Устройство для автоматической частотной разгрузки энергосистем Советский патент 1982 года по МПК H02J3/24 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к прютнвоаварнйной автоматике энергосистем. В качестве основного средства ликвидации аварийных ситуаций с дефицитом активной мощности и глубоким снижением частоты в энергосистемах применяются устройства для автоматической частотной разгрузки (АЧР), производящие отключение части нагрузки энергосистемы и обеспечивающие подъем частоты до уровней, при которых энергосистема может длительное время функционировать нор мально 1 и 2. Недостаток известных устройств для АЧР заключается в том, что количество подключаемых к устройству для АЧР линий определяется по наиболее тяжелой из возможных аварии, при этом действие АЧР в ряде ава{жй может привести к избыточному отключению нагрузки и увеличению ущерба. Кроме того, при характерном для условий работы современных сложных по структуре крупных энергообъединений каскадном развитии аварии с повторяющимися подъемами и снижениями частоты при повторном снижении частоты первые очереди (как быстродействующие, так и медленнодействующие) повторно срабатьгаают, но поскольку подключенная к ним нагрузка уже была отключена при первом снижении частоты, то если не работает частотное АПВ, ликвидация повторного снижения частоты осуществляется только устройствами АЧР с более низкими уставками по частоте и больщими уставками по времени. В результате во втором цикле снижение частоты в ряде случаев является более глубоким и частота находится на пониженных уровнях более длительное время, чем в первом цикле, когда отключение нагрузки производилось первыми очередями АЧР, что, в конечном итоге, приводит к увеличению объема отключаемой нагрузки, увеличению ущерба и тд. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для АЧР, содержаще последовательно включенные блок измерения частоты, орган выдержки времени и орган отключения линий 3. 390 Для , указанного устройства также характерны возможность избыточного отключения нагрузки и задержка в отключении нагрузки при каскадном развитии аварии с повторным снижешем частоты. Цель изобретения - предотвращение избыточного отключения потребителей и ускорение отключения нагрузки при каскадном развитии аварии. Указанная цель достигается тем, что в устройство для автоматической частотной разгрузки энергосистем, содержащее первый блок измерения часюты, последовательно с ним включенный первый орган выдержки вре мени и первый орган отключения линий, введены вторые блок измерения частоты, орган выдержки времени и орган отключения линий, а также измерительный блок, три логаческих злемента И, элементы ИЛИ и НЕ, причем выход второго блока измерения частоты через второй орган выдержки времени подключен к первому входу второго оргша отключения линий, вход измерительного блока предназначен для подключения к измерителы ым трансформаторам, а выход пожлючен к первому входу злемен|та ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами первого и третьего элементов И и через элемент НЕ - с первым входом второго элемента И, вторые входа всех трех элементов И подключены к выходу первого органа выдержки времени, а выход первого элемента И подключен к первому входу первого органа отключения линий, выход второго элемента И - ко вторым входам первого и второго органов отключения линий, выход третьего элемента И соедашен со вторым входом элемента ИЛИ. На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство для АЧР энергосистем содерхщт блоки 1 и 2 измерения частоты, органы 3 и 4 выдержки времени, элементы И 5, 6 и 7, элемент ИЛИ 8, элемент НБ 9, измерительный блок 10, органы 11 и 12 отключения линий. Блоки 1 и 2 измерения частоты производят измерение текущего значения частоты и ее сравнение с уставкой. При частоте ниже уставки блок срабатьшает. Если устройство применяется для вьшолнения быстродействующей очереди, то уставка по частоте блока 1 равна & уставка по чаЬтоте блока ниже на одну ступень AfycT принятую в данном энергообъединении или энергосистеме. Если устройство применяется для шолнения медленнодействующей очереди, то уставки по частоте блоков I и 2 одинаковы, т.е. А)ст2 ст (едины для всех медленнодействующих очередей энергосистемы). В этом случае возможно также применение одного блока измерения частоты с уставкой fvcfv , выход которого соединен со входами двух органов 3 и 4 выдержки времени. Органы 3 и 4 выдержки времени предназначены для отсчета заданного времени при появлении сигнала на их входе. По истечении этого времени на выходе органов появляется сигнал. При снятии сигнала на входе органов сигнал с их выходов снимается или (если он ранее не существовал) прекращается отсчет выдержки времени. Если устройство применяется для вьшолнения медленнодействующей очереди, то уставка органа 3 вьщержки времени равна tvjtT i , а уставка органа 4 выдержки времени tycr2 больще на одну ступень . принятую в данном энергообъединении или энергосистеме. Если устройство применяется для вьшолнения быстродей- . ствующей очереди, то уставки органов 3 и 4 выдержки времени 1СГ2 примерно одинаковы. Измерительный блок 10 предназначен для подключения к измерительным трансформаторам «исти линий, отходящих от подстанТщш и питающих нагрузку (группы линий А, остальные линии, подключаемые к устройству для АЧР, составляют группу Б). Блок 10 осуществляет измерение суммарной активной мощности РА группы линий А и производит ее сравнение с уставкой RJCT . Во многих случаях с целью упрощения измерительногр блока возможно измерение суммарного тока Зд нагрузки группы лишШ А и его сравнение с уставкой . При выполнении условия Р , (или «IMCT 4 ) выходе блока 10 появляется сигнал, при Рчд.(п РЛ (или Лу, Л/ ) сигнал на выходе отсутствует. Органы 11 и 12 предназначены для отключения соответственно групп линий А и Б при появлении сигналов на их входах. Если частота в системе выще уставок блоков 1 и 2, то сигналы на их выходах, а следовательно, и на первых входах элементов 5, 6 и 7 отсутствуют, что исключает возможность отключения линий независимо от состояния блока 10. . При аварийном возмущении и первоначальном снижении частоты ниже fv/cT i появляется сигнал срабатывания на выходе блока 1, а через время - на выходе блока 3, откуда он поступает на первые входы элементов 5, 6 и 7. Если при этом вьшолняется условие .т Рд то блок 10 не срабатьюает, вследствие чего сигнал на входе элемента 9 НЕ отсутствует, а на выходе этого элемента присутствует. При этом появляет ся сигнал на выходе элемента И 6 и произ-ВОДИТСЯ отключение групп линий А и Б органами 11 и 12. Если же вьшолняется условие PvjcT. РЛ то измерительный блок 10 находится в состоянии срабатывания и сигнал об этом через элемент ИЛИ 8 поступает на вторые входы элементов И 5 и 7 и на вход элемента НЕ 9. Так как при снижении частоты поступают сигналы на оба входа элементов 5 и 7, то появляются сиг.налы срабатывания и на их выходах, что при водит, во-первых, к отключению группы линий А органом 11 и, во-вторых, к самоудер живанию сигнала на выходе элемента 8 на все время существования сигнала на выходе / органа 3 выдержки времени независимо от состояния блока 10, который возвращается в исходное состояние после отключения группы линий А (поскольку теперь Руст РА ) III вьшолнении с помощью предлагаемо го устройства быстродействующей очереди разгрузки ( fycT2 « его дальнейшая работа протекает следующим образом. Пока частота вьшге уставки второго блока измерения частоты f.jcT 2 - т блок не срабатывает.Кроме того, при наличии сиг нала на входе элемента НЕ 9 на его выходе сигнал отсутствует. Таким образом, отключения группы линий Б не происходит. Если после отключения группы линий А частота продолжает снижаться и оказывается ниже зсТ2 в течение времени 1мст2 то появляются сигналы на выходах блоков 2 и 4 и подается сигнал отключения группы линий Б органом 12. Если же после отключения группы линий А начинается подъем частоты, то при ее восстановлении до уставки возврата блока 1 сигнал на выходе этого блока снимается, в- результате чего устройство возвращается в исходное состояние: сигналы на выходах о{)гана 3 и, следовательно, элементов 5, 6 и 7 отсутствуют. Если после подъема частоты до уставки возврата блока 1 частота не восстанавливается до уставки ЧАПВ, а происходит повторное снижение частоты в результате каскадного развитияаварии ниже fsjcniA на время « то на выходе органа 3 появляется сигнал, который поступает на первый вход элемента И 6. На втором его входе также имеется сигнал вследствие несрабатьгаания блока 10 (группа линий А отключена, РЧСТ РЛ ) срабатывают блоки 6 и 12 и . происходит отключение группы линий Б. ТаКИМ образом, при повторном снижении частоты группа линий Б отключается через в per мя tycTi после достижения частотой значения в то время как при применении известного устройства частота находится на пониженном уровне более длительное время ее снижение прекращается только тогда, . когда начинают работать быстродействующие устройства с более низкими уставками по частоте, не работавщие ранее при первоначальном снижении частоты. Если после подъема частоты до уставки возврата блока 1 происходит ее дальнейщее восстановление до уставок ЧАПВ, в результате чего происходит обратное включение группы линий А (полностью или частично), то при РА на выходе блока 10 появляется сигнал, срабатывает элемент ИЛИ 8, а сигнал с выхода элемента НЕ 9 снимается. Если же поспе ЧАПВ РА то устройство остается в прежнем состоянии (сигнала на выходе блока 10 нет). Если после работы ЧАПВ происходит повторное снижение частоты в результате каскадного развития аварии ниже л время, больщее tvcTA , то устройство работает так же, как при первоначальном снижении стоты, причем возможны два различных варианта его работы в зависимости от того, вьшолняется ли после ЧАПВ условие PVCT РА или PvicT РА При выполнении с помощью предлагаемого устройства медленнодействующей очереди разгрузки (fvcT/v Тмстз fyc-v , 1ч,ст2 1 ) его работа после описанного выще первоначального снижения частоты до fycT на .время, большее tvcT л и отключения группы линий А (при Руст -- РА ) протекает следующим образом. При снижении частоты до cft одновременно с блоком 1 срабатывает блок 2 и начинается отсчет выдержки времени tyc-rz органе 4. Если после отключения группы линий А частота продолжает оставаться ниже Nc-T , то через время txjcTa. появляется сигнал на выходе органа 4, который поступает в орган 12, в результате чего происходит отключение группы линий Б. Если после отключения группы линий А происходит подъем частоты выше уставок возврата блоков 1 И 2 (которые равны по величине), то устройство возвращается в исходное состояние. При отсутствии ЧАПВ и повторном снижении частоты из-за каскадного развития - аварии устршстБО работает так же, как и в случае его применения для быстродействующей очереди разгрузки: через время после достижения частотой значения f)CT группа линий Б отключается, в то время как при применении известного устройства частота находится на пониженном уровне более длительное время, т.е. пока не сработают мед79леннодействующие очереди разгрузки с большими уставками по времени, не работавшие при первоначальном снижении частоты. При наличии ЧАПВ и повторном снижении частоты работа устройства протекает так же, как при первоначальном снижении частоты, Таким образом, предлагаемое устройство позволяет предотвратить избыточное отключение нагрузки (группы линий Б), если отклю чения части нагрузки (группы линий А) достаточно для предотвращения снижения частоты до уставки следуюшей по энергосистеме очереди (при вьшолнении быстродействуюшей очереди) или для подъема частоты выше частоты возврата (при выполнении медленнодействующей очереди);, при повторном снижении частоты после ее восстановления в результате первоначального отключения группы линий А раньше произвести отключение группы линий Б, т.е. при более высоких значениях частоты (при выполнении быстродействующей очереди) или с меньшей выдерж кой времени (при вьшолнении медленнодействуюшей очереди), чем производят отключение своей нагрузки .применяемые устройства для АЧР с более низкими уставками по частоте илибольшими вьвдержками времени. Это позволяет сократить время работы знергосистемы с пониженной частотой при каскад ном развитии аварии. Если же при первоначальном снижении частоты ниже fvcTA на время, большее tycw мощность группы линий А оказьтается меньше уставки PVCT то действие предлагаемого устройства не отличается от известного (т.е. отключаются обе группы линий А и Б) Формула изобретения Устройство для автоматической частотной разгрузки знергосистем, содержашее первый блок измерения частоты, .последовательно с ним включенный первый орган выдержки времени и первый орган отключения линий, отличаюшееся теМ, что, с целью предотвращения избыточного отключения потребителей и ускорения отключения нагрузки при каскадном развитии аварии, в него введены вторые блок измерения частоты, орган вьщержки времени и орган отключения линий, а также измерительный блок, три логических элемента И , злементы ИЛИ н НЕ, причем выход второго блока измерения частоты .через второй орган выдержки времени подключен к первому входу второго органа отключения линий, вход измерительного блока предназначен для подключения к измерительным трансформаторам, а выход подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами первого и третьего элементов И и через элемент НЕ - с первым входом второ.го элемента И, вторые входы всех трех элементов И подключены к выходу первого органа вьщержки времени, а выход первого элемента И подключен к первому входу первого органа отключения линий, выход второго элемента И - ко вторым входам первого и второго органов отключения линий, выход третьего элемента И соединен со вторым входом элемента ИЛИ. Источники ниформаш), принятые во внимание при экспертизе 1.Методи жскке указания по автсяматической частотной разгрузке. М., СЩ1ТИ (ИТРЭС, 1972. 2.Беркович М. А., Гладишев, В. А., Семенов В. А. Автоматика энергосистем. М., Энер гия, 1960, с. 166, фиг. 8-3. 3.Лроздаб А. Д., Засьшкин А. С., .Аллилуев А. А., СовннМ. М. Автоматизаш1я энергетических систем. М., Энергия, 1977, с. 319, рис. 7-7.

л/

I