Устройство для автоматического управления числом параллельно работающих силовых трансформаторов двухтрансформаторной подстанции Советский патент 1991 года по МПК H02J3/46 

Изобретение относится к управлению режимами элементов энергосистем и предназначено для автоматического управления числом параллельно работающих силовых трансформаторов двухтрансформаторных подстанций и учета перерасхода электроэнергии от несоблюдения экономичного режима работы подстанций.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем учета перерасхода электроэнергии на потери в трансформаторах от несоблюдения экономичных режимов работы подстанции.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг.2 - зависимости потерь активной мощности в трансформаторах от суммарной полной мощности нагрузки; на фиг.З - суточный график суммарной полной мощности нагрузки (а) и суточный график работы силовых трансформаторов (б); на фиг.4 - временные диаграммы выходных сигналов функциональных блоков устройства.

На схеме (фиг. 1) показана принципиальная схема подстанции с двумя параллельно работающими трансформаторами с указанием вторичных цепей трансформатора напряжения и трансформаторов тока, к которым подключается устройство, и функциональная схема устройства, которая включает блок 1 измерения полной мощности нагрузки подстанции, блоки 2-4 умножения, задатчики 5-7 параметров трансформаторов, суммирующий блок 8,

х|

о о

Оч 00 CJ

блок 9 сравнения, элемент НЕ 10, элементы 11 и 12 выдержки времени, исполнительный блок 13, элементы И 14 и 15 и счетчик 16 перерасхода активных потерь.

На фиг,2 представлены зависимости потерь активной мощности в силовых трансформаторах от суммарной полной мощности нагрузки подстанции при включенном одном 17 (Т1) и двух 18 (Т2) трансформаторах. Абсцисса точки а представляет собой значение граничной полной мощности Sr, соответствующее режиму минимума активных потерь в трансформаторах подстанции. Это значение граничной мощности определяется с помощью блока сравнения, исходя из условия равенства потерь активной мощности в трансформаторах в смежных режимах работы подстанции.

На фиг.За показаны суточный график, кривая суммарной полной мощности нагрузки подстанции S, значение (линия) гра- ничной полной мощности Sr, а также интервалы времени ti-te, соответствующие точкам пересечения линии граничной мощности Sr с кривой текущих ее значений SЈ; на фиг.36 - суточный график работы силовых трансформаторов TL Тз, которые управляются предлагаемым устройством.

На фиг.4 приведены временные диаграммы выходных сигналов (Ug-Uis) функци- ональных блоков предлагаемого устройства, которые показывают его действие в суточный период за интервалы 0-ti, , и т.п., соответствующие точкам пересечения линии граничной мощности Sr с кривой 3Јна фиг.З. В случае несоблюдения экономичного режима работы подстанции, т.е. если вместо экономически целесообразного включения двух трансформаторов работает один (интервалы времени tg-te) или вместо экономичной работы одного включено два трансформатора (интервалы ta-ts), тогда работает счетчик перерасхода активных потерь электроэнергии. Здесь Д Хв и Д to - уставка по времени на включение и на отключение соответственно.

Блок 1 измерения осуществляет преобразование напряжения и суммарного тока нагрузки подстанции в аналоговый сигнал полной мощности KSr. На выходе блока 2 умножения получают сигнал, среднее значение которого пропорционально квадрату действующего значения мощности нагрузки KS. Блок 3 умножения осуществляет перемножение сигнала KSr с постоянным сигналом, пропорциональным величине K(Pvi/ /Зном 1 ), заданным блоком 5. Блок 4 умножения осуществляет перемножение сигнала KS 2 с постоянным сигналом,

пропорциональным величине K(Pvi + ) / ( SHOMI )+5ном2 ) 2 заданным блоком 6. Суммирующий блок 8 осуществ- ляет сложение входных сигналов. На выходе блока 7 получают сигнал, пропорциональный приведенным потерям холостого хода трансформатора 18 КРс2- Блок 9 сравнения выполняет операцию сравнения двух аналого0 вых сигналов - (Pvi/ SHOM 1 ) и (Pvi-

ч + PV2)/(SHOM 1 )+ SHOW 2 )+ Pea путем вычитания от первого сигнала второго.

Здесь SHOM1 . 5ном4 - номинальная 5 мощность силовых трансформаторов 17, 18 подстанции;

PVI. PV2 приведенные потери короткого замыкания трансформаторов 17 и 18.

Блок сравнения выполняется на анало- го-дискретных устройствах и настраивается в режиме, удовлетворяющем следующим условиям:

(Pvi/SHOMi2)

5 KtSCs T + s V +P« :XB 1

оном 1 т оном 2 ) (Pvi/SHOMl2)

30

K S| + +pql;1tf-0

OHOM 1 i OHOM 2 )

Логический элемент НЕ 10 выполняет операции логического отрицания путем генерирования на выходе дискретного сигна- ла, равного единице при нулевом потенциале входного сигнала, и наоборот.

Элементы 11 и 12 выдержки времени предназначены для задержки на определенный регулируемый интервал Дхв и At0 времени выходных сигналов управления. Исполнительный блок 13 преобразовывает входные управляющие сигналы в команды Включить и Отключить.

Логические элементы И 14 и 15 осуще- ствляют включение счетчика перерасхода - электроэнергии на потери при несоблюдении экономичного режиме работы подстанции: когда устройство дает команду на включение второго трансформатора 18, но продолжает работать один трансформа- тор 17, элемент 14 включает счетчик 16, или когда устройство дает команду исполнительному блоку 13 на отключение трансформатора 18, но продолжают работать оба трансформатора 17 и 18, тогда элемент 15 также включает счетчик 16.

Счетчик 16 осуществляет учет перерасхода потерь электроэнегии, определяющийся по разности потерь активной мощности в

экономичном и действительном режимах работы подстанции.

Устройство работает следующим образом.

Например, в определенный момент вре- мени t включены оба силовых трансформатора. Сигналы напряжения и суммарного тока нагрузки подстанции подаются на ахо- ды блока 1, на выходе блока 1 генерируется аналоговый сигнал полной мощности KSr нагрузки, значение которой характеризует текущий нагрузочный режим подстанции. Сигнал Хч поступает на вход блока 2 умножения, с выхода которого сигнал Х2, пропор- циональный квадрату мощности нагрузки KS|, поступает на входы блоков 3 и 4 умножения; блок З осуществляет перемножение сигнала X

KS| и сигнала ХБ ( PVI / 520м 1 ), задаваемого блоком 5; блок 4 осуществляет перемножение сигнала Х2 с сигналом Хе ( PV-I +

Pv2) /( SHOM ч + 5Ном2 ) . заданным блоком 6. С выхода блока 4 сигнал Х4, пропорциональный К Ss2(Pvi + Pva) /( SHOM-i +

SHOM ) 2, поступает на вход блока 8, где происходит его суммирование с сигналом X Рс2 . заданным блоком 7. С выходов блоков

3 и 8 сигналы Хз KS| PVI / SHOM - и Xs KfS

x(Pvi + + PV2 )/( SHOM + SHOM 2 f Pc2

поступают на входы блока 9 сравнения. На первом выходе блока 9 получают сигнал Хд1, пропорциональный разности сигналов Хз и Хв, которая определяет перерасход потерь мощности в трансформаторах подстанции от несоб- людения экономичного режима ее работы

xa K s - vЬном1( SHOM + 5ном2 )

В интервале 0-ti, ts-t3, t/rts, (фиг.З и 4), когда сигнал Хз Хз, в соответствии с сицте- мой неравенств на втором выходе блока 9 сиг- нал Хд 0. При нулевом потенциале входного сигнала Хэ логический элемент НЕ 10 на выходе генерирует дискретный сигнал Хю 1, соответствующий отключению одного силового трансформатора 18 (фиг.З и 4). В элементах 11 и 12 эти сигналы претерпеваютвременныесмещения и с выхода исполнительного блока 13 на подстанцию воздействует управляющий сиг- нал на отключение трансформатора 18 (Увкл О, Уоткл 1). При увеличении нагрузки подстан- ции S, т.е. Когда потери мощности в одном трансформаторе 17 больше потерь мощности в двух параллельно работающих трансформаторах (интервал времени ti-tz, ts-t4, ts-te), в

соответствии с системой неравенств на втором выходе блока 9 генерируется дискретный сигнал Хд 1, соответствующий включению трансформатора 18, а на выходе блока 10 Хю 0. Претерпев временное смещение в элементах 11 и 12,этисигналаы попадают на блок 13, с выхода которого управляющий сигнал воздействует на включение трансформатора 18. В интервале времени , , когда не соблюдается экономичны режим работы подстанции и имеет место перерасход мощности и электроэнергии на потери в трансформаторах, с выхода блока 14 или 15 на второй вход счетчика 16 поступает дискретный сигнал на включение счетчика 16, на первый вход которого поступает сигнал Хд , пропорциональный разности потерь мощности в трансформаторах в двух смежных режимах работы подстанции, которая определяегуказанный перерасход мощности.

В интервале времени т, устройство вы- рабатываетсигналХц 1 на отключение трансформатора 18, который поступает на вход блоков 13 и 14, Если на второй вход блока 14 поступает сигнал о включенном состоянии трансформатора 18 (Хт2вкл 1), то на выходе элемента 14 получают дискретный сигнал Хм 1 на включение счетчика 16. Если на второй вход элемента 14 не поступает сигнал о включенном состоянии трансформатора 18 Хтвкл - 0, т.е. трансформатор 18 отключился по команде устройства, то Хц 0 и счетчик 16 работать не будет. В интервале tR-te устройство вырабатывает сигнал Хд 1 на включение трансформатора 18, который через блок 12 поступает на вход блоков 13 и 15.

Если на второй вход элемента 15 поступает сигнал об отключенном состоянии трансформатора 18 Хт2откл. 1, то на выходе элемента 15 получают дискретный сигнал XIB I на включение счетчика 16. Если на второй вход элемента 15 не поступает сигнал об отключенном состоянии трансформатора 18 (т.е. трансформатор 18 включился по команде устройства) Хт2откл 0, то на выходе элемента 15 получают сигнал Х15 О и счетчик не включается.

Использование в предлагаемом устройстве блоков умножения, суммирующего блока, задатчиков параметров трансформаторов, элементов И и счетчика с целью-определения потерь активной мощности в силовых трансформаторах в двух сравниваемых режимах работы подстанции и учета разности этих потерь, определяющей перерасход активной мощности на потери от несоблюдения экономичных режимов работы подстанции, позволяет с высокой точностью определять границу экономичных режимов работы подстанции, отвечающих минимуму потерь активной мощности, а также учитывать перерасход активной мощности на потери в трансформаторах в случае несоблюдения экономичных режимов работы подстанции. Устройство может выполнять функции управления числом параллельно работающих силовых транформаторов с одновременным учетом перерасхода активной мощности на потери от несоблюдения экономичных режимов работы подстанции, или только функцию учета перерасхода активной мощности на потери с целью определения -эффективности оптимизационных мероприятий на подстанции.

Формула изобретения Устройство для автоматического управления числом параллельно работающих силовых трансформаторов двухтрансформаторной подстанции, содержащее датчики тока и напряжения, соединенные с входом блока преобразования тока и напряжения в сигнал полной мощности, блок сравнения, выход которого соединен с элементом НЕ, суммирующий блок, два элемента выдержки времени, выходы которых соединены с входом исполнительного блока, отличающее- с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем учета перерасхода электроэнергии на потери в трансформаторах от несоблюдения экономичных режимов работы подстанции, оно снабжено тремя блоками умножения, счетчиком перерасхода активных потерь, двумя логическими элементами И и тремя задатчи- ками параметров трансформаторов, причем первый задатчик параметров задает параметр, пропорциональный величине

п

PV-I / SHOMI , второй задатчик параметров задает параметр, пропорциональный величине ( FN/1/PV2 )/( SHOMI + SHOM2 )2 , третий

задатчик параметров задает параметр, пропорциональный величине Рс2 . где

SHOMI , Зном2 - номинальная мощность

первого и второго силовых трансформато0 ров подстанции, Pvi , Pv2 приведенные потери короткого замыкания трансформаторов, PCS - приведенные потери холостого хода второго трансформатора, выходы первого, второго и третьего задатчиков параметров трансформаторов соединены с пер- вым и вторым блоками умножения и суммирующим блоком соответственно, входы третьего блока умножения соединены с выходом блока преобразования тока и напряжения в сигнал полной мощности, выход третьего блока умножения соединен с первым и вторым блоками умножения, выходы которые соответственно соединены непосредственно и через суммирующий блок с

5 блоком сравнения, второй выход которого соединен с элементом выдержки времени, третий выход - со счетчиком перерасхода активных потерь, выход логического элемента НЕ соединен с вторым элементом вы- держки времени, на второй вход упомянутого счетчика подключены выходы логических элементов И, входы которых подключены к выходам соответствующих элементов выдержки времени и блок-кон5 тактам положения выключателей трансформатора.

5

0

Изобретение относится к управлению режимами элементов энергосистем и предназначено для автоматического управления числом параллельно работающих силовых трансформаторов двухтрансформаторных подстанций и учета перерасхода электро - энергии от несоблюдения экономичного режима работы подстанции Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем учета перерасхода электроэнергии на потери в трансформаторах от несоблюдения экономичных режимов работы подстанции. Управление числом параллельно работающих силовых двухобмо- точных трансформаторов и учет перерасхода электроэнергии на потери в них осуществляется при помощи устройства, реагирующего на величину полной мощности нагрузки подстанции, реализующего алгоритм определения экономичного режима работы подстанции и содержащего блок измерения мощности нагрузки подстанции. 4 ил. (Л С

S,

ss

,

Вг

(Ч

Us

/;

8п2Т

I

«

.