Орган контроля синхронизма при автоматическом повторном включении линии электропередачи Советский патент 1981 года по МПК H02H3/06 

(54) ОРГАН КОНТРОЛЯ СИНХРОНИЗМА ПРИ АВТОМАТИЧЕСКОМ ПОВТОРНОМ ВКЛЮЧЕНИИ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите и автоматике энергосистем.

При осуществлении трехфазного автоматического повторного включения (АПВ) линий электропередачи с двусторонним питанием в большинстве случаев оказывается необходимым производить проверку допустимости включения по условию синхронизма встречных напряжений. Эта проверка выполняется с помощью органа контроля синхронизма (ОКС) и должна обеспечивать подачу команды на включение выключателя лишь в определенном диапазоне разности частот и в такой момент времени, чтобы замыкание главных контактов выключателя происходило при определенных углах S сдвига фаз между встречными напряжениями Г.

Известен орган контроля синхронизма при АПВ линии электропередачи, в котором для контроля угла 5 и скольжения S используются реле сдвига фаз и элементы времени «Задержка на срабатывание 2.

Существенный недостаток такого ОКС - больщое время действия и трудность формирования сложной характеристики срабатывания, что обуславливается, главным

образом, способом определения угла 5 и скольжения S.

Наиболее близким к изобретению решением технической задачи является устройство, в котором сигналы угла 5 и скольжения получаются в виде напряжений постоянного тока, обновляемых в каждый период измерения. Минимальное время замера угла и скольжения в этом устройстве составляет соответственно один и два периода частоты измеряемого напряжения. Это устройство может быть использовано для построения ОКС при АПВ линии электропередачи. Устройство содержит первый и второй усилители-ограничители, входы которых предназначены для подключения к трансформаторам напряжения линии и щин соответственно, и последовательно включенные интегратор, зашунтированный первым ключом, второй и третий ключи, первый и второй блоки памяти, первый сумматор и формирователь характеристики срабатывания, причем выход первого блока памяти соединен со вторыми в.чодами первого сумматора и формирователя характеристики срабатывания, третий вход и выход последнего предназначены для подключения соответственно к первому пусковому выходу и разрешающему входу блока АПВ. Кроме того, известное устройство содержит включенн 51е между выходом первого усилителя-ограничителя и управляющим входом первого ключа и последовательно соединенными между собой первое дифференцируюа1ее звено и первый одновибратор, а также включенные между выходом второго усилителя-ограничителя и управляющим входом второго ключа последовательно соединенные второе дифференцирующее звено, второй одновибратор, третье дифференцирующее звено и третий одповибратор. При этом выход второго одновибратора подключен к управляющему входу третьего ключа 3. Не/юстатком такого ОКС является низкая помехоустойчивость, определяемая применением коротких импульсов дифференцирующих звеньев. При этом появление кратковременных импульсов помехи может привести к ложному срабатыванию одновибратора п неправильной работе всего устройства в целом. Другим недостатком известного устройства является низкая точность, обусловленная использованием для управления переносом информации вблоки памяти довольно коротких (ЗОмкс) импульсов одновибраторои, за время действия которых конденсатор блока памяти полностью зарядиться не успевает. Увеличение длительности импульсов однов братора, управляющего считыванием угла S, привело бы к увеличению погрепщости в измерении угла S при скольжении S 0, так как за время считывания угол S может заметно измениться. Если уменьшить длительность импульсов одновибратора, то необходимо уменьшить постоянную времени перезаряда конденсатора в блоке памяти. Токи заряда конденсатора ограничены параметрами ключей. Уменьнление постоянной времени возможно лишь засчет уменьшения емкости конденсатора. Однако использование в блоках па.мяти конденсатора меньшей емкости приводит к существенному увеличению погрешности хранения, вызываемой саморазрядом конденсатора. Цель изобретения - - повышение помехоустойчивости и точности действия органа контроля синхронизма. Указанная цель достигается тем. что в известный орган контроля синхронизма при автоматическом цовторно.м включении (АПВ) линии электропередачи, оснащенной трансформатором напряжения и блоком АПВ и подключенной к щинам подстанции, оборудованным трансформатором напряжения, содержащий первый и второй усилители-ограничители, входы которых предназначены для подключения к трансформаторам напряжения линии и шин соответственно и носледовательно включенные интегратор, зашунтированный первым ключо.м, второй и третий ключи, первый и второй блоки памяти, перВЫЙ сумматор и формирователь характеристики срабатывания, нриче.м выход первого блока памяти соединен со вторыми входами первого сумматора и формирователя характеристики срабатывания, третий вход и выход последнего предназначен для подключения соответственно к первому пусковому выходу и разрешающему входу блока АПВ, дополнительно введены второй сумматор, первый и второй детекторы, первый и второй элементы НЕ, первый и второй элементы И, при это.м выход первого и второго усилителей-ограничителей соединены соответственно с прямым и инверсным входами второго су..матора, а через последовательно включенные одноименные детектор и элемент НЕ - соответственно с первым и вторым входа.ми первого эле.мента И, выход которого подключен к управляющим входам первого и третьего ключей, выход второго сумматора подключен ко входу интегратора, выходы детекторов соединены соответственно с двумя входами второго эле.мента И, выход которого подключен к управляющему входу второго ключа. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - вре.менная диаграмма работы предлагаемого органа контроля синхронизма (изменение во времени выходных напряжений основных блоков). Структурная схема органа контроля син.хронизма содержит линию электропередачи, выключатель 2 линии, шины 3, измерительные трансформаторы 4 и 5 напряжения линии и шин соответственно, блок б автоматического повторного включения, блок имеет евязи с выключателем (первый вход и второй выход) и органом контроля синхронизма (разрешающий вход и первый пусковой выход). Сигнал на второ.м выходе блока АПВ может появиться только при одновременном наличии сигналов на первом и разпещающем входах блока. В орган 7 контроля синхронизма входят: интегратор 8, первый и второй блоки 9 и 10 памяти соответственно, первый сумматор II, формирователь 12 характеристики срабатывания ОКС, сигнал на его выходе появляется при одновременном наличии сигнала на третьем входе (от первого выхода блока АПВ) и при условии, что сигналы угла S (на первом входе) и скольжения (на втором входе) соответствуют заданной характеристике срабатывания, первый ключ 13, второй ключ 14, и третий ключ 15, первый 16 и второй 17 усилители-ограничители, второй сумматор 18, первый 19 и второй 20 детекторы, первый 21 и второй 22 элементы НЕ, первый 23 и второй 24 элементы И. Входы первого 16 и второго 17 усилителей-ограничителей подключены к измерительным трансфор.маторам 4 напряжения линии и 5 шин, а их выходы соединены соответственно с прямым и инверсным входами второго сумматора 18, выход которого подключен ко входу интегратора 8, между входом и выходом которого включен первый ключ 13, а через последовательно включенные соответственно первый 19 и второй 20 детекторы и элементы 21, 22 НЕ - с двумя входами первого элемента 23 И, выход которого подключен к управляющим входам первого 13 и третьего 15 ключей. Выходы первого 19 и второго 20 детекторов соединены также соответственно с двумя входами второго элемента 24 И, выход которого подключен к управляюпдему входу второго ключа 14, включенного между выходом интегратора 8 и входом первого блока 9 памяти. Выход последнего соединен с первым (прямым) входом первого сумматора 1 1 и первым входом формирователя 12 характеристики срабатывания, а через второй ключ 14 - со входом второго блока 10 памяти. Выход последнего подключен ко второму (инверсному) входу первого сумматора 11, выход которого соединен со вторым входом формирователя 12 характеристики. Третий вход и выход формирователя 12 подключены соответственно к первому пусковому выходу и разрещающему входу блока 6 АПВ.

Сравниваемые между собой по фазе напряжения линии Цл и шин УШ подводятся ко входам усилителей-ограничителей 16 и 17, на выходах которых получаются положительные и отрицательные прямоугольные импульсы, соответствующие положительным и отрицательным полупериодам напряжений линии и щин соответственно. С выходов усилителей-ограничителей эти прямоугольные импульсы постоянной амплитуды поступают на входы второго сумматора 18, причем с выхода первого усилителя-ограничителя - на прямой, а с выхода второго - на инверсный его входы. Поэтому в интервале времени, когда мгновенные значения напряжений Uji 0 и Uuj 0 импульсы на выходе сумматора 18 положительны, а когда УЛ 0 и иш 0 - отрицательны. В моменты, соответствующие совпадению одинаковой полярности мгновенных значений УЯ и УШ, напряжение на выходе сумматора 18 равно нулю.

Таким образом, длительность прямоугольных импульсов на выходе второго сумматора 18 пропорциональна времени несовпадения мгновенных значений измеряемых величин, т.е. пропорциональна углу сдвига фаз S.

Выходное напряжение второго сумматора 18 в виде прямоугольных импульсов че-. редующейся полярности и постоянной амплитуды поступает на вход интегратора 8, напряжение на выходе которого линейно возрастает от действия первого и убывает от действия второго импульсов рассматриваемого периода. Перед началом первого

импульса при помощи первого ключа 13 производится «обнуление (объединение входа и выхода) интегратора, т.е. установка на нуль его выходного напряжения.

Режим работы интегратора, а также

блоков памяти задается ключами 13-15. Ключи 13 и 15 управляются элементом 23 И. сигнал на выходе которого существует в течение времени совпадения отрицательных значений измеряемых величин, так как на входы элемента 23 И поступают выходные сигналы от усилителей-ограничителей 16 и 17 через детекторы 19, 20 и элементы 21 и 22 ПЕ. KiK)-: 14 управляется элементом 24 И, сигнал на выхо.че которого существует в течение времени совпадения положительных значений измеряемых величин, так как сигналы от усилителей-ограничителей к его входам подаются через детекторы 19 и20. Изменение напряжения на выходе интегратора 8 начинается непосредственно после окончания интервала совпадения отри0 нательных значений измеряемых величин, т.е. когда закрывается ключ 13. Первый следующий за этим моментом выходной импульс второго сумматора 18 определяет величину . и знак угла j. Как видно из диаграммы (фиг. 2), если напряжение Ул опережает

напряжение Уи, то первый входной импульс интегратора после его «обнуления будет положительным, а если Ул отстает от Уш - отрицательным. После окончания первого импульса выходное напряжение У интегратора 8 пропорционально по величине углу S и совпадает с ним но знаку. В течение всего интервала сов 1адения положительных значений измеряемых величин выходное напряжение интегратора 8 остается неизменным (так как его входное напряжение

5 равно нулю) и через открытый в этот интервал времени второй ключ 14 значение этого напряжения передается в первый блок 9 памяти. Выходное напряжение yj(t-T) этого блока, соответствующее предыдущему периоду измерения, в интервале совпадения

0 отрицательных значений измеряемых величин, передается во второй блок 10 памяти.

Таким образом, выходное напряжение Уб (t) первого блока 9 памяти соответствует значению угла в рассматриваемый период,

5 а выходное напряжение Уе(1-Т) второго бстока 10 памяти-значению угла 5 в предыдущий период. Следовательно, получаемая в нервом схмматоре 11 разность УЗ этих двух напряжений пропорциональна изменению угла 5 за один период, т.е. пропор° циональна скольжению. Напряжения Уб и У, пропорциональные соответственно углу и скольжению S,поступают в формирователь 12 характеристик срабатывания, сигнал на выходе которого появляется при значениях угла Г и скольжения S, соответствующих заданной области п при наличии сигнала на третьем его входе (от первого пускового выхода блока АПН), Выходной сигнал формирователя 12 поступа€т на разрешающий вход блока 6 АПВ, на втором выходе которого появляется команда на включение выключателя 2. В предлагаемом ОКС отсутствуют дифференцирующие звенья и одновибраторы, в результате чего повышается помехоустойчивость органа, точность измерения угла S и скольжения З.Для передачи в блоки памяти напряжений, пропорциональных углу , в этом ОКС используются относительно боль шие интервалы времени, равные времени ; совпадения положительных (отрицательных) ; значений измеряемых величин. Так при ; S О эти интервалы равны половине, а при -2четверти периода. Следовательно, при одних и тех же па: ра метрах элементов, что и в известном устройстве, предлагаемый ОКС позволяет получить большую точность. В предлагаемом ОКС отсутствует также присущая известному устройству погрешность в измерении уг; ла 5, связанная с его изменением во время передачи (считывания) напряжения Ud интегратора 8 в блок 9 памяти. Таким образом, предлагаемый орган контроля синхронизма имеет более высокую помехоустойчивость и точность измерения угла и скольжения. Экономическая эффективность предлагаемого изобретения состоит в снижении ущерба при разрыве электропередачи за счет существенного сокращения длительности бестоковой паузы при ТАПВ с контролем синхронизФормула изобретения Орган контроля синхронизма при автоматическом повторном включении (АПВ) линии электропередачи, снабженной блоком АПВ и трансформатором напряжения и подключенной к щинам подстанции, оснащенным трансформатором напряжения, содержащий первый и второй усилители-ограничители, входы которых предназначены для подключения к трансформаторам напряжения линии и шин соответственно, и последовательно включенные интегратор, зашунтированный первым ключом, второй ключ, первый блок памяти, третий ключ, второй блок памяти, первый сумматор и формирователь .характеристики срабатывания, причем выход первого блока памяти соединен со вторыми входами первого сумматора и формирователя характеристики срабатывания, третий вход и выход последнего предназначены для подключения соответственно к первому пусковому выходу и разрещающему входу блока АПВ, отличающийся тем, что, с целью повыщения помехоустойчивости и точности работы в него введены второй сумматор, первый и второй детекторы, первый и второй элементы НЕ, первый и второй элементы И, выходы первого и второго усилителей-ограничителей соединены соответственно с прямым и инверсными входами второго сумматора, а через последовательно включенные одноименные детектор и элемент НЕ - соответственно с первым и вторым входами первого элемента И, выход которого подключен к управляющим входам первого и третьего ключей, выход второго сумматора подключен ко входу интегратора, выходы детекторов соединены соответственно с двумя входами второго элемента И, выход которого подключен к управляющему входу второго ключа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Богорад А. М., Назаров Ю. Г. Автоматическое повторное включение в энергосистемах. М., «Энергия, 1969, с. 146, 194. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2455362-/24-07, кл. Н 02 Н 3/06,- 21.02ЛТ 3.Соколов Н. И., Каспаров Э. А., Киракосов В. Г., Бесчастнов Г. А., Павлов Л. А. Испытания синхронного компенсатора с управляющей поперечной обмоткой возбуждения.-«Электрические станции,1977, № 2

I

Фиг.