Устройство противоаварийной автоматики энергосистемы для глубокого отключения нагрузки Советский патент 1992 года по МПК H02J3/24 

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к противоаварийной автоматике (ПА) энергосистем (ЭС) предназначенной для повышения устойчивости и надежности их работы при возникновении аварии

Устройство для отключения нагрузки (ОН) может быть применено для отключения нагрузки 6-10 и 0,4 кВ на подстанциях (ПС)

6-10 кВ питающихся по воздушным и кабельным линиям электропередачи (ЛЭП) от ПС 110-500 кВ ЭС

Требование обеспечения надежной и устойчивой работы ЭС диктует необходимость широкого использования устройств ПА, воздействующих на отключение нагрузки при возникновении аварийных ситуаций в ЭС приводящей к дефициту генерирующей мощности. Пренебрежение такой автоматикой приводит при аварии в ЭС к тому, что в одной ЭС (например, при аварийном отключении межсистемной ЛЭП) образуется избыток генерирующей мощности, а в другой - ее недостаток, в результате чего в первом случае начинает увеличиваться частота, а во втором - снижаться.

В дефицитной ЭС происходит также снижение напряжения. Это приводит к асинхронному ходу, перегрузке других связей, нарушению устойчивости, развалу ЭС, что приводит -к значительному экономическому ущербу.

Известны устройства, обеспечивающие отключение нагрузки посредством использования специальных каналов связи для ПА.

Недостатки этих устройств состоят в необходимости использования дорогостоящей и дефицитной аппаратуры, осуществляющей передачу команд ПА на ОН,и дефиците свободных частот для каналов связи в ЭС.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство автоматики отключения и включения нагрузки по факту фиксированного перерыва питания (АФПП), позволяющее передавать по линии три команды путем отключения питающей линии для передачи каждой команды на свое строго определенное время. Для этого на питающей ПС устанавливается устройство, осуществляющее перерыв в питании приемной ПС по одной ЛЭП на три различные выдержки времени. Две из этих выдержек являются командами на отключение нагрузки двумя ступенями, третья - ко- мандой на обратное- включение отключенных потребителей.

Недостатками устройства АФПП являются сложная логическая часть, при ошибочном отключении питающей линии или трансформатора собственных нужд на приемной ПС на интервал времени, близкий к фиксированному, может произойти ложное действие автоматики на отключение нагрузки, при отключении нагрузки с помощью АФПП из-за отключения питающей линии в момент передачи команды производится погашение всей нагрузки секции, т.е. некоторая передозировка, устройство нельзя применять в замкнутых кольцевых сетях, а также на ПС, имеющих потребителей 1-й категории.

Цель изобретения - повышение устойчивости, надежности и экономичности работы ЭС путем привлечения к противоаварийному управлению (ПАУ) дополнительной удаленной от подстанций 110-500 кВ нагрузки 6-10 и 0,4 кВ.

В устройство ПА энергосистемы для глубокого отключения нагрузки, содержащей на передающей подстанции систему шин 6-10 кВ и блок выходных цепей ПА, на приемной - вторую систему шин 6-10 кВ и систему шин 0,4 кВ, к которым подключена нагрузка первой, второй и третьей категорий, при этом системы шин 6-10 кВ соеди- i кены линией электропередачи, содержащее на передающей подстанции блок выходных цепей ПА, на приемной - блок отключения

0 нагрузки на передающей ПС введены дополнительно выключатель с выводами для подключения к ПА, подключенный между одной фазой системы шин 6-10 кВ и землей, первый блок временной памяти, первый блок

5 задержки, блоки отключения и включения дополнительного выключателя, на приемной ПС - измерительный преобразователь напряжения, подключенный к системе шин 6-10 кВ, три блока снижения напряжения, подключенные соответственно к каждой фазе измерите0 ля напряжения, три элемента ЗАПРЕТ, четыре блока задержки, блок временной памяти, элемент ИЛИ, блок возврата схемы, причем на передающей ПС выход блока выходных цепей ПА подключен к блоку включения дополнительного выключателя и

5 через последовательно включенные первый блок временной памяти и первый блок задержки к блоку отключения этого выключателя, на приемной ПС выход первого блока снижения напряжения подключен

0 к разрешающему входу первого элемента ЗАПРЕТ и запрещающему входу второго элемента ЗАПРЕТ, выходы второго и третьего блоков снижения напряжения через элемент ИЛИ подключены к запрещающему

5 входу первого элемента ЗАПРЕТ, выход которого через третий блок задержки подключен к запрещающему входу и через пятый блок задержки к прямому входу третьего элемента ЗАПРЕТ, выход которого через

0 второй блок временной памяти подключен к входам второго и четвертого блоков задержки, выход второго блока задержки подключен к входу блока возврата, а через

5 четвертый блок задержки - к разрешающему входу второго элемента ЗАПРЕТ, выход которого подключен к блоку отключения нагрузки, выход которого подключен к выключателям нагрузки второй и третьей

0 категорий на напряжении 6-10 кВ и 0,4 кВ. На чертеже представлена функциональная схема устройства.

На передающей ПС устройство содержит блок 1 выходных цепей ПА, один из

5 выходов которого через блок 2 временной памяти и блок 3 задержки подключен к блоку 4 отключения, а второй выход - к блоку 5

включения дополнительно устанавливаемого на ПС однофазного выключателя 6 6-10 кВ, подключаемого между фазой А сборных шин 7 6-10 кВ, на которые через выключатели 8-11 коммутируются соответственно трансформатор 3-500/6-10 кВ 12, связанный линией 35-500 кВ 13 с ЭС. и фидера 6-10 кВ 14-16, и землей 17.

На приемной ПС устройство содержит измерительный преобразователь 18 напряжения, к выходу которого подключены три блока 19-21 снижения напряжения, измеряющие соответственно напряжение фаз А, В, С. Выход первого блока 19 снижения напряжения подключен к разрешающему и запрещающему входам соответственно первого 22 и второго 23 элементов ЗАПРЕТ, второй 20 и третий 21 блоки снижения напряжения через элемент ИЛИ 24 подключены к запрещающему входу первого элемента ЗАПРЕТ 22, выход которого через третий блок 25 задержки подключен к запрещающему входу третьего элемента ЗАПРЕТ 26 и через пятый блок 27 задержки к разрешающему входу элемента ЗАПРЕТ 26, выход которого через второй блок 28 временной памяти подключен к входам соответственно второго 29 и четвертого 30 блоков задержки, выходы которых подключены соответственно к блоку 31 возврата схемы, возвращающего последнюю в исходное состояние, и к разрешающему входу второго элемента ЗАПРЕТ 23, выход которого подключен через блок 32 отключения нагрузки к выключателю 6-10 кВ 33, через который к шинам 6-10 кВ 34 подключен фидер 6-10 кВ 35, и к автоматам 0,4 кВ 36 и 37, через которые к шинам 0,4 кВ 38 подключены фидера 0,4 кВ 39 и 40 с потребителями 1НИ-й категории надежности, к шинам 6-10 кВ 34 через выключатель 41 подключенл линия 6- 10 кВ 16, связывающая приемную ПС с передающей, через выключатель 42 - трансформатор 6-10/0,4 кВ 43, которь й через автомат 44 подключен к шинам 0,4 кВ 38, через выключатель 45 - фидер 6-10 кВ 46 с потребителем 1-й категории, и подключен вход измерительного преобразователя 18 напряжения, к шинам 0,4 кВ 38 через автоматы 47 и 48 подключены фидера 0,4 кВ 49 и 50 с потребителями 1-й категории.

При получении сигнала на ОН на передающей ПС с блока 1 выходных цепей ПА поступает сигнал в блок 5 включения дополнительного выключателя, который, срабатывая, включает выключатель 6, исключенный к одной фазе системы шин 6-10 кВ, заземляющий фазу сборных шин 6-10 кВ 7 передающей ПС в точке 17. в результате чего фазное напряжение этой

фазы в сети 6-10 кВ с изолированной нейтралью становится равным нулю. Одновременно с этим сигнал ОН запоминается

блоком 2 временной памяти и запускается в работу первый блок 3 задержки, который ведет отсчет времени.

На приемной ПС исчезновение напряжения на заземляемой фазе через измери0 тельный преобразователь 18 напряжения фиксируется первым блоком 19 снижения напряжения (БСН) фазы, который, срабатывая, подает сигнал через первый элемент ЗАПРЕТ 22 к входам третьего 25 и пятого 27

5 блоков задержки, отстроенных по времени соответственно от выдержки пятого блока 27 задержки и возможных быстропереход- ных процессов (например, от работы трубчатых разрядников). С выхода пятого блока

0 27 задержки сигнал, пройдя через третий элемент ЗАПРЕТ 26, поступает во второй блок 28 временной памяти, в котором он запоминается и направляется к входам блоков второго 29 и четвертого 30 блоков задер5 жки, выдержки времени которых выбираются соответственно по условию отстройки от времени работы автоматики и по условию отстройки от выдержки времени первого блока 3 задержки передающей ПС,

0 но меньше выдержки времени релейной защиты.

С выходов второго 29 и четвертого 30 блоков задержки сигнал поступает соответственно к блоку 31 возврата схемы , возвращающего последнюю в исходное состояние,

5 и к разрешающему входу второго элемента ЗАПРЕТ 23, на запрещающем входе которого присутствует запрещающий сигнал от первого БСН 19 и который к моменту срабатывания четвертого блока 30 задержки исче0 зает ввиду срабатывания к этому времени первого блока 3 задержки на передающей ПС и отключения заземления фазы сборных шин 7 ПС дополнительным выключателем 6 ввиду срабатывания блока 4 отключения выключателя. В резуштате на этой фазе появ5 ляется напряжение и происходит возврат на приемной ПС первого блока БСН 19, снимающего запрещающий сигнал с второго элемента ЗАПРЕТ 23, вследствиз чего сигнал, проходя через последний, поступает в блок 32 отключения на0 грузки, который воздействует на отключение выключателя 6-10 кВ фидера 6-10 кВ 35 и автоматов 0,4 кВ 36 и 37 фидеров 0,4 Кв 39 и 40, питающих потребители П-К-й категории надежности, в результате чего происходит отключение нагрузки, с выхода

5 третьего блока 25 задержки сигнал поступает на запрещающий вход третьего элемента ЗАПРЕТ 26, который снимает сигнал ОН, обеспечивая однократность передачи команды на ОН. Второй 20 и третий 21 БСН служат для предотвращения передачи команды на ОН при междуфазных коротких замыканиях в сети путем подачи через элемент ИЛ И 24 сигнала на запрещающий вход первого элемента ЗАПРЕТ 22.

При этом для правильной работы устройства выдержки времени блоков задержки и временной памяти выбираются исходя из следующих условий: Т25 Т27 время протекания быстропереходных процессов и возможных колебаний напряжения, Т28 Т29 ТЗО ТЗ времени надежной фиксации замыкания фазы на землю автоматикой приемной подстанции, Т2 ТЗ ТЗО вре- мени срабатывания релейной защиты сети.

Устройство противоаварийной автоматики энергосистемы для глубокого отключения нагрузки позволяет повысить устойчивость и надежность работы ЭС, уве- личить перетоки по межсистемным и внутренним связям, что приводит к более экономичной работе ЭС за счет привлечения к ПАУ дополнительных ранее не привлекаемых потребителей 6-10 кВ, удаленных от PC 35-500 кВ.

Формула изобретения Устройство противоаварийной автоматики энергосистемы для глубокого отключе- ния нагрузки, содержащей на передающей подстанции первую систему шин 6-10 кВ, на приемной подстанции - вторую систему шин 6-10 кВ и систему шин 0,4 кВ, к которым подключена нагрузка первой, второй и третьей категорий, при этом системы шин 6-10 кВ соединены линией электропередачи, содержащее на передающей подстанции блок выходных цепей противоаварийной автоматики (ПА), на приемной - блок отключе- ния нагрузки, отличающееся тем, что, с целью повышения устойчивости, надежности и экономичности путем привлечения к про- тивоаварийному управлению (ПАУ) дополнительной удаленной от подстанций

110-500 кВ нагрузки 6-10 и 0,4 кВ, на передающей подстанции введены дополнительный выключатель с выводами подключения к ПА, подключенный между одной фазой первой системы шин 6-10 кВ и землей, первый блок временной памяти, первый блок задержки, блоки отключения и включения дополнительного выключателя, на приемной подстанции - измерительный преобразователь напряжения, подключенный к второй системе шин 6-10 кВ, три блока снижения напряжения, подключенные соответственно к каждой фазе измерителя напряжения, три элемента ЗАПРЕТ, четыре блока задержки, блок временной памяти, элемент ИЛИ, блок возврата схемы, причем на передающей подстанции выход блока выходных цепей противоаварийной автоматики подключен к блоку включения дополни- тельного выключателя и через последовательно включенные первый блок временной памяти и первый блок задержки - к блоку отключения этого выключателя, на приемной подстанции выход первого блока снижения напряжения подключен к разрешающему входу первого элемента ЗАПРЕТ и запрещающему входу второго элемента ЗАПРЕТ, выходы второго и третьего блоков снижения напряжения через элемент ИЛИ подключены к запрещающему входу первого элемента ЗАПРЕТ, выход которого через третий блок задержки подключен к запрещающему входу и через пятый блок задержки - к прямому входу третьего элемента ЗАПРЕТ, выход которого через второй блок временной памяти подключен к входам второго и четвертого блоков задержки, выход второго блока задержки подключен к входу блока возврата схемы, а через четвертый блок задержки - к разрешающему входу второго элемента ЗАПРЕТ, выход которого подключен к блоку отключения нагрузки, выход которого подключен к выключателям нагрузки второй и третьей категорий на напряжении 6-10 и 0,4 кВ.

tl

ttw

50 4 90 Д9

Использование в электроэнергетике, в противоаварийной автоматике (ПА) энергосистем предназначенной для повышения устойчивости и надежности при возникновении аварии Сущность изобретения устройство содержит на передающей подстанции (ПС) 110-500 кВ систему шин блок ПА блоки временной памяти и задержки блоки включения и отключения выключателя включенною между одной из фаз системы шин и землей На приемной ПС - системы шин 6-10- и 0 4 кВ, три блока снижения напряжения элемент ИЛИ, три элемента ЗАПРЕТ, четыре блока задержки блок временной памяти, блок возврата схемы блок отключения нагрузки При возникновении аварии в сети 110-500 кВ на ПС 110-500 кВ от блока ПА подается сигнал на включение выключателя, заземляющего одну из фаз системы шин этой ПС, что резко снижает на ней напряжение на определенное время По линии связывающей передающую и приемную ПС передается это снижение напряжения которое образует сигнал на отключение нагрузки Через заданное время выключатель отключается, напряжение восстанавливается и схема возвращается в исходное состояние 1 ил 6 (Л С со ю 4 iCO о