Устройство противоаварийной автоматики электростации

 

Союз Советских

СОции3истических

Реотублик

ОПИСАНИЕ 656151

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ч

1 1, f (51) М. Кл.

Н 02 3 3/24

Н 02 Э 13/00

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 18.02.76(21) 2325378/24-07 с присоединением заявки № (23) ПриоритетГосударственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 05.94.79Бюллетень №13 (53) УДК 621.311-5 (088.8) Дата опубликования описания 09.04.79 (72) Авторы изобретения

В. К. Ванин, А. А. Меклин, Г. М. Павлов и Г. А. Фомин

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М. И. Калинина (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ АВТОМАТИКИ

ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Изобретение относится к области автоматизации энергосистем и может быть использовано для определения величины управляющего сигнала блочным устройством, а также для определения числа отключаемых или переводимых на нагрузку собственных нужд энергоблоков при возникновении аварийной ситуации в энергосистеме, требующей разгрузки отдельных электрических станций.

Известны устройства противоаварийной автоматики энергосистем, предназначенные для повышения устойчивости и надежности параллельной работы {1) .

Устройства содержат задатчик величины аварийной разгрузки станции в виде шинок величины снижения мощности, ручной комму. татор для установки числа отключаемых генераторов и шинки числа отключаемых генераторов. Определение числа отключаемых генераторов производится в зависимости от величины снижения мощности станции и суммарной нагрузки генераторов, которая задается вручную с помощью коммутатора или с помощью реле максимальной мощности. ступенчато измеряющего нагрузку одного из генераторов. 11рп этом считается, что все генераторы íà ðóæåíû равномерно. Изза ручного принципа действия эти устройства имеloT низкую надежность, большую погрешность в отработке задания, малые быстролействис и оперативность.

Напболес близким по технической сущности к изобретению является устройство протпвоаварийной автоматики электростанции, содержащее датчики активной могцности с запоминающиAlrr элементами, блок задания минимально допустимых нагрузок, блок разгрузки. выполненный в виде замкнутого контура, состоящего пз ограничителей и сумматора, выход которого подключен к интегратору, а входы — к измерительным ключам и к отключающему блоку, выполненному в виде разомкнутого контура, состоящего нз сумматора и коммутатора, подключенного к его входу. выход сумматора отключа1ощего блока подключен к пер20 вым входам компараторов, выхолы которых через автоматический коммутатор выходных сигналов и коммутатор задания очередности отключения генераторов соединены с

656151

5 !

О

4О

55 управляющими входами измерительных ключей и с выходным блоком (2).

Недостаток такого устройства состои.г в том, что в ряде режимов во избежание отказов в действии или решения задачи разгрузки электростанции с большой погрешностью оно требует быстрой перенастройки.

Это происходит, когда энергоблок, поставленный персоналом с помощью коммутатора задания очередности отключения в определенную очередь отключения (в первую, вторую и т. д.), отключается по каким-либо причинам другими устройствами противоаварийной автоматики (например, релейной защитой) .

Рассмотрим этот режим подробнее. Пусть посторонним устройством автоматики или релейной защиты отключился первый по очереди отключения энергоблок, при этом на выходе соответствующего датчика мощности исчезает напряжение, т. с. фактическая нагрузка блока равна нулю.

Минимально допустимая нагрузка этого энергоблока присутствует в устройстве, поступая, во-первых, с блока задания минимально допустимых нагрузок в блок отключения, уменьшая тем самым фактич ский регулировочный диапазон станции, и вовторых, с выхода соответствующего ограничителя она подается через измерительный ключ на вход сумматора блока разгрузки, что воспринимается как сигнал с блока задания величины аварийной разгрузки станции. Для правильного действия устройства оперативный персонал должен вывести отключившийся блок нз цепей разгрузки и отключения. В противном случае, если дежурный не успеет этого сделать и придет сигнал с задатчика величины аварийной разгрузки меньше, чем регулировочный диапазон станции, к этому сигналу добавится минимально допустимая нагрузка oTêëþ÷cII ного блока, поскольку первый компаратор не работает и управляемый им измерительный ключ не разомкнется. Это приведет в лучшем случае к тому, что станция будет разгружена с избытком на величину минимально допустимой нагрузки блока (для электростанции с блоками 300 МВт персразгрузка составит от !50 до 200 MBr). В худшем случае устройство откажет в действии, если сумма сигналов аварийной разгрузки и минимально допустимой нагрузки отключенного энергоблока превысит регулировочный диапазон станции для замкнутого контура.

В замкнутом контуре не наступит устойчивого равновесия, так как уменьшение суммы сигналов с выходов ограничителей не скомпенсирует сигнал с задатчика аварийной разгрузки станции плюс минимально допустимая нагрузка первого блока.

На выходе сумматора блока разгрузки будет присутствовать разность этих сигналов, которая через схему формирования абсолютных значений поступает на вход комнаратора. Компаратор срабатывает и запрещает сигналом с выхода включение автоматического коммутатора.

Цель изобретения заключается в повышении точности и надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство противоаварийной автоматики, содержащее датчики активной мощности с запоминающими элементами, блок задания минимально допустимых нагрузок, блок разгрузки, выполненный в виде замкнутого контура, состоящего из ограничителей и сумматора, выход которого подключен к интегратору, а входы — 8 измерительным ключам и к отключающему блоку, выполненному в виде разомкнутого контура, состоящего из сумматора и коммутатора, подключенного к его входу, выход сумматора отключающего блока подключен к первым входам компаратора, выходы которых через автоматический коммутатор выходных сигналов и коммутатор задания очередности отключения генераторов соединены с управляющими входами измерительных ключей и с выходным блоком, дополнительно снабжено блоком автоматического подключения и блоком автоматического задания уставок компараторов, состоящим из сумматора и инвертора на каждый компаратор, причем один вход блока автоматического подключения соединен с выходом датчика активной мощности, другой — с выходом блока задания минимально допустимых нагрузок, первая группа выходных контактов блока автоматического подключения включена между блоком задания минимальнО допустимых нагрузок и сумматором отключающего блока, вторая группа — между датчиками активной мощности и ручнь;м коммутатором, третья — между ограничителями и измерительными ключами, один из входов сумматоров блока задания уставок компараторов подключен через коммутатор задания очередности отключения и первую группу выходных контактов блока автоматического подключения к блоку задания минимально 30пустимых нагрузок. Выход первого сумматора через инвертор соединен со вторым входом первого компаратора и другим входом второго сумматора, выход второго и последующих сумматоров через соответствующие инверторы соединен со вторыми входами соответствующих компараторов.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено устройство противоаварийной автоматики электростанции.

Устройство содержит датчики 1 — 3 активной мощности генератора с запоминающими элементами, блок 4 автоматического подключения, выходные контакты 5 — 13

656151

45

55 блока автоматического подключения, блок задания 14 минимально допустимых нагрузок, задатчик 15 величины аварийной разгрузки станции, блок разгрузки 16, блок откл>очения 17, сумматор 18 блок разгрузки, сумматор 19 блока откл>очения, коммутатор 20, интегратор 21, ограничители 22 — 24, измерительные ключи 25 — 27, коммутатор задания 28 очередности отключения генераторов, блок 29 автоматического задания уставок компараторов, сумматоры 30 — 32, инверторы 33 — 35, компараторы 36 — 38, блок контроля и сигнализации 39, автоматический коммутатор 40 выходных сигналов и выходной блок 41.

Датчики активной мощности 1 — 3, предназначенные для фиксации нагрузки генераторов, могут быть выполнены по любому известному принципу, в том числе с помощью операционных усилителей постоянного тока (ОУПТ) и нелинейных схем. Запоминаю1цие устройства изготавливаются также на основе ОУПТ и полевых транзисторов.

Блок автоматического подключения 4 предназначен для отключения от устройства энергоблоков и соответствующего изменения структуры устройства, если блоки откл1очаются другими устройствами автоматики.

Блок автоматического подключений 4 представляет собой компараторы (схемы сравнения), которые выполняются с помощью ОУПТ и стабилитронов. К выходу каждого из этих компараторов подключена обмотка реле с магнитоуправляемыми контактамии.

Каждое реле управляет тремя нормально открытыми контактами, которые замыкаются, если на обмотку реле подается напряжение с компаратора. Компараторы сравнивают величины напряжений с выходов блока 14 минимально допустимых нагрузок и выходов запоминающих устройств датчиков 1 — 3 активной мощности. Если напряжение с выхода запоминающего устройства равно или превышает величину напряжения с выхода блока 4, то компаратор сработает, обмотка реле окажется под напряжением и замкнет соответствующие контакты. Блок 14 включает в себя набор потенциометров, подключаемых к эталонному напряжению.

При этом считается, что минима lbHo допустимые нагрузки однотипных энергоблоков равны. Задятчик 15 величины аварийной разгрузки станции является согласующим преобразователем, на вход которого поступают сигналы по каналам телемеханики, сформированные в зависимости от величины предшествующих перетоков мощности по межсистемным связям. Сумматоры блоков разгрузки и отключения 18, 19, интегратор

21, ограничители 22 — 24 с сумматором на

10 (5 г0

40 в оде, воспроизводящие функциональную зависимость, показанную внутри их изображений, а также сумма-оры 30 — 32, инверторы 33 — 35 в блоке 29 автоматического задания уставок компараторов и сами компараторы 36 — 38 — все эти элементы выполняются на основе ОУПТ по известным в литературе схемам. Измерительные ключи

25 27 представляют сооой реле с магнитоуправляемыми контактами (герконами), выпх скаечыми промышленностью. На основе таких же pl .,Яе построен автоматический коммутатор 40 выходных сигналов. Коммутатор

20 состоит из кнопочных перекл>очателей, а коммутатор 28 задания очередности отключения генератора — из набора галстных переключателей (три галеты на одной оси) в количестве энергоблоков станции. С помощью коммутатора 28 задания o»IcpezHocnI отключения генератора oсущесTBëÿþòñÿ коммутации в цеilII х блока откл>очеHI>5I 17. В блоке 39 контроля и сигнализации об> ьедине:1ы cxcма форчирования абсолютных закл1очеиий и компаратор, как I3 известном устройстве. В него также входят логические схемы И, ИЛИ и реле с контактами, включаемыми в цепях звуковой аварийной и предупредительной сигнализации станции, причем схема формирования абсолютных значений и компарятор выполняются также на основе ОУПТ. Выходной блок 41 содержит измерительные приборы ll согласующие элементы для передачи сигналов блочным устройствач разгрузки и отклк>»>ения.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме сигнал от задатчика 15 величины аварийной разгрузки равен нулю. Если на выходах запоминаюц(их устройств датчиков акт1вной чощности 1 — 3 напряжения, соответствующие фактическим нагР зl Ям 1 Яждого dl Рег>>та PBBHhl или превышают минимально допустимые нагрузки этих агрегатов, то в блоке 4 замыкаются группы контактов (5, 8, 1 ), (6, 9, 12) и (7, 10, 13). На входы сумматора 18 от датчикОВ мощности 1 3 ч1. pcз грx ипх l»oHT;II»тов 8, 9, 10 блока 4 поступак>т значения фактических нагрузок каждого агрегата. На остальные входы этого сучмяторя подаются отработанные устройством значения нагрузок этих же агрегатов с ключевых

cxc ч 25 — -27.

Замкнутый контур схеxlll o lol»H разгрузки 16, вкл юч а 1о1ци и узлы 18. 21. 20, 22, 23, 24, 11, 12, 13, 25, 27, 11аходится в устойчивох1 состоянии. При этом сигналы на выходах сумматора 18 и интегратора 21 равны нулю. В таком состоянии на выходах измерительных 1»л>очей 25 — 27, подкл>очаемых и входам коммутатора 40 выл>дных сигналов. имеются сигналы. равные фактически мощностям агрегатов (без учета погрешностей ограничителей и ключей).

65615(В блоке отключения 17 ня сумматор 19 подаются фактические нагрузки агрегатов с выходов датчиков мощности 1 — 3 через контакты 8 в 10 блока 4 и ручной коммутатор 20. На остальные входы сумматоров 19 с блока 14 через гру(шу контактов 5 — -7 5 подаются минимально допустимые нагрузки этих же агрсгатов. На выходе сумматора

19 имеется напряжение, пропорциональное суммарному регулировоч(!ому диапазону станции, которое подается на первые входы компараторов 36 — -38. Кроме того, минимально допустимые нагрузки через коммутатор

28 задания очередности отключения генераторов поступают в блок 29 автоматического задания уставок компараторов. На первый вход сумматора 30 подается минимально допустимая нагрузка первого по очереди откл(очения агрегата. На второй вход этого сумматора подано напряжение смещения. пропорциональное минимально допустимой нагрузке первого агрегата с обратным зна7Q ком. Сигнал на выходе сумматора 30, равный нулю, инвертируется с помо!цыо инвсртора 33 и поступает ня второй вход компяратора 36 и первый вход сумматора 31. Второй ?K(. Uxo;! сумматора 51 соединен с минимально допустимой нагрузкой второго по очереди отключения агрегата через контакт б и коммутатор задания очередности отключения генератора 28. !13 выходе сумматоры

31 их(сеTciI сиГHÇJl, равный сиГHHëú li3 Входе, но с обратным знаком.

Этот cli! 1!ял пнвсртпрх ется инвертором 34 и подастся ны второй Вход компаратора 37 и псрвь!й Бхо сумматора 32. На втором в оде сумматора 32 присутствует х(инимы.,!ь— но допустимая нагрузка третьего агрегаты, прошедшая тот >Kc путь, что и минимальнь с нагрузки первого и второго. На выходе су)iматора 32 имеется спгli3ë, пропорциональный сумме минимылы(ых нагрузок второго и третьего ягрс(.ятя. С инверторя 35 этот сигнал подастся ны Второй вход компырытора 38. 40

Таким ооразом с помощью блока 29 явтоМЯТИ !ССКОГО ЗсlлсlНИ)1 3 CT( уставкп срабатывания компырыторов. Для ком!Ныратора 36 уставка равны нулю, а для двух посс!Сз!у!0(ц((х KOMI13p3TOpoB 37 и 38 уставки равны минимально допустимой наГРХ Зк(ВТОРО(0 с(! РСГсl 1 сl И СХ M МЕ МИН !1)(3 l h пых нагрузок 13.ороп) и тргяьсго соотгетстВснно, причем устывки сформированы положительной полярности.

Рассмотрим режим работы, в котором 50 проявляется эффективность предложенных изменений в схеме устройства. Пусть первый генератор отклю !ился под дс.йствием друIHx устройств автоматики. На вь:ходе соотвстству!ощего датчика 1 активной мощ!юстп сигнал равен нул(о. Блок 4 размыкает коп55 такты 5, 8, 11. При этом пз олоков разгрузки 16 и отключения 17 исключается ((иниМ сl. I Ь 110 ДО I I У С Т И М 3 Я Н 3 I Р У 3 К с(От К. К) ЧЕ Н Н О ГО

d l P(ГЫТЫ И Н,ДсlЛЬНСЙЦIСМ flC УЧИТЫВЫЕТСЯ.

Следствием Отклк)чепия в блоке автоматического расчета устазок 29 происходит перерасчет уставок компыраторов 36 — 38. Г1оскольку минимально допустимая нагрузка первого агрегаты Б разомкнутый контур не поступает, тык как контакт 5 разомкнут на выходе инвсртора 33, имеется минимально допустимая нагрузка первого агрегата с обp2Tflыъ! Знаком, IIOГ!у !2Eмыя В р(.зх.!ьтатс преобразования напря>кения смс(цепия на втором вход(сумматоры 30. Следовательно, на выходе инвертора 34, который соединен с0 вторым Bxoтом компаратора 37, сигнал равен пулю, учитывая p2BBflcTBO мпнимальПО;!ОП) CTH МЫХ ПЯГРУЗОК Д. Я 0 !НОТИПНЫХ агрегатов. Ны втором входе KO)lii2p3TOpa 38 присутствует минимально допустимая наIðóçêà трстьег0 агрегата.

1 сн(!(м Образо(31, х с l явки срсlоатыВания

KO)I!id() i)TOpOB "м(f1 hill а К)ТСЯ Ны B(IÈЧИ Н 1

)н)ними((! ИО,!Опусти(3!ОЙ нагрузки Огключснного агрегаты. При поступлении задания па разгрузку от задятчикя 15 ня BYOЛ суммаT0p3 18 p 3131108(. cHo(. cOcTОяние зы1(кнх Тосо контура блока отключения 16 нарушается и ны Входе интегратора 21 !юявлястся сигнал.

С Х (ч(с((l p H Y O, È T 13,) ы В Н 0 Б(C H (. Т 0 Г, 1 а, КО Гд я суммы сил!алов, подаваемых на Бхо.lhl сумматоры 18, стынет равной «улю. При этом ны Выходе интсгр тора 21 coxp;ii(51(ollpp !(., H!lOC НаПPH?K(f! Ii(со() ГБСТС1 БХ!011!CС TP(. оусмой величине разгрузки. 1.с.!и зы 131IH(. пы разгрузку flaxoд!Ггся Б пределах регулировочног0 дпапыз J!13 (.тынции, KO)ill р:торы

36 -38 не сры()ятывяюl, и ключсвыс схемы

25 27 о(крь!1(!. С их Выходов, кроме кл(о(свой схс(!ы 25, тык кык ко!Ггакты 1! разомKilуГы, полученные новые з(!ачения нагрузок кы>кдоГО яГр(:Г3тя !1(ре.3 2втомати 1(ский ком31(-:Ч!Тор 40 ()OCTY 113 10 1 Hcl Бь!Ходнои 0 IОК 41 .

Из ряооты сх(мы следует, что задание рас:! p с, (. 1 я с т с я с I с т 0 м ф il к I и ч Р с I(I (х н 3 . () м3 0 К К Ы >К 10 Г 0 d Г Р 1 3Т с! . М И Н И М Ы Л Ь l i о, 10 П УСТИ 1Ь(С НЫ! Р) ЗКИ 1 СТсl Нсl БЛ И B3K)T(ß С !!ОМОщьк) Oi рани lff TB)I(и 22 — 24. Но!3ыс значе! (!!1! 13(, (И (и Н ПЯ ГРЧЗ КП Я (Р(I Ы 013 I IOV! BËß!0 1 Cß

13XO!!(: ill IXO;l HO! 0 б, IÎK3 4 1 TO 1 hKO B 1 OM

СЛУЧЫЕ, (.С.! f; С(с! IIOНИТСЯ P2BI(ОБССИ(. В СХЕмс, и () контролируется блоком контроля и

cH(lf3лизации 39 и сущ cTBYет сигнал ня

Бы. оде зыд;и !Икы 1.-. . Сигнал с б.!Ока 39

КОНТPO, Я И СH! 113Л Изс! ЦИИ ПОДсl(ТСЯ (13 ifP3 Б lHIolfi HH Бхо;! комму Гаторя 40 и открывает его ключи. Наличие такой блокировки поБып!ыет надежность устройства, так как

licKлючает появление ложных сигналов

II2 ВЫХОДЕ ВЫХОДНОГО 0:1OV! ПРИ БОЗНИКНОБРII HH НЕПСПРЯ ВНОСТИ Э ЛС)IС lf ГO!, СХ(. МЫ.

Задание па разгрузку lip(Бып!аст регм lllр0Бочный диапазон станции, чхо выявляет(H c по)(0(и,ьк) c) xix13Top2 1 9 б, !0K 3 Откл ючс.нпя 17. При этом 3113К сип(а.i3 на выходе

656151

Формула изобретения

Устройство противоаварийной автоматики электростанции, содержащее датчики активной мощности с запоминающими элементами, блок задания минимально допустимых нагрузок, блок разгрузки, выполненный в виде замкнутого контура, состоящего из ограничителей и сумматора, выход которого подключен к интегратору, а входык измерительным ключам и к отключающе35

40 этого сумматора изменяется на противоположный. Величина же этого сигнала сравнивается с уставками компараторов 36 — 38.

В первую очередь срабатывает компаратор

37, поскольку его уставка близка к нулю.

Если величина сигнала больше или равна минимальной нагрузке блока, то срабатывает. компаратор 38. Срабатывание же компаратора 36 ничего не дает, так как первый агрегат был до этого отключен. С помощью компараторов формируются команды на отключение генераторов станции, которые через автоматический коммутатор 40 и коммутатор 28 поступают на выходной блок

41 и через коммутатор 28, устанавливающий очередность отключения генераторов, поступают на управляющие входы ключей 15

25 — 27. Последние запираются при поступлении команд, размыкая тем самым соответствующие цепи обратной связи замкнутого контура блока разгрузки 16. Благодаря этому уменьшается задание на разгрузку на величину нагрузки отключаемого агрегата.

Использование новых элементов, блока

4 и блока 29 выгодно отличает предлагаемое устройство, так как в режиме с отключением агрегатов другими устройствами противоаварийной автоматики уменьшается по- 25 грешность и увеличивается надежность работы устройства. Кроме того, при неисправности датчика активной мощности или обрыве его цепей тока или напряжения обеспечивается исключение соответствующего генератора из блоков разгрузки и отключения. му блоку, выполненному в виде разомкнутого контура, состоящего из сумматора и коммутатора, подключенного к его входу„ выход сумматора отключающего блока подключен к первым входам компараторов, выходы которых через автоматический коммутатор выходных сигналов и коммутатор задания очередности отключения генераторов соединены с управляющими входами измерительных ключей и с выходным блоком. отлпчаюи ееся тем, что, с целью уменьшения погрешности и увеличения надежности, оно дополнительно снабжено блоком автоматического подключения и блоком автоматического задания уставок компараторов, состоящим из сумматора и инвертора на каждый компаратор, причем один вход блока автоматического подключения соединен с выходом датчика активной мощности, другой с — выходом блока задания минимально допустимых нагрузок, первая группа выходных контактов блока автоматического подключения включена между блоком задания минимально допустимых нагрузок и сумматором отключающего блока, вторая группа — между датчиком активной мощности и коммутатором, третья — между ограничителями и измерительными ключами, один из входов сумматоров блока задания уставок компараторов подключен через коммутатор задания очередности отключения и первую группу контактов блока автоматического подключения к блоку задания минимально допустимых нагрузок, выход первого сумматора через инвертор соедннен со вторым входом первого компаратора и другим входом второго сумматора, выход второго и последующих сумматоров через соответствующие инверторы соединен со вторыми входами соответствующих компараторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 278856, МКИ Н 023 3,24. 1968.

2. Авторское свидетельство СССР № 519820, МКИ Н 02 J 3!24. 1974.

656151

Редактор В. Фельдман

Заказ 1541/44

Составитель Г. Дамская

Техред О. Луговая Корректор Л. Веселовская

Тираж 856 Подписное

11НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и откр brr и и

113035, Москва; %35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Г1роектная, 4