Способ формирования сигнала управления угловой автоматикой энергосистемы Советский патент 1992 года по МПК H02H3/28 H02J3/24 

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к релейной защите высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП), и может быть применено для разветвленных ЛЭП.

Известны способы дифференциально- фазовой высоковольтной защиты линии электропередачи. Однако при реализации этих способов требуется наличие двух органов защиты (грубого и точного), что усложняет устройство.

Известен способ дифференциально-фазовой защиты, основанный на сравнении углов сдвигов фаз между токами по концам линии, информация о которых передается в линию связи при помощи передатчиков, манипулирующих контролируемыми токами.

Недостаток способа - отказ устройства, реализующего такой способ, на всех концах линии с ответвлениями в случае, когда на одном из концов ЛЭП величина тока повреждения недостаточна для манипуляции высокочастотного передатчика. Наступает блокировка защиты на всех концах ЛЭП,

Известен также способ защиты ЛЭП, основанный на измерении интервала времени между нуль-переходами напряжений по концам линии путем формирования радиоимпульсов, модулированных усиленными и ограниченными напряжениями в различных точках ЛЭП, передачи этих радиоимпульсов по линии связи, одновременного приема этих сигналов, сравнения их временного положения при помощи фазометров и выработка сигнала управления для органов защиты.

Недостатком этого способа является низкая точность определения угла сдвига фаз между векторами напряжений в различных концах ЛЭП, обусловленная влиянием высших гармоник, помех и переходных процессов при передаче фронтов радиоимпульсов по линии связи.

Наиболее близким по технической сущности и решаемой задаче является способ формирования сигнала управления угловой автоматической энергосистемой, который выбран в качестве прототипа. Этот способ основан на формировании синфазных опорных последовательностей импульсов с частотой 50 Гц в контролируемых пунктах линии путем приема радиосигналов точного времени и обнуления с их помощью информации делителей частоты, считывающих импульсы с выходов высокочастотных и высокостабильных генераторов, преобразовании в контролируемых концах линии интервалов времени между положительными нуль-переходами опорных импульсов с частотой 50 Гц и напряжений сети в код,

передаче кодовых значений этих интервалов времени по каналам связи во все контролируемые пункты и формировании сигналов управления путем сравнения заданного кода с результатами вычитания кодовых значений, полученных в данном пункте, из кодовых значений, переданных из других контролируемых пунктов.

Недостатком этого способа является

0 низкая точность измерений, обусловленная изменением во времени скорости прохождения сигналов точного времени от радиостанции до контролируемых концов линии из-за изменений среды распространения в

5 различных географических точках Земли, а также низкая надежность, вызванная помехами (грозовые и коронные разряды), поступающими на входы радиоприемников одновременно с радиосигналами точного

0 времени.

Цель изобретения - повышение точности и надежности.

Указанная цель достигается тем, что в способе формирования сигнала управления

5 угловой автоматикой энергосистемы, основанном на формировании синфазных опорных последовательностей импульсов с частотой 50 Гц в контролируемых концах линии путем обнуления информации дели0 телей частоты, считывающих импульсы с выходоввысокочастотныхивысокостабильных генераторов, преобразований в контролируемых концах линим интервалов в ре мен и между положительными

5 нуль-переходами опорных импульсов с частотой 50 Гц и напряжений сети з код, передаче кодовых значений этих интервалов времени по каналам связи во все контролируемые пункты и формировании сигналов

0 управления путем сравнения заданного кода с результатами вычитания кодовых значений, полученных в данном пункте, из кодовых значений, переданных из других контролируемых пунктов, для формирова5 ния синфазных опорных последовательностей импульсов с частотой 50 Гц во всех пунктах контроля периодически отключают выходы делителей частоты от блока преобразования в код интервалов времени между

0 положительными нуль-переходами опорных и сетевых напряжений, транспортируют последовательно соединенные генераторы и делители частоты из всех пунктов контроля на один пункт, где осуществ5 ляют автономное питание всех генераторов и делителей частоты и производят одновременное обнуление информации всех делителей частоты, затем транспортируют последовательно соединенные генераторы и делители частоты в пункты контроля и

обратно подключают выходы делителей частоты к блоку преобразования в код интервалов времени между положительными нуль-переходами опорных импульсов и сетевых напряжений,

Введение в способ операций периодического отключения во всех пунктах контроля выходов делителей частоты от блока преобразования в код интервалов времени между положительными нуль-переходами опорных и сетевых напряжений, транспортирования последовательно соединенных генераторов и делителей частоты из всех пунктов контроля на один пункт, осуществления автономного питания всех генераторов и делителей частоты, одновременного обнуления информации всех делителей частоты, транспортирования последовательно соединенных генераторов и делителей частоты в пункты контроля и обратного подключения выходов делителей частоты к блокам преобразования в код интервалов времени между положительными нуль-переходами опорных импульсов и сетевых напряжений позволяет полностью исключить влияние среды на характеристики (время распространения) распространения радиоимпульсов. Тем самым введение новых операций позволяет повысить точность и надежность формирования сигналов управления угловой автоматикой энергосистемы.

На фиг.1 показана блок-схема устройства, позволяющего реализовать предлагаемый способ; на фиг.2 - временная диаграмма работы этого устройства.

Устройство, реализующее способ, содержит два полукомплекта 1, 2, каждый из которых состоит из устройства 3 (3 ) задания кодов, первого компаратора кодов 4 (41), второго компаратора кодов 5 (5 ), приемников 6 (6 ), первой линии связи 7 (7 ). второй линии связи 8 (8 ), передатчика 9 (9 ), блоки преобразования 10 (101) интервалов времени в код, коммутаторов 11 (111) и группы блоков 12 (121), каждая из которых содержит последовательно соединенные делитель частоты 13 (131) и генератор 14 (141). Кроме того, для осуществления способа требуется коммутатор 15.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим-образом.

Периодически (на сколько позволяет стабильность генераторов 14, 14 } группа блоков 12, 121, состоящая из последовательно включенных делителей частоты 13, 131 и генераторов 14, 141 отключается при помощи коммутаторов 11,11 от блоков преобразования 10, 10 во всех пунктах контроля энергосистемы и транспортируются на один из этих пунктов. Здесь осуществляют автономное питание каждой из транспортированных групп блоков 12. 121, а затем при 5 помощи коммутатора 15 производят одновременное обнуление информации делителей 13, 131, входящих во все группы блоков 12,121. Одновременное обнуление позволяет всем делителям частоты 13, 13 , имею0 щим одинаковый коэффициент деления п формировать на выходах синфазные последовательности импульсов с частотой 50 Гц (диаграммы 16, 19 на фиг.2).

После обнуления делителей 13,131, бло5 ки 12, 12 , снабженные автономными источниками питания, транспортируются в контролируемые пункты энергосистемы, где выходы делителей 13, 131 при помощи коммутаторов 11, 11 подключаются ко входам

0 блоков преобразования 10, 101 интервалов времени в код. На другие входы блоков преобразования Юи 1C1 поступает напряжение сети (диаграммы 17 и 20 соответственно), Между передними фронтами опорных им5 пульсов, представленных на диаграммах 16, 19 и положительными нуль-переходами напряжений сети (диаграммы 17, 20) блоки преобразования 10, 10 формируют импульсы, представленные диаграммами 18, 21 со0 ответственно. Длительности этих импульсов Ti, T2 пропорциональны углам сдвига фаз между опорными (диаграммы 16, 19) и сетевыми (диаграммы 17, 20) напряжениями. В блоках преобразования 10, 101 из

5 этих временных интервалов (диаграммы 18, 21) формируются коды NI, N2, изображенные на диаграммах 22, 23 соответственно. С выходов блоков преобразования 10, 101 коды NI, N2 (диаграммы 22, 23) поступают на

0 передатчики 9, 91, откуда через линии связи 7, 8 для кода NI и линии связи 7 , 8 для кода N2 информация (Ni, N2) поступает на приемники 6, 6 , каждый из которых принимает коды NI и N2 одновременно. С выходов при5 емников 6, б1 коды поступают на входы компараторов 5, 5 , где формируются равные между собой разностные коды Na, изображенные на временной диаграмме 24. Этот код равен N3 №-Ni и пропорционален

0 интервалу времени Тз между положительными нуль переходами напряжений в контролируемых точках энергосистемы. Значение угла сдвига фаз между векторами напряжений в различных концах ЛЭП

5 определяетсявыражением

2яМЗа...

(р - ( Где N - КОд пропорциональный длительности периода напряжения сети.

8 результате сравнения кода Мз с кодом, хранящимся постоянно в устройстве задания кодов 3,31, при помощи коммутаторов 4, 41 вырабатываются сигналы защиты энергосистемы, поступающие на входы органов аварийной автоматики. Начальный максимальный угол сдвига фаз между импульсами, формируемыми делителями частоты 13, 131, вызванный отсутствием синхронизации между генераторами 14 и 141, определяется выражением

Д 1 --360° ,(1)

н

где t - период выходных напряжений генераторов 14, 141;

Тн - номинальное значение периода сети, равное 20 мс.

При частоте генераторов 14,141, равной 1,0 мГц, периоде t 1,0 ис из (1) получим 0,018 . Угол сдвига фаз Atpi, обусловленный нестабильностью генераторов 14,141. может быть представлен следующей формулой:

А®Г

Д -Т360е

где а- значение нестабильности частоты генератора 14, 141 за 1 ч;

г- время работы генератора.

Подставляя в выражение (2) значение а 10 f1 и г 24 ч. получим Aipi1 0,015°; соответственно, набег угла сдвига фаз из-за нестабильности генератора 14,141 за Юсут составит О, Т5°.

Таким образом, периодичность проведения операций, направленных на синхронизацию работы блоков 12, 121 всецело определяется стабильностью генераторов 14, 141 и при существующем уровне развития техники стабилизации частоты может быть увеличен до одного года.

Применение в электроэнергетике предложенного способа позволит резко сократить число ложных отключений ЛЭП и уменьшить количество аварий, чему соответствует высокая точность и надежность защиты, осуществляемой по описанному способу.

Формула изобретения Способ формирования сигнала управления угловой автоматикой энергосистемы, основанный на формировании синфазных

5 опорных последовательностей импульсов с частотой 50 Гц в контролируемых концах линии путем обнуления информации делителей частоты, считывающих импульсы с выходоввысокочастотныхи

10 высокостабильных генераторов, преобразований в контролируемых концах линии интервалов времени между положительными нуль-переходами опорных импульсов с частотой 50 Гц и напряжений сети в код, пере15 даче кодовых значений этих интервалов времени по каналам связи во все контролируемые пункты и формировании сигналов управления путем сравнения заданного кода с результатами вычитания кодовых зна20 чений, полученных в данном пункте, из кодовых значений, переданных из других контролируемых пунктов, отличающий- с я тег., что, с целью повышения точности и надежности, для формирования синфазных

25 опорных последовательностей импульсов с частотой 50 Гц во всех пунктах контроля периодически отключают выходы делителей частоты от блока преобразования в код интервалов времени между положительными

30 нуль-переходами опорных и сетевых напряжений, транспортируют последовательно Соединенные генераторы и делители частоты из всех пунктов контроля на один пункт, где осуществляют автономное питание всех

35 генераторов и делителей частоты и производят одновременное обнуление информации всех делителей частоты, затем транспортируют последовательно соединенные генераторы и делители частоты в пункты

40 контроля и подключают обратно выходы делителей частоты к блокам преобразования в код интервалов времени между положительными нуль-переходами опорных импульсов и сетевых напряжений, причем

45 период транспортировки определяют стабильностью генераторов.

Использование: в электроэнергетике, в релейной защите и автоматике высоковольтных ЛЭП. Сущность: в контролируемых точках ЛЭП формируют синфазные опорные последовательности импульсов 50 Гц, делителями частоты, соединенными последовательно с генераторами, преобразуют интервалы времени между положительными нуль-переходами опорных им-- пульсов и напряжений сети в код, передают этот код по каналам связи во все контролируемые пункты. Вычитают код. полученный в данном пункте, из кодов, полученных из других пунктов. Результат вычитания сравнивают с заданным кодом, формируют сигнал управления угловой автоматикой в соответствии с результатами сравнения. С целью повышения точности и надежности за счет исключения влияния среды во всех пунктах контроля периодически отключают делители частоты от блока преобразования интервалов времени в код. Делители частоты вместе с генераторами транспортируют из всех контролируемых пунктов в один, в котором одновременно обнуляют все делители частоты, затем их транспортируют обратно и подключают к блокам преобразования интервалов времени в код в каждом пункте. Периодичность определяется стабильностью генераторов. 2 ил. VI сл 00 VI сл Шг.2

V

Фиг.1