетчиком импульсов со счетным и нулевым входами, два выхода которого подключены к единичным входам триггеров, выход первого триггера непосредственно, а второго через логический элемент НЕ подключен к первым входам логических элементов И, выходы которых подключены к входам исполнительного блока, при этом нулевые входы счетчика импульсов и триггеров и вторые входы логических элементов И подключены к выходам 3:адатчика цикла, отличающеес я тем, что, с целью повьшения надежности путем выравнивания времени работы силовых трансформаторов, оно снабжено вторым счетчиком энергии с импульсным датчиком и с входами для подключения на напряжение подстанции и на ток нагрузки второго трансформатора, блоком переключений, тремя триггерами, источником сигнала установки в исходное состояние, а логические элементы И выполнены трехвходовыми, причем выходы счетчиков энергии подключены к входу счетчика импульсов через блок переключения, выходы логических элементов И подключены к счетным входам третьего и четвертого триггера, выходы которых подключены к входам исполнительного блока, нулевые входы третьего, четвертого и пятого триггеров и блока переключения подключены к источнику сигнала установки в исходное состояние, единичный и нулевой входы пятого триггера подключены к выходам логических элементов И, а его выходы подключены к третьим входам логических элементов И, а управляющий вход блока переключения подключен к выходу логического элемента И в канале отключения силового трансформа- . тора.