Устройство для выявления асинхронного режима электропередачи

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к противоаварийной автоматике энергосистем, и может быть использовано в автоматике ликвидации асинхронного режима. Цель изобретения - повышение селективности устройства. Она достигается в основном за счет дополнительно введенного органа 10 контроля отношения амплитуд, который срабатывает только при значениях отношения минимальных амплитуд тока начального и последующих циклов его колебаний к максимальной амплитуде начального цикла менее расчетного, а возвращается в исходное состояние при значениях отношения максимальных амплитуд тока последующих циклов к максимальной амплитуде начального цикла более расчетного. Через три-четыре цикла колебаний тока оба эти условия выполняются в течение каждого цикла только при асинхронном режиме. При синхронных качаниях из-за затухания колебаний хотя бы одно из них нарушается. При этом с помощью логического блока 15 установочных сигналов осуществляется сброс органа 10 и органа 16 выдержки времени. Кроме упомянутых блоков устройство содержит пусковой орган 1 с формирователем 11 абсолютного значения, логические элементы 2, 3 для управления работой органа 4 контроля периода колебаний тока и формирователь 5 импульсов заданной длительности из нуль-индикатора 9, инерционного звена 6, регулируемого делителя 7 и компаратора 8. Наличие двух выходов позволяет раздельно формировать команды на ресинхронизацию и деление системы. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я}з Н 02 J 3/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ!

К AQTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4615097/07 (22) ОБЛ2.88 (46) 07.07.91. Бал. М 25 (71) Дальневосточный политехнический институт им. B.В, Куйбышева (72) В.С. Г1астухов и В.А. Кислюков (53) 62 : . 16.728 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 843096, кл. H 02 J 3/24, 1979, Авторское свидетельство СССР

М 993386, кл, Н 02 | 3/24., 1981.

Беркович M.A. и др. Основы автоматики энергосистем. — M.: Энергия, 1967, с. 390, Авторское свидетельство СССР

М 1575264, кл. Н 02 J 3/24, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ

АСИНХРОННОГО РЕЖИМА ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

„„5U 1661913 А1 (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к противоаварийной автоматике энергосистем, и может быть использовано в автоматике ликвидации асинхронного режима. Цель изобретения — повышение селективности устройства. Она достигается в основном эа счет дополнительно введенного органа 10 контроля отношения амплитуд, который срабатывает только при значениях отношения минимальных амплитуд тока начального и последующих циклов его колебаний к максимальной амплитуде начального цикла менее расчетного, а возвращается.в исходное состояние при значениях отношения максимальных амплитуд тока последующих циклов к максимальной амплитуде начального цикла более расчетного, Через три — четыре цикла

1661913

15 колебаний тока оба эти условия выполняются в течение каждого цикла только при асинхронном режиме. При синхронных качаниях из — за затухания колебаний хотя бы одно иэ них нарушается, При этом с помощью логического блока 15 установочных сигналов осуществляется сброс органа 10 и органа 16 выдержки времени.

Кроме упомянутых блоков устройство содержит пусковой орган 1 с формирователем

Изобретение относится к противоаварийной автоматике энергосистем и может быть использовано, например, в автоматике ликвидации асинхронного режима (АЛАР).

Цель изобретения — повышение селективности устройства, На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 — временные диаграммы, поясняющие его работу, на которых обозначены выходные напряжения блоков Uli (i — индекс блока, j — номер выхода), время t срабатывания органа выдержки времени по первому т19.1 и Второму 1я.2 выходам.

Устройство содержит токовый пусковой орган 1, представляющий собой реле тока с формирователем 21 амплитудного значения напряжения, пропорционального входному току, логический блок 2, реализующий функции,y1 = х1 х2 + yi(x$ + х2) + хз; (1)

УИ = УЗ(Х1+ У2); (2)

УЗ = У (х1+ УЗ), (3) где х1, х2, хз — логические сигналы на одноименных входах блока; у1 и у2 — логические сигналы на одноименных выходах блока; уз — вспомогательный логический сигнал, логический элемент 3 типа 2И с одним инвертирующим входом, орган 4 контроля периода колебаний тока, срабатывающий при входном напряжении, соответствующем логическому нулю и имеющий инвертирующий выход, формирователь 5 прямоугольных импульсов из инерционного звена 6 со схемой установки в нуль и объединенными по основному входу формирователя информационным и установочным входами, регулируемого делителя 7 напряжения с переводом его на максимальный коэффициент передачи по управляющему входу, являющемуся дополнительным входом формирователя; компаратора 8, выход которого служит основным выходом

11 абсолютного значения, логические элементы 2, 3 для управления работой органа

4 контроля периода колебаний тока и формирователь 5 импульсов заданной длительности из нуль — индикатора 9, инерционного звена 6, регулируемого делителя 7 и компаратора 8, Наличие двух выходов позволяет раздельно формировать команды на ресинхронизацию и деление системы.

3 ил. формирователя, а входы попарно подключены к выходам звена 6 и блока 7 и нуль — индикатора 9, выход которого служит дополнител ьн ым выходом формирователя, а вход подключен к выходу звена 6, орган 10 контроля отношения амплитуд состоит из амплитудного детектора 11, информационный и установочный входы которого являются аналогичными входами органа, и компаратора 12 с регулируемым коэффициентом возврата, выход которого является инвертирующим выходом органа, а входы попарно соединены с информационным входом и выходом детектора 11, дифференцирующие элементы 13 и 14, блок 15 установочных сигналов, реализующий функции у4 = х4 х5 + у4(х4 + х5) + хт (4)

y5 = y4+ Х4 Х5 (5) у6 у5+ Х6 Х8 (6) где х4 — xa — логические сигналы на одноименных входах блока; у4 — вспомогательный логический сигнал; y5 и y6 — логические сигналы на одноименных выходах блока, орган 16 выдержки времени, состоящий из интегратора 17 рабочий и установочный входы которого являются аналогичными входами органа, блока 18 задания уставки с двумя регулируемыми выходами и компараторов 19 и 20, выходы которых являются первым и вторым выходами органа, обьединенные первые входы подключены к выходу интегратора 17, обьединенные вторые входы подключены к одному выходу блока 18, другой выход которого связан с третьим входом компаратора 20.

В этой схеме вход Х1логического блока

2 соединен с выходом органа 4, подключенного входом к выходу у> блока 2, выход у2 и вход хз которого связаны соответственно с основным входом и дополнительным выходом формирователя 5, а вход х2 подключен к выходу элемента 3. Формирователь 5 подключен дополнительным входом к первому выходу органа 16, рабочий

1661913

021 < Вср U11 (7)

021 > ВВр 011, (8)

ГДЕ Вср И ВВр- РЕГУЛИРУЕМЫЕ КОЭффИЦИЕНтЫ передачи компаратора 12 по нижнему входу до и после его срабатывания, Поскольку 021 и 011 пропорциональны соответственно текущему 1 и максимальному 1макс амплитудным значениям входного тока, условия {7) и (8) могут быть выполнены только в том случае, если мин!1 максс Bcp, 1максi4максс > BBp, {9) (10) вход которого подключен к основному выходу этого формирователя, а установочный вход и первый выход соединены попарно с выходом у5 и входом хв блока 15. Выход у5 и вход х5 последнего связаны соответственно с установочным входом и выходом органа 10 контроля отношения амплитуд, вход х7 подключен к выходу органа 4, а входы х4 и х6 попарно соединены с выходами элементов 13 и 14, подключенных входами к выходам пускового органа 1 и органа 10 соответственно, причем выход последнего связан также с инвертирующим входом логического элемента 3.

Рассмотренные блоки устройства могут быть реализованы по любым известным схемам, в том числе на основе операционных усилителей.

Устройство работает следующим образом, Ток!электропередачи подается на вход пускового органа 1 через датчик тока и преобразуется в пропорциональное ему напряжение 0 1 на выходе формирователя 21 абсолютного значения, входящего в этот орган. На выходе органа 1 появляется положительное напряжение 01 при каждом превышении напряжением 02> заданного уровня Ucp 8 процессе колебаний тока. Если это условие не выполняется, напряжение Ut имеет отрицательное значение.

Напряжение 021 поступает также на информационный вход органа 10 контроля отношения амплитуд и на выходе амплитудного детектора 11 этого органа в виде напряжения U>1 фиксируются максимальные значения, достигаемые 021 в каждом начальном после сброса детектора цикле колебаний тока. Напряжения 02> и 0<< подаются на верхний и нижний входы компаратора 12, выходное напряжение которого, равное. напряжению 01о на выходе органа

10, изменяется в режимах срабатывания и возврата с положительного на отрицательное и наоборот соответственно при где iM Hi — минимальное значение амплитуды! входного тока в начальном и последующих циклах его колебаний (i = О, 1, 2...); ! максо и !макс — максимальное значе5 ние амплитуды входного тока в начальном и последующих циклах его колебаний (i = 1, 2. „).

Сброс амплитудного детектора 11 (вы10 равнивание 011 и 021) происходит при появлении на установочном входе органа 10 положительного напряжения 0>5 с выхода у5 блока 15 установочных сигналов. OHQ соответствует логическому сигналу у5, по15 лученному по формулам (4) - (6), где значениям О и 1 логических сигналов соответствуют отрицательные и положительные входные и выходные напряжения блока 15, При этом напряжение Ui5,>. как

20 и соответствующее сигналу у5 напряжение

015,2 на выходе у5 блока 15, становится положительным при отрицательном напряжении 04 на выходе сработавшего органа 4 контроля периода колебаний тока.

25 а также в случае совпадения по знаку выходных напряжений 01о и 01 органов

10 и 1 в момент срабатывания или возврата последнего, когда на выходе дифференцирующего элемента 13 вырабатывается по30 ложительный или отрицательный импульс

О з. Кроме того, напряжение 01 1становит. ся положительным после срабатывания органа 16 выдержки времени по первому выходу (019 > О) в моменты возврата органа

10, когда на выходе дифференцирующего элемента 14 появляются положительные импульсы. В этом случае сброс амплитудного детектора 11 (корректировка 011) осуществляется в каждом цикле, это повышает точность контроля отношения амплитуд по условию (9) после фиксации асинхронного режима.

Если в процессе колебаний тока при срабатывании пускового органа 1 (U» 0)

45 орган 10 контроля отношения амплитуд находится также в сработанном состоянии (0ю < О),. на выходе элемента 3 возникает положительное напряжение 0з. При этом .напряжение 02.1 на выходе у логического

50 блока 2, соответствующее сигналу у1 в формуле. (1), становится отрицательным, так как в исходном состоянии выходное напряжение U4 органа 4 положительно, а напряжение Ug на дополнительном выходе формирователя 5 равно нулю. Орган 4 контроля периода колебаний тока запускается и его выходное напряжение 04 снижается до нуля. Если до истечения времени t4 срабатывания органа 10 элемент 3 не успевает сработать второй раз (период

40 колебаний Т» больше заданного) напряжение 0,1 становится отрицательным. Прикладываясь к входу х1 блока 2, оно

Воз вОащает этОт блОк в исхОднОе состояние (Uz.1 > О) при одновременном присут.ствии на elo входе х2 отрицательного напряжения U1, чтобы не допустить;овторного запуска Органа 4 в.течение одного состояния срабатывания элемента 3, если время такого состояния превышает t4, Наряду с этим отрицательное напряжение Uq

Вызовет Формирование установочных сигналов 016.1 и 016,2 на выходах блока 15, первый из которых произведет сброс детектора 11 и возврат органа 6 по условию (8), так как U11 станет равным U21, С Возвратом блока 2 возвращается в исходное состояние и орган 4, новый запуск которого произойдет при следующем срабатывании элемента 3. Если после этого очередное срабатывание элемента 3 наступит раньше, чем истечет Время t4

:;пеРИОД Тк MBHbtUe эаДан ного), TO HB Bbf (Оде у2 лОГичсскОГО блока 2 появится Отрицательноее напряжение 02.2, соответствующее сигналу У2 в формуле (2), QHO Установит В н .fib инеоционное звено 6, что приведет к

ИЗМЕНЕНИЮ СОСТОЯНИЯ ПО ДОПОЛНИТЕЛЬНОму и основному выходам формирователя

=.. Напряжения Ug u 0В на этих выходах станут пОложительными, блаГОДВОя сра батывани о нуль-индикатора 9 и компаратора 8, Длител ьн Ость Отри цател ь НОГО импульса U2.2 Определяется Временем снижения напряжения на выходе инеоционного звена до нуля, так ка (следующее эа этим срабатывание нуль — индикатора (0В > О) приводит к Возврату блока 2 В исходное состояние в соответствии с функциями (1) - (3). Обычно зто время не превышает

3-5 мс. Возврат блока 2 вызовет возврат органа 4, появление положительного сигнала 01 на выходе которого через время

3 — 5 мс, необходимое для его установки в нуль, повлечет эа собой новое срабатывание блока 2 по выходу у1 и повторный запуск ОрГана 4. 1"аким 06р330М, при 1(аждом срабатывании элемента 3 (0э > 0 ), свидетельствующем 0 наличии колебаний тока с отношением его минимального ампли гуднОГО значения к максимальнОму меньше заданного, обеспечивается возврат

N запуск Органа 4, непрерывно контролирующего период колебаний тока, При этом длительность положительных импульсов

0В на Основном выходе формирователя 5 будет зависеть от скорости восстановления положительного напряжения U6 на выходе звена G. Определяемой г1араметрами этого звена, и величины выходного напряжения 07 регулируемого делителя 7 напряжения. Эта длительность принимает- ся равной минимально возможному периоду колебаний Т» (0,1 - 0,2 с), чтобы обеспечить появление нового положительного импульса 06 при каждом срабатывании блока 2 по выходу yz в асинхронном режиме. Любой иэ этих импульсов, поступая на рабочий вход органа 16 выдержки времени, вызывает увеличение выходного напряжения 017 интегратора 17 на одну и ту же величину, определяемую параметрамй импульса и постоянной интегрирования, Через заданное число и» импульсов, равное количеству отсчитываемых устройством циклов колебаний тока после срабатывания блока 2 по выходу у2(п» =

=2 на фиг. 2), напряжение 017 превышает заданную уставку 016,1 на первом выходе блока 18, что повлечет за собой срабатывание компаратора 19 и появление на первом выходе органа 16 положительного напряжения. Это напряжение, прикладываясь к дополнительному входу формирователя 5, переводит его регулируемый делитель 7 напряжения на максимальный коэффициент передачи, в результате чего напряжение Ua на выходе компаратора 8 (основном выходе формирователя 5) будет оставаться положительным независимо от величины напряжения 06 на выходе инерционного звена, При этом напряжение 017 на выходе интегратора

17 начнет расти непрерывно и через заданное время tpI, зависящее от уставки

У1з.z на втором выходе блока 18, срабатывает компаратор 20, выдавая положительное напряжение Uzp на второй выход органа 16. Время срабатывания органа 16 и устройства в целом по первому 116.1 и второму t16.z выходам могут быть определены следующим образом:

t16.1 = Il» 1». (11)

t16,2 = 116.1+ Тд (12)

После срабатывания устройства по перВому выходу, свидетельствующего о возникновении асинхронного режима, можно выполнить мероприятия по ресинхронизации и, если за время тд они окажутся не успешными, устройство сработает по второму Выходу, формируя команду на деление системы. Если требуется только одно управляющее воздействие (на ресинхрониэацию или деление системы), можно использовать один, например, второй выход устройства.

При синхронных качаниях (фиг, 3) не выполняются условие (9) в режиме 1 с боль1661913

10

55 шой исходной нагрузкой, или условие (10) в режимах со средней 2 и нулевой 3 исходными нагрузками. В первом случае положительные установочные импульсы U

О ь. на выходах блока 2 формируются по функциям (4) - (6) в результате того, что в момент срабатывания пускового органа 1 (U< > О и Ит > О), орган 10 контроля стношения амплитуд находится в несработанном состоянии (01О > О). В других случаях такие импульсы формируются благодаря тому, что в момент возврата органа 1 (U>

< О и 07 < О) орган 10 находится в сработанном состоянии (01О > О), Положительные импульсы U>s.1 и 015,2 в этих режимах устанавливают органы 10 и 16 в нуль и обеспечивают несрабатывание предлагаемого устройства, Следует заметить, что для срабатывания известного устройства было бы Достаточно выполнения в каждом цикле условия (9) и, следовательно, в режимах 2 и 3 имело бы место его неселективное действие. Именно контроль сг жения максимальной амплитуды тока в r àcëeäóþùèx циклах его колебаний по отношению к начальному циклу по условию(10) приводит к повышению селективности устройства.

Следует отметить важную особенность предлагаемого устройства, заключающуюся B том, что оно не реагирует на цикл колебаний тока, предшествующий срабатыванию органа 10, а положительные импульсы U8 появляются благодаря логическим операциям блока 2 со сдвигом еще на один цикл (фиг. 2). Поэтому при выборе йк (718.1) нет необходимости учитывать предшествующий синхронный качаниям. режим к,з, с последующим неуспешным АПВ, когда ток электропередачи дважды превышает ток срабатывания пускового органа 1 и выполняются условия (9) и (10).

Кроме того, для улучшения условий отстройки от внешнего асинхронного режима пусковой орган 1 устройства может быть выполнен в виде органа напряжения или сопротивления с подключением их к соответствующим измерительным трансформаторам. При этом в случае отсутствия в пусковом органе формирователя 21 им должен быть снабжен орган 10 контроля Отношения амплитуд.

Технико — зкономическая эффективность предлагаемого устройства — повышение селективности — делает маловероятными излишние срабатывания устройства. Экономический эффект определяется, в основном, Величиной ущерба от недоотпуска электроэнергии при излишних срабатываниях, зависящей от мощности, теряемой системой в этих случаях.

Формула изобретения

Устройство для выявления асинхронного режима электропередачи, содержащее токовый пусковой орган, подключенный входом к выходу датчика тока и вкл очающий в себя формирователь амплитудного значения напряжения. пропорционального входному току, орган контроля отношения амплитуд, подключенный информационным входом к выходу упомянутого формирователя амплитудного значения и имеющий в своем составе компаратор, выход которого является инвертирующим выходом органа, логический элемент 2И, ПОДКЛЮЧЕН НЫИ ОДНИМ ВХОДОМ К ВЫХОДУ ТОКОвого пускового органа, Орган контроля периОда колебаний тока и орган выдержки времени, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения селективности, выход органа контроля периода колебаний тока и второй вход логического элемента 2И выполненыы ин верти рующими, и ричем последний подключен к выходу органа контроля отношения амплитуд, в котором дополнительно введен амплитудный детектор с установочным и информационным входами, являющимися аналогичными входами органа, компаратор выполнен с регулируемым коэффициентом возврата, а его входы попарно соединены с информационным входом и выходом амплитудного детектора, орган выдержки времени составлен из интегратора со схемой установки в

"О", рабочий и установочный входы которого являются аналогичными входами органа, блока задания уставки с двумя регулируемыми выходами, первого и второго компараторов, выходы которых служат аналогичными выходами органа и устройства, обьединенные первые входы подключены к выходу интегратора, объединенные вторые входы подключены к одному выходу блока задания уставки, другой выход которого связан с третьим входом второго компаратора, а также дополнительно введены формирователь прямоугольных импульсов из инерционного звена со схемой установки в "О" и объединенными по основному входу формирователя информационным и установочным входами, регулируемый делитель напряжения с переводом его на максимальный коэффициент передачи по управляющему входу, являющемуся дополнительным входом формирователя, компаратора, выход которого служит основны м выходом формирователя, а входы попарно подключены к выходам инерционного звена и регулируе1661913

12 мого делителя напряжения, и нуль-индикатора, выход которого служит дополнительным выходом формирователя, а вход подключен к выходу инерционного звена, логический блок, реализующий функции 5

y4 = х4 х5+ y4(x4 + х5) + х7;

y3 = y4 + х4 х5, У6=У5+Х6 Х8, где х4, х5, х6, х7 и xs — логические сигналы на одноименных входах блока; у4 — вспомогательный логический сигнал; 25

y5 и y6 — логические сигналы на одноименных выходах блока, причем вход х1 логического блока соединен с выходом ор20

y1 = х1 x2 + у1(х1+ хг) + х3 уг = уз(х1+ уг);

Уз = y1(x1+ Уз), где х1, хг, х3 — логические сигналы на одно- 10 именных входах блока; у1 и уг — логические сигналы на одноименных выходах блока; уз — вспомогательный логический сигнал, первый и второй дифференцирующие 15 элементы, блок установочных сигналов, реализующий функции гана контроля периода колебаний тока, подключенного входом к выходу у1 логического блока, выход уг и вход х3 которого связаны соответственно с основным входом и до-. полнительным выходом формирователя прямоугольных импульсов, а вход хг подключен к выходу логического элемента 2И, формирователь прямоугольных.импульсов подключен дополнительным входом к первому выходу органа выдержки. времени, рабочий вход которого подключен к основному выходу этого формирователя, а установочный вход и первый выход соединены соответственно с выходом y5 и входом хв блока установочных сигналов, в то время как выход у6 и вход х5 этого блока связаны соответственно с установочным входом и выходом органа контроля отношения амплитуд, вход х7 подключен к выходу органа контроля периода колебаний тока, а входы х4 и х6 соединены соответственно с выходами первого и второго дифференцирующих элементов, подключенных входами к выходам токового пускового органа и органа контроля отношения амплитуд соответственно, 1661913

Составитель К. Фотина

Техред M.Ìîðãåíòàë

Редактор Е. Папп

Корректор Т. Палий

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2132 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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