Цифровой комплексный автомат частотной разгрузки и повторного включения

 

О П И С А Н И Е (>100520g

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт сеид-ву (22) Заявлено 04. 12.81(21) 3361252/24-07 (51)M. Кл.

Н 01 Н 83/00

Н 02 J 3/24

Н 02 Н 3/06 с присоединением заявки №

Г44ЯРРстееккый KONNT97 (23) Приоритет

СССР (53) УДК 621..316.925 (088.8) Опубликовано 1 5. 03 . 83 Бюллетень № 1 0

Дата опубликования описания 18.03.83 ве делаы кзобретеккй и еткрытий (72) Автор изобретения

В.М. Носов

Донецкий ордена Трудового Красного Знамени- — ... политехнический институт (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ КОМПЛЕКСНЫЙ ABTOMAT ЧАСТОТНОЙ

РАЗГРУЗКИ И ЧАСТОТНОГО ПОВТОРНОГО

ВКЛЮЧЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для ликвидации аварийных режимов энергосистем, связанных с возникновением дефицитов генерирующей мощности, путем селективного отключения очередей нагрузки, а такие повторного их включения при восстановлении уровня частоты.

Известны устройства автоматической частотной разгрузки (АЧР) и частотного автоматического повторного включения (ЧАПВ), эксплуатируемые в энергообъединениях страны, выполненные на индукционных реле частоты или реле РЧ-! и осуществляющие разгрузку категориями АЧР-I, АЧР-II или совмещенной АЧР; а также ЧАПВ с фиксированными выдержками времени на включение потребителей после восстановления частоты выше уровня запуска

ЧАПВ 1).

После ликвидации аварийного дефицита мощности путем отключения определенного объема нагрузки рядом очередей АЧР частота восстанавливается выше уровня запуска АЧР. В этом случае все сработавшие -элементы АЧР возвращаются в исходное состояние и го. товы к повторному функционирований.

Однако в случае возникновения на данном этапе дополнительного дефицита мощности и повторном аварийном сни" жении частоты устройства АЧР не дейст

1О вует до момента достижения уставки первой очереди АЧР, несработавшей в предыдущем цикле действия разгрузки.

Следовательно, дополнительно возникающие дефициты мощности ликвидируют15 ся .с временными задержками. В некото" рых аварийных режимах данное эапазды" вание действия АЧР может привести к снижениям частоты до критического

- уровня с дальнейшим лавинообразным процессом снижения частоты. К устройствам ЧАПВ очереди нагрузки с учетом степени их ответственности подключаются в последовательности, обратной их подключению к устройствам

3 1005

АЧР, Таким образом, потребители, отключенные действием АЧР последними, должны включиться в первую очередь.

Однако при ликвидации аварийного дефицита мощности действием части очередей разгрузки и наличии благоприятных факторов для ускоренного действия ЧЯПВ неизбежна дополнительная временная задержка на время достижения уставки срабатывания от первой 1ф подключенной к ЧАПВ очереди к конкретно отключенной последней очереди

АЧР. Учитывая, что временные задержки на последовательное включение очередей ЧАПВ значительны, то и времен- 35 ная задержка на начало повторного включения очередей нагрузки необоснованно велика и в ряде случаев не способствует успешному восстановлению технологических процессов ответствен- 20 ных потребителей, успешному самозапус". ку .ответственных электродвигателей и т.д. При каждом сбросе уровня частоты ниже уровня запуска первой очереди ЧАПВ все элементы последней воз- 25 вратятся в исходное состояние, что приводит к повторным временным задержкам включения потребителей, Это снижает надежность электроснабжения ответственных потребителей в аварий- зв ных режимах, связанных с возникновением дефицитов генерирующей мощности даже при достаточно быстром восстановлении частоты, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровой комплексный автомат частотной разгрузки (АЧР) и частотного повторного включения (ЧАПВ), реализующий адаптивные способы АЧР и ЧАПВ и содержащий управляющий автомат с блоком фиксации состояния, дешифратором режима работы, блоком режима работы и органом установки исходного состояния, и последовательно соединенные разделительный трансформатор, формирователь импульсов, блок контроля частоты, блок дозировки, формирователь временных интервалов, выполненный на последовательном накапливающем счетчике, блок включения, при этом входы управляющего автомата сое динены с выходами формирователя импульсов и блока контроля частоты, его выход разрешения разгрузки соединен с первым входом блока отключения и с вторым входом блока дозировки, а выход разрешения повторных включений соединен с третьим входом

209 4 блока дозировки и первым входом блока включений, причем второй вход блока отключения соединен с выходом формирователя временных интервалов параллельно второму входу блока включения. Устройство выполняет следующие функции: осуществление селективной частотной разгрузки с адаптацией процесса отключения очередной нагрузки на протяжении всего времен" ного интервала в зоне действия частотной разгрузки по величине интегрального отклонения текущих значений частоты от уровня запуска частотной разгрузки, скорости аварийного изменения частоты и знака производной ее изменения; осуществление селективных повторных включений потребителей, отключенных действием частотной разгрузки, с адаптацией процесса включения очередей нагрузки на протяжении всего временного интервала в зоне действия частотного повторного включения потребителей по величине интегрального значения превышений текущих значений частоты над уровнем запуска повторных включений, скорости изменения частоты и знака производной ее изменения (.2 .

Однако и в данном устройстве при всех его положительных качествах не исключен отмеченный недостаток функционирования АЧР и ЧАПВ вследствие разрешения работы последовательного накапливающего счетчика формирователя временных интервалов только в период поступления на него Сигналов раэ. решения работы разгрузки или разрешения работы повторных включений от управляющего автомата и обеспечения нулевого состояния счетчика во всех остальных режимах работы устройства.

Целью изобретения является повышение надежности АЧР и ЧАПВ путем ускорения готовности к функционированию.

Укаэанная цель достигается тем, что в циФровой комплексный автомат частотной разгрузки (АРЧ) и частотного повторного включения (ЧАПВ), содержащий управляющий автомат с органом установки исходного состояния, блоки включения и отключения, формирователь временных интервалов, последовательно соединенные разделительный трансформатор, формирователь импульсов, блок контроля частоты, блок дозировки, при этом входы управляющего автомата соединены с выхо5 10052 дами формирователя импульсов, блока контроля частоты и блока включения, его выход разрешения разгрузки соединен с первым входом блока отключения и с вторым входом блока дозировки, а выход разрешения повторных включений соединен с третьим входом блока дозировки и первым входом блока включений, причем второй вход блока отключения соединен с выходом фор- 10 мирователя временных интервалов параллельно второму входу блока включения, дополнительно введены последовательно соединенные элементы И и

ЗАПРЕТ, а формирователь временных 15 интервалов выполнен на реверсивном счетчике импульсов, счетный вход которого подключен к выходу элемента

ЗАПРЕТ, вход разрешения суммирования соединен с входом элемента И и под- 20 ключен к выходу разрешения разгрузки управляющего автомата, вход разрешения БМчитания — к выходу разрешения повторных включений управляющего автомата, вход установки в ноль - к 25 выходу органа установки исходного состояния управляющего автомата, а вход последнего подключен к выходу блока включения, при этом второй вход элемента ЗАПРЕТ подключен к выходу блока дозировки, а второй вход элемента И - к выходу блока отключения.

На фиг. 1 показана схема предла35 гаемого устройства; на фиг. 2 - частный случай каскадного аварийного режима энергосистемы для анализа динамики функционирования устройства на всех этапах развития аварийного режима.

Устройство содержит разделительный трансформатор 1, формирователь импульсов (ФИ) 2, блок контроля частоты (БКЧ) 3, управляющий автомат

45 (УА) 4, включающий орган установки исходного состояния (УИС) 5, блок дозировки (БД) 6, формирователь временных интервалов (ФВИ) 7 на основе реверсивного счетчика, элемент И 8; элемент ЗАПРЕТ 9, блок включения (БВ) 10 с необходимым числом очередей включения нагрузки; блок отключения (БО) 11 с необходимым чис. лом очередей отключения нагрузки.

На фиг ° 2 позициями 12-22 обозначены точки моментов изменения состояний управляющего автомата 4 на кривых аварийного изменения частоты.

09 6

При номинальной частоте контролируемой энергосистемы устройство находится в исходном состоянии, заданном оперативным персоналом либо автоматически самим устройством после завершения предыдущего цикла дейст-. вия. Исходное состояние сохраняется при колебаниях контролируемой частоты до уровня запуска разгрузки fop и характеризуется наличием выходного сигнала УИС 5, обнуляющего регерсив" ный счетчик ФВИ 7, и отсутствием разрешающих сигналов разгрузки и повторного включения УА 4.

При снижении частоты Гс ниже уровня запуска разгрузки f Р появляется сигнал разрешения работы разгрузки на выходе управляющего автомата 4 и одновременно производится сброс исходного состояния УИС 5. Последним разрешается работа реверсивного счетчика ФВИ 7. Блок дозировки 6 формирует пачки импульсов (циклические дозы) Л.И, число импульсов в которых в каждой точке кривой изменения частоты с заданным шагом дискретности определяется величиной отклондйий текущих значений частоты от уровня запуска разгрузки с учетом знака производной аварийного изменения час тоты. Это обеспечивает процесс адаптации темпа отключения очередей нагрузки текущему этапу развития аварийного режима — снижения, зависания или восстановления частоты. Управляющим сигналом управляющего автомата 4 разрешается последовательное суммирование числа импульсов ЬЙ.

Процесс последовательного накопления последних реверсивным счетчиком ФВИ 7 постоянно и одновременно дешифрируется блоками отключения 11 и включения 10. Однако работа последнего в данном режиме работы устройства блокируется отсутствием управляющего сигнала разрешения повторных включений управляющего автомата 4. Поскольку уставки на срабатывание очередей разгрузки заданы рядом значений чисел импульсов, то по достижении последних и производится последовательное отключение соответствующих очередей нагрузки.

При ликвидации аварийного дефицита мощности за счет отключения on" ределенного числа очередей нагрузки и восстановлении контролируемой частоты fc выше уровня запуска разгрузки f p (выше точки 13) происходит

7 10052 смена состояния управляющего автомата

4, в результате чего сигнал разрешения разгрузки последнего, поступающий на вход разрешения суммирования ðåâåðсивного счетчика ФВИ 7, исчезает.

Действие разгрузки прекращается вследствие отсутствия разрешения процесса

1 накопления реверсивным счетчиком

ФВИ 7 циклических доз ЬМ до моментов достижения заданных чисел импульсов 0 уставок последующих очередей разгрузки. Это состояние управляющего автомата 4, а соответственно и всего устройства сохраняется в интервале изменения частоты f между уровнями и Ч пв (точками 13- 16 или 13- 14), причем обнуление реверсивного счетчи . ка ФВИ 7 органом УИС 5 не производится и на нем сохраняется число импульсов накопленных циклических доз 20

Ьй в процессе разгрузки, В случае возникновения дополнительного дефицита мощности и повтор" ном снижении частоты контролируемой энергосистемы ниже уровня f p {кри- 5 вая 14- 15) вновь появляется сигнал управляющего автомата 4, разрешающий продолжение суммирования импульсов циклических доз Ь Й и дальнейшую последовательную работу очередей раэ- З0 грузки блока отключения 11 до момента выхода уровня частоты выше значения f < в точке 15. Если же величина дополнительного дефицита мощности настолько велика, что не может быть ликвидирована только с помощью данного комплекта частотной разгрузки, частота может зависнуть на пониженном уровне после срабатывания всех очередей разгрузки данного комплекта. В момент срабатывания последней очереди разгрузки и при наличии управляющего сигнала раз решения разгрузки управляющего автомата 4 единичным выходным сигналом элемента И 8 через элемент ЗАПРЕТ 9 будет запрещено дальнейшее поступление циклических доз ДИ на накопление реверсивным счетчиком

ФВИ 7. Таким образом исключено переполнение реверсивного счетчика в указанном режиме изменения частоты и вход его в зону f >+ f< f+>q с произвольно накопленным числом импульсов. Этим достигнута подготовка корректного действия повторных вклю55 чений при дальнейшем восстановлении частоты до уровня f>>8 и обеспеченив процесса включения именно с последней отключенной очереди разгрузки, Следовательно, запрет поступления импульсов Ьй с блока дозировки 6 производится только в единственном случае — при нахождении уровня частоты в зоне разгрузки, что подтверждается единичным уровнем выхода раз" решения разгрузки УА -4, и по срабатыванию последней очереди разгрузки, что подтверждается единичным сигналом на другом входе элемента И 8. Во всех остальных возможных режимах функционирования цифрового комплексного автомата поступление циклических доз 5N на вход реверсивного счетчика ФВИ 7 дополнительно не блокируется.

В случае неизменности процесса восстановления частоты (кривая 1316-17) по достижении уровня запуска повторных включений f >@ происходит смена состояния управляющего автомата 4, результатом которого является появление на его выходе сигнала, разрешающего повторные включения при исчезновении сигнала разрешения разгрузки. Этим задается режим вычитания реверсивного счетчика ФВИ 7 при поступлении циклических доз Ь Й с блока дозировки 6 от суммарного числа импульсов, накопленного в процессе разгрузки, разрешается работа блока включения 10 по факту дешифрирования уставки включения очереди нагрузки в процессе вычитания содержимого реверсивного счетчика и предупреждается работа блока отключения 11, Поскольку уставки на включение очередей нагрузки представлены рядом дискретных чисе.п импульсов, уменьшающихся от первой очереди повторных включений к последней, то процесс последовательного включения потребителей начнется с последнего отключенного потребителя разгрузкой (наиболее ответственного из отключенного ряда потребителей) без какой-либо дополнительной временной задержки и будет продолжаться до момента включения всех потребителей, отключенных действием разгрузки, или пов--орного снижения частоты ниже уровня запуска повторных включений

Г 0в . При этом темп поочередного включения потребителей полностью подчинен закону функционирования известного устройства эа счет сохранеwHR зависимости формирования циклических доэ АN в зоне повторных вклю9 10052 чений от интегральной величины текущих превышений восстановленной частоты над уровнем запуска повторных включений с учетом знака производной изменения частоты. Этим сохранен прин- 5 цип адаптации темпа включения очередей нагрузки текущей динамике восстановления частоты на каждом этапе в зоне повгорных включений - восстановлении, зависании или снижении час- 1О тоты.

В случае наличия благоприятных факторов (активного ввода резерва мощности, восстановления связи дефицитного энергорайона с энергообьединением и др.) восстановление частоты происходит аналогично участку

16-17. B результате этого происходит поочередное включение потребителей, отклюЧенных действием разгрузки, от 20 последней отключенной до первой очереди. При этом в момент подачи сигнала на включение последней очереди

ЧАПВ, являющейся первой очередью разгрузхи, и при наличии управляюще- 25

ro сигнала разрешения повторных включений УА 4 происходит автоматический возврат органа УИС 5 в исходное состояние, когда на выходе последнего появляется нулевой сигнал сброса со 30 держимого реверсивного счетчика

ФВИ 7, а также отсутствуют сигналы разрешения разгрузки и повторных включений УА 4. Устройство готово к повторному адаптивному функционированию.

В случае же отсутствия благоприятных факторов для восстановления частоты и тем более при возникновении дополнительных дефицитов мощности восстановление частоты прекращается и она может изменяться аналогично кривой 16- 18-19 и далее. Вследствие разрешения повторного включения по,требителей сигналом УА 4 в соответст- вии с конкретной динамикой поступления циклических доз bN в зоне f

1 f3n6 определенная часть очередей включена. Темп включения потребителей полностью определяется характером изменения частоты на участке 16-18.

При этом в процессе вычитания циклических доз Ьй из числа импульсов, накопленных на реверсивном счетчике

ФВИ 7, на этапе разгрузки по выходу

55 частоты из зоны f > 113 на послеДнем останется определенное число импульсов и определенное число невключенных очередей. Исчезновение

09 10 управляющих сигналов разрешения УА 4. предупреждает работу устройства на . участке 18-19, где зр т Гс." ъпВ

Содержимое реверсивного счетчика

ФВИ 7 сохраняется неизменным. с момента прекращения повторных включений.

Аварийное снижение частоты ниже уровня fop (точки 19) приводит к изменению состояния управляющего автомата 4 и к имеющемуся числу импульсов реверсивного счетчика ФВИ 7. По сигналу разрешения суммирования цик" лических доз b.N производится его дальнейшее циклическое заполнение.

Поскольку сигналами управляющего автомата 4 работа блока включения 10 на данном этапе блокирована, а работа блока отключения 11 разрешена, последний по результату суммирования начнет процесс поочередного отключения очередей нагрузки с первой неотключенной очереди, т.е. очереди, » которая была последней включена на этапе повторного включения. Таким образом, процесс разгрузки. начнется с момента 1с.с f>p без каких-либо дополнительных задержек на срабатывание и именно с первой неотключенной очереди. В дальнейшем процесс селективного последовательного отключения последующих очередей с темпом отключения, отвечающим конкретной динамике изменения частоты на участке 19-20, будет продолжаться до подъема уровня частоты выше f>p . Ис" чезновением сигнала разрешения разгрузки с УА 4 на блоке отключения 11 и реверсивном счетчике ФВИ 7 действие разгрузки прекращается. Обнуление реверсивного счетчика ФВИ 7 органом УИС 5 не производится и на нем сохраняется число импульсов, накопленное за время действия разгрузки до момента достижения восстанавливаемой частотой уровня запуска повторных включений dna . По достижении последней и появлению сигнала разрешения повторных включений управ" ляющего автомата 4 обеспечивается режим вычитания реверсивного счетчика ФВИ 7 импульсными дозами 6 tl, поступающими с блока дозировки 6 в соответствии с текущей динамикой восстановления частоты. В этом случае функционирование устройства аналогично его действию на участке

16- 17. По сигналу о включении последней очереди повторных включений, 1005209 12 перерывов питания при возникновении аварийных дефицитов мощности, Формула изобретения

11 являющейся первой очередью разгруз ки, и наличии управляющего сигнала разрешения повторных включений управляющего автомата 4 производится автоматическая установка органа 5

УИГ 5 в исходное состояние. Последним обеспечивается обнуление реверсивного счетчика ФВИ 7 и съем сигнала разрешения повторных включений при отсутствии сигнала разрешения разгрузки УЯ 4, т.е. полная подготовка устройства к повторному циклу адаптивного функционирования в любом режиме вероятностного характера изменения частоты в дефицитной энергосистеме °

Замена в основном устройстве формирователя временных интервалов, выполненного на последовательном накапливающем счетчике, на реверсивный >0 счетчик с последующим изменением от" дельных связей позволяет получить совершенно новое качество Функционирования цифрового комплексного автомата частотной разгрузки и частотных повторных включений без какого-либо ухудшения присущих ему адаптивных свойств при ликвидации аварийных режимов, .связанных с возникновением дефицитов мощности. Это качество выра- ЗО жается в получении мгновенной готовности цифрового автомата к выполнению разгрузки или повторных включений после смены условий для выполнения соответствующих режимов цифрового автомата. Введение последовательно соединенных элементов И и ЗАПРЕТ позволяет сохранить корректность функционирования цифрового комплексного автомата на любом этапе изменения @g частоты в контролируемой энергосистеме независимо от длительности его существования.

Исключение задержки работы частот45 ной разгрузки способствует эффективному предупреждению аварийного снижения частоты до критического уровня °

Исключение задержки работы повторных включений способствует эффективному ускорению восстановления питания потребителей, отключенных действием чаcòîòíoé разгрузки. Это в значительной мере может способствовать восстановлению технологических процессов ответственных производств, успешному самозапуску ответственных двигателей потребителей, что уменьшает народнохозяйственный ущерб от

Цифровой комплексный автомат частотной разгрузки (АЧР) и частотного повторного включения (ЧАПВ), содержа. щий управляющий автомат с органом ус. тановки исходного состояния, блоки включения и отключения., формирователь временных интервалов, последовательно соединенные разделительный трансформатор, формирователь импульсов, блок контроля частоты, блок дозировки, при этом входы управляющего автомата соединены с выходами формирователя импульсов, блока контроля частоты и блока включения„ его выход разрешения разгрузки соединен с первым входом блока отключения и с вторым входом блока дозировки, а выход разрешения повторного включения соединен с третьим входом блока дозировки и первым входом блока включений, причем второй вход блока отключения соединен с выходом формирователя временных интервалов параллельно второму входу блока включения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности АЧР и ЧАПВ путем ускорения готовности к функционированию, дополнительно введены последовательно соединенные элементы И и ЗАПРЕТ, а формирователь временных интервалов выполнен на реверсивном счетчике импульсов, счетный вход которого подключен к выходу элемента ЗАПРЕТ, вход разрешения суммирования соединен с входом элемента И и подключен к выходу разрешения разгрузки управляющего автомата, вход разрешения вычитания — к выходу разрешения повторного включения управляющего автомата, вход установки в ноль — к выходу органа установки исходного состояния управляющего автомата, а вход последнего подключен к выходу блока включения, при этом второй вход элемента ЗАПРЕТ подключен к выходу блока дозировки, а второй вход элемента И - к выходу блока отключения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Дроздов А.Д. и др. Автоматизация энергетических систем. М., "Энергия, 1977, с. 305-316.

2. Авторское свидетельство СССР

И 8б6646, кл. Н 01 Н 83/00, 1980.

1005209 jnI Зф

Заказ 1916/72

Тираж 701 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал flflfl "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Н. Лоханина

Редактор М. Петрова Техред М.Тепер Корректор A. Ференц