Устройство для управления режимом электрической подстанции Советский патент 1987 года по МПК H02J3/12 

тор 21, ограничитель 20, запоминающий блок 19 и его блок включения 9 и функциональный преобразователь 11. На вход блока 17 подается средняя величина Р активной мощности линии электропередачи, На выходах этого блока формируются сигналы, которые, поступая на входы логических элементов И 16 и 14, деблокируют команды включения и отключения реакторов, вырабатываемь е блоками переключения реакторов 6,7 и функциональным преобразователем 10, Тем самым реализуется запрет на включение реакторов в период роста нагрузки линии электропередачи 1 и их отключение при ее разгрузке, что необходимо для обеспечения селективности действия канала коммутации, образованного

1

Изобретение относится к технике, и может быть использовано, в частности, для регулирования напряжения и реактивной мощности на узловой подстанции электрической сети, в которой могут иметь место как избыток, так и реактивной мощности, вследствие чего она оснащается шунтирующими реакторами и непрерывно регулируемым источником реактивной мощности и является усовершенствованием по двт.св. № 1293789.

Цель изобретения - повышение надежности.

На чертеже -представлена структурная схема предлагаемого устройства для управления режимом электрической подстанции.

Подстанция расположена в промежуточной точке линии 1 электропередачи (ЕП). На подстанции установлены коммутируемые шунтовые реакторы 2 и непрерывно регулируемый источник 3 реактивной мощности (ИРМ с автоматическим регулятором 4 напряжения (АРН)

Предлагаемое устройство управления содержит схему 5 управления реакторами, блоки 6 и 7 переключения реакторов, блок 8 сравнения, блок 9 включения запоминающего блока, функциональные преобразователи 10 и 11, логические элементы ИЛИ 12 и 13,

блоками 5-8, 10,12-16 канала управления ИРМ 3, в который входят блоки 4,9,11,18-21. Функциональный преобразователь 11 с четырьмя входами преобразует сигналы датчиков 25, 27,28 и трансформатора 26 в сигнал U, представляющий собой основное значе-. ние уставки на входе автоматического регулятора напряжения 4 в соответствии с заложенной в него функциональной зависимостью. Устройство обеспечивает скоординированное одновременное управление реакторами (декретными средствами) и ИРМ (непрерывно управляемое средство), а при установке его на нескольких подстанциях осуществляет надежное, точное и экономическое ведение суточного режима целого региона. 1 ил.

И 14-16, блок 17 знака приращения нарузки, интегрально-пропорциональный блок 18, запоминающий блок 19, ограничитель 20, сумматор 21, реле 22 с 5 контактами 23 и 24, а также датчик 25 нагрузки ИРМ, измерительный трансформатор 26 напряжения шин и датчики активной 27 и реактивной 28 мощности линии электропередачи. 0 Вход Отключить схемы 5 управления реакторами подключен к выходу логического элемента И 15, один из входов которого соединен с выходом логического элемента ИЛИ 12, а три

15

входа последнего подключены к выходам Отключить блоков 6 и 7 переключения реакторов и к выходу функционального преобразователя 10. Входы блоков 6 и 7 переключения реак0 торов подключены соответственно к

датчику 25 нагрузки ИРЦ и к трансформатору 26 напряжения шин подстанции. Два входа функционального преобразователя 10 подключены к датчикам активной 27 и реактивной 28 мощности линии 1 электропередачи.

Второй вход логического элемента И 15 соединен с выходом логического элемента И 14, один из входов которо0 го соединен с выходом блока 8 сравнения, а вход последнего - с третьим выходом блока. 7 переключения реакторов. Второй вход логического элемента И 14 соединен с выходом Минус блока 17 знака приращения нагрузки, вход которого подключен к датчику 27 активной мощности БЛ..

Вход Включить схемы 5 управления реакторами подключен к выходу логического элемента И 16, один из входов которого соединен с выходом логического элемента ИЛИ 13, а два входа последнего подключены к выходам Включить блоков 6 и 7 переключения реакторов.

Второй вход логического элемента И 16 соединен с выходом Плюс блока 17 знака приращения нагрузки.

Вход АРН 4 соединен с выходом сумматора 21, один из двух входов

При разгрузке линии электропереда чи ИРМ переходит в режим потребления реактивной мощности, а напряжение на шинах подстанции имеет тенден цию к росту.

Увеличение потока активной мощности по линии электропередачи приво дит к росту нагрузки I-IPM в сторону 1Qгенерации и к снижению напряжения на шинах подстанции.

Блок 6 переключения реакторов объединяет в себе два блока 29 и 30 сравнения, на входы которьЬс подается 15 осредненная величина нагрузки Q

ИРМ 3. В блоке 29 эта величина сравнивается с уставкой 0. - максимально допустимым потреблением реактивной мощности ИРМ и при условии 0. - Q 70

которого соединен с выходом ограничи- 2о вырабатывается сигнал Включить.

теля 20. Вход его подключен к выходу функционального преобразователя 11, а четыре входа последнего соединены с датчиками 25,27 и 28 и измерительным трасформатором 26 напряжением. Второй вход ограничителя 20 подключен к выходу запоминающего устройства 19, а его вход через замкнутый контакт 23 реле 22 соединен с выходом функционального преобразователя 11.

Второй вход сумматора 21 подключен к выходу интегрально-пропорционального блока 18 непосредственно и к входу этого блока через замкнутый контакт 24 реле 22. Вход блока 18 через разомкнутый контакт 24 ре- лее 22 соединен с обмоткой реле 22 и с выходом блока 9 включения запоминающего блока, два входа которого подключены к третьему и четвертому выходам блока 7 переключения реакторов.

Предлагаемое устройство предназначено для работы во всех нормальных эксплуатационных режимах, которые характеризуются изменением в широких пределах потоков активной ( и реактивной (Ц)мощности.

Одновременно . с изменением нагрузки линии 1 электропередачи под воздействием АРН 4 изменяется нагрузка ИРМ, а также напряжение на шинах подстанции, так как его регулирование происходит с определенным статизмом, зависяш 1м как от настройки АРН, так и от способа подключения ИРМ 3 к контролируемым шинам подстанции непосредственно или через реактивное сопротивление).

30

35

В блоке 30 производится сравнение Q с уставкой 0. - максимально допустимой генерацией реактивной мощности ИРМ. При условии 0. - Q 0 блок 30

25 вырабатывает сигнал Отключить.

В зависимости от величины,уставки по напряжению ( ) на входе АРН 4 при изменении нагрузки линии I элект ропередачи может происходить либо ис черпание регулировочного диапазона ИРМ (определяемого разностью Q ) при допустимом уровне напряжения -на щинах подстанции, либо достигается предельный уровень этого напряжения при достаточном регулировочном диапазоне ИРМ.

Контроль уровня напряжения шин подстанции осуществляется блоком 7 переключения реакторов, который аналогичен блоку 6 и объединяет в себе блоки 31 и 32 сравнения.

На входы блоков 32 подается осредненная величина U напряжения на шинах подстанции, которая в блоке

45 32 сравнивается с максимально допустимым уровнем , а в блоке 31 с

.IIМИП

минимально допустимым уровнем U При условии и - и -jG вырабатывает ся сигнал Включить, а при условии j уми« Q сигнал Отключить.

Сигналы Включить и Отключить выработанные блоками 6 и 7 переключения реакторов, через логические элементы ИЛИ 12 и 13 и логические элементы И 15 и 16 поступают на вх ды Включить и Отключить схемы 5

управления реакторами.

г,--цмсккс П .:та

Разностньи сигнал 4

с выхода блока 32 сравнения, входящ

40

50

55

При разгрузке линии электропередачи ИРМ переходит в режим потребления реактивной мощности, а напряжение на шинах подстанции имеет тенденцию к росту.

Увеличение потока активной мощности по линии электропередачи приводит к росту нагрузки I-IPM в сторону генерации и к снижению напряжения на шинах подстанции.

Блок 6 переключения реакторов объединяет в себе два блока 29 и 30 сравнения, на входы которьЬс подается осредненная величина нагрузки Q

ИРМ 3. В блоке 29 эта величина сравнивается с уставкой 0. - максимально допустимым потреблением реактивной мощности ИРМ и при условии 0. - Q 70

0

5

В блоке 30 производится сравнение Q с уставкой 0. - максимально допустимой генерацией реактивной мощности ИРМ. При условии 0. - Q 0 блок 30

5 вырабатывает сигнал Отключить.

В зависимости от величины,уставки . по напряжению ( ) на входе АРН 4 при изменении нагрузки линии I электропередачи может происходить либо исчерпание регулировочного диапазона ИРМ (определяемого разностью Q ) при допустимом уровне напряжения -на щинах подстанции, либо достигается предельный уровень этого напряжения при достаточном регулировочном диапазоне ИРМ.

Контроль уровня напряжения шин подстанции осуществляется блоком 7 переключения реакторов, который аналогичен блоку 6 и объединяет в себе блоки 31 и 32 сравнения.

На входы блоков 32 подается осредненная величина U напряжения на шинах подстанции, которая в блоке

5 32 сравнивается с максимально допустимым уровнем , а в блоке 31 с

.IIМИП

минимально допустимым уровнем U При условии и - и -jG вырабатывается сигнал Включить, а при условии j уми« Q сигнал Отключить.

Сигналы Включить и Отключить, выработанные блоками 6 и 7 переключения реакторов, через логические элементы ИЛИ 12 и 13 и логические элементы И 15 и 16 поступают на входы Включить и Отключить схемы 5

управления реакторами.

г,--цмсккс П .

Разностньи сигнал 4

с выхода блока 32 сравнения, входяще0

0

5

го в состав блока 7 перек,гаочения реакторов j подается на вход блока 8 cpaBHettaH, в котором сравнивается с уставкой равной величине изменения : (скачка) напряжения на шинах подстан ции при отк1почении одного реактора..

При условии ли

ли

доп

о

блок сравнения вырабатывает сигнал,, который через логический элемент И 14 подается на второй вход логй- ческого элемента И 15 и обеспечивает деблокировку сигналов отклгочещш peaiKTopoB, вырабатываемых блоками 6 и 7 переключения реакторов и функ - циональным преобразователем 10. Та- 1Шм образом предотвращается преждевременное отключение очередного реактора, которое может вызвать недопустимое повьшение напряжения па шинах подстанции.

Функциональньй преобразователь 10 представляющий собой последовательно соединение собственно функционалъно™

1 при dP/dt;-; О 1

S

О при dP/dt iO

Эти сигналы поступая соответственно на входы логических, элементов И 16 и lAj деблокируют команды включения и отключения реакторов, выра- батываег-ше блоками 6 и 7 переключения реакторов и функциональным преобразователем 10, Тем самым в устройстве реализуется запрет на включение реакторов в период, роста нагрузки nmnK 1 электропередачи и их отгслючение при ее разгрузкеэ что необходимо для обеспечения селективности действия канала коммутации, образованного блоками 5-8, 10,12-16 и канала управления ИРМ, в который входят блоки 4,9j 11,18-21,

Функциональный преобразователь 1 с четьфьмя вхор,амк преобразует сигналы датчиков 25, 27 и 28 и трансформа1/1

тора 26 в сигнал Uja , представляющий собой основное значение уставки на входе АРН 4, в соответствии с заложенной в него функциональной зависимостью,

В частности, такой зависимостью сглсжит регрессивное уравнение вида

ел

+ CQ 4-glJ; го преобразователя с двумя входами и порогового элемента; преобразует . сигналы датчиков активной 27 и реактивной 28 лирли 1 электропередачи в сигналы5 ф 1ксирую1цие предельные запасы пропускной способности электропере дачи по условиям надежности.

Сигнал, вырабатываемый функциональ HiiiM преобразователем, суммируется в элементе 1 ШИ 12 с С1ягналами Отключить, вырабатываемому блоками 6 и 7 переключения реакторов.

Блок 17 зГгака приращения нагрузки представляет собой дифференцирующее звено с подключенным к его выходу нуль-индикатором с двз мя выхо- . На вход дифференциатора подается средняя величина Р активной мощности линии электропередачи, сигнал на его выходе, пропорциональный dP/dtj поступает на вход нуль-индикатора , на выходах Ипюс и Минус которого формируются сигналы

1 при dP/dt О .

или

Si0 пои dP/dt О

задающее оптимальное значение устав|,ОСН

ки Llj(,| в зависимости от параметров режима подстанции и нагрузки ИРМ где а, bj с и g - коэффициенты регрессии ,

Основная составляющая усгавки по

..оси ,

напряжению Uj;, сформированная функциональным преобразователем 11, че- рез ограничитель 20 подается на одан из входов сумматора 21,

Ограничитель 20 представляет собой диодный ограничитель с опорной ЭДС, поступгшщей с выхода запоминающего блока 19, на вход которого через нормально замкнутый контакт 23 реле

00иОСН

2 подается величина и. с выхода функционального преобразователя 11,

При замкнутом состоянии контакта 23 опорная ЭДС на выходе запоминающего блока 19 изменяется синхронно

1,

с сигналом и.};,д , вследствие чего ограничитель 20 не препятствует прохождению этого сигнала на вход сумматора 21, В момент размыкания контакта

23 запоминающий блок 9 запоминает сигу ОСН

нал (,,j,n фиксируя тем самым опорную ЭДС ограничителя 20j который

теперь пренятствует дальнейшему из

..ос«,

менению UI,(,A на входе сумматора с1„

71

Блок 9 включения запоминающего блока, реле 22 и интегрально-пропорциональный блок 18 образуют автоматический ограничитель напряжения на пшнах подстанции, который работает следующим образом.

Блок 9 включения запоминающего блока объединяет в себе два блока 33 и 34 сравнения и логический элемент ИЛИ 35, к входам которого подключены выходы блоков сравнения.

ди

и

О

+ е О

dU - е 0

, При е 70 или ли - -е 0 происходит срабатывание реле 22, подключенного к выходу блока 9 включения запоминающего блока, которое контактом 24 расшунтирует обратную связь интегрально-пропорционального блока 18, имеющего передаточную функизменения основной составляющей уставки по напряжению U j от функци- 20 овального преобразователя 11.

Контакт 24 отключает вход интегрально-пропорционального блока 18 от Выхода блока 9 и шунтирует об- 25 ратную связь- блока 18, вследствие цию W(P) К +----, и накапливает сиг- чего, сигнал 4 Ujg на в|,1ходе блока

18 уменьшается до нуля. Этим достигается автоматический возврат к основной уставке по напряжению при исчез- 30 новении причины, вызывающей недопустимые отклонения напряжения.

нал коррекции уставки и bat, i который складывается в сумматоре с основной составляющей U и уменьшает (или увеличивает ) ее, поддерживая тем самым напряжение на щинах подстанции на предельно допустимом уровне (u:;P U -е, е).

Одновременно контактом 23 реле 22 вход запоминающего блока 19 отключается от выхода функционального преобразователя 11, на выходе запоминающего блока 19 при этом фиксируется запомненное значение основной составляющей уставки по напряжению, которое служит одновременно опорным напряжением диодного ограничителя 20. В результате последний препятствует дальнейшему изменению составляющей уставки Uj i чем предотвращается возможное противо- действие функционального преобразователя 11 действию ограничителя напряжения ,

При возврате напряжения на шинах подстанции в допустимые пределы (что может быть вызывано, например, изменением загрузки линии 1 электропередачи ) исчезает сигнал на выходе блока 9 включения запоминающего блока, что приводит к перек шочению контакта 24 и замыканию контакта 23. При этом возобновляется возможность

Таким образом, наличие в устройст ве второго и третьего логического

35 элементов И, блока знака приращения нагрузки, включения запоминающего устройства, блока сравнения, реле, интегрально-пропорционального блока, сумматора, ограничителя, запоминаю40 щего устройства и второго функционального преобразователя повышает надежность совместного управления реакторами и источниками реактивной мощности как в пределах одной подстан45 ции, так и одновременно на нескольких энергообъектах. I

Предлагаемое устройство управления облегчает работу дежурного персонала по ведению нормального.режима подстанции, обеспечивает скоординированное одновременное управление реакторами (дискретными средствами) jH источником реактивной мощности (непрерывно управляемое средство), а при установке его на нескольких подстанциях осуществляет надежное точное и экономичное ведение суточного режима целого региона.

5а

55

256208

На входы блоков 33 и 34 сравнения подаются разностные сигналы JU

и - ли О - с

выходов блоков 33 и 34 сравнения, входящих в состав блока 7 переключения реакторов, где сравниваются с уставкой 6,

На выходе блока включения запомина- fO ющего устройства появляется знакопеременный сигнал

о-(и - е)

и -( е) 0.

и -ь е и - е

изменения основной составляющей уставки по напряжению U j от функци- 20 овального преобразователя 11.

Таким образом, наличие в устройст ве второго и третьего логического

35 элементов И, блока знака приращения нагрузки, включения запоминающего устройства, блока сравнения, реле, интегрально-пропорционального блока, сумматора, ограничителя, запоминаю40 щего устройства и второго функционалного преобразователя повышает надежность совместного управления реакторами и источниками реактивной мощности как в пределах одной подстан45 ции, так и одновременно на нескольких энергообъектах. I

Предлагаемое устройство управления облегчает работу дежурного персонала по ведению нормального.режима подстанции, обеспечивает скоординированное одновременное управление реакторами (дискретными средствами) jH источником реактивной мощности (непрерывно управляемое средство), а при установке его на нескольких подстанциях осуществляет надежное точное и экономичное ведение суточного режима целого региона.

5а

55

Формула изобретения

Устройство для управления режимом электрической подстанции по авт.св. № 1293789,, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено блоком знака приращения нагрузки, запоминающим блоком, блоком включения запоминающего блока, вьшолненного в виде двух блоков сравнения и элемента ИЛИ, ре- ле, интегрально-пропорциональным блоком, сумматором, ограничителем, вторым и третьим элементами И и функциональным преобразователем параметров режима подстанции и нагрузки ис- точника реактивной мощности в сигнал задающий оптимальное значение уставки , причем вход Включить схемы управления реакторами через второй элемент И соединен с выходом Плюс блока знака приращения нагрузки, вход которого соединен с датчиком активной мощности линии электропередачи , выход первого :элемента ШТИ через второй элемент И соединен с входом Включить схемы управления реакторами, второй вход первого эле мента И через третий .элемент И соединен с выходом Минус блока знака приращеш я нагрудки, выход блока сравнения через третий элемент И со единен с первым элементом И, вход автоматического регулятора напряжения через сумматор, ограничитель и второй функ1Ц1ональный преобразователь соединен с датчиками активной и реактивной мощности линии электропередачи, датчиком нагрузки источника реактивной мощности и трансформатором напряже шя ишн подстанции, второй вход ограничш-еля через запоминающий блок и замкнутый контакт реле соединен с выходом второго функциональног го преобразователя, второй вход сумматора через интегрально-пропорциональный блок и разомкнутый контакт реле соединен с. выходом блока включения запоминающего блока, входы которого соединены с третьим и четвер- Iтым выходами второго блока переключения реакторов, одновременно вход интегрально-пр|опорци9нальнога блока через замкнутый контакт реле соединен со своим выходом, а обмотка реле подключена к выходу блока включения запоминающего блока.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в частности, для регулирования напряже ния и реактивной мощности на узлово й подстанции электрической сети, в которой могут иметь место как избыток, так и дефицит реактивной мощности, вследствие чего она оснащается шунтйр ующими реакторами и непрерывно регулируемым источником реактивной мощности (ИРМ). Целью изобретения является повышение надежности. С этой целью в устройство введены блок знака приращения нагрузки 17 блок сравнения 8, реле 22, интегрально-пропорциональный блок 18, сумма-г а S 21 28 00 ю О1 О5 D ГЧ)