Реле частоты Советский патент 1982 года по МПК H01H47/20 

(5А) РЕЛЕ ЧАСТОТЫ

1

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для управления режимом работы энергйсистемы при возникновении аварийных дефицитов мощности.

По основному авт. св. № 8882 1 известно реле частоты, содержащее формирователь измерительных импульсов, блок контроля частоты, блок управления, орган выдержки времени, орган формирования приращения, выходной блок селективного отключения потребителей по интегральным частотно-временным характеристикам очередей, зависимым от величины текущих отклонений частоты от заданного уровня запуска устройства l.

Однако функциональные возможности известного устройства не позволяют с достаточной эффективностью корректировать интегральные частотновременные характеристики очередей в зависимости от фазы развития каскадного аварийного режима, т.е. не

позволяют достаточно эффективно изменять объем отключаемой нагрузки в зависимости от знака аварийного изменения частоты снижения, зависания на пониженном уровне или восстановления частоты.

Целью изобретения является повышение Э(}х{)ективности функционироваfg ния путем автоматической перестройки по знаку производной частоты.

Указанная цель достигается тем, что в реле частоты введен орган оценки приращений, первый вход которого

J5 соединен с первым выходом органа формирования приращения, второй вход - со вторым выходом органа формирования приращений третий вход соединен с первым выходом блока управления, четвертый вход - с первым выходом формирователя измерительных импульсов, а. выход органа оценки приращений соединен со вторым входом органа выдержки времени.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - время-импульсные диз)- рамМы работы устройства при частоте контролируемой сети f выше частоты запуска f устройства; на фиг. 3 то же, при. частоте fc fa-.

Устройство содержит разделительный трансформатор 1, формирователь измерительных импульсов (ФИИ) 2, 6noK контроля частоты (БКЧ) 3.предназначенный для измерения длительности периода измерительного импульса, блок управления (БУ) k, орган выдержки времени (ОВВ) 5 выходной блок (ВБ) 6, состоящий из выходных цепочек селективного отключения потребителей, орган формирования приращений (ОФП) 7 состоящий из последовательно соединенных инверсного RS-триггера 8 и элемента И 9 орган оценки приращения (ООП) 10, состоящий из последовательно соединенных счетного триггера 11, счетчика импульсов 12, схемы сравнения 13 и последовательно соединенных формирователя 1 коротких импульсов со схемой 2И на входе, линии задержки 15 и счетчика импульсов 1б, а также триггеров фиксации результата сравнения 17, 18 и 19, делителей 20, 21 с заданными коэффициентами деления, схемы И-ИЛИ 22 и R-S-триггера 23, который разрешает работу тригге,рам фиксации результата сравнения 17, 18, 19.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на первый вход ФИИ 2 через разделительный.трансформатор 1 напряжения с частотой контролируемой сети на первом выходе ФИИ 2 формируются прямоугольные измерительные импульсы U.-f (фиг. 2), длитель.ностью равные периоду и следующие через период напряжения контролируе,мой частоты. Измерительные импульсы U2. разрешают работу БКЧ ) и ВУ .

При частоте f контролируемой сети выше частоты запуска реле частоты (фиг. 2) отсутствие импульсов Ua достижения заданной частоты f запуска на первом выходе БКЧ 3 блокирует работу БУ и ОФП 7- 8 свою очередь, первый выход БУ i блокирует работу ОВВ 5 и ООП 10 путем установки в О, счетного триггера 11 и R-S-триггера 23, который устанавливает в О триггеры 17, 1В, 19, кроме того, третий выход БУ k блокирует работу ВБ 6.

С момента снижения частоты fc контролируемой сети ниже частоты fa,

запуска начинается циклическое формирование интегральных частотно-временных характеристик на отключение нагрузки ВБ 6 с учетом знака производной изменения частоты. В данном

случае на первом выходе БКЧ 3 периодически появляются импульсы Ujij достижения частоты запуска, которые поступают на первый вход БУ 4 и устанавливают в 1 R-S-триггер 8 ОФП 75 При этом на время существования аварийного р1ежима ff f-x, на первом выходе БУ i устанавливается 1, которая разрешает работу ОВВ 5 и ООП 10. По заднему фронту измерительного импульса и.ФИИ 2 импульсы (i.y второго выхода БУ k перебрасывают в О R-S-триггер 8 ОФП 7. Таким образом, в конце каждого измерительного имшульса выходе ОФП 7 формируются импульсы приращения Ug,длительностью пропорциональные отклонению текущего значения) частоты от заданного уровня запуска, которые устанавливают в Ч триггер 23, разрешающий . работу триггерам 17, 18, 19В течение длительности импульса приращения Ug эталонные импульсы со второго выхода БКЧ 3 поступают через схему И 9 ОФП 7 на входы счетчиков импульсов 12 и 16. Логическая 1 инверсного выхода счетного триггера 11 ООП 10 разрешает счетчику импульсов 16 накопление эталонных импульсов БКЧ 3. По заднему фронту импульса Ug приращения счетный три гер 11 перебрасывается в единичное состояние, чем запрещает прием эталонных импульсов на счетчик 16 и разрешает прием эталонных импульсов на счетчик 12. По приходу следующего импульса Ug приращения счетный триггер 11 перебрасывается в противоположное - нулевое состояние. При этом 1 с инверсного выхода разрешает прием эталонных импульсов счетчику l6 и одновременно поступает на один из. входов формирователя Il коротких импульсов ООП 10. Когда на втором входе формирователя 1 появляется измерительный импульс 2, по переднему фронту последнего на выходе формирователя 14 появляется короткий импульс Последний поступает на вход линии задержки 15 и 5 , разрешает триггерам 17, 18 и 19 при ем информации с выходов схемы сравнения 13, которая сравнивает содержимое счетчиков 12 и 16. Через время, определяемое линией задержки 15, на выходе последней появляется импульс который обнуляет счетчики 12 и 1б, подготавливая их к следующему измерительному циклу определения знака производной изменения частоты путем оценки текущего и пульса приращения Ug. В конце цикла оценки приращения происходит сравнение содержимого счетчиков 12 и 1б ООП 10. Когда час тота снижается с некоторой скорость каждый последующий импульс U g прира щения становится длиннее (фиг. За).А поскольку в течение предыдущего импульса Ug приращения заполняется счетчик 16, а в течение последующего - счетчик 12, содержимое счетчика 12 больше содержимого счетчика 1 Поэтому на первом выходе схемы срав нения 13 появляется импульс . , фиксирующий данную ситуацию и устанавливающий триггер 17 в 1, при этом триггеры 18 и 19 остаются в О. Выход триггера 17 поступает на первый вход первой схемы И элемента И-ИЛИ 22. На второй вход данной схемы И поступают эталонные имтульсы с выхода элемента И 9 ОФП J. Импульсы заданной частотой еле дования эталонных импульсов поступа ют на второй вход ОВВ 5 - Данная наибольшая интенсивность циклического заполнения накапливающего счетчика ОВВ 5 сохраняется до момента исчезновения факта снижения частоты, т.е исчезновения 1 на выходе триггера 17- Таким образом, достижение заданных чисел импульсов счетчика импульсов ОВВ 5 на последовательное отключение очередей нагрузки производится с максимальной интенсивность с сохранением зависимости формируемых временных интервалов на отключение нагрузки от величины текущих отклонений частоты от заданного уровня запуска путем дозировки цикл ческих пачек эталонных импульсов длительностью импульса Ug. При ликвидации наиболее опасного аварийного режима снижения частоты в контролируемой энергосистеме и за висании ее на определенном пониженном ниже частоты f запуска реле частоты каждый последующий импульс Ug приращения равен предыдущему, В этом случае на втором выходе схемы сравнения 13 ООП 10 (фиг. 36) появляется импульс Ц 2, устанавливающий в 1 триггер 18, при этом триггеры 17, 19 устанавливаются в О. С выхода триггера 18 импульс поступает на первый вход второй схемы И элемента И-ИЛИ 22, на второй вход которой подаются через дели.тель 20 эталонные импульсы с выхода элемента И 9 ОФП 7. С целью самонастройки интегрирующей АЧР путем изменения интенсивности накопления счетчика импульсов 088 5 уменьшают частоту следования эталонных импульсов, например в два раза, заданием коэффициента деления делителя 20. В этом случае импульсы . частотой следования, уменьшенной в два раза по сравнению с режимом снижения частоты, поступают на второй вход ОВВ 5Уменьшение частоты следования эталонных импульсов, поступающих на циклическое заполнение счетчика импульсов ОВВ 5, при сохранении зависимости числа циклической дозы поступления от уровня зависания частоты, путем дозировки эталонных импульсов, следующих с измененной частотой следования, поступающих с длительностью текущего импульса Ug , позволяет скорректировать (в данном случае уменьшить в два раза) интенсивность формирования интегральных частотно-временных характеристик на последовательное отключение очередей нагрузки в режиме зависания контролируемой частоты. При восстановлении контролируемой частоты в дефицитной энергосистеме (фиг. Зв) каждый последующий импульс Ug приращения становится меньше предыдущего. Следовательно, содержимое счетчика 1б в данном случае больше содержимого счетчика 12 и на третьем выходе схемы сравнения 13 появляется импульс и J. Последний устанавливает в 1 триггер 19, при этом триггеры 17, 18 устанавливаются в О. Единичный выход триггера 19 поступает на первый вход третьей схемы И элемента И-ИЛИ 22, чем разрешает Прохождение эталонных импульсов элемента И 9 через делитель 21 и элемент И-ИЛИ 22 на второй вход накапливающего счетчика импульсов ОВВ 5- Делитель 21 уменьшает частоту следования эталонных импульсов с выхода эле-. мента И 9- С целью самонастройки дей ствия интегрирующей АЧР путем изменения интенсивности накопления счетчика импульсов ОВВ 5 в режиме восста новления контролируемой частоты, уменьшают частоту следования эталонных импульсов, например в четыре раза, заданием коэффициента деления делителя 21. 8 этом случае импульсы 22. поступают на ОВВ 5 с частотой следования, уменьшенной в четыре раза по сравнению с режимом снижения частоты и, следовательно, уменьшенной в два раза по сравнению с режимом зависания частоты на пониженном уровне. Это приводит к дополнительному снижению интенсивности формирования интегральных частотно-временных характеристик на последовательное .отключение очередной нагрузки в режиме восстановления частоты в кон ролируемой дефицитной энергосистеме. При восстановлении контролируемо частоты выше уровня f. запуска устройства на первом выходе БКЧ 3 исчезают импульсы Uj-j достижения частоты запуска. При этом логический О на первом выходе БУ k блокирует работу ОВВ 5 и ООП 10 путем установ ления в О триггеров11, 17, 18, 19- Кроме того, импульсы 0.2.на вто ром выходе БУ k устанавливают в О триггер 8 формирования приращения ОФП 7, который блокирует элемент ИЗ а импульсы и с третьего выхода БУ Ц блокируют работу ВБ 6. Таким образом, устройство возвращается в исходное состояние (фиг. 2). Введение органа оценки прираще-ния позволяет эффективно, в зависимости от характераразвития аварийного режима, корректировать степень интенсивности формирования интегральных частотно-временных характеристик на последовательное селектив ное отключение очередей нагрузки. Особенно эффективно действие устрой ства в условиях каскадных аварийных режимов, сопровождающихся неоднокра . ным чередованием фаз снижения, зависания или восстановления частоты в дефицитной энергосистеме, поскольку время на отключение определенного объема нагрузки формируется с учетом интегрального значения текущих отклонений частоты от заданного уровня запуска устройства при дополнительной коррекции характеристик по текущему знаку производной изменения частоты. Это способствует наиболее качественной ликвидации аварийного режима энергосистемы за счет наиболее полного соответствия текущего дефицита мощности отключаемого объема нагрузки с соответствующими временными интервалами, корректируемыми по закону производной и зменения частоть1 и, вследствие этого, эффективного сокращения времени существования аварийного режима работы энергосистемы с пониженной частотой и предупреждения снижения частоты до недопустимого низкого уровня. Формула изобретения Реле частоты по авт. св. ff , отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности функционирования путем автоматической перестройки по знаку производной частоты, в него введен орган оценки приращения , первый вход которого соединен с первым выходом органа формирования приращения, второй вход - со вторым выходом органа формирования приращения, третий вход соединен с первым выходом блока управления, четвертый вход - .с первым выходом формирователя измерительных импульсов, а выход органа оценки приращения соединен со вторым входом органа выдержки времени. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР И , кл. Н 01 Н 83/00, 1979ш

Uc Uil

.1

Ч.

JL

JL и

Uf

U9 Ufl

n

3C

JL

fl

JL

z.f