- (54) УСТРОЙСТЮ ДЛЯ ОТКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПРИ НАРУШЕНИИ СИНХРОНИЗМА МЕЖДУ ДВУМЯ ЧАСТЙМИЭНЕРГОСИСТЕМЫ
12
Изобретение относится к электротехнике, а именно к противоаварий«ой автоматике энергосистем, и может быть использовано для прекращения асинхронного хода в энергосистеме ооключения электрической цепи в минимум тока биений.
Известны устройства для прекращения асинхронного хода в минимум тока биений, основанные на использо ванйи огибающей тока биений .
Недостатком этих устройств является малая точность вблизи момента совпадения фаз напряжений во всем диапазоне изменения скольжения.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство, содержащее блок выделения огибаиощей биений, два дифференцирующих блока, две логические схемы И, формирователь прямоугольных импульсов, блок разности синхронизируемых напряжений, блок запрета , блок измерения я памяти мгновенных значений напряжения, компаратор, однополупериодный выпрямитель, расширитель импульсов и исполнительный блок 4 3.
Недостатком этого устройства яв-, ляется снижение точности определения
времени опережения при изменении. величины скольжения или при болыйих начальных углахэлектропередачи в режимах, предшествующих возникновению асинхронного хода.
Цель изобретения - повышение точности отключения в минимум тока биений.
(
Поставленная цель достигается тем,
10 что устройство, содержащее логическую схему И, блок выделения огибающей тока биений, к выходу которого подключен первый дифференцирующий блок, выход которого соединен с вхо15дом формирователя прямоугольных импульсов, последовательно соединенные компаратор, второй дифференцирующий блок, однополупериодный выпрями2Q тель, расширитель импульсов и исполнительный орган, снабжено первым и вторым сумматорами/ третьим дифференцирующим блоком, блоком коммутёщии и функциональным блоком с арксинусной проходной характеристикой, вход
25 функционального блока подключен к выходу блока выделения огибающей тока биений, а выход - к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом блока
30 коммутации, а выход- с входом третьего дифференцирующего блока и с вторым входом компаратора, между пе вым входом компаратора и выходом тр тьего дифференцирующего блока включен второй сумматор, к второму вход которого и к рабочему входу блока к мутации подключен источник опорного напряжения, управляющий вход блока коммутации соединен с выходом форми рователя прямоугольных импульсов, к второму входу логической схемы И, первый вход которой подключен к выходу однополупериодного выпрямителя, а выход - к расширителю импульсов , подключен выход устройства авт матики выявления асинхронного хода. При этом блок выделения огибающей тока биений содержит двухполупериодный выпрямитель, усилитель- ограничитель и низкочастотный фильт причем вход усилителя-ограничителя подключен к выходу двухполупериодно го выпрямителя, а выход - к входу низкочастотного фильтра, выход кото рого является выходом блока выделения огибающей тока биений. Кроме того, функциональный блок содержит сумматор, логарифмирую щий элемент и элемент антилогарифмирования, причем первый вход сумматора является входом функционального блока, второй вход соединен с выходом элемента антилогарифмирования, к входу которого подключен выход логарифмирующего элемента, а выход сумматора соединен с входом логариф мирующего элемента и является выходом функционального блока. На фиг. 1. приведены .пюры, поясн ющие принцип действия устройства, на фиг.2 - блок-схема устройства/на фиг.З и 4 - структурные схемы со ответственно блока выделения огибаю щей тока биений и функционального блока. Принцип действия устройства состоит в следующем. В качестве исходных величин берутся: фактическая зависимость тока биений, отнесенная к его амплитуде (кривая 1 на фиг.1),т.е. t fi. 1Ш -(1) :1Л)-ч синусоидальная зависимость удельног тока биений от половинного угла передачи (.кривая 2 на фиг. 1) 3 (€/) sin-|, (2). формируемая искусственно, и заданное значение времени опережения . Из указанных величин формируетсязависимостьil(t) oircsin ) (3) виде напряжения, пропорционального этому углу (кривая 3 на фиг.1) curcsin J(t)i H,««KC И) где принимается постоянной величиной, пропорциональной у Л.. Затем формируется напряжение, пропорциональное скорости изменения угла от времени, путем дифференцирования ( 4 } Полученное напряжение пропорционально скорости скольжения ьи, что южно показать на примере решая (5/ при и .t D(t; sin-|--(fc) Подставляя (б ) в (5 ), получаем fV. U) -COSUJ-V2 tu сгмако 2 Из (7) видно,.что при синусоидальном токе биений .ujg - величина постоянн.ая. В общем же случае (з), , когда .J(tl Sinимеет место зависимость iT.e. ш -f (tj dJ,(tJ и... (t)-u dd-t- u) После этого формируется(,,р пряжение. Ws( пропорциональное углу ,в виде зависимости (кривая 4 .1} V (tbUojJtrion- t) on 3 Затем форддаруется напряжение, .npondpциональное разности углов jT- - или углу, при достижении которого подается команда на отключение выключатегля - углу пуска Up J 4).(кривая 5 на фиг.1) . ««кс- с/« - (« Напряжения по (4 ) и (10) (кривые 3 и 5 на фиг.1 ) сравниваются между собой и в момент времени, когда их разность становится равной нулю (точка пересечения кривых 3 и 5 на фиг.1, подается команда на отключение выключателя. npe piaraeMoe устройство содержит (фиг. .;блок бвьщелёния огибающей тока биений, функциональный блок 7 с арксинусной проходной характеристикой, первый сумматор 8, первый дифференцирующий блок 9, формирователь 10 прямоугольных импульсов, блок 11 коммутации, третий дифференцирующий блок 12, второй сумматор 13, компаратор 14, второй дифференцирующий блок 15, однополупериодный выпрямитель 16, логическую схему И 17, расширитель 18 импульсов и исполнительный орган 19.
Блок 6 выделения огибающей тока биений (фиг.З состоит из двухполупериодного выпрямителя 20, усилителя-ограничителя 21 и низкочастотного фильтра 22.
Функциональный блок (фиг.4 содержит сумматор 23, логарифмирующий элемент 24 и элемент 25 антилогарифмирования.
Блок 6 выделения огибающей тока биений предназначен для получения напряжений биений, пропорционального отношению С1 ). Для этой цели используется усилитель-ограничитель 21, в котором осуществляется ограничение амплитуды- напряжения, пропорционального току биений, поступающего от вы|Прямителя 20, на уровне . Это необходимо для следующего. Напряжение на входе выпрямителя 20 формируется из тока в линии в виде отношения f(tjyJm-pc«c4 , где3m-раоч задается (при ) по минимальному режиму рассматриваемой межсистемной связи. .В. действительности значение . может быть выше DtTj. релсч Неучет этого фактора приводит к значительным погрешностям в определении времени опережелия. Поэтому для правильной работы устройства необходимо выполнить следующие требования:
i 1. Амплитуда напряжения, пропорционального амплитуде тока биений (кривая 1 на фиг.1), должна быть равна или на 2-3% ниже противном случае может произойти отказ из-за того, что в 13) окажется
2. Ограничение поамплитуде следует выполнять до подачи напряжения . на низкочастотный фильтр 22 для выделения огибакицей с тем, чтобы образованная уровнем ограничения площадка из плоской горизонтальной преобразовалась в плавную, приближающуюся по форме к синусоидальной. Это позволяет исключить искажения зависимости которые при плоском ограничении 3(t) характеризуются увеличением крутизны-( участках от. О до /7/2;и от J//2 до Л и появлением участка с постоянным сА/2 на уровне Л/2 в течение всего воемени ограничения.
Функциональный блок 7 предназначен для получения зависимости (4 ), для чего используется приближенное арксинусное преобразование с учетом известной формулы приближенного вычисления
V sinX 0,855Х-0,094 х. («)
.Решение (4 ) с учетом (11)осуществляется в виде
Л () 0,094 0,855 U(t)1l)
по блок-схеме на фиг. 4, где второе слагаемое (на втором входе сумматора 23) формируется из сигнала на выходе сумматора в цепи, состоящей из последовательно включенных элёментов логарифмирования 24 и анти- . логарифмирования 25.
Первый сумматор 8 предназначен для того, чтобы обеспечить воаможность изменения Ug-(t) в диапазоне
значений, соответствующих изменению углов УУ2 от 3(/2 до Л , когда функция J(t) переходит через свой максимум. Для-этого на второй вход сумматора 8, начиная с момента времени, соответствующего «Л/2 Jf/2 подается постоянное напряжение o-(fi fnitc, с тем, чтобы на выходе сумматора 8 на интервале нисходящей ветви тока имело место напряжение, пропорциональное углу Л- , где tl изменяется на этом интервале от л/2 до нуля.
Практически это выполняется с помощью цепочки, состоящей из первого
дифференцирующего блока 9, включенного на выход блока 6 выделения огибающей тока биений, формирователя 10 прямоугольных импульсов, .включенного на выход 9,и блока 11 коммутации. Так
как в момент перехода ) через максимум его производная по времени меняет знак на обратный, то для управления блоком 11 коммутации используются отрицательные полуволны
первой производной тока, преобразованные блоком 10 в прямоугольные импульсы длительностью, равной длительности протекания тока 3 от максимума до минимума (от 180° до 360). Третий дифференциатор 12 предназначен для формирования напряжения, пропорционального скорости скольжения, умноженной на постоянный, но регулируемый коэффициент, пропорцио.нальный требуемому времениопережения ton , т.е. реализует выражение t 9 ) (кривая 4 на фиг.1).
В сумматоре 13 реализуется выражение(10) , т.е. формируется напряжение, пропорциональное углу пуска,
обеспечивающему заданное время опережения.
Напряжения с блоков 8 и 13 подаются на компаратор 14, на выходе кото-рого формируется постоянный сигнал, соответствующий логической единице, в момент, когда U (t) UpCt),
Так как на второй вход логической схемы И 17 поступает разрешающий сигнал от устройств выявления асинхронного хода, то может возник.нуть ситуация, когда разрешающий сигнал проходит после появления сигнала с выхода компаратора 14, что может привести к неопределенности в моменте отключения выключателя, так как время опережения в этом случае будет отсчитываться от момента прихо да разрешающего сигнала. Для исключения такой возможности сигнал с выхЬда компаратора 14 дифференцируется во втором дифференциаторе 15, а в блоке 16 однополупериодного выпрямления вьвделяется узкий импульс только той полярности, которая соответствует моменту появления сигнала на выходе 14. Таким образом, сигнал на выходе -логической схемы И 17 появляется только при наличии разрешающего сигнала на втором его входе и в момент появления узкого импульса на первом входе. Для того, чтобы обеспечить надежное сра батывание исполнительного органа 19 и его удерживание.в течение времени достаточного для отключения выключателя, узкий импульс с выхода 17 pa ширяется в растлирителе 18 импульсов Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме работы систем с постоянным углом передачи напряжение на выходе блока выделения огибаю щей тока биений постоянноi на выходе функционального блока 7 напряжение тоже постоянно и соответствует фактическому углу электропередачи На выходе первого дифференциатора 9 напряжение равно нулю и блок коммутации не подключает и на второй вход сумматора 8. Поэтому на выходе сумматора 8 напряжение тоже постоянно. На выходе третьего дифференциа тора 12 напряжение равно нулю, поэто му на вызсоде второго сумматора 13 1тпряжение, пропорционально .углу Ji ,T.e.U- . Компаратор 14 не л.Н .«/VlC Nw срабатывает, Лгак как на его первом входе напряжение в любой момент времени выще, чем напряжение на втором входе от сумматора 8, и постоянно. Так как не срабатывает компаратор 14 то исключается возможность срабатывания устройства в целом. При возникновении асинхронного хода появляется зависящий от времени сигнал на выходе блока б,на выходе блока 7 формируется сигнал,пропорцио нальный текущему значению угла передачи 1 , а на выходе формирователя 10 - прямоугольные импульсы, соответствукяцие отрицательньм значениям напряжения на выходе дифференциатора 9 при углах . В момент появления сигнала на выходе формирователя 10 подключается на второй вход сумматора 8, и на его выходе напряжение м еняется f-. Напропорционально углам пряжение с выхода сумматора 8 дифференцируется в дифференциаторе 12, умножается на коэффициент, пропорцион ьный уставке и вычитает-. ся из в сумматоре 13. Напряжение с выходов сумматоров 13 и 8 ;| например, кривые 5 и 3 на фиг.1 подаются на компаратор 14, который срабатывает только при условии, что напряжение с выхода сумматора 8 .равно или больше напряжения с выхода сумматора 13, т.е. в момент равенства этих напряжений. С выхода компаратора 14 сигнал укорачивается в дифференциаторе 15. В выпрямителе 16-выделяется импульс, соответствующий моменту появления этого сигнала, которыйподается на вход логической схемы И 17. Если к этому моменту был разрешающий сигнал на втором входе логической схемы И 17, то появляется сигнал на ее выходе, расширяется в расширителе 18 и происходит срабатывание исполнительного органа. Так как устройство не может отличить, асинхронный ход от синхр энных касаний, то в обоих случаях оно функционирует и выдает сигнал на первый вход логической схемы И, однако срабатывание исполнительного органа 19 в случае синхронных качаний не происходит, так как не поступает разрешающий сигнал от устройств выявления асинхронного хода на второй вход логической схемы И 17. . . Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить точность отключения асинхронного хода в минимум тока биений в широком диапазоне изменения скорости скольжения, что облегчает.условия работы высоковольтного оборудования и снижает перенапряжения в сети. Кроме того, снижается время от момента выявления асинхронного хода до его отключения в ближайший благоприятный момент, что обеспечивает сохранение устойчивой работы энергосистемы и повышает срок службы электроэнергетического оборудования. Формулаизобретения 1. Устройство для отключения электрической цепи при нарушении синхронизма между двумя частями энергосистемы, содержащее логическую схему И, блок выделения огибающей тока биений, к выходу которого подключен первый дифференцирующий блок, выход которого соединен с входом формирователя прямоугольных импульсов, последовательно соединенные компаратор, второй дифференцирующий блок, однополупериодный выпрямитель, расширитель импульсов и исполнительный орган, отличающееся тем, что, с целью повышения точности отключения в минимум тока биений, оно снабжено первым и вторым сумматорами , третьим дифферёйцирукщим блоком, блоком коммутации и функциональным блоком с арксинусной проходной характеристикой, вход которого подключен к выходу блока выделения огибающей тока биений, а выход - к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом блока коммутации, а выход - с входом третьего дифференцирующего блока и с вторым входом компаратора, между первым выходом которого и выходом третьего дифференцирующего блока вклчей второй сумматор, к второму входу которого и к рабочему входу блока коммутации подключен источник опорного напряжения, а к управляющему входу блока коммутаций - выход 1формирователя прямоугольных импульров, причем, к втор,ому входу..логической схемы И, первый вход которой . подключен к выходу однополупёриодного выпрямителя, а выход - к расширителю импульсов, подключен выход устройства автоматики выявления -асинхронного хода.
2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е ее я тем,что,с целью уменьшения влияния изменения параметров энергосистемы при асинхронном ходе на точность отключения в миним то-
ка биений, блок выделения огибающей тока биений содержит двухполупериодный выпрямитель, усилитель-ограничитель и низкочастотный фильтр, причем вход усилителя-ограничителя подключен к выходу двухполупериодного выпрямителя, а выход - к входу низкочастотного фильтра, выход которого является выходом блока выделения огибающей тока биений,
3. Устройство по пп« 1 и 2, о т .личающееся тем, что функциональной блок содержит сулматор, логарифмирукнций элемент и элемент антилогарифмирования, причем первый вход сумматора является входом функционального блока, второй вход соединен с выходом элемента антилогарифмирования, к входу которого подключен выход логарифмирующего элемента t а выход сумматора соединен с входом логарифмирующего элемента и является выходом функционального блока.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР № 652650, кл. Н 02 Э 3/24, 1979.
2. Авторское свидетельство СССР 688958, кл. Н 02 J 3/24, 1979.
3. Авторское свидетельство СССР 714573, кл. Н 02 Э 3/24, 1980.
4. Авторское свидетельство СССР 746815, кл. Н 02 3 3/42, 1980.
-В
