Устройство для измерения и фиксации скорости изменения частоты в энергостстеме Советский патент 1977 года по МПК G01R23/00 

1

Изобретение относится к области автоматизации энергосистем и может использоваться в системной противоаварийной автоматике: автоматической частотной разгрузке, аварийной разгрузке станций, при автоматическом пуоке резер.вных агрегатов и т. д., а также для измерения скорости измерения частоты в энергосистемах в условиях эксплуатации и аварийных режимах.

Известно устройство для измерения и фиксации скорости изменения частоты в энергосистеме, содержащее последовательно соединенные фильтр низких частот, формирователя импульсов, лервый элемент И, первый блок управления, дешифратор, последовательно соединенные генератор образцовой частоты и второй элемент И, реверсивный счетчик, причем второй выход первого блока управления соединен с вторым входом второго элемента И, а выходы реверсивного счетчика связаны с вторыми входами дешифратора, и блок выходных реле 1.

Недостатком известного изобретения является низкая точность измерения устройства.

С целью повышения точности измерения в предлагаемое устройство для измерения и фиксации скорости изменения частоты в энергосистеме введены последовательно соединенные блок повторного запуска, блок начальной установки, блок запрета, последовательно соединенные блок отключения, первый элемент ИЛИ, второй блок управления, второй элемент ИЛИ, второй вход Которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, последовательно соединенные блок выявления знака и блок индикации, вторые входы которого связаны с выходами блока выходных реле, а также блок подготовки, включенный между деши|фратором и блоком выходных реле и третий элемент ИЛИ, включенный между вторым выходом второго блока управления и входами блока подготовки, второй вход которого связан с вторым выходом второго блока управления, третий выход последнего соединен с вторым входом первого элемента И, третий вход которого связан с вторым выходом блока начальной установки и с вторым входом второго элемента И, а четвертый вход первого элемента И соединен с вторым выходом блока отключения и третьим входом второго элемента И, причем третий выход блока начальной установки связан с вторым входом первого элемента ИЛИ, третий вход последнего соединен с третьим выходом первого блока управления, четвертый выход последнего связан с первым входом реверсивного счетчика, второй вход которого соединен с вторым входом первого блока управления, причем выход блока запрета связан с третьим входом дешифратора, четвертый вход которого соединен с вторым выходом резерсивиого счетчика, третий вход последнего соединен через блок выявления знака свыходом второго элемента И.

На чертеже дана блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит реверсивный счетчик 1, определяющий разность числа имнульсов эталонной частоты в двух интервалах времени, для этого предусматривается его переключение из режима вычитания в режнм сложения; по истечении обоих интервалов в счетчике записывается число, пропорциональное скорости изменения частоты; дешифратор 2, блок 3 отключения, блок 4 начальной установки, фильтр 5 низких частот, формирователь 6 импульсов, генератор 7 образцовой частоты, блок 8 выходных реле, блок 9 индикации, первый блок 10 управления, второй блок 11 управления, блок 12 подготовки, блок 13 повторного запуска, блок 14 выявления знака, первый элемент И 15, второй элемент И 16, первый элемент ИЛИ 17, второй элемент ИЛИ 18, блок запрета 19, третий элемент ИЛИ 20.

Для различения снижения частоты от ловьгшения на входе счетчика предусматривается блок 14 выявления знака, переключающий входы счетчика.

Дешифратор 2 определяет число импульсов, записанных в счетчик, и представляет собой многополюсник, каждый выход которого соответствует определенной комбинации входных сигналов.

Блоки 3 и 4 запрещают работу устройства при снижении входного напряжения ниже 0,4 t/H , переводят его в исходное состояние через элементы И 15 и 16, сбрасывая все триггеры в состояние «пуль при подаче и переключениях 3 ценях напряжения питания.

Устройство может работать в однократном и периодическом режимах.

При работе устройства в однократном режиме для возврата в исходное состояние предусматривается кнопка возврата 21. Прн работе в периодическом режиме контроля текущей скорости используется блок 13 повторного запуска устройства, который задает интервалы контроля.

Фильтр 5 низких частот уменьшает погрешности устройства от наличия в контролируемом напряжении высших гармоник, которые искажают моменты перехода напряжения через нуль.

Формирователь 6 импульсов предназначен для получения из синусоидального сигнала коротки.х импульсов, соответствующих моменту положительного перехода контролируемого напряжения через нуль, и включает в себя однополупериодный выпрямитель и усилитель ограничитель.

Генератор 7 образцовой частоты представляет собой мультивибратор, в котором стабилизация ча стоты осуществляется при помощи кварцевого резонатора.

Блок 8 выходных реле служит для получения контактного выхода устройства. При работе в режим контроля текущей скорости к ним подключаются согласующий блок и самописец или осциллограф.

Блок 9 индикации указывает на число сработавших очередей или текущую скорость в интервале контроля.

Блок 10 управления переключает счетчик

1из режима вычита-ния в режим сложения, фиксируя для этого третьи им пульсы на выходе формирователя; выдает на дешифратор

2разрешающий сигнал «считывание и одновременно снимает сигнал с элемента И 15, прекращая тем самым, поступление импульсов с генератора 7 на счетчик 1, для чего фиксируются пятые импульсы на выходе формирователя; формирует сигнал сброса реверсивного счетчика 1 и самого себя через элементы ИЛИ 17 и 18, а также сброс блока 11 управления через элемент ИЛИ 17, для чего ф:иксируется шестой импульс. Сигнал «считывание с блока 10 управления снимается с некоторой задержкой, в результате после отключения генератора 7 от реверсивного счетчика 1 в последнем заканчивается переходный процесс.

Аналогичная задержка вводится и на импульс «сброса, которая делается для исключения одновременной подачи установочного импульса и,импульса «сброса.

Блок управления 11 совместно с блоком

подготовки 12 предназначен для организации двухтактного режима работы устройства и осуществляет следующие операции: сбрасывает блок 10 управления реверсивного счетчика 1 через элементы ИЛИ 18 и 20 в исходное положение прИ появлении сигнала на любом выходе дешифратора 2 при 0,25 Гц/с; об«апечнвает работу блока подготовки и подачу сигналов во втором также с дешифратора 2 на блок 8; через элемент И 16 останавливает

устройство, осуществляя тем самым операцию «память величины скорости, в .момент прихода с дешифратора второго импульса или в заранее заданный момент времени.

Известйые цифрО|Вые устройства, ораинивающие временные интервалы для определения скорости иЗменения частоты, реализуют выражение

д/

, г, - г.

(1)

A/i-t-ACa

м

7,г.

где

f 1 - T - Tt /1- г Г

2I I - 2

Д/,

а и 4/2 - время измерения частоты fi и /2 go соответственно.

Из выражения (1) очевидно, что определение скорости изменения частоты требует операций умножения и деления.

Работа предложенного устройства основа65 на на том, что знаменатель в выражении (1)

заменен яа постоянный Коэффицибн-т пТ где п - число периодов измеряемой частоты, содержащихся в контролируемых интервалах II &:t2, а Т - некоторое заранее установленное значение лериода. Такая замена приводит к некоторой методической погрешности, которая не превышает 3% относительно минимальной установки или дискретности фиксируемых значений текущей скорости изменения частоты. Величина п 7 задается определенным выбором интервалов времени, частотой заполнения генератора образцовой частоты и конструкцией дешифратора. Замена знаменателя на постоянное число сводит измерение скорости частоты к измерению лишь разности периодов в олределенном интервале времени минуя операцию деления.

При подаче питания на устройство блок 4 начальной установки сбрасывает счетчик 1 в состояние «нуля и устанавливает блоки 10 и 11 в исходное положение, при этом элемент И 15 закрыт, а элемент И 16 открыт, тем самым На блок 12 подготовки сигнал не выдается. С приходом первого импульса на блок 10 управления элемент И 15 открывается, импульсы с генератора 7 образцовой частоты начинают поступать на «отрицательный вход реверсивного счетчика 1. В течение времени, соответствующего двум периодам входной частоты счетчик 1 работает на вычитание. На блок 10 управления импульсы подаются с формирователя 6. Эти имлульсы формируются только :В момент положительного перехода через нуль, тем самым период следования импульсов равен периоду входного сигнала. С приходом третьего импульса на блок 10 управления счетчик 1 переключается в режи.м сложения. Таким образом два периода счетчик 1 ра:ботает на вычитание, а следующие два периода на сложение. С приходом пятого кмпульса (через четыре периода от начала измерения) на блок 10 управления элемент И 15 закрывается и на дешифратор 2 выдается разрешающий сигнал.

Если скорость изменения частоты / 0,25 Гц/с, то на одном из выходов дешифратора 2 появляется сигнал, «оторый через элемент ИЛИ 17 поступает на блок 11 управления, последний выдает сигнал сброса блока 10 и счетчика 1 в исходное положение. Одновременно блок 10 выдает сигнал подготовки на блок 12 подготовки, готовится цепь выдачи сигнала пропорционально скорости на блок выходных реле 8 во втором такте.

Начиная с шестого имлульса формирователя 6 цикл работы устройства повторяется. С приходом десятого импульса от формирователя 6 блок управления 10 выдает сигнал на дешифратор 2 и сигнал со счетчика 1 поступает на блок выходных реле 8. Сигнал с дешифратора через элемент ИЛИ 17 поступает также на блоК И, который выдает сигнал на элемент И 16 и закрывается. Так как элемент И 16 и И 15 закрыты, то схема остается в том состоянии, в которое она пришла после десятого и.Мпульса, устройство переходит в режим «запоминания величины скорости в энергосистеме. Перевести схему в исходное состояние можно вручную, нажав кнопку 21, ли;бо от блока 13 повторного запуска, задающего периодичность контроля текущей скорости. Если скорость меньше 0,25 Гц/с (скорость, которую целесообразно фиксировать), то сигнал со счетчика на дешифратор не поступает, блок 11 управления остается в исходном состоянии, а элемент И 16 останется после прихода на блок 10 управления пятого импульса открытым. В этом случае сброс блока 10 и счетчика

1 производится шестым импульсом с формирователя 6. Этим же импульсом сбрасывается в состояние пуля блок 11 на случай, если в первом такте по какой-либо причине на его вход приходит сигнал с элемента ИЛИ 17. В случае снижения входного напряжения ниже 0,4 FH блок 3 отключает устройство и приводит его в исходное состояние.

Формула изобретения

Устройство для из.мерения и фиксации скорости из.менения частоты в энергосистеме, содержащее последовательно соединенные фильтр низких частот, формирователь импульсов, первый элемент И, первый блок управлепия и дешифратор, последовательно соединенные генератор образцовой частоты и второй элемент И, а также реверсивный счетчик, причем второй выход первого блока управления

соединен с вторым входом второго элемента И, а выходы реверсивного счетчика связаны с вторыми входами дешифратора, а также блок выходных реле, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены последовательно соединенные блок повторного запуска, блок начальной установки, блок запрета, последовательно соединенные блок отключения, первый элемент ИЛИ, второй блок управления, второй элемент ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента Р1ЛИ, последовательно соединенные блок выявления знака и блок индикации, вторые входы которого связаны с выходами блока выходных реле, а также блок подготовки, включенный между дешифратором и блоком выходных реле и третий элемент ИЛИ, включенный между вторым выходом второго блока управления и входами блока подготовки, второй вход которого связан с вторым выходом второго блока управления, третий выход последнего соединен с вторым входом первого элемента И, третий вход которого связан с вторым выходом блока начальной установки и с вторым входом

второго элемента И, а четвертый вход первого элемента PI соединен с вторым выходом блока отключения и третьим входом второго элемента И, пр-ичем третий выход блока начальной установки связан с вторым входом первого элемента И.ЛИ, третий вход последнего

соединен с третьим выходом первого блока управления, четвертый выход последнего связан с первым входом реверсивного счетчика, второй вход которого соединен с вторым входом первого блока управления, причем выход блока запрета связали с третьим входом дешифратора, четвертый вход которого соединен с вторым выходом реверсивного счетчика, третий вход последнего соединен через блок выявления знака с выходом второго элемента И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Ontario Hydro, Berry D. Н., Broron R. D., Redmond I. I., Watson. W. H. Underfrequency proteetion of the Ontario hudro System. «CIQRE-Jut. Paris. 1970 № 30-14 (прототип).