Орган контроля синхронизма при автоматическом повторном включении линии электропередачи Советский патент 1982 года по МПК H02H3/06 

t

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

При осуществлений трехфазного автоматического повторного включения (АПВ) линий электропе редачи 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 (Л сдвига фаз между встречными напряжениями til.

Известны также органы контроля синхронизма при АПВ линии электропередачи, в которых для контроля угла

« и скольжения S используются реле сдвига фаз и элементы времени Задержка на срабатывание Г23.

Недостатками таких ОКС является большое время действия и трудность формирования сложной характеристики срабатывания, что обуславливается, главным образом, способом определения угла сЛ и скольжения S.

Наиболее близким техническим ре10шением к изобретению является орган контроля синхронизма при автоматическом повторном включении (АПВ) линии электропередачи, оснащенной трансформатором напряжения и блоком

ts АПВ и подключенной к шинам подстанции, оборудованным трансформатором напряжения, содержащий первый и второй усилители-ограничители, входы которых предназначены для подключе30ния к трансформаторам напряжения линии и шин соответственно, последовательно включенные первый сумматор, интегратор, зашунтированный первым ключом;,второй ключ, первый блок памяти, третий ключ, второй блок памяти, второй сумматор и формирователь характеристики срабатывания, а также первый и второй детекторы, первый и второй элементы НЕ, первый и второй элементы И, причем выход блока памяти соединен со вторыми входами второго сумматора и формирователя характеристики срабатывания, третий вход и выход последнего предназначены для подключения соответственно к первому пусковому вуходу и разрешающему входу блока ЛПВ, выходы первого и второго усилителей-ограничителей соединены соответственно с прямым и инверсным входами первого 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 nepBof o и третьего ключей выход первого сумматора подключен ко входу интегратора, выходы детекторов соединены соответственно с двумя вхо дами второго элемента И, выход которого подключен к управляющему входу второго ключа З. В известном устройстве сигналы . угла (Г и скольжения S получаются в виде напряжения Ug постоянного тока, обновляемых в каждый период измерения. Ввиду того, что напряжение и2 получается ао втором сумматоре 2k путем вычитания друг из друга - двух значений напряжения двух соседних периодов измерения, минимальное время действия,оке составляе два периода измеряемого напряжения. При этом напряжение иg существует только в течение Определенной части измеряемого периода. Эта прерывистость сигнала скольжения усложняет выполнение формирователя характеристики срабатывания и, следовательно. надежность действия ОКС в снижает целом. Цель изобретения - повышение быс родеиствия и надежности. Поставленная цель достигается тем, что в орган контроля синхрониз ма при АПВ линии электропередачи, оснащенной трансформатором напряжения и блоком АПВ и подключенной к ш нам подстанции, оборудованным транс форматором напряжения, содержащий первый и второй усилители-ограничители, входы которых предназначены для подключения к трансформаторам напряжения линии и шин соответственно, а выходы подключены соответственно к прямому и инверсному входам сумматора, выход которого соединен со входом интегратора, зашунтированного первым ключом, второй и третий ключи, первый и второй блоки памяти, формирователь характеристики срабатывания, первый и второй детекторы, первый и второй элементы НЕ, первый и второй элементы И, причем выходы первого и второго усилителей-ограничителей через последовательно вклю- ченные одноименные детектор и элемент НЕ соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента И, выходы детекторов соединены соответственно с двумя -входами второго элемента И, выход которого подключен к управляющему входу второго ключа, дополнительно введены элемент времени Задержка на срабатывание, третий элемент НЕ и третий элемент И, при этом выход первого элемента И соединен с первым входом третьего элемента И и входом элемента времени Задержка на срабатывание, выход которого подключен к управляющему входу первого ключа и входу третьего элемента НЕ, выход которого подсоединен ко второму входу третьего элемента И, выход которого соединен с управляющим входом третьего ключа, выход интегратора через последовательно включенные второй ключ и первый блок памяти соединен с первым, а через последовательно включенные третий ключ и второй блок памяти со вторым входами формирователя характеристики срабатывания, третий вход и выход последнего предназначены для подключения соответственно к первому пусковому выходу и разрешающему входу блока АПВ. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма работы предлагаемо.то органа контроля синхронизма. Линия электропередачи 1, выключатель линии 2, шины 3, измерительные трансформаторы напряжения линии и шин соответственно 4 и 5 блок автоматического повторного включения 6 имеют связи с выключателем (первый вход и второй выход) и ОКС (разрешающий вход и первый пусковой выход). Сигнал на втором выходе блока АПВ (на включение выключателя) может появиться только при одновременном наличии сигналов на первом и разрешающем входах блока. Устройство также содержит орган контроля синхро низма 7, в который входят первый 8, второй 9 усилители-ограничители, первый 10 и второй 11 детекторы, первый 12, второй 13 элемент НЕ, первый 1, второй 15 элементы И, сум матор 16, интегратор 17 первый 18, второй 19,и третий 20 ключи, первый 21 и второй 22 блоки памяти, формиро ватель 23 характеристики срабатывани оке, сигнал на выходе появляется при одновременном наличии сигнала на третьем входе (от первого выхода бло ка АПВ) и при условии, цтА сигналы угласУ Сна первом входе) и скольжения S (на втором входе) соответствуют заданной характеристике срабатывания, элемент времени Задержка на срабатывание 2k, третий элемент НЕ 25, третий элемент И 2б. Входы первого 8 и второго 9 усилителей-ограничителей подключены к измерительным трансформаторам напряжения и линии 1 и 5 шин, а их выходы соединены соответственно с прямым и инверсным входами сумматора 16 выход последнего подключен ко входу интегратора 17, между входом и выходом которого включен первый ключ 18, а последовательно включенные соответственно первый 10 и второй 11 детекторы и элементы 12 и 13 НЕ - с двумя входами первого элемента 1 И. Выход элемента 1 И соединён с первым входом третьего элемента 26 И и входом элемента времени 2 Задерж ка на срабатывание, выход которого подключен к управляющему входу первого ключа 18, а через третий элемент 25 НЕ - ко второму входу третьего элемента 26 И. Выход элемента 2б И соединен с управляющим входом третьего ключа 20, а выходы первого 10 и второго 11 детекторов соединены соответственно со входами второго элемента 15 И, выход которого подключен к управляющему входу второго ключа 19. Выход интегратора 17 через последовательно включенные второй ключ 19 и первый блок памяти 21 соединен с первым, а ч.ерез последoвateльнo включенные третий ключ 20 и второй блок памяти 22 - со вторым входанк формирователя 23 характеристики срабатывания, третий вход и выход последнего подключены соответс.твенно к первому (пусковому) выходу и разрешающему входу блока 6 АПВ. . Работа предлагаемого ОКС поясняется временной диаграммой, приведенной на фиг. 2, где показано изменение во времени выходных напряжений основных блоков.Сравниваемые между собой по фазе напряжения линии U/ и шин Цщ подводятся ко входам усилителей-ограничителей 8 и 9 ,на выходах которых получаются положительные и отрицательные прямоугольные импульсы, соответствующие положительным и отрицательным полупериодам напряжений линии и шин соответственно. С выходов усилителей-ограничителей эти прямоугольные импульсы постоянной амплитуды поступают на входы сумматора 16, причем с выхода первого усилителя-ограничителя на прямой, а с выхода второго - на инверсный его выходы. Поэтому в интервале времени, когда мгновенные значения напряжений - и импульсы на выходе сумматора 16 положительны, а когда U О и ищ)0 - отрицательны. В моменты, соответствующие совпадению одинаковой полярности мгновенных значений U д и Um напряжение на выходе сумматора 16 равно нулю. Таким образом, длительность прямоугольных импульсов на выходе сумматора 16 пропорциональна времени несовпадения мгновенных значений измеряемых величин, т.е. пропорцио- , нальна углу сдвига фазсЛ . Выходное напряжение сумматора 16 в виде прямоугольных импульсов чередующейся полярности постоянной и при том равной амплитуде с частотой следования, равной половине периода измеряемых напряжений, поступает на вход интегратора 17, напряжение на выходе которого будет линейно возрастать от действия первого и убывать от действия второго импульсов рассматриваемого периода. Перед ачалом первого импульса при помощи первого ключа 18 производится обнуение (объединение входа и выхода) нтегратора 17, т.е. установка на уль его выходного напряжения. Режим аботы интегратора, а также блоков .амяти задается ключами 18-20. Ключ 19 управляется элементом 15 И, сигнал на выходе которого существует в течение времени совпадения положительных значений измеряемых величин, так как сигналы от усилителей-ограничителей к его входам подаются через детекторы 10 и П. Ключи 18 и 20 управляются элементом 14 И, сигнал на выходе которого существует в течение времени совпадения отрицательных значений измеряемых величин, при чем ключ 18 управляется через элемент времени 2t Задержка на срабаты вание, а ключ 20 - через элемент 2б И, на входы которого подаются сигналы с выхода элемента Ш И и инвертированный сигнал с выхода элемента 2k, Таким образом, ключ 20 будет открыт с момента совпадения отри цательных значений измеряемых величин до момента срабатывания элемента Задержка на срабатывание 2k, а ключ 18 - с момента срабатывания элемента 2k до окончания периода совпадения отрицательных значений измеряемых величин. Изменение напряжения на выходе интегратора 1 начинается непосредственно после окончания интервала совпадения отрицательных значений измеряемых величин, т.е. когда закрывается ключ 18. Первый следующий за этим моменто выходной импульс сумматора 16 определяет величину и знак угла с в начале измеряемоговпериода. Как видно из диаграммы фиг.3, если напр жение Цдопережает напряжение U, то первый входной импуль-с интеграто ра после его обнуления будет поло жительным, а если Од отстает от Цщ- отрицательным. После окончания первого импульса выходное напряжение интегратора 17 пропорционально по величине углу if- и совпадает с ним по знаку. В течение всего интер вала совпадения положительных значе НИИ измеряемых величин выходное напряжение интегратора 17 остается не изменным (так как его входное напря жение равно нулю) и через открытый в этот интервал времени второй ключ 19 передается в первый блок 21 памя ти. Второй выходной импульс суммато ра, следующий через половину период за первым, противоположен ему по зн ку, а по длительности пропорционале углу между измеряемыми величинами в середине периода измерения. Этот второй импульс вызывает снижение выходного напряжения интегратора 17 по такому же линейному закону, что и первый импульс. Ввиду равенства амплитуд импульсов выходное напряжение интегратора после окончания второго импульса будет пропорционально по величине и знаку разности углов сЛ между измеряемыми величинами в начале и в середине измерительного периода, т.е. пропорционально скольжению S. Выходное напряжение U интегратора 17 с момента окончания второго импульса сумматора 16 до момента срабатывания элемента 2k Задержка на срабатывание (интервал to,,) остается неизменным и через открытый в этот интервал ключ 20 передается во второй блок 22 памяти. Выдержка времени t элемента времени Задержка на срабатывание 2k выбирается из условий обеспечения точной передачи выходного напряжения Uc интегратора в блок 22 памяти и надежного обнуления интегратора 17. Учитывая, что максимальный угол (f срабатывания ОКС не превышает четверти периода (Т/), 1ц(может быть принято равной Т/6. На выходах первого 21 и второго 22 блоков памяти получаются, таким образом, неизменные в течение всего измерительного периода напряжения Ug, пропорциональные соответственно углу сА и скольжению S. Значения этих напряжений обновля1ртся каждый период. С выходов блоков 21 и 22 напряжения Ug поступают в формирователь 23 характеристики срабать1вания,-сигнал на выходе которого появляется при значениях угла и скольжения S, соответствующих заданной области и при наличии сигнала на третьем его входе (от первого пускового выхода блока АПВ). Выходной сигнал формирователя 23 поступает на разрешающий вход блока 6 АПВ, на втором выходе которого появляется команда на включение выключателя 2. В известном устройстве для получения сигнала скольжения (напряжение Us) требуется время, равное двум периодам. В предлагаемом органе контроля синхронизма сигнал скольжения получается в первом измерительном периоде. Сигнал скольжения ОКС получается путем передачи в блок памяти выходного напряжения интегратора в определенные интервалы времени. В результате этого сигнал скольжения остается неизменным в течение всего периода. Непрерывност сигнала скольжения облегчает выполнение формирователя характеристики срабатывания и, следовательно, повышает надежность функционирования оке в целом. Таким образом, предлагаемый ОКС имеет по сравнению с известным в два раза меньшее время действия и более высокую надежность за счет того, 4fo в нем сигнал скольжения существует в течение всего периода измерения, t.e. непрерывен. Экономи ческая эффективность предлагаемого изобретения состоит в снижении ущер ба при разрыве электропередачи за счет сокращения длительности бестоковой паузы при ТАПВ с контролем синхронизма. Формула изобретения Орган контроля синхронизма при автоматическом повторном включении (АПВ) линии электропередачи, оснащенной трансформатором напряжения и блоком АПВ и подключенной к шинам подстанции, оборудованным трансформатором напряжения, содержащий первый и второй усилители-ограничители ;входы которых предназначены для подключения к трансформаторам напря жения линии и шин соответственно, ia выходы подключены соответственно /к прямому и инверсному входам сумма тора, выход которого соединен с вхо дом интегратора, Зашунтированного .первым ключом, второй и третий ключ первый и второй блоки памяти, форми рователь характеристики срабатывания, первый и второй детекторы, первый и второй элементы НЕ, первый и второй элементы И, причем выходы первого и второго усилителей-ограни чителей через последовательно включенные одноименные детектор и элемент НЕ соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента И, выходы детекторов соединены соответственно с двумя входами второго элемента И, выход которого подключен к управляющему входу второго ключа, отличающийся тем, что, с целью повышения быстро действия и надежности, в него введены элемент Задержка ца срабатывание, третий элемент НЕ и третий элемент И, при этом выход первого элемента И соединен с первым входом третьего элемента И и входом элемента Задержка на срабатывание, выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, входу третьего элемента НЕ, выход которого подсоединен к второму входу, третьего элемента И, выход которого соединен с управляющим входом третьего ключа, выход интеграг а через пбследовательно включенные второй ключ и первый блок памяти соединен с первым, а через последовательно включеР|ные третий ключ и второй блок памяти с вторым входом формирователя характеристики срабатывания, третий вход и выход последнего предн азначены для подключения соответственно к первому пусковому выходу и разрешающему входу блока АПВ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 11 Богорад A.M. и Назаров Ю.Г. Автоматическое повторное включение в энергосистемах. М., Энергия, 1969, с. .146. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 3 55362/2 t-O, кл. Н 02 Н 3/06, 1977. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2800l91/2 4-07, кл. Н 02 Н-З/Об, 1979.