Устройство для управления режимом электрической подстанции

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в частности, для регулирования напряже ния и реактивной мощности на узлово й подстанции электрической сети, в которой могут иметь место как избыток , так и дефицит реактивной мощности , вследствие чего она оснащается шунтйр ующими реакторами и непрерывно регулируемым источником реактивной мощности (ИРМ). Целью изобретения является повышение надежности. С этой целью в устройство введены блок знака приращения нагрузки 17 блок сравнения 8, реле 22, интегрально-пропорциональный блок 18, сумма-г а S 21 28 00 ю О1 О5 D ГЧ)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„ЯО„„132562О (5и 4 Н 02 J 3/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

r1O ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, „ „ 3;

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

27 28 (61) 1293789 (21) 3960035/24-07 (22) 08,10.85 (46) 23,07.87. Бюл. У 27 (71) Всесоюзный государственный проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт энергетических систем и электрических сетей

Энергосетьпроект" (72) А.Д,Веселов, С,Н,Макаровский и Л.В.Росман (53) 621.311.072,2 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР У 1293789, кл, H 02 J 3/12, 17.06.85. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПОДСТАНЦИИ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в частности, для регулирования напряже-.. ния и реактивной мощности на узловой подстанции электрической сети, в которой могут иметь место как избыток, так и дефицит реактивной мощности, вследствие чего она оснащается шунтйрующими реакторами и непрерывно регулируемым источником реактивной мощности (ИРГ1, Целью изобретения является повышение надежности, С этой целью в устройство введены блок знака приращения нагрузки 17, блок сравнения 8, реле 22, интегрально-пропорциональный блок 18, сумма-.

13 тор 21, ограничитель 20, запоминающий блок 19 и его блок включения 9 и функциональный преобразователь 11.

На вход блока 17 подается средняя величина P активной мощности линии электропередачи, На выходах этого блока формируются сигналы, которые, поступая на входы логических элементов И 16 и 14, деблокируют команды включения и отключения реакторов, вырабатываемые блоками переключения реакторов 6,7 и функциональным преобразователем 10. Тем самым реализуется запрет на включение реакторов в период роста нагрузки линии электропередачи 1 и их отключение при ее разгрузке, что необходимо для обеспечения селективности действия канала коммутации, образованного

25620 блоками 5-8, 10 12-16 канала управления HPM 3, в который входят блоки

4,9,11,18-21. Функциональный преобразователь 11 с четырьмя входами преобразует сигналы датчиков 25, 27,28 и трансформатора 26 в сигнал 0 „„, представляющий собой основное значе-. ние уставки на входе автоматического регулятора напряжения 4 в соответствии с заложенной в него функциональной зависимостью. Устройство обеспечивает скоординированное одновременное управление реакторами (дискретными средствами) и ИРМ (непрерывно управляемое средство), а при установке его на нескольких подстанциях осуществляет надежное, точное и экономическое ведение суточного режима целого региона. 1 ил.

1

Изобретение относится к технике, и может быть использовано, в част- ности, для регулирования напряжения и реактивной мощности на узловой подстанции электрической сети, в которой могут иметь место как избыток, так и дефицит реактивной мощности, вследствие чего она оснащается шунтирующими реакторами и непрерывно регулируемым источником реактивной мощности и является усовершенствованием по,авт,св. У 1293?89, Цель изобретения — повышение надежности, На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства для управления режимом электрической подстанции, Подстанция расположена в промежуточной точке линии 1 электропередачи (ВЛ). На подстанции установлены коммутируемые шунтовые реакторы 2 и непрерывно регулируемый источник 3 реактивной мощности (ИРМ) с автомати ческим регулятором 4 напряжения (APH)

Предлагаемое устройство управления содержит схему 5 управления реакторами, блоки 6 и 7 переключения реакторов, блок 8 сравнения, блок 9 включения запоминающего блока, функциональные преобразователи 10 и ll, логические элементы ИЛИ 12 и 13, 2

И 14-16, блок 17 знака приращения нагрузки, интегрально-пропорциональный блок 18, запоминающий блок 19, ограничитель 20, сумматор 21, реле 22 с контактами 23 и 24, а также датчик

25 нагрузки HPM измерительный трансформатор 26 напряжения шин и датчики активной 27 и реактивной 28 мощности линии электропередачи.

Вход "Отключить" схемы 5 управления реакторами подключен к выходу логического элемента И 15, один из входов которого соединен с выходом логического элемента ИЛИ 12, а три входа последнего подключены к выходам "Отключить" блоков 6 и 7 переключения реакторов и к выходу функционального преобразователя 10. Входы блоков 6 и 7 переключения реакторов подключены соответственно к датчику 25 нагрузки ИР11 и к трансформатору 26 напряжения шин подстанции, Два входа функционального преобразователя 10 подключены к датчикам активной 27 и реактивной 28 мощности линии 1 электропередачи.

Второй вход логического элемента

И 15 соединен с выходом логического элемента И 14, один из входов которого соединен с выходом блока 8 сравнения, а вход последнего - с третьим выходом блока. 7 переключения реакто1325620 4 ров. Второй вход логического элемента И 14 соединен с выходом "Минус" блока 17 знака приращения нагрузки, вход которого подключен к датчику

27 активной мощности ВЛ..

Вход "Включить" схемы 5 управления реакторами подключен к выходу логического элемента И 16, один из входов которого соединен с выходом логического элемента ИЛИ 13, а два входа последнего подключены к выходам "Включить" блоков 6 и 7 переключения реакторов.

Второй вход логического элемента

И 16 соединен с выходом "Плюс" блока 17 знака приращения нагрузки.

Вход АРН 4 соединен с выходом сумматора 21, один из двух входов которого соединен с выходом ограничителя 20. Вход его подключен к выходу функционального преобразователя ll а четыре входа последнего соединены с датчиками 25,27 и 28 и измерительным трасформатором 26 напряжением.

Второй вход ограничителя 20 подключен к выходу запоминающего устройства 19, а его вход через замкнутый контакт 23 реле 22 соединен с выходом функционального преобразователя 11.

Второй вход сумматора 21 подключен к выходу интегрально-пропорционального блока 18 непосредственно и к входу этого блока через замкнутый контакт 24 реле 22. Вход блока

18 через разомкнутый контакт 24 релее 22 соединен с обмоткой реле 22 и с выходом блока 9 включения запоминающего блока, два входа которого подключены к третьему и четвертому выходам блока 7 переключения реакторов.

Предлагаемое устройство предназначено для работы во всех нормальных эксплуатационных режимах, которые характеризуются изменением в широких пределах потоков активной (Р „ ) и реактивной (Qк )мощности.

Одновременно, с изменением нагрузки линии 1 электропередачи под воздействием АРН 4 изменяется нагрузка

ИРМ, а также напряжение на шинах подстанции, так как его регулирование происходит с определенным статизмом, зависящим как от настройки АРН, так и от способа подключения ИРМ 3 к контролируемым шинам подстанции непосредственно или через реактивное сопротивление).

При разгрузке линии электропередаI чи ИРМ переходит в режим потребления реактивной мощности, а напряжение на шинах подстанции Имеет тенденцию к росту.

Увеличение потока активной мощности по линии электропередачи приводит к росту нагрузки ИРМ в сторону

lð генерации и к снижению напряжения на шинах подстанции.

Блок 6 переключения реакторов объединяет в себе два блока 29 и 30 сравнения, на входы которых подается осредненная величина нагрузки Q

ИРМ 3. В блоке 29 эта величина сравнивается с уставкой Q — максимально ( допустимым потреблением реактивной щн ZPM и при условии О." - 0 ° 0

Zp вырабатывается сигнал "Включить".

В блоке 30 производится сравнение Q с уставкой Q — максимально допустимой генерацией реактивной мощности

ИРМ. При условии Q - Q <0 блок 30

25 вырабатывает сигнал "Отключить".

В зависимости от величины,уставки . по напряжению (U>„ä ) на входе APH 4 при изменении нагрузки линии 1 электропередачи может происходить либо исчерпание регулировочного диапазона

ИРМ (определяемого разностью Q " "Q ) при допустимом уровне напряжения на шинах подстанции, либо достигается предельный уровень этого напряжения при достаточном регулировочном диапазоне HPM.

Контроль уровня напряжения шин ( подстанции осуществляется блоком 7 переключения реакторов, который ана40 логичен блоку 6 и объединяет в себе блоки 31 и 32 сравнения, На входы блоков 31 и 32 подается осредненная величина О напряжения на шинах подстанции, которая в блоке

46 32- сравнивается с максимально допустимым уровнем U а в блоке 31 с

MOlkC мин минимально доп (чтимым уровнем U .макс

При условии U - U 0 вырабатывается сигнал "Включить", а при условии

U - U "" (0 — сигнал "Отключить".

11 tt tl

Сигналы "Включить" и Отключить выработанные блоками 6 и 7 переключения реакторов, через логические элементы ИЛИ 12 и 13 и логические элементы И 15 и 16 поступают íà axo" ды "Включить" и "Отключить" схемы 5 управления реакторами, макс макс

Разностный сигнал d U 0-U с выхода блока 32 сравнения, входяще5 13 го в состав блока 7 переключения реакторов, подается на вход блока 8 сравнения, в котором сравнивается с уставкой равной величине изменения (скачка) напряжения на шинах подстанции при отключении одного реактора, Mol ко

При условии ь0 " U ot, о 0 блок сравнения вырабатывает сигнал который через логический элемент

И 14 подается на второй вход логического элемента И 15 и обеспечивает деблокировку сигналов отключения реакторов, вырабатываемых блоками

6 и 7 переключения реакторов и функциональным преобразователем 10. Таким образом предотвращается преждевременное отключение очередного р». актора, которое может вызвать недопустимое повышение напряжения на шинах подстанции.

Функциональный преобразователь 10,, представляющий собой последовательно=. соединение собственно функционально25620 при dP/dt < 0

1 при dP/d 0 или S

О при dP/dt ? 0

0 при dP/dt: < 0

При замкнутом состоянии контакта

?3 опорная ЭДС на выходе запоминающего блока 19 изменяется синхронно

) оон с сигналом Оз„д, вследствие чего or раничитель 20 не препятствует прохождению этого сигнала на вход сумматора 21. Б момент размыкания контакта

5, 23 запоминающий блок 9 запоминает сиг-:

J оон нал (U»,> „„, фиксируя тем самьм опорную ЭДС ограничителя 20, который теперь препятствует дальнейшему изоон менению U „ на входе сумматора 21.

1 р2в о е у

Эти сигналы „поступая соответственно на входы логических элементов

И 16 и 14, деблокируют команды включения и отключения реакторов, нырзбатываемые блоками 6 и 7 переключения реакторов и функциональным преобразователем 10. Тем самым в устройстве реализуется запрет па включение реакторов в период роста нагрузки лин -1-,-:

1 электропередачи и их отключение пр:». ее разгрузке, что необходимо для обеспечения селективности действия канала коммутации, образованного блоками 5-8, 10,12-16 и канапа управления ИРИ, в который входят блоки 4,9, 11,18-21.

Функциональный преобразователь 11 с четырьмя входами преобразует сигналы датчиков 25, 27 и 28 и трансформаоон тора 26 в сигнал U,<, представляющий собой основное значение уставки на входе APH 4, в соответствии с заложенной в него функциональной зависимостью.

В частности, такой зависимостью служит регрессивное уравнение вида ос -М

U аР11 + Ь1 + CQ +gU го преобразователя с двумя входами и порогового элемента, преобразует сигналы датчиков активной 27 и реактивной 28 линии 1 электропередачи в сигналы, фиксирующие предельные запа= сы пропускной способности электропере дачи по условиям надежности.

Сигнал> вырабатываемый функциональ-ным преобразователем, суммируется в

10 элементе ИЛИ 12 с сигналами "Откл.ачить", вырабатываемому блоками б и 7 переключения реакторов, Блок 17 згака прирашения нагрузки представляет собой дифференциру15 ющее звено с подключенным к его выходу нуль-индикатором с двумя выходы.и. На вход дифференциатора подает--ся средняя величина Р активной мощности линии электропередачи, сигнал

20 па его выходе, пропорциональный дР/dt:, поступает на вход нуль-индикатора, на выходах Плюс и Ъинус" которого формируются сигналы задающее оптимальное значение уставосн ки 0 д в зависимости от параметров режима подстанции и нагрузки ИРИ, где а, Ь, с и g — коэффициенты регрессии

Основная составляющая усгавки по оси

35 напряжению U,„сформированная функциональным преобразователем 11, через ограничитель 20 подается на один из входов сумматора 2!, f г10 Ограничитель 20 представляет соб ой диодный о гр аничк тель с оп орной

ЭДС, поступающей с выхода запоминающего блока 19, на вход которого черенормально замкнутый контакт 23 реле осн

15 22 подается величина U „ с выхода функционального преобразователя 11, 1325620

0-(0 " е) л0" к + е > 0 при мин U (О акс

-(U + е) c О. при при

Блок 9 включения запоминающего блока, реле 22 и интегрально-пропорциональный блок 18 образуют автоматический ограничитель напряжения на шинах подстанции, который работает следующим образом.

Блок 9 включения запоминающего блока объединяет в себе два блока 33 и 34 сравнения и логический элемент

ИЛИ 35, к входам которого подключены выходы блоков сравнения. U дU" - е (О

При А0 + е r0 или л0 макс мин

-e (О происходит срабатывание реле 22, подключенного к выходу блока 9 включения запоминающего блока, которое контактом 24 расшунтирует обратную связь интегрально-пропорционального

Рлока 18, имеющего передаточную функ1 цию M(P)= К +----, и накапливает сигТрр нал коррекции уставки d 0 д, который складывается в сумматоре с основосн нои составляющей U а„и уменьшает (или увеличивает ) ee, поддерживая тем самым напряжение на шинах подстанции на предельно допустимом уров(0 Р84 0 макс 0ПР Омнн +

Одновременно контактом 23 реле

22 вход запоминающего блока 19 отключается от выхода функционального преобразователя 11, на выходе запоминающего блока 19 прн этом фиксируется запомненное значение îñновной составляющей уставки IIQ напряжению, которое служит одновременно опорным напряжением диодного ограничителя 20. В результате последний препятствует дальнейшему изменеосн нию составляющей уставки U чем предотвращается возможное противо-. действие функционального преобразователя 11 действию ограничителя напряжения, При возврате напряжения на шинах подстанции в допустимые пределы (что может быть выэывано, например, изменением загрузки линии 1 электропередачи )исчезает сигнал на выходе блока 9 включения запоминающего блока, что приводит к переключению контакта 24 и замыканию контакта 23.

При этом возобновляется возможность

На входы блоков 33 и 34 сравнения макс подаются разностные сигналы A U

0 Омакс 0 мнн gU 0 ммн выходов блоков 33 и 34 сравнения, входящих в состав блока 7 переключения реакторов, где сравниваются с уставкой е.

На выходе блока включения запомина10 ющего устройства появляется знакопеременный сигнал изменения основной составляющей усосн тавки по напряжению U «от функци20 онального преобразователя 11.

Контакт 24 отключает вход интегрально-пропорционального блока 18 от выхода блока 9 и шуитирует обратную связь блока 18, вследствие чего. сигнал 0 „ на вь ходе блока

18 уменьшается до нуля. Этим достигается автоматический возврат к основ" ной уставке по напряжению при исчез30 новении причины, вызывающей недопустимые отклонения напряжения °

Таким образом, наличие в устройстве второго и третьего логического

35 элементов И, блока знака приращения нагрузки, включения запоминающего устройства, блока сравнения, реле, интегрально-пропорционального блока, сумматора, ограничителя, запоминаю40 щего устройства и второго функционального преобразователя повышает надежность совместного управления реакторами и источниками реактивной мощности как в пределах одной подстан45 ции, так и одновременно на нескольких энергообъектах.

Предлагаемое устройство управления облегчает работу дежурного персонала по ведению нормального режима подстанции, обеспечивает скоординированное одновременное управление реакторами (дискретными средствами) н источником реактивной мощности

55 (непрерывно упРавляемое сРедство), а при установке его на нескольких подстанциях осуществляет надежное точное и экономичное ведение суточного Режима целого региона.

25620 10 единен с выходом "Минус" блока знака приращения нагрузки, выход блока сравнения через третий элемент И соединен с первым элементом И, вход автоматического регулятора напряжения через сумматор, ограничитель и второй функциональный преобразователь соединен с датчиками активной и реактивной мощности линии электропереда1Î чи, датчиком нагрузки источника реактивной мощности и трансформатором напряжения шин подстанции, второй вход ограничи.геля через запоминающий блок и замкнутый контакт реле соеди15 нен с выходом второго функционально-. го преобразователя, второй вход сум.матора через интегрально-пропорциональный блок и разомкнутый контакт реле соединен с. выходом блока вклю0 чения запоминающего блока, входы которого соединены с третьим и четвертым выходами второго блока переключения реакторов, одновременно вход интегрально-пропорционального блока

25 через замкнутый контакт реле соединен со своим выходом, а обмотка реле подключена к выходу блока включения запоминающего блока.

9 13

Формула изобретения

Устройство для. управления режимом электрической подстанции по авт.св. У 1293789, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено блоком зна-. ка приращения нагрузки, запоминающим блоком, блоком включения запоминающего блока, выполненного в виде двух блоков сравнения и элемента ИЛИ, реле, интегрально-пропорциональным блоком, сумматором, ограничителем, вторым и третьим элементами И и функциональным преобразователем параметров режима подстанции и нагрузки источника реактивной мощности в сигнал, задающий оптимальное значение уставки, причем вход "Включить" схемы управления реакторами через второй элемент И соединен с выходом "Плюс" блока знака приращения нагрузки, вход которого соединен с датчиком активной мощности линии электропередачи, выход первого : элемента ИЛИ через второй элемент И соединен с входом "Включить" схемы управления реакторами, второй вход первого элемента И через третий,элемент И соСоставитель О,Наказная

Техред В.Кадар

Корректор С,Шекмар

Редактор И.Блаиар

Заказ 3120/52

Тираж 617

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная,4