Устройство контроля угла между векторами напряжений в двух точках энергосистемы Советский патент 1993 года по МПК H02H3/28 

Изобретение относится к электротехнике, в частности для контроля угла между векторами напряжений в двух точках энергосистемы, и предназначено для использования в устройствах противоаварийной автоматики, реагирующих на увеличение угла между векторами напряжений.

Цель изобретения - увеличение быстродействия и точности контроля угла.

Среди устройств автоматики энергосистем имеются устройства, в которых для повышения быстродействия используются мгновенные значения тех или иных параметров.

Однако все эти мгновенные значения СО имеют абсолютный физический смысл (ток, СА) напряжение).

Непрерывный контроль угла между век- торами может быть осуществлен только че- sj рез мгновенные значения фазовых углов f этих векторов, которые являются величинами относительными и непосредственному ч, измерению не подлежат.

Предлагаемое устройство содержит OJ элементы, обеспечивающие непрерывный контроль угла между векторами.

На фиг.1 приведена схема энергосистемы, в которой необходимо контролировать угол между векторами напряжений на шипах подстанций; на фиг.2 - блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство контроля угла между векторами напряжений в двух точках энергосистемы содержит подстанции 1 и, 2, связанных через подстанцию 3 линиями электропередачи 4 и 5.

К подстанциям 1 и 2 примыкают части энергосистемы 6 и 7. .

Устройство контроля устанавливается на подстанции 3..

Блок-схема содержит два трехфазных блока моделирования 8 и 9, включающих по три однофазных блока 10-12 и 13-15,

Блоки 10-12 формируют трехфазную систему напряжений UIA, UIB, Uic подстанции 1, а блоки..13-15 формируют систему напряжений USA, Шв, U2C подстанции 2.

Трехфазная система напряжений UIA. U т, U 1C с выходов блоков 10-12 подведена к блоку формирования мгновенного значения фазового угла 16, а система напряжений IJ2A, U2B, U2C с выходов блоков 13-15 подведена к блоку 17.

Если устройство предназначено для контроля угла между векторами напряжений на шинах подстанции 3 и подстанции 1 или 2, то одна из трехфазных систем напряжений берется непосредственно с шин подстанции 3 и соответствующая группа блоков моделирования не требуется.

Блок разности фаз 18 является вычитающим устройством для сигналов с выходов блоков 16 и 17.

Устройство контроля угла между векторами напряжений в двух точках энергосистемы работает следующим образом.

В установившемся режиме абсолютные фазовые углы и pi синусоид напряжений меняются с одинаковой скоростью, со- ответствующей единой частоте, и угол б между векторами, определяемый по формуле

не меняется.

Изменение угла б вызывается отклонениями скоростей изменения фазовых углов напряжений в различных частях энергосистемы.

Это отражается в характере изменения напряжений UIA, Urn, Uic, U2A, U2B, Uac. которые формируются в блоках моделирования и поступают на блоки 16 и 17.

Данные блоки являются функциональными преобразователями, определяющими значение фазового угла по мгновенным значениям напряжений в трех фазах.

В блоке 16 определяется фазовШ угол р по выражению:

р arc.tg

UIA-УЗ UIB -Uic

а в блоке 17- по выражению: arctguUB2A: c.

Данные выражения для pi и (pi следуют из анализа напряжений в трехфазной инусоидальной симметричной системе, еняющихся по законуUA U SinЈ,

UB U-sln( ун-1200),

Uc U-sin(y -120°).

Последние два уравнения могут быть преобразованы к виду

UB U(-0,5 sin (р + Ј- cos p ),

Uc U(-0,5 - -rj- cos f ).

После вычитания получается . UB-Uc U VTcosp. В результате деления UA U-siny UB -Uc U-V3 -co sy или

arctg UA f

ya UB - Uc

Из этого следует, что по мгновенным замерам UA, UB и Uc в любой момент времени может быть определен угол р , являющийся мгновенным значением фазы напряжения UA.

Выражение arctg-rr -гт- дает

ив ис

значения углов в диапазоне от -90° до +90°.

Для контроля за углом в диапазоне от О до 360° следует выполнять следующие дополнительные преобразования.

Если значение (f оказывается в диапазоне от 0 до 90° то при UA S: 0 это значение не меняется, а при UA 0 увеличивается на 180°.

Если же р оказывается в диапазоне от -90° до 0, то при UA Оуз увеличивается на 360°, а при UA 0 на 180°.

Справедливость этих преобразований следует из UA U-sin p с учетом положительности амплитуды U.

Таким образом на выходах блоков 16 и 17 действительно формируются сигналы, пропорциональные углам р и pi, соответственно.

Б блоке 18 определяется требуемое значение угла б в зависимости от углов р и (pi.

Формирование углов (f и (pi может быть выполнено на аналоговом или цифровом принципе.

В первом случае обновление значений р и рг будет происходит непрерывно, во втором случае - через некоторые промежутки времени, определяемые быстродействием цифрового блока.

В любом случае это обновление будет производиться значительно чаще, чем в известном устройстве, что и определяет повышение быстродействия.

Повышение точности по сравнению с известным устройством происходит, благодаря тому, что метод вычисления угла б не связан с предположением о неизменности частоты и уменьшается погрешность, обусловленная запаздыванием измерений. .

Использование устройства предполагается в режимах, характеризующихся незначительной несимметрией и несинусоидальностью электрических величин.

В противном случае в предлагаемом ус- тройстве, как и в известном, увеличивается погрешность и оно должно выводиться из действия.

В соответствии с ГОСТ 13109-87 на качество электрической энергии коэффициен- ты несинусоидальности и несимметрии не должны Длительно превышать 4% в сетях 110 кВ и выше.

Анализ многочисленных осциллограмм для режимов асинхронного хода вЛенинградской энергосистеме также не выявил больших значений этих коэффициентов.

С помощью специально разработанной программы для ЭВМ был произведен анализ погрешностей определения углов tp и р2 . Анализ показал, что при указанных аы- ше коэффициентах погрешность из-за несимметрии не превышает 1,5°, а из-за несинусоидальности 2,5°. При одновременном воздействии этих факторов погрешность не превышает 3,5°.

Погрешность угла д будет иметь тот же порядок.

Формула изобретения Устройство контроля угла между векторами напряжений в двух точках энергосистемы, содержащее два блока моделирования векторов контролируемых напряжений в двух точках энергосистемы и блок разности фаз этих напряжений, отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия и точности, бно дополнительно снабжено двумя блоками формирования мгновенных значений фазовых углов р и pi контролируемых напряжений, причем блоки моделирования векторов контролируемых напряжений UIA, Die, Uic, U2A, U2B, U2C имеют трехфазное исполнение, а блок разности фаз выполнен в виде вычитающего блока, при этом три выхода каждого блока моделирования подключены к входам соответствующего блока формирования мгновенного значения фазового угла, выходы которых подключены к входам блока разности фаз, выход которого является выходом устройства, при этом в блоках формирования мгновенных значений фазовых углов р и (рг вычисляют по формуле

UiA-vT ив-Шс :

Использование: в электротехнике, в частности для контроля угла между векторами напряжений в двух точках энергосистемы в устройствах противоаварийной автоматики, реагирующих на увеличение угла между векторами напряжений. Сущность: устройство содержит блоки моделирования векторов контролируемых напряжений и блок разности фаз. В устройство введены дополнительные блоки формирования мгновенных значений фазовых углов контролируемых напряжений, блоки моделирования выполнены трехфазно, блок разности фаз выполнен в виде вычитающего устройства. Три выхода каждого блока моделирования подключены к входам соответствующего блока формирования мгновенного значения фазового угла, а выходы блоков формирования - к входам блока разности фаз, 2 ил. & Ё