Устройство фиксации статической перегрузки сети энергосистемы по углу

 

УСТРОЙСТВО ФИКСАЦИИ СТАТИЧЕСКОЙ ПЕРЕГРУЗКИ СЕТИ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ ПО УГЛУ, включающей в себя узлы с генераторами и нагрузкой, содержащее блок измерения разности фаз напряжений с числом входов по числу узлов энергосистемы и блок реагирующих органов, отличающееся тем. что,с целью повьшения точности фиксаоди факта и места перегрузки сети энергосистемы, характеризующейся многомерной областью устойчивости в координатах взаимных углов напряжений узлов, оно.содержит функ-. циональный преобразователь, выполненный из сумматоров, входы каждого из которых соединены с входами функционального преобр.азователя,. передаточные функции и число сумматоров соответствует полиномам, аппроксимирующим границу области устойчивое-, ти, к их числу, а выходы сумматоров являются выходами функциональпоО преобразователя, элемент ИЛИ, сумматоры , инверторы, пороговые элементы, элементы НЕ, элементы выдержки времени , группы элементов И, причем число групп соответствует числу элементов выдержек времени, а каждому пороговому элементу соответствует один элемент И в группе, при этом каждь® выход блока измерения разности фаз напряжений соединен с соответствующим входом функционального преобразователя и одновременно с соответствующим входом каждого из сум - 3 маторов,- выход каждого из которых соединен с входом одного порогового элемента нвпосредственно,.а с входом другого порогового элемента - через инвертор, входы блока реагирующих элементов соед:1неньт с выходами .функционального преобразователя, а выходы - с входами элемента ИЛИ, выход которого связан с входами-эле01 ментов вьщержек времени, выход дого из которьк подключен к первому входу каждого элемента И своей группы , второй и третий входы элемено ч тов И соответственно подключены к выходу порогового элемента и через элемент НЕ к выходу последующего порогового элемента, а вход последнего элемента И подключен к вьсходу последнего порогового элемента и через , элемент НЕ к выходу первого порогового элемента, причем выходы всех элементов И всех групп являются выходами устройства.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУЬЛИН

4(sli Н 02 J 3/24

«»» ««»»»«»»»»»" »«»»»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ! 1О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3711324/24-07 (22} 19.03.,84 (46) 30.05.85. Бюл. Ф 20 (72) И,З.Глускин, M.À.Хвощинская и Л.Н»Чекаловец (71) Ордена Октябрьской Резолюции всесоюзный государственный проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт энергетических систем и электрических сетей "Энергосетьпроект" (53) 62!.316.728(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 653678, кл. Н 02 3 3/24, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 1056355, кл. Н 02 J 3/24, 1982. (54) (57) УСТРОЙСТВО ФИКСАЦИИ СТАТИЧЕСКОЙ ПЕРЕГРУЗКИ СЕТ« .ЭНЕРГОСИСТЕМЫ ПО УГЛУ, включающей в себя узлы с генераторами и нагрузкой, содержащее блок измерения разности фаз напряжений с числом входов по числу узлов энергосистемы и блок реагирующих органов, о т л и ч а ю щ е е с я тем. что,с целью повыщения точности фиксации факта и места перегрузки сети энергосистемы, характеризующейся многомерной областью устойчивости в координатах взаимных углов напряжений узлов, оно.содержит функциональный преобразователь, выполненный из сумматоров, входы каждого иэ которых соединены с входами функционального преобразователя,. пере» даточные функции и число сумматоров соответствует полиномам, аппроксимирующим границу области устойчивос-, „„SU„„1159107 ти, к их числу, а выходы сумматоров являются выходами функционально о преобразователя, элемент ИЛИ, сумматоры, инверторы, пороговые элементы, элементы НЕ, элементы выдержки времени, группы элементов И, причем число групп соответствует числу элементов выдержек времени, а каждому пороговому элементу соответствует один элемент И в группе, при этом каждьй выход блока измерения разности фаз напряжений соединен с соответствующим входом функционального преобразователя и одновременно с . соответствующим входом каждого из сум маторов,- выход каждого из которых соединен с входом одного порогового элемента непосредственно,.а с входом другого порогового элемента — через инвертор, входы блока реагирующих элементов соединены с выходами функционального преобразователя, а выходы — с входами элемента ИЛИ, выход которого связан с входами. элементов выдержек времени, выход каждого иэ которых подключен к первому входу каждого элемента И своей группы, второй и третий входы элементов И соответственно подключены к выходу порогового элемента и через элемент НЕ к выходу последующего порогового элемента, а вход последнего элемента И подключен к выходу последнего порогового элемента и через.элемент НЕ к выходу первого порогового элемента, причем выходы всех элементов И всех групп являются выходами устройства.

9107

1 115 .Изобретение относится к области энергетики.и может быть использовано н устройствах протнвсаварийной автоматики энергосистем.

Известно устройство фиксации статической перегрузки электропередачи по углу, содержащее реагирующий элемент, на вход которого подается величина, пропорциональная текущему значению взаимного угла, между векторами напряжений двух узлов, и элементы ныдержки времени (! 1.

Такое устройство может быть использовано для фиксации статической перегрузки электропередачи, приведенной к двухмашинной.

Известно устройство фиксации статической перегрузки электропередач по углу, связывающих узлы энергосистемы, включающие в себя генераторМ и нагрузку, содержащее блок измерения разности фаз напряжений с числом входов по числу узлов энергосистемы, блок реагирующих органон блок фиксации места небалан"1. .

Недостатком устройства является низкая точность фиксации перегрузки сети энергосистемы, характеризующейся многомерной областью устойчивости, Цель изобретения - повышение . точности фиксации факта и места перегрузки сети энергосистемы, характеризующейся многомерной областью устойчивости в координатах взаимных углов нятряжений узлов.

Поставленная цель достигается тем, что устройство фиксации статической перегрузки сети энергосистемы по углу, включающей в себя узлы с генераторами н нагрузкой, содержащее блок измерения разности фаз напряжений с числом входов по числу узлов энергосистемы и блок реагирующих органов дополнительно содержит элемент ИЛИ, функциональный преобразователь, сумматоры, инвер-. торы, пороговые элементы, элементы

НЕ, элементы выдержки времени, группы элементов И, причем число групп соответствует .числу элементов выдержек времени, а кажцому пороговому элементу соответствует один элемент И в группе, при этом каждый выход блока измерения разности фаз напряжений соединен с соответствующим входом функционального преобразователя и одновременно с соответствую20

50 щим входом каждого из сумматоров, выход каждого из которых соединен с входом одного порогового элемента непосредственно, а с входом другого порогового элемента - через. инвертор, входы блока реагирующих элементов соединены с выходами функционального преобразователя, а выходыс входами элемента ИЛИ, выход которого связан с входами элементов выдержек времени, выход .каждого из которых подключен к первому входу каждого элемента И своей группы, второй и третий входы элементов И соответственно подключены к выходу порогового элемента и через элемент НЕ к выходу последующего порогового элемента, а вход последнего элемента И подключен к выходу последнего порогового элемента и через элемент НЕ к выходу первого порогового элемента, причем выходы всех элементов И всех групп являются выходами устройства.

Функциональный преобразователь выполнен из сумматоров, входы каждого нз которых соединены с входами функционального преобразователя, передаточные функции и число сумматоров соответствует. линейным полиномам аппроксимирующим границу области устойчивости и их числу, выходы сумматоров являются выходами функционального преобразователя.

На фиг.1 показана схема энергосистемы; на фиг.2 — принципиальная схема устройства; на фиг.3 — принципиальная схема функционального преобразователя; на фиг,4 - область статической устойчивости, линейно аппроксимнрованная и разделенная на эоны.

Энергосистема (фиг.1) содержит взаимосвязанные узлы 1"3.

Устройство фиксации перегрузки (фиг.2) выполнено в виде блока измерения разности фаз напряжений 4, функционального преобразователя 5, блока реагирующих органов 6, элемента ИЛИ 7, элементов выдержки времени 8, 9, сумматоров 10, 11, иннерторов 12, 13, пороговых элементов 14-17, логических элементов HE

18-21, групп элементов И 22-29, число групп соответствует числу элементов выдержки времени 8,9, а число элементов И в каждой группе соответствует количеству порогоных элементов. При этом блок измерения разнос«

1159107

3 ти фаз напряжений 4 имеет входы по числу узлов энергосистемы и выходы по числу параметров, аналитически задающих границу многомерной области устойчивости. Выкоды блока разности фаз напряжений 4 соединены с соответствующими входами функционального преобразователя 5 и одновременно с соответствующими входами сумматоров

10-11, выкод каждого из которых под- 10 соедиНен к входу одного порогового элемента 14, 17 непосредственно и к другому пороговому элементу 15,16 че-, рез инвертор 12, 13. Блок реагирующих органов 6 включен между выходам

Функционального преобразователя 5 и входамн элемента ИЛИ 7, выход которого соединен с входами элементов выцержки времени 8,9, выходы элемента выдержки времени 8 подключены к пер- вым входам элемента И 22-25, а выход элемента выдержки времени 9 подключен к яервым входам элемента И 26-.29..

Вторые входы элемента И 22-25 первой группы подключены непосредствен- д но к выходу пороговых элементов 1417, а третьи входы соединены через элементы НЕ 18-19 со следующими пороговыми .элементами 14-17, причем второй вход последнего элемента

И 25 соединен непосредственно с .последним пороговым элементом 17, а третий вход элемента И 25 соединен через элемент НЕ 18 с первым пороговым элементом 14.

Функциональный преобразователь (фиг.3) состоит из сумматоров 30-35,. число которых равно числу линейных полиномов, аппроксимирующих границу области устойчивости, которое опре40 деляется необходимой точностью аппроксимации границы области устойчивости..

Принципиальная воэможность выполнения устройства фиксации статической перегрузки сети энергосистемы со сложной схемой, характеризующейся. многомерной областью устойчивости,.состоит в следующем. Область устойчивости может быть описана с достаточной для управления точ-4 костью уравнением: (11 б и — - )) где o„,d „d „„ - разность Фаз напря- жений узлов энергосистемы

k — значение функции при достижении параметрами режима энергосистемы границы области устоЛчивости.

Вместо разностей фаэ между напря« жениями одного узла и остальными (n-1) узлами могут быть взяты (n-1) разности вида

Область Устойчивости можно аппроксимировать линейными полиномами, т.е испольэовать линейную аппроксимацию.

При этом Функциональный преобразова- . тель может быть выполнен из сумматоров, количество которых соответствует количеству аппроксимирующих линей" ных полиномов. Так, на фиг.4 показана область статической устойчивости, ограниченная границей 36 и построенная для твехмашинной схемы энергосистемы, показанной на Фиг.1. Она линейно аппроксимируется шестью отрезками 37-42, причем каждому отрезку соответствует свой сумматор 30-35.

На вход сумматоров подаются сигналы от блока измерения разности фаз, пропорциональные „2,d"3, д „ („„1, а выходы подключены к блоку реагирующих органов.

Условия срабатывания схемы с реагирующими органами, включенными на выкод Функционального преобразова. теля и фиксирующими выход режима за границу области устойчивости, в общем виде записываются (5 1Ь " 1(n-б1 <(<-11 С1

К Ыбк К+...К d ъг (3 15 " 2(o-1) 1(p-<) У бК / б К Д )гС

Кр + 92 s 9 (и-11 (п- 11 Q

+К Д + бК У тд"

1где d"„„,,,... d „- текущие разности фаз напряжений электропередачи между узлами 1,2, ° °, 1

4у, d" .-.,,„- параметры срабатыва1 Ч ния реагирующих органов, a „К „„- постоянные коэффициенты — число узлов энергосистемы; — число линейных полиномов, аппроксимирующих границу об ласти устойчивости.

Уравнения системы (2) описывают на плоскости прямую, в пространстве

1159107 плоскость, в многомерном пространстве гиперплоскость.

При наруп|ении устойчивости возникает необходимость вернуть режим обратно в область устойчивости. Лпя

/ этого необходимо зафиксироват1, зону области устойчивости, через которую режим вьпоел за границу, а управление для возвращения режима в область устойчивости для одной зоны можно принять пасToEIHEtbtM, Число зон, на которые разбивается область устойчивости, определяется требуемой точностью управления. В простейлем случае разбиение области устойчивости можно выполнить с помощью линей ных полиномов с нулевым свободным членом. йа плоскости, например, это будут пряиь>е, проходящие через начало координат, на фиг.4 область устой- щ чивости разделена на четыре зоны осями координат 43,44. Уравнения, описывающие границы между зонами, при этом имеют такой же вид, что

II уравнения, олисывяощие внещние о5 границы области устойчивости, поэтому фиксация перехода из оцной зоны в другу1о выполняется также с помощью сумматоров с реагируююими органами на их Выходах. Условия срабатывания пороговььх элементов имеют вип 2, как и для блока реагирующих органов 6, ото1ичаются постоянных коэффициентов я уставки срабатывания.

Устройства работает следующим образом.

1lpH ВОзниквовекии аварийнОГО дефицита мощности, например, в узле 1 эквивалентный генератор узла начинает тормозиться и углы по связям 1-2 и 1-3 начш1ают одновременно увеличиваться, увеличиваются сигналы на первом и втором выходах блока разности фаз 4, поступающие непосредственно на входы функционального преобразовав таня 5, Сигнал на выходе функционального преобразователя 5 соответствует значению функциональной зависимости, заложенной в нем, и сигналои на его входах. Если сигнал на выходе функциональногo преобразователя 5 Hpet>btшает значение уставки срабатывания реагирующего органа 6, то на ега Выходе и на выходе элемента ИЛИ 7 появляетгя сигнал. С Выдержкой времени, определяемой элементам Выдержки вреи ..ни 8> служащей для предотвращения ложной работь> устройства лри качаниях, сигнал элемента ИЛИ 7 поступает на первый вход каждого элемента И 2225 первой группы.

Элемент выдержки времени 9 служит для образования BtopoEI ступени сраб тывания устройства, и выдержка времени на элементе 9 отличается от элемента 8 на величину ступени селективности. Сигнал с выхода элемента

ИЛИ 7 с выдержкой времени, определяемой элементом выдержки времени 9, поступает на первые входы элементов

И 26- 29 второй г руппы.

Одновременко сигналы с выходов блока изме1,.ния разности фаз напряжений 4 поступают на входы сумматоров 10, 11. Сигналы на выходах сумматоров 10, 11 соответствуют характеристикам, разделяюо1им область устойчивости на зоны для определения зоны Выхода режима за границу области устойчивости.

Пороговые элементы 14-17 срабатывают лри положительных сигналах на выходах сумматоров 10, 11, а пороговые элементы 15, 16 — при отрицательных сигналах на выходах сумматоров l0,11, которые при прохождении через инверторы 12, 13 также становятся положительными. Таким образом, зона области устойчивости, расположенная в первом квадранте системы координат, определяется срабатыванием порогового элемента 14 и несрабатыванием порогового элемента 15.

С по1>огового элемента 15 через элемент HE 19 подается сигнал на третий вход элемента И 2?, 26, на второй вход элемента И 22, 26 подается сигнал от порогового элеменга 14.

Вторая зона определяется срабатыванием порогового элемента 15 и несрабатыванием порогового элемента 16, сигнал которого через элемент НЕ 20 и сигнал от порогового элемента 15 подаются на второй элемент И 23, 27 и т.д.

Выходы всех элементов И 22-29 дВух гp пп яво1яются BbtxogBMEI устрой ства лри наличии фиксации выхода режима за границу области устойчивости и лри определении зоны, где режим вьпнел за границу, причем срабатывание элемента И В группе 22-25

1159107

7 или 26-29 определяет перегрузившееся сечение, срабатывание элементов И одной нли обеих групп определя- ет степень перегрузки.

Технико-экономическая э@4ективность изобретения обусловлена более полным использованием пропускной способности сетей энергосистемы.

11 :9.107

Составитель В.Герих

Редактор О.Коле-.никова Техред Л.Коцюбняк Корректор E.Ñèðîõìàí

Заказ 3602/53 Тираж 620 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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