Способ автоматического ограничения частоты узла энергосистемы и устройство для его осуществления

 

Q A И C A H H Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалнстииеских

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлеио05.04.74 (21) 2012289/2..1 7 з (51) М. Кл.

Н 02 J3/24 с присоединением заявки №Тосударстоиииый иг, итот

Соввто 1йииистрсв СССР

w долам изобретений и открытий (2З) Приоритет (5З) УДК 621,311,016,,352 (088,8) (43) Опубликовано 15.08,76,бюллетень №30 (45) Дата опубликования описания 04.11.76 (72) Автор изобретения

J1. 1l, 1окаловоц

Ордена Октябрьской Революции Всесоюзный государственный проектно-изыскательский и нау-шо-исследовательский институт энергетических систем и электрических сетей "Энергосетьпроект" (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЛВТОМЛТИ 1ЕСКОГО ОГРЛ1!1!11Е1-!Иг1 "1ЛС 1О 1 Ы УЗЛА

ЭНЕРГОСИСТЕМЫ И УСТРОЙСТВО Дг!Я ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области противо- аварийной автоматики энергосистем и предна эначено для зашиты от опасного повышения часготы тепловых турбин и оборудования собственных нужд электростанций при возникновении аварийного избытка мощности в узле энергосистемы, в кагором мощность гидростанций существе и о превышает мощность тепловых электростанций, Известен clloco6 ава оматнческого огpQ ничения частоты узла энергосистемы, включающего тепловые электростанции и существенно превышающие их по мощности гидро электростанции, в случае его отделеття с !5 избытком мощности от энергосистемы, путем контроля повышения частоты рассматриваемого узла энергосистемы заданного значения и последующего отключения часTH гидрогенераторов узла или отделения тепло- 20 вых электростанций с их местной нагрузкой.

Такой способ является недостаточно эффективным, так как повышение частоты фиксируется на одном и том же уровне не- 25 зависимо от действительного избытка мош-! ности, Известпоо н применяемое в настоящее время устройство автоматики ограничения частоты состоит из пускового органа с элементом контроля частоты - реле частоты, имеющего отключение гидрогенераторов. "1 Bêoc жо устройство, но с большей установкой по !астоте, применяется для отделения топг|овых станций.

1!едостаток устройства состоит в .еселектнвностн при синхронных качаниях, сопровождающихся значнтельпым повышением частоты, Увеличение частоты срабатывания устройства недопустимо, так как удержание частоты в допустимых пределах нри неточном определении величины отключае«« мой мощности возлат ается на регуляторы скорости гидротурб ш, а для Ilx работы необходимо время, Повышение установки реле частоты потребовало бы увеличения числа отключаемых генораторов, При небольших избытках это могло бы привести к недопустимому последующему понижению частоты .

525200

Установка реле частоты должна быть выбрана такой, чтобы обеспечить его отстройку от повышения частоты, возможного.в нормальных условиях эксплуатации; от повышения частоты при синхронных ка 5 чаниях; от повышения частоты, вызванного небольшими избытками мошности, которые не могут привести к опасному повышению частоты.

Выполнение первого условия не встре- 10 чает затруднений, так как в нормальной эксплуатации не может быть значительных повь шеннй частоты, Что же касается второго и третьего условий, то исследования, проведенные для 15 различных стадий аналитически и на моделях, показали невозможность их выполнения при использовании пускового органа, включающего только реле частоты, С целью новь шения эффективности по пред-Ф лагаемому способу измеряют величину активной мошности, выдаваемой рассматриваемым узлом энергосистемы, и устанавливают час готу, при которой осушествлякт указанное отключение или отделение в обратной 25 пропорции относительно величины измеренной активной мошности.

Йля повышения селективности при синхронных качаниях устройства, реализуюше- ЗО го предлагаемый способ, в него введены дополнительный элемент контроля частоты и орган контроля активной мошности, выдаваемой узлом в исходном режиме, причем выходные цепи элементов контроля 35 частоты соединены с исполнительным opraпоМ через органы контроля активноймощностп так, что в цепь элемента контроля частоты, имеющего большую частоту срабатывания, включен орган контроля активной мош- 4О ности, имеющий меньшую мошность срабатывания, С целью отстройки от избытков мошности, не опасных с точки зрения повь шения 45 частоты, устройство дополнено элементом контроля частоты, через элемент выдержки времени подключенным к двум элемен« там запрета, включенным в цепь, связывавшие элементы контроля частоты с органа- 50 мп контроля активной мощности, причем если после срабатывания дополнительного элемента контроля частоты, имеюшего наименьшую частоту срабатывания, следующие но частоте срабатывания элементы контро- 55 ля частоты подействуют после срабатывания элемента выдержки времени, что свидетельствует о медленном нарастании частоты, то действие устройства блокируетс,ÿ элементами запрета. 60

На фиг, 1 изображена структурная схема устройства, реализующего способ автоматического ограничения частоты; на фиг, 2диаграмма, показываюшая вид зависимости максимальной частоты при синхронных качаниях от передаваемой мошности (f ), характеристику настройки зависимого элемента частоты (11) ll ее ступенчатую аппроксимацию (111 ); на фиг. 3 - диаграмма, показываюшая вид зависиь:ости максимальной скорости вращения от всличиньl избытка мошности.

Устройство содержит элементы контроля частоты 1,2,3 из которых элемент 1 является пусковым с частотой срабатывания f

C,. fl. а 2 и 3 - рабочими, с частотами срабатывания f „ и f,„ соответственно. Зле .ент су а

1 ссединен с элементом вь держки времени

4. Б цепи всех элементов контроля частоты 1-3 включень. логические элементы запрета 5-7, осушествляюшие запрет прохождения сквозного сигнала при наличии отрицательного сигнала. Выходы элементов запрета 6 и 7 в целях рабочих элементов конт» роля частоты 2 и 3 соединены с органами измерения активной мошности 8,9 и 10, Мошности срабатывания органов 8 и 10 равны Р,„. Мошность срабатывания opra; 2. на О-Р

Цепь,состояшая .из элемента контроля частоты с меньшей частотой срабатывания (2), послецовэтельно включенного с органом фиксации активной мощности, имеюшим большую мошность срабатывания (8), а также параллельно включенная ей цепь, состояшая из элемента контроля частоты с большей частотой срабатывания (3), последователь но включенного с органом фиксации активной мошности, HMcK)lllHM меньшую мошность срабатывания (9), образукт порвук ступень воздействия на исполнительный орган. По» следо ательно включенные органы 3 и 7 образуют вторую ступень воздействия на исполнительный орган.

При увеличении частоты первым срабатывает элемент контроля частоты 1 и запускает элемент выдержки времени 4.

При дальнейшем достижении частоты срабатывания элемента контроля частоты

2 прекрашается отсчет времени элементом

4. Если к этому моменту элемент выдержки времени 4 не успел сработать, подает» ся воздействие на орган измерения активной мощности 8. Если срабатывание рабочего органа частоты произошло после сра,батывания элемента выдержки времени, что означает медленное нарастание частоты, I действие устройства блокируется элемента«

525200 ми запрета 6 и 7, установленными в цепях) элементов 2 и 3, При дальнейшем увеличении частоты срабатывает элемент контроля частоты 3 и при отсутствии блокировки элементом 7 подает воздействие на органы измерения активной мошности 9 и 10, фиксируюшие уровень активной мошности в предшествующем повреждению режиме. В зависимости от того, какова была мошность в исходном ® режиме, первая ступень воздействия на исполнительный орган подается при достижении частотой уровня срабатывания элемента контроля частоты 2 или 3. Вторая ступонь воздействия на исполнительный орган подаетI

5 .ся в тех случаях, когда при большей величине исходной мошности частота достигает уровня срабатывания второго рабочего органа частоты (3}. Вторая ступень действует на отключение большего, чем первая, числа генераторов, на отделение тепловь>х станций и т. и.

Устройство (фиг. 1) реализует предлагаемый способ в несколько упрощенном виде, что соответствует уровшо имеюшейся в настояшее время промышленной аппаратуры.

Согласно предлагаемому способу, пусковой орган должен выполняться с характеристи кой срабатывания:

1 > >6Р с v > где f. -частота;

Р -величина активной к.ощности, выдаваеп@р. мой из рассматриваемого узла в энергосисте- > му в режиме, предшествуюшем повреждению;

К -коэффициент, учитываюший угол наклона характеристики, Данная характеристика аппрсксимирует зависимость величины максимальной частоты при критических син- 40 хронных качаниях от активной мошности, передаваемой по связи в доаварийном режи ме, Вид характеристики (j ) и аппроксимируюшей кривой (11 ) показан на фиг. 2.

При этом имеется в виду, что при ава- 45 рийном избытке мошности максимальная величина частоты увеличивается с увеличением избытка мошности. Избь.-ток мошности соответствует мошности, выдаваемой до аварии узлом в энергосистему, то есть 50

I величине Р„ р.. Вид этой зависимости показан на фиг, 3. Эффект от предлагаемого способа заключается в том, что при больших избытках мощности, когда возникает наиболее опасное повышение частоты, И автоматика срабатывает весьма быстро, так как мала установка по частоте. С уменьшением избыточной мошности узла автоматика загруб яется, но и опасность от повышения частоты уменьшается. При 60 этом обеспечивается надежная отстройка автоматики от режима синхронных качаний.

Ступенчатая аппроксимация зависимости величины максимальной частоты при с качаниях от активной мошности применительно к структуре фиг. 1 показана кривой

1lt на фиг. 2. В качестве примера испол> зовано два элемента контроля частоты и два органа контроля ак гивной мощнос г

Мошносгь срабагывания органа мошнос ги Рс.„выбирается такой, чтобы

1 исключить срабатывание устройства при избытках мощности Р, которые не момин гут привести к опасному повышению частоты. Соогветствуюшая частота срабатывания т „ определяется по характеристике (фиг. 2).

Частота срабатывания т выбирается с.у..> как можно меньшей и так, чтобы исключить срабатывание устройства при нормальной эксплуатации. Мошность срабатывания второй ступени 7 „выбирается соответствук с.у. шей по характеристике,$,(ôèã, 2). с.y. q

Поскольку срабатывание элемента кон> роля частоты не дает полной информации о действительном избытке мошности, воздействие на отключение генераторов целесообразно осушествлять несколькими ступенями. Обычно нецелесообразно использовать больше двух-трех ступеней. Из них первые настраиваются на расчетный избыток мошности, а последняя ступень является корректируюшей.

При использовании огдельных элеменгов онгроля реле час гогь> и мошносги ступени, 1 аппроксимируюшие харак герис гику зависимосги часгогы or мошносги, могут быгь испол ованы и для изменения количесгва огклю-1 чаемых генераторов.

При небольших избы гках мо шнос ги и пр> медленном развигии процесса повышения ча.— ! готы увеличение частоты до срабатывания

l, пусковых органов, поскольку их установки po частоте малы, вообше не свидегельсгву>юг об опасном повышении часгогы: избыток мошносги может быть ликвидирован дейсгв> >ем регуляторов скорости гидрогурбин. Для, огстройки or гаких режимов предусмагрива- ется блокировка усгройсгва в гех случаях, I когда скорость изменения частоты невелик6.

>Указанная блокировка может быть выполне а с помошью релейной схемы. Элемент вы держки времени запускается при срабагыва ,нии специального пускового органа частоты низкой частотой срабатывания. Если раб ий пусковой орган срабагываег после замиания контакта элемента выдержки времени> сгройство блокируется. Установка элемента

ыдерМаи времени

Vy скорость изменения частоты, при Которой невозможно ее повышение до опаснвп значений, Формула изобретения

1. Способ автоматического ограниче- И няя частоты уела энергосистемы, включаю щего тепловые электростанции и существенно превышающие их ио мощности гидроэлектро-, станции, в случае его отделения с иэбьггком мощности от энергосистемы, путем 20 контроля повышении частоты рассматривае» мого узла энергосистемы и последующего ощлючения части гидрогенераторов узла или отделения тепловых станций с их месъ» ной нагрузкой, о т л и ч а ю ш и и с я 25 тэм, что, с целью повышения эффективности ограничения, измеряют величину актив ной мощности, выдаваемой рассматривае мым узлом энергосистемы, и устанавли вают частоту, при которой осуществляют укаэанное отключение или отделение в

8 ° обратной пропорции относительно величины измеренной активной мощности, 2. Устройство для осуществления спо соба по п, 1, содержащее пусковой орган с элементом контроля частоты, воздейст вующий на исполнительный орган, отключающий часть гидрогенераторов или отделяющий тепловые станции с их местной нагрузкой, отличающееся, тем, что, в пусковой орган введен дополнитель ный элемент контроля частоты и орган контроля активной мощности, выдаваемой узлом в исходном режиме, причем выход иые цепи элементов контроля частоты соединены с исполнительным органом через органы контроля активной мощности так,, что в цепь элемента контроля частоты, имеющего большую частоту срабатывания, включен орган контроля активной мошнос ти,. имеюший меньшую мощность срабатывания.

3, Устройство по п. 2, о т л и ч а ю щ е e c tяr тTеeм,, от о, с целью отстройки от избытков MoUlHocTH, не опасных с точки зрения повышения частоты, оно дополне но элементом контроля частоты, подключен ным через элемент выдержки времени к двум элементам запрета, включенным в цепи, связывающие элементы контроля частоты с органами контроля активной мощности, 1 525200

Рсу нин

Фиг. 2 накс

54-Яга uag = ep

Фиг. 5

Составитель К, Фотина

Редактор К. Шанаурова Техред,М, Ликовцч Корректор С, Шекмар

Заказ 5092/593 Тираж 882 Подлисное

Ш1ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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