Устройство для моделирования эквивалентного вектора напряжения узлов электрической системы Советский патент 1990 года по МПК H02J3/24 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах противоаварийной автоматики энергосистем для моделирова- ния вектора напряжения противоположного конца линии электропередачи.

Цель изобретения - повышение точности моделирования вектора напряжения противоположного конца линии электропередачи, включающей несколько узлов с генераторами и нагрузкой, граница области устойчивости которых не может быть принята прямоугольником или кубом.

На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг,2 - векторная диаграмма векторов напряжений узлов, поясняющая принцип работы устройства; на фиг, 3 - гра- ница области устойчивости и характеристики срабатывания.

Структурная схема предлагаемого устройства для схемы энергосистемы, состоящей из узлов 1,2,3,..,,п с ге- нераторами и нагрузкой, соединенных линиями электропередач 4 - 7 с узлами А и Б, причем устройство установлено в узле А, описывается следующим образом,

Токи, пропорциональные токам ли- ший электропередач 4 и 5 .,. и I./i и уменьшенные трансформаторами 8 и 9 тока, подаются через промежуточные трансформаторы тока 11 - 14 на сопротивления 15 и 16 моделирования, Выходной сигнал с сопротивления 15 и 16 моделирования подается на вход ключей 17 и 18, выходы которых подключены к сумматору 19, и одновре- менно на вход схемы 20 и 21 сравнения сигналов по фазе. При срабатывании схемы 20 или 21 сравнения открывается ключ 17 или 18, и выходной сигнал с сопротивления 15 или 16 мо- делирования подается на один из входов сумматора 19, на другой вход которого подается напряжение с узла А, уменьшенное трансформатором 10 напряжения. Выход сумматора 19 является выходом устройства,,

На фиг.З показаны граница устойчивости 22, характеристика предлагаемого устройства 23 и 24 и характеристика срабатывания устройства прото- типа 25, Отличие характеристик срабатывания 23 и 4 определяет схема 20 или 21 сравнения относительно фазы напряжения Un

Принципиальная возможность выполнения устройства моделирования вектора напряжения противоположного конца линии электропередачи, схема сети которой может быть эквивалентирована многомашинной, заключается в следующем.

Рассматривается общий случай,когда энергосистема представлена узлами с генераторами и нагрузкой, связанными линиями электропередач как показано на фиг,1. Предполагается, что сечение нарушения устойчивости при данных параметрах схемы сети одно между группой генераторов (1,2) и (3,,,,,п), Режим работы электропередачи определяется работой п генераторов, а границу области устойчивости в некоторой зоне режимов можно представить как линейную функцию разностей фаз напряжений генераторных узлов, т.е.

ZK,j(, (о

где К.. - коэффициенты аппроксимации- границы области устойчивости;К - постоянная величина.

Удобно на примере двух генераторных узлов показать, что угол между векторами U. и в неко тором диапазоне приближенно равен

2М;л

дУэхв- МУ,-У) .

Уэне л + Диакв л

ид + к,(у, - уА) + ка(ц2-ул),(з)

Положим arg У д 0. Разделим уравнение (3) на ий.

Uak 1 - К, - K, + K,U + + K aU2#;(4)

У,к.,. 1 - к, - к,+

+ кУ((соз 41Л + jsind1) +

+ K,zU(eoscP,J,+ jsin). (5)

При этом

„K,Ut« +KeUe« здпогл

,« ar rtc (;55S37A K;Oj 5I ;

(6)

Результаты расчетов показывают, что эта формула для углов ±40 С с

удовлетворительной погрешностью может быть представлена выражением

К

Л,+

,

(7)

зкв-Д 1

Справедливость этого предложения объясняется тем, что при небольших углах отличие длины дуги,которая пропорциональна углу, мало отличается от длины отрезка

ЛИ:

ДУэкв-д

Z 2-Л

к 1Эк -2

где Z . - сопротивление линии 1-А; 2-А сопротивление линии 2-А;

- коэффициенты. В устройстве моделирования

. н

ЛМ M- -М:

аУэк.-

1ы5м + ,(9) ЛтдГ Л-П.АЭ Лтд-гктьД1

554070б

(Z 1 и промежуточного трансформатора 12 и 14 тока для сопротивления моделирования 15 (Я.). На сопротивлении 15 или 16 моделирования появляются падения напряжения, пропорциональные токам Т. и 1/г.д и осуществляется суммиро- 10 вание этих падений напряжений.Результирующее падение напряжения ЛИ является равным падению напряжения между (8) узлом А и искусственно созданным эквивалентным генератором (вместо ге- 15 нераторов 1 и 2). Оно подается на вход схемы сравнения по фазе 20 или 21 Если ЛИ опережает 11л, вектор напряжения в узле A (argWU) 7 0), то срабатывает схема 20 сравнения 2о и открывает ключ 17. На вход сумматора 19 подается напряжение ду, и реализуется уравнение

УЭкв УА + У,

ри условии

к

ТАГ ТиАЭ

KiIl-A

« КтД1

КтиА1К,

М-А

1г дКтА1 KfuAS

тдг TL,A

.

(ю)

(11)

(12)

к Kj i:I:r-LA3 JLu-Li--A-. (is)35

TUA

к-2

5 г-А

Второе устройство моделирования с помощью КтиЛ1 и Ктцдц позволяет получить еще одну характеристику следующего вида:

(14)

эк-в

К, f,A +

К 4 JM ,

что позволяет охватить диапазон изменения углов - 40-40°.

Устройство работает следующим образом.

По сопротивлению 15 и 16 моделирования циркулируют токи, пропорциональные токам линий электропередачи 4 и 5 I VA и I-2.-A и уменьшению в К раз,

где К

ТА

к

TUA

коэффициент трансформации трансформатора 8 и 9 тока;

коэффициент трансформации промежуточного трансформатора 11 и 13 тока для сопротивления 16

5 где

УЭкв УлК

тн

УА + У,

напряжение в узле А,уменьшенное в Кгн раз; коэффициент трансформации трансформатора 10 нап- ряжениЯо

30

5

0

5

0

5

Устройство фиксации перегрузки будет настроено на характеристику срабатывания 23, показанную на фиг.З,

Если arg(.uU) 0, срабатывает схема 21 сравнения по фазе, и открывается ключ 18. Падение напряжения /UU, полученное на сопротивлении 16 моделирования подается на вход сумматора 19 и на нем реализуется уравнение

УА- °Устройство фиксации перегрузки будет настроено на характеристику 24 срабатывания (фиг.З)„Количество схем сравнения по фазе и ключей будет соответствовать количеству участков аппроксимации границы области устойчивости и соответствующих характеристик срабатывания.

Выходной сигнал, пропорциональный вектору напряжения эквивалентного генератора (с выхода сумматора 19), передается непосредственно или через устройство телепередачи фазы к одному из входов датчика разности фат напряжении, к другому входу которого подается напряжение вектора напряжения узла у,. На вход реагирующрго

органа подается напряжение,пропорциональное

cff2+ К «/яд,

при этом на реагирующем органе реалзуется уравнение

1+ .

Для определения зоны нахождения режима предусматривается наличие сигнала срабатывания схемы 20 и 21 сравнения по фазе. Эти сигналы поступают на выход схемы устройства фиксации перегрузки, выполненной в виде двух элементов И, к одному вхо ду которых подается сигнал с pea- ирующего органа, а к другому - с Ьыхода схемы 20 и 21 сравнения по фазе непосредственно или через Устройство телепередачи информации,

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет отличить в какой $оне углов ,,} находится режим и

фиксировать границу области устойчивости в сложной схеме.

Формула изобретения

Устройство моделирования эквива- 30 Л нтного вектора напряжения узлов Электрической системы, содержащее

5

0

5

0

трансформаторы тока на связях между углами, трансформатор напряжения в

одном из узлов и первое сопротивлеt

ние моделирования, отличающееся тем, что, с целью повышения точности при моделировании эквивалентного вектора двух узлов трех- машинной электрической системы, оно дополнительно содержит по два промежуточных трансформатора тока на связях каждого из двух узлов с третьим узлом, второе сопротивление моделирования, две схемы сравнения по фазе, два ключа и сумматор, причем вторичные обмотки соответственно первых и вторых промежуточных трансформаторов тока упомянутых двух связей соединены параллельно и замкнуты на первое и второе сопротивления моделирования, выходы которых соединены соответственно с первыми входами схем сравнения по фазе и с входами ключей, на вторые входы схем сравнения по фазе подключен выход трансформатора напряжения, а их выходы подключены соответственно к управляющим входам первого и второго ключей,- выходы ключей и трансформатора напряжения подключены к входам сумматора, выход которого является выходом устройства.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к противоаварийной автоматике энергосистем. Цель изобретения - повышение точности при моделировании эквивалентного вектора двух узлов трехмашинной электрической системы. Для энергосистемы, состоящей из узлов 1, 2, 3.....N с генераторами и нагрузкой, соединенных линиями электропередач 4 - 7 с узлами А и Б, причем устройство установлено в узле А, токи, пропорциональные токам линий электропередач 4 и 5 и уменьшенные трансформаторами 8, 9 тока подаются через промежуточные трансформаторы 11 - 14 тока на сопротивления моделирования 15 и 16. Выходной сигнал с сопротивления моделирования 15 и 16 подается на вход ключа 17 и 18 и одновременно на вход схемы 20 и 21 сравнения сигналов по фазе. При срабатывании схемы сравнения 20 или 21 открывается ключ 17 или 18 и выходной сигнал с сопротивления моделирования 15 или 16 подается на один из входов сумматора 19, на другой вход которого подается напряжение с узла А, уменьшенное трансформатором напряжения 10. Выход сумматора 19 является выходом устройства, на котором получается аппроксимированный эквивалентный вектор напряжения узлов 1, 2. 3 ил.

г-л

Фиг. 2

15