Устройство противоаварийной режимной автоматики электростанции

 

Союз Советскик

С оциапистическик

Республик

< 748656 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 020874 (21) 2060472/24-07 с присоединением заявки ¹ (51)М. Кл.

Н 02 У 3/24

Государственный коинтет

СССР но аелаи нзобретеннй н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.0780. Бюллетень М 26 (53) УДК б 21. 316. .728(088.8) Дата опубликования описания 180780 (72) Автор. изобретения

И.Я. Тарикулиев (71) Заявитель

Дагестанский научно-исследовательский отдел энергетики (54) УСТРОЙСТВО ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ РЕЖИМНОЙ

АВТОМАТИКИ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ния )2) .

Изобретение относится к автоматичемкому управлению энергетическими системами„ в частности к устройствам противоаварийной режимной автоматики, предназначенной для сохранения и по.вышения динамической устойчивости объединенных энергосистем, содержащих мощные электростанции, при коротких замыканиях в системообразующей сети 220-750 кВ. 0

Известны различные способы автоматического управления аварийными режимами энергосистем с целью сохранения их динамической устойчивости и устройства, реализующие эти способы. 15 (Известно устройство, содержащее блок измерения активной мощности линии, блок выделения сброса активной мощности по линии, блок признаков 2О коротких замыканий, блок определения длительности к.з., блок обработки телеинформации об отключениях и струк турных изменениях на линиях, блок реализации предварительно аппроксими-2з романных параллельными линиями границ синхронной динамической устойчивости посредством операционных уснлителей, ключевых схем и нуль-органов (1j . 30

Основными недостатками устройства являются: низкое быстродействие; снижение точности аварийной разгрузки, обуславливаемое неравенством величины сброса активной мощности, фиксируемой в момент короткого замыкания, ее величине в момент отключения повреждения от релейной защиты, после действия которого автоматика осуществляет разгрузку, снижение надежности действия автоматики из-за необходимости передачи и получения телесигналов об отключении повреждения в аварийных и послеаварийных режимах энергосистем.

Известно также устройство, в которое, с целью обеспечения необходимой точности устройства при работе мощности электростанции на два и более направления, дополнительно введены блоки измерения активной мощности и блоки выявления сброса активной мощности, установленные во вторичных цепях каждой отходящей линии и каждого генератора электростанции, а также блок суммирования сбросов активных мощностей, определяющий об-. щую ее величину с учетом возможной затяжки отключения короткого замыка- .

748656

Наиболее близким по технической су.аности к предлагаемому является устройство, содержащее блок измерения суммарной вырабатываемой электростанцией активной мощности, блок определения фактического суммарного сброса активной мощности, блок определения фактического суммарного сброса активной мощности, блок информации о составе электропередачи, блок признаков коротких замыканий и конечный блок логики $3j .

его недостатками являются: сравнительно невысокое быстродействие, ограничивающееся временем действия релейной защиты и получения информации об отключении поврежденного участка линии электропередачи (в пределах

0,15 сек ); невысокая точность аварийной разгрузки из-за ограниченного числа используемых н устройстве нелинейных блоков, аппроксимирующих границы синхронной динамической устойчивости (ГСДУ) и ожидания отключения повреждения.

Все это обусловливает увеличение вероятного экономического ущерба от аварий в эчергообъединении.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройств противоанарийной режимной автоматики и точности антоматической разгрузки электростанции при коротких замыканиях н энергосистемах. Достижение этой цели позволяет обеспечить минимум народнохозяйстненного ущерба при авариях, вызванных короткими замыканиями, из-за недоотпуска электроэнергии потребителям.

Эта цель достигается тем, что н устройстве противоаварийной режимной автоматики электростанции, содержащем блок измерения суммарной актинной мощности, вырабатываемой на электростанция, выход которого подключен ко входу блока сброса активной мощности, блок информации структуры основной системообразующей сети энергообъединения, блбк прогнОза опасности аварийной ситуации, один иэ входов которого присоединен к выходу блока информаций структуры энергообъединения, блок логики, один из входов которого связан с выходом блока прогноза опасности, другой— с блоком признаков коротких замыканий, а выход подключен к исполнительному блоку, блок сброса активной мощ.и(фти состоит из инвертора, блока памяти и сумматора, причем выход блока памяти связан с одним из входов сумматора и аналоговым входом блока информации структуры основной системообразующей сети энергообъединения, а выход сумма. тора соединен о вторым входом бло:< . " г",йзгнс а опасМостй ава— рийной ситуац:"и.

C целью повышения точности работы при изменен ;:-:х н структуре основной системообразующей сети, блок информации структуры основной системообразующей сети содержит шинки включенного положения выключателей этой сети и элементы НЕ, И, ИЛИ и HET,образующие раздельные логические каналы автоматического управления, причем в первом логическом канале входы элемента И соединены со всеми шинками включенного положения выключателей, а его выход через элемент НЕ подключен к дискретному входу элемента НЕТ, в последующих логических каналах к каждой шинке подключен вход одного элемента НЕ и трех элементов И, выход каждого элемента НЕ соединен не

15 менее чем с одним элементом И, выходы которых через элементы ИЛИ и HE связаны с дискретным входом элемента

НЕТ, причем число шинок выбрано равным числу выключателей основной сети, Щ положение которых контролируется, а число логических каналов автоматического управления равно числу реально возможных вариантов структуры основной системообразующей сети энергообъединения.

С целью повышения точности автоматической дозировки управляющего воздействия блок прогноза опасности аварийной ситуации содержит параллельные группы ячеек, каждая из которых состоит из нуль-органа и диодного нелинейного элемента, в котором аппроксимирована соответствующая граница синхронной динамической устойчивости, причем выход каж ого нелинейного элемента связан с одним из входов нуль-. органов, а другой вход нуль-органа соединен с выходом сумматора блока сброса активной мощности, число параллельных групп ячеек ."нелинейный

40 элемент-нуль-орган" установлено равньм числу каналов автоматического управления, а число таких ячеек в каждой параллельной группе установлено равным максимальному числу ступеней

45 аварийной разгрузки в соответствующем канале антоматического управления.

С целью обеспечения селективности работы, блок логики содержит параллельные группы из элементов НЕ и И, один из входов всех элементов И соединен с выходом блока признаков коротких замыканий, другие их входы соединены с выходом нуль-органов всех предыдущих, своей и последующих ступеней аварийной разгрузки, причем элементы И с нуль-органами последующих ступеней связаны через элемент

НЕ, а их выходы соединены с исполнительным блоком.

60 На фиг. 1 приведена блок-схема устройства противоаварийной режимной автоматики (IIPA); на фиг. 2 — блоксхема блока информации структуры основной системообразующей сети энергообъедирения (БИС); на фиг. 3—

748656 блок-схема блока прогноза опасности аварийной ситуации (БПАС) и блока лоf гики; на фиг. 4 — границы синхронной динамической устойчивости (ГСДУ).

Устройство (фиг. 1) содержит блок 1 измерения суммарной активной мощности, на входы которого подаются сигналы от датчиков активной мощнос ти, устанавливаемых на каждом генераторе, а выход подключен к блоку сброса активной мощности, состоящего из сумматора 2, блока 3 памяти (БП), инвертора 4. Выход блока памяти соединен с одним из входов сумматора и с входом блока 5 информации стр9ктуры основной системообразующей сети энергообъединения (БИС), выход которого подключен ко входу блока 6 прогноза опасности (БПАС), второй вход которого подключен к выходу сумматора 2.

Выход блока 6 соединен со входом блока 7 логики (БЛ), второй вход которого подключен к выходу блока 8 признаков коротких замыканий. Выход блока логики соединен со входом исполнительного блока 9. При этом элементы устройства выполняют следующие функции.

Сумматоры 1 и 2 (на базе операционного усилителя), выходное напряжение которых пропорционально (равно) суммарной активной мощности, вырабатываемой на ЭС, или сбросу активной мощности на ней при коротких замыканиях, блок 3 памяти (ВП), периодически запоминающий предшествующее значение активной мощности с последующим его сбросом (например, с частотой 4-5 Гц); инвертирующчй блок 4 (ИБ) на базе операционного усилителя; блок 5 информации структуры (БИС) основной системообразующей сети энергообъединения (включающую и рассматриваемую электростанцию), имеющий дискретные и аналоговые входы и выходы, осуществляющий автоматический перебор каналов управления в зависимости от изменений в структуре сети в предаварийных режимах; блок 6 прогноза опасности аварийной ситуации (БПАС), состоящий из полупроводниковых нелинейных элементов, в которых аппроксимируются границы сичхронной динамической устойчивости (ГСДУ) Й нуль-органов, обеспечивающих преоб-. разование сигнала суммарной активной мощности в сигналы расчетных сбросов этой мощности, их сравнение и получение дискретного сигнала xt, блок 7 логики, который в зависимости от сочетания выходных сигналов BIIAC onpe/ деляет интенсивность управляющеГо воздействия, и генерирует на своем выходе дискретный сигнал у„; блок 8 признаков коротких замыканий (БПКЗ), выявляющий и запоминающий признаки (например токи нулевой и обратной последовательностей) коротких замыканий (с последующим преобразованием их в дискретный сигнал х„ );выходной блок 9 (ВБ), в котором выработанный дозированный управляющий сигнал реализуется в управляющий импульс определенной интенсивности (амплитуды и продолжительности, если на ЭС установлены т/генераторы) или же в управляющую команду (на отключение определенного числа г/генераторов).

Блок 5 информации структуры (БИС) (фиг. 2) содержит шинки 10 включенного положения выключателей система образующей сети, логический элемент

11 И к выходу которого подключен логический элемент 12 НЕ, выход которого подключен ко входу логического элемента 13 НЕТ, ко второму (аналоговому) входу которого подключен выход блока 3 памяти. Эти блоки образу" ют первый логический канал.

20 Логические элементы 14 НЕ, 15 И, 16 ИЛИ, 17 НЕ и 18 НЕТ образуют второй логический канал. Логические эле- менты 19 НЕ, 20 И, 21 ИЛИ, 22 НЕ и

23 НЕТ образуют третий логический ка25 нал.

Блок 6 БПАС (фиг. 3) содержит нелинейные элементы 24, реализованные на базе диодных ячеек и операционных усилителей, и нуль-органы 25. БЛ-7

3Q содержит логические элементы 26 НЕ я элементы 27 И.

На фиг. 4 приведены границы син-. хронной динамической устойчивос и (ГСДУ), реализуемые посредствои диоду ных ячеек в элементах 24 блока 6, построенные для различных ступеней (О, l, ll) аварийной разгрузки. Там же показано преобразование сигнала суммарной мощности ьР в сигналы расчетных сбросов активной мощности посредством ГСДУ вЂ” à Р,,а Р

lp) ц1, Устройство ПРА действует следующим образом.

В исходных нормальных режимах электростанции (ЭС) и определенном варианте структуры сети (например полный состав силовых элементов) вырабатываемая генераторами ЭС мощность посредством сумматора 1 преобразуется . в аналоговый сигнал Р . Этот сигнал блок 3 преобразует в сигнал, пропорциональный предшествующему значению активной мощности Р, а блок 4 его преобразует в сигнал р. Эти сигналы подаются на входы блока 2. Так как в исходных режимах небаланс между текущим значением активной мощности Р и предшествующим ее значением Ро отсутствует, то на выходе блока сброса мощности сигнал равен нулю, т.е.

60 Р -p О. В этом случае (фиг; 2) открыт первый логичесКий канал,.соответствующий полному составу сети, а все остальные каналы заперты, так как сигнаЛы на входах блоков 11, 16

65 и 21 Ф --1, Ф Фф = О. При этом

748656 (фиг. 3) на выходах элементов 25 блоков б, а также элементов 27 блока

7, сигналы х „ и у равны нулю и устройство не осуществляет аварийную разгрузку.

При любом коротком замыкании (к.з) на любом участке сети, например при аварии с координатой в точке "к" (фиг. 4), со сбросом мощности аР на выходе блока сброса мощности появится сигнал Ро -Р = ь Р, а на выходе блока 8 будет сигнал х = 1. Так как в доаварийном режиме сигнал

Ро через выход блока сброса мощности через I-ый канал блока 5 подавался на входы элементов 24, то на их выходах к моменту аварии имелись сигналы д Р о и д Р ") (см. фиг. 3 и 4) .

fp

В этом случае на выходах элементов

25 блока б в силу неравенства д Р <

< n Р, < ь Р "> будут генерированы сигналы со значениями х - 1, х =х =x4 0, Тогда на выходе первого элемента 26 блока 7 сигнал х = 1. Выходные сигналы элементов 27 блока 7 соответствуют следующим логическим уравнениям у = хи

У = хщ д х, И х л хз у = х„ х лх Аx hxp

3 хК3л х4 gh<4 поэтому прй дайной аварии получим управляющее воздействие у,„= у = 1, т.е. соответствующее аварийной разгрузке равной единичной мощности одного генератора, так как в этом случае у> у = У4 — - О, у„.= 1. Аналогичным образом устройство ПРА действует при любых других аварийных ситуациях.

Таким образом, устройство ПРА осуществляет автоматическую настройку программы своего действия (посредством изменения своей структуры) в зависимости от изменений в структуре энергообъединения в предаварийных режимах (чем существенно повышается

era быстродействие) и обеспечивает дозировку управляющего сигнала в заBHcHMocTH oT тяжести (опасности) ава рийных ситуаций.

ПредЛоженное устройство ПРА позво ляет довести быстродействие аварийной разгрузки до 0,04-0,05 с, пбвышая ее точность, и таким образом, обеспечить снижение вероятного техни ко-экономического ущерба от аварий в энергосистемах, представляющих опасность устойчивости параллельной работе электростанций.

Формула изобретения

1. устройство противоаварийной режимной автома;ики электростанции, содержащее блок измерения суммарной активной мощно.ли, вырабатываемой на. электростанции, выход которого подключен ко «ходу блска сброса актщ ной мощности, блок информации структуры основной системообразующей сети энергообъединения, блок прогноза опасности аварийной ситуации, один из входов которого присоединен к выходу блока информации структуры энергообъединения, блок логики, один из входов которого связан с выходом блока прогноза опасности, другой— с блоком признаков коротких замыканий, а выход подключен к исполнительному блоку, о т л и ч а ю щ е е с я

10 тем, что, с целью повышения быстродействия и точности автоматической аварийной разгрузки электростанции при коротких замыканиях, блок сброса активной мощности состоит из инверто15 ра, блока памяти и сумматора, причем выход блока памяти связан с одним из входов сумматора и аналоговым входом блока информации структуры основной системообразующей сети энергообъедиъ0 нения, а выход сумматора соединен со вторым входом блока прогноза опасности аварийной ситуации.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности работы при изменениях в структуре основной системообразующей сети, блок информации структуры основной системообразующей сети содержит шинки включенного положения выключателей этой сети и элементы НЕ, И, ИЛИ и НЕТ, образующие раздельные логические каналы автоматического управления, причем в первом логическом канале входы элемента И соединены со всеми шинками включенного положения выключателей, а его выход через элемент Не подключен к дискретному входу элемента НЕТ, в последующих логических каналах к каждой шинке подключен вход одного элемента НЕ и трех

40 элементов И, выход каждого элемента

HE соединен не менее, чем с одним элементом И, выходы которых через элементЫ ИЛИ и НЕ связаны с дискретным входом элемента НЕТ, причем число шинок выбрано равным числу выключателей основной сети,.положение которых контролируется, а число логических каналов автоматического управления равно числу реально возможных вариантов структуры основной системообразующей сети энергообъединения, 3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, чтс, с целью повышения точности автоматической дозировки управляющего воздействия блок прогноза опасности аварийной ситуации содержит параллельные группы ячеек, каждая из которых состоит из нуль-органа и диодного нелинейно60 го элемента, в котором аппроксимирована соответствующая граница синхронной динамической устойчивости, причем выход каждого нелинейного элемента связан с одним из входов нуль-ор65 ганов, à другой вход нуль-органа сое748656

10 динен с выходом сумматора блока сброса активной мощности, число параллельных групп ячеек "нелинейный элементнуль-орган" установлено равным числу каналов автоматического управления, а число таких ячеек в каждой параллельной группе установлено равным максимальному числу ступеней аварийной разгрузки в соответствующем ка нале автоматического управления.

4. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения селективности работы, блок логики содержит параллельные группы из элементов НЕ и И, один из входов всех элементов И соединен с выходом блока признаков коротких замыканий, другие их входы соединены с выходами нуль-органов всех предыдущих, своей и последующей ступеней аварийной разгрузки, причем элементы И с нуль-органами последующих ступеней связаны через элемент НЕ, а их выходы соединены с исполнительным блоком.

Источники информации, принятые во внимание при экспртизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 248041, кл. Н 02 Х 3/24, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 312341, кл. Н 02 Х 3/24, 1968.

3. iàðèêóëéåâ И.Я. Вопросы противоаварийной режимной автоматики дальних электропередач переменного тока.

Автореф. дис. на соиск. учен. степени кандидата техн. наук. Новочеркасск, 1971, рис. Ч-5.

748656

ЯНИИПИ Эаказ 4379/17

Тнраж 783 Подписное

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

1

1 !

l

1

I ! !

1 !