Устройство противоаварийной автоматики электростации Советский патент 1979 года по МПК H02J3/24 H02J13/00 

Изобретение относится к области автоматизации энергосистем и может быть использовано для определения величины управляющего сигнала блочным устройством, а также для определения числа отключаемых или переводимых на нагрузку собственных нужд энергоблоков прп возникновении аварийной ситуации в энергосистеме, требуюш.ей разгрузки отдельных электрических станций.

Известны устройства нротивоаварийной автоматики энергосистем, предназначенные для повышения устойчивости и надежности параллельной работы 1.

Устройства содержат задатчик величины аварийной разгрузки станции в виде шинок величины снижения мощности, ручной коммутатор для установки числа отключаемых генераторов и шинки числа отключаемых генераторов. Определение числа отключаемых генераторов производится в зависимости от величины снижения мощности станции и суммарной нагрузки генераторов, которая задается вручную с помощью коммутатора или с помощью реле максимальной мощности, ступенчато измеряющего нагрузку одного

из генераторов. При этом считается, что все генераторы нагружены равномерно. Изза ручного принципа действия эти устройства имеют низкую надежность, болыиую погрешность в отработке задания, малые быстродействие и оперативность.

Наиболее близким но технической сущности к изобретению является устройство противоаварийной автоматики электростанции, содержащее датчики активной мощности с запоминающими элементами, блок задания минимально допустимых нагрузок, блок разгрузки, выполненный в виде замкнутого контура, состоящего из ограничителей и С}мматора, выход которого подключен к интегратору, а входы - к измерительным ключам и к отключающему б,поку, выпо,шенно.му в виде разомкнутого контура, состоящего из сумматора и коммутатора, подключенного к его входу, выход сум.матора отключающего блока подк,1ючен к первым входам компараторов, выходы которых через автоматический коммутатор выходных сигналов и коммутатор задания очередности отк,чючения генераторов соединены с управляющими входами измерительных ключей и с выходным блоком 2. Недостаток такого устройства состоит в том, что в ряде режимов во избежание отказов в действии или решения задачи разгрузки электростанции с большой погрешностью оно требует быстрой перенастройки. Это происходит, когда энергоблок, поставленный персоналом с помошью коммутатора задания очередности отключения в определенную очередь отключения (в первую, вторую и т. д.), отключается по каким-либо причинам другими устройствами иротивоаварийной автоматики (например, релейной заш,итой). Рассмотрим этот режим подробнее. Пусть посторонним устройством автоматики или релейной защиты отключился первый по очереди отключения энергоблок, при этом на выходе соответствующего датчика мощности исчезает напряжение, т. е. фактическая нагрузка блока равна нулю. Мини.мально допустимая нагрузка этого энергоблока присутствует в устройстве, поступая, во-п.ервых, с блока задания минимально допустимых нагрузок в блок отключения, у.ченьшая тем самым фактический регулировочный диапазон станции, и вовторых, с выхода соответствующего ограничителя она иодается через измерительный ключ на вход сумматора блока разгрузки, что воспринимается как сигнал с блока задания величины аварийной разгрузки станции. Для правильного действия устройства оперативный персонал должен вывести отключившийся блок из цепей разгрузки и отключения. В противном случае, если дежурный не успеет этого сделать и придет сигнал с задатчика величины аварийной разгрузки меньше, чем регулировочный диапазон станции, к этому сигналу добавится минимально допустимая нагрузка отключенного блока, поскольку первый компаратор не работает и управляе.мый им измерительный ключ не разомкнется. Это приведет в лучпгем случае к тому, что станция будет разгружена с избытком на величину минимально допустимой нагрузки блока (для электростанции с блоками 300 МВт псреразгрузка составит от 150 до 200 МВт). В худп1ем случае устройство откажет в действии, если сумма сигналов аварийной разгрузки и минимально допустимой нагрузки отключенного энергоблока превысит регулировочный диапазон станции для замкнутого контура. В замкнутом контуре не наступит устойчивого равновесия, так как уменьшение суммы сигналов с выходов ограничителей не скомпенсирует сигнал с задатчика аварийной разгрузки станции плюс минимально допустимая нагрузка первого блока. На выходе сумматора блока разгрузки будет присутствовать разность этих сигналов, которая через схему формирования абсолютных значений поступает на вход компаратора. Компаратор срабатывает и запрещает сигнало.м с выхода включение автоматического коммутатора. Цель изобретения заключается в повышении точности и надежности работы устройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство противоаварийной автоматики, содержащее датчики активной мощности с запоминающими элементами, блок задания минимально допустимых нагрузок, блок разгрузки, выполненный в виде за.мкнутого контура, состоящего из ограничителей и сумматора, выход которого подключен к интегратору, а входы -к измерительны.м ключам и к отключающему блоку, выполненному в виде разомкнутого контура, состоящего из сумматора и коммутатора, подключенного к его входу, выход сумматора отключающего блока подключен к первым входам компаратора, выходы которых через авто.матический ком.мутатор выходных сигналов и коммутатор задания очередности отключения генераторов соединены с управляющими входами из.мерительных ключей и с выходньпм блоком, дополнительно снабжено блоком автоматического подключения и блоком автоматического задания уставок ко.мпараторов, состоящим из сумматора и инвертора на каждый комиаратор, нричем один вход блока автоматическо.го подключения соединен с выходо.м датчика активной мощности, другой - с выходом блока задания минимально допустимых нагрузок, первая rpyruia выходных контактов блока автоматического подключения включена между блоком задания минимально допустимых нагрузок и су.мматоро.м отключающего блока, вторая группа - между датчиками активной мощности и ручным коммутатором, третья - между ограничителями и измерительными ключами, один из входов сумматоров блока задания уставок компараторов подключен через коммутатор задания очередности отключения и первую группу выходных контактов блока автоматического подключения к блоку задания минимально допустимых нагрузок. Выход первого сумматора через инвертор соединен со вторым входом первого компаратора и другим входом второго су.мматора, выход второго и последующих сумматоров через соответствуюпше инверторы соединен со вторыми входами соответствующих компараторов. Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено устройство противоаварийной автоматики электростанции. Устройство содержит датчики 1-3 активной мощности генератора с запоминающими элементами, блок 4 авто.матического подключения, выходные контакты 5-13 блока автоматического подключения, блок задания 14 минимально допустимых нагрузок, задатчнк 15 величины аварийной разгрузки станции, блок разгрузки 16, блок отключения 17, сумматор 18 блок разгрузки, сумматор 19 блока отключения, коммутатор 20, интегратор 21, ограничители 22-24, измерительные ключи 25-27, коммутатор задания 28 очередности отключения генераторов, блок 29 автоматического задания уставок компараторов, сумматоры 30-32, инверторы 33-35, компараторы 36-38, блок контроля и сигнализации 39, автоматический коммутатор 40 выходных сигналов и выходной блок 41. Датчики активной мощности 1-3, предназначенные для фиксации нагрузки генераторов, могут быть выполнены по любому известному принципу, в том числе с помощью операционных усилителей постоянного тока (ОУПТ) и нелинейных схем. Запоминающие устройства изготавливаются также на основе ОУПТ и полевых транзисторов. Блок автоматического подключения 4 предназначен для отключения от устройства энергоблоков и соответствующего изменения структуры устройства, если блоки отключаются другими устройствами автоматики. Блок авто.матического подключения 4 представляет собой компараторы (схе.мы сравнения), которые выполняются с помощью ОУПТ и стабилитронов. К выходу каждого из этих компараторов подключена обмотка реле с магнитоуправляемыми контактами. Каждое реле управляет тремя нормально открыты.ми контактами, которые за.мыкаются, если на об.мотку реле подается напряжение с компаратора. Ко.мпараторы сравнивают величины напряжений с выходов блока 14 минимально допустимых нагрузок и выходов запоминающих устройств датчиков 1-3 активной мощности. Если напряжение с выхода запоминающего устройства равно или превышает величину напряжения с выхода блока 4, то компаратор сработает, обмотка реле окажется под напряжением и за.мкнет соответствующие контакты. Блок 14 включает в себя набор потенциометров, подключаемых к эталонному напряжению. При этом считается, что минимально допустимые нагрузки однотипных энергоблоков равны. Задатчик 15 величины аварийной разгрузки станции является согласующим преобразователем, на вход которого поступают сигналы по каналам телемеханики, сформированные в зависимости от величины предществующих перетоков мощности по межсистемным связям. Сумматоры блоков разгрузки и отключения 18, 19, интегратор 21, ограничители 22-24 с сумматором на входе, воспроизводящие функциональную зависимость, показанную внутри их изображений, а также сумматоры 30-32, инверторы 33-35 в блоке 29 автоматического задания уставок компараторов и са.ми компараторы 36-38 - все эти элементы выполняются на основе ОУПТ по пзвестным в литературе схемам. Измерительные ключи 25-27 представляют собой реле с магнитоуправляемыми контактами (герконами), выпускаемыми промышленностью. На основе таких же реле построен автоматпческий коммутатор 40 выходных сигналов. Коммутатор 20 состоит из кнопочных переключателей, а коммутатор 28 задания очередности отключения генератора - из набора галетных переключателей (три галеты на одной оси) в количестве энергоблоков станции. С помопшю коммутатора 28 заданпя очередности отключения генератора осуществляются коммутации в цепях блока отключения 17. В б.юке 39 контроля и сигнал.изации объединены схема формирования абсолютных заключе1П1Й и компаратор, как в известном устройстве. В него также входят логические схемы И, ИЛП и реле с контактами, включаемыми в цепях звуковой аварийной и предупредительной сигнализации станции, причем схе.ма формирования абсолютных значений и компаратор выполняются также на основе ОУПТ. Выходной блок 41 содержит измерительные приборы и согласующие элементы для передачи сигна.чов блочным устройствам разгрузки и отключения. Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме сигнал от задатчика 15 величины аварийной раз1-рузки равен нулю. Если на выходах запоминающих устройств датчиков активной моииюсти 1-3 напряжения, соответствующие фактическим нагрузка.м каждого агрегата равны или превышают минимально допустимые нагрузки этих агрегатов, то в блоке 4 замыкаются группы контактов (5, 8- П). (6, 9, 12) н (7, 10, 13). На входы сумматора 18 от датчиков мощности 1 - 3 через группу контактов 8, 9, 10 блока 4 поступают значения фактических Нагрузок каждого агрегата. На остальные входы этого сумматора подаются отработанные устройством значения нагрузок этих же агрегатов с ключевых схем 25-27. Замкнутый контур блока разгрузки 16, включающий уз,1ы 18. 21, 20, 22, 23, 24, 11, 12. 13, 25, 27, находится в устойчивом состоянии. При этом сигналы на выходах сумматора 18 и интегратора 21 равны нулю. В таком состоянии на выходах измерительных ключей 25-27, подключае.мых к входам коммутатора 40 выходных сигналов, имеются сигналы, равные фактически мoцiнocтям агрегатов (без учета погрещностей ограничителей и ключей).

В блоке отключения 17 на сумматор 19 подаются фактические нагрузки агрегатов с выходов датчиков мощности 1-3 через контакты 8-10 блока 4 и ручной коммутатор 20. На остальные входы сумматоров 19 с блока 14 через группу контактов 5-7 подаются минимально допустимые пагрузки этих же агрегатов. На выходе сумматора 19 и.меется напряжение, пропорциональное сум.марному регулировочно.му диапазону станции, которое подается на первые входы компараторов 36-38. KpOiMe того, минимально допустимые нагрузки через коммутатор 28 задаш-1я очередности отключения генераторов поступают в блок 29 автоматического задания уставок компараторов. На первый вход сумматора 30 подается минимально допустимая нагрузка первого но очереди отключении агрегата. На второй вход этого сумматора подано напряжение с.мепдения, цропорциональпое .минимально допустимой нагрузке первого агрегата с обратны.м знако.м. Сигнал на выходе су.мматора 30, равный нулю, инвертируется с помощью инвертора 33 и поступает на второй в.ход компаратора 36 н первый вход сум.матора 31. Второй же вх(;д су.мматора 31 соединен с .мини.мально допустимой нагрузкой второго по очереди отключения агрегата через контакт 6 и коммутатор задания очередности отключения генератора 28. На выходе сумматора 31 имеется сигнал, равный сигналу иа входе, по с обратным знаком.

Этот сигнал 1 пвертируется инвертором 34 и подается иа второй вход ко.мнаратора 37 и первый вход су.мматора 32. На втором входе сумматора 32 присутствует .мини.мал)но допустимая нагрузка третьего агрегата, прошедшая тот же нуть, что и минималыц 1е нагрузки первого и второго. На выходе сумматора 32 и.меется сгггнал, нропорциопа.льный с;умме .минимальных нагрузок второго и третьего агрегата. С инвертора 35 этот еигнал подается на 15торой вход ко.мнаратора 38.

Таки.м образо.м с помощью блока 29 автоматического задания уставок сформироваиы уставки срабат1 1ва1п-1я компараторов. Для компаратора 36 уставка равпа Hy;iio, а д.чя двух последующих компараторов 37 и 38 уставки равны минима.ьпо допустимой нагрузке второго агрегата и сумме минима;п5in ix г агрузок BTOpoio и третьего соответственно, цриче.м уставки сформированы положительной ноляриости.

Рассмотрим режим работы, в котором проявляется эффективность предложенных изменений в схеме устройства. Пусть первый геиератор отключился под действием других устройств автоматики. На выходе соответствующего датчика 1 активной .мощиоети сигнал равен нулю. Блок 4 размыкает контакты 5, 8, 11. При этом из блоков разгрузки 16 и отключения 17 исключается минима;1ьно допустимая на1рузка отключенного а1регата и в дальнейшем пе учитывается. Следствием отключения в бло.ке автоматического расчета уставок 29 происходит перераечет уставок компараторов 36-38. Поскольку минимально допустимая нагрузка первого агрегата в разо.мкнутый контур не поступает, так как контакт 5 разомкнут на выходе инвертора 33, и.меется .миии.мально допустимая нагрузка первого агрегата с обратныг.1 знаком, но.:1учаемая в результате преобразования напряжения смеи1еиия на втором входе сум.матора 30. Следовательно, на выходе инвертора 34, который соединен со вторым входом компаратора 37, сигнал равеи нулю, учитывая равенство мини.маль1к допустимых пагрузок для однотипных агрегатов. На втором входе компаратора 38 присутствует минимально допустимая нагрузка третьего а1регата.

Таким образом, уставки С15абатывапия ком.чараторов уменьн1аютея на величину минима,льно доиустимой нагрузки отключенного агрегата. При иостунлении задания на разгрузку от задатчика 15 па вхсхч сумматора 18 равновесное состояние замкнутого контура блока отключения 16 наруншется и на входе интегратора 21 появляется сигнал. Схема приходит в равновесие тогда, когда сумма еигиалов, подавае.мых на входы су.мматора 18, ci-апет равной нулю. При это.м па выходе интегратора 21 сохраняется определенное напряже1П е, со(ггветст15у1О цее требуе.мой величине разгрузки. Iic..in задание па разгрузку находится в ире,че. регулировочного диапазона станции, компараторы 36- -38 не срабатывают, и ключевые ехе.мы 25 -27 открыты. С их выходов, кроме ключевой схемы 25, так как контакты I 1 разомхнуты, нолучепные новые значения нагрузок каждого агрегата через автолштический коммутатор 40 поступают на выходной блок 41. Пз работы схемы следует, что задание распределяется с учетом фактических иагруз(Ж каждого агрегата. Минимально допустим1)1е па1рузки уста1-1ав.аиваются с помощью ограничите.лей 22--24. HoBi)ie значения величин иагрузки arpei-атов появляются на входе выходного блока 41 только в том случае, установится равновесие в схеме, что контроли|пется блоком контроля и сигнализации 39 и существует сигнал на выходе задатчика 15. (л-гнал с блока 39 К01ггроля и Ci-п-иализации подастся на унрав.лякмпий вход ком.мутатора 40 и открывает его к.пючи. Наличие такой блокировки ноBbiHiaeT падеж11ость устройства, так как исключает появление ложных сигналов иа выходе выходного блока при возникно им1ии неиеправности эле.1е1-ггов схемы.

Задание па разгрузку иревьипает регу.лировочный диапазон станции, что выявляется с помощью сум.матора 19 б.чока отключения 17. Нри этом знак сигнала на выходе

этого сумматора изменяется на противоположный. Величина же этого сигнала сравнивается с уставками компараторов 36-38. В первую очередь срабатывает компаратор 37, поскольку его уставка близка к нулю. Если величина сигнала больше или равна минимальной нагрузке блока, то срабатывает компаратор 38. Срабатывание же компаратора 36 ничего не дает, так как первый агрегат был до этого отключен. С помопдью компараторов формируются команды на отключение генераторов станции, которые через автоматический коммутатор 40 и коммутатор 28 поступают на выходной блок 41 и через коммутатор 28, устанавливающий очередность отключения генераторов, поступают на управляющие входы ключей 25-27. Последние запираются при поступлении команд, размыкая тем самым соответствующие цепи обратной связи замкнутого контура блока разгрузки 16. Благодаря этому уменьшается задание на разгрузку на величину нагрузки отключаемого агрегата.

Использование новых Злементов, блока 4 и блока 29 выгодно отличает предлагаемое устройство, так как в режиме с отключением агрегатов другими устройствами противоаварийной автоматики уменьшается погрешность и увеличивается надежность работы устройства. Кроме того, при неисправности датчика активной мощности или обрыве его цепей тока или напряжения обеспечивается исключение соответствующего генератора из блоков разгрузки и отключения.

Формула изобретения

Устройство противоаварийной автоматики электростанции, содержащее датчики активной мощности с запоминающими элементами, блок задания минимально допустимых нагрузок, блок разгрузки, выполненный в виде замкнутого контура, состоящего из ограничителей и сумматора, выход которого подключен к интегратору, а входы - к измерительным ключам и к отключающему блоку, выполненному в виде разомкнутого контура, состоящего из сумматора и коммутатора, подключенного к его входу, выход сумматора отключаюпяего блока подключен к первым входам компараторов, выходы которых через автоматический коммутатор выходных сигналов и коммутатор задания очередности отключения генераторов соединены с управляющими входами измерительных ключей и с выходным блоком, отличающееся тем, что, с целью уменьшения погрешности и увеличения надежности, оно дополнительно снабжено блоко.м автоматического подключения и блоком автоматического задания уставок компараторов, состоящим из сумматора и инвертора на каждый компаратор, приче.м один вход блока автоматического подключения соединен с выходом датчика активной мощности, другой с - выходом блока задания минимально допустимых нагрузок, первая группа

выходных контактов олока автоматического

подключения включена между блоком задания минимально допустимых нагрузок и сумматором отключающего блока, вторая группа - между датчиком активной мощности и коммутатором, третья - между ограничителями и измерительными ключами, один из входов сумматоров блока задания уставок компараторов подключен через ком.мутатор задания очередности отключения и первую группу контактов блока автоматического подключения - к блоку задания минимально допустимых нагрузок, выход первого сумматора через инвертор соединен со вторым входом первого компаратора и другим входом второго сумматора, выход второго и последуюп1,их сумматоров через соответствующие инверторы соединен со вторыми входами соответствующих компараторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 278856, МКИ Н 02J 3/24. 1968.

2.Авторское свидетельство СССР № 519820, МКИ Н 02 J 3/24. 1974.

-Ц |ц1ЯЯ

-п

29 .ЙГ