Устройство для отключения электри-ческой цепи при нарушении синхрониз-ma между двумя частями энергосистемы

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пц SII403

Союз Советских

Сопиалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.03.79 (21) 2736837/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень № 9 (45) Дата опубликования описания 07.03.81 (51) М. Кл.

Н 02J 3/24

Государстееииый комитет (53) УДК 621.316.925 (088.8) по делам изобретений и открытиЯ (72) Автор изобретения (71) Заявитель

E. П. Королев

Горьковское отделение Ордена Октябрьской Революции всесоюзного государственного проектно-изыскательского и научноисследовательского института энергетических систем и электрических сетей «Энергосетьпроект» (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

ЦЕПИ ПРИ НАРУШЕНИИ СИНХРОНИЗМА МЕЖДУ ДВУМЯ

ЧАСТЯМИ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите и автоматике энергосистем, и может быть использовано, например, для отключения электрической цепи вблизи минимума огибающей тока биений при асинхронном ходе.

Известно устройство для отключения асинхронного хода, в котором используется цифровая техника для непрерывного контроля амплитуды каждого полупериода выпрямленного напряжения (1).

Недостатком этого устройства является низкая точность отключения в минимум тока биений (максимум напряжения биений) ввиду того, что команда на отключение подается всегда в середине восходящей волны огибающей напряжения биений независимо от частоты скольжения.

Наиболее близким к изобретению является устройство автоматической синхронизации, которое может быть использовано для отключения асинхронного хода. Это устройство содержит блок выделения огибающей напряжения биений, к выходу которого подключен первый дифференцирующий блок, выход которого соединен с входом блока пуска по времени опережения, блок измерения и памяти мгновенного значения напряжения биений, подключенный своим входом к выходу блока выделения огибающей напряжения биений и ко второму входу компаратора, логическую схему

И, первый вход которой подключен к выходу компаратора, а второй вход объединен с входом пуска блока измерения и памяти и с выходом блока пуска по времени опережения, второй дифференцирующий блок, к выходу которого через блок однополупериодного выпрямления подключен вход расширителя импульсов, выход которого подключен к исполнительному органу. Блок пуска по времени опережения содержит на входе первый и второй нуль-органы, реагирующие соответственно на положительные и отрицательные полярности сигналов, блок задержки и логическую схему ИЛИ на выходе, причем выход первого нуль-органа через блок задержки, а второго непосредственно подключены к входам логической

20 схемы ИЛИ (2).

Это устройство обладает следующим недостатком, ограничивающим область его применения. Так как компаратор срабатывает только в интервале времени, когда те25 кущее значение огибающей напряжения биений выше уровня, зафиксированного на выходе блока измерения и памяти в момент пуска по времени опережения, то область применения устройства ограничивается ча30 стотой скольжения, при которой длитель811403 ность половины периода огибающей биений надежно больше требуемого времени опережения.

При 4„)Т,)2 (t„- заданное время olleрежения Г, — период огибающей напряжения биений) компаратор пе сработает, так как в первом периоде огибающая биений будет ниже уровня напряжения на выходе блока измерения и памяти. В последующих периодах процесс будет повторяться.

Цель изобретения — повышение надежности и точности отключения вблизи минимума тока биений в широком диапазоне изменения частоты скольжения при асинхронном ходе.

Эта цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок выделения огибающей тока биений, к выходу которого подключен первый дифференцирующий блок, выход которого соединен с входом блока пуска по времени опережения, выход которого соединен с пусковым входом йервого блока измерения и памяти мгновенного значения огибающей тока биений, подключенного своим входом к выходу блока выделения огибающей тока биений и ко второму входу первого компаратора, а выходом — к первому входу первого компаратора, второй дифференцирующий блок, к выходу которого подключен вход первого . блока однополупериодного выпрямления, первый расширитель импульсов и исполнительный орган, дополнительно введены второй компаратор, второй блок измерения и памяти мгновенных значений огибающей тока биений, вход которо" î соединен со вторыми входами первого и второго компараторов, пусковой вход — с выходом блока пуска по времени опережения, а выход— с первым входом второго компаратора, третий дифференцирующий блок, второй блок однополупериодного вьшрямления и первая логическая схема ИЛИ, выход которой через упомянутый первый расширитель импульсов подключен к исполнительному органу, а первый и второй входы — соответственно к выходам первого и второго блоков однополупериодного выпрямления, причем выход первого компаратора соединен с входом второго дифференцирующего блока, а выход второго компаратора через третий дифференцирующий блок подключен к входу второго блока однополупериодного выпрямления.

Блок пуска по времени опережения содержит первый и второй нуль-органы, реагирующие соответственно на положительные и отрицательные полярности сигналов, входы которых объединены и подключены к выходу упомянутого первого дифференцирующего блока, логическую схему ИЛИ и блок задержки, расширители импульсов, входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго нуль-органов, B нормальном режиме

65 при отсутствии и логическую схему И, выход которой соединен со вторым входом упомянутой логической схемы ИЛИ, первый вход которой подключен к выходу первого расширителя

5 импульсов, причем выход логической схемы

ИЛИ соединен с входом упомянутого блока задержки и со вторым входом логической схемы И, первый вход которой подключен к выходу второго расширителя импульсов.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — эпюры напряжений на выходах всех блоков схемы дJIH i3Bvx peA

Устройство содержит блок 1 выделения огибающей тока биений, первый дифференцирующий блок 2 для выделения первой производной огибающей тока биений; блок

3 пуска по времени опережения для получения на выходе устройства сигнала с заданным временем опережения по отношению к моменту отключения цепи; первый 4 и второй 5 блоки измерения и памяти мгновенных значений огибающей тока биений, непрерывно измеряющие до пуска от блока

3, а после пуска от блока 3 запоминающие мгновенное значение огибающей, измерен00 ное к моменту пуска, и предназначенные .для работы устройства соответственно при

t„„(Т,t, и при t,„) Т,t>, первый компаратор б, срабатывающий при превышении сигнала от блока 4 по отношению к сигналу от блока 1; второй компаратор 7, срабатывающий при снижении сигнала от блока

5 по отношению к сигналу от блока 1; второй 8 и третий 9 дифференцирующие блоки, формирующие узкие импульсы в начале и

40 конце сигналов соответственно с выходов компараторов 6 и 7; первый 10 и второй ll блоки однополупериодного выпрямителя, выделяющие импульсы, сформированные соответственно в блоках 8 и 9 из задних

4 фронтов сигналов от компараторов б и 7 соответственно; первая логическая схема

ИЛИ 12; первый расширитель 13 импульсов; исполнительный орган 14.

Блок пуска по времени опережения со50 держит первый 15 и второй 16 нуль-органы, предназначенные для формирования прямоугольных импульсов соответственно из положительных и отрицательных полуволн первой производной огибающей тока

55 биений; первый 17 и второй 18 расширители импульсов, предназначенные для заполнения возможных пауз между окончанием сигнала от одного нуль-органа и появлением от другого; логическая схема ИЛИ 19, 60 логическая схема И 20 и блок 21 задержки для задания уставки по времени опережения.

Устройство работает следующим образом.

81!403 асинхронного хода и на:шчии периодического тока на входе блока 1 на его выходе формируется постоянное напря>кение, что соответствует нулевой частоте скольжения.

На выходе блока 2 сигнал отсутствует, так как первая производная от постоянной величины равна нулю. Слечовятельно. на выходе блока 3 сигнала не будет. При этом блоки 4 и 5 работа1от в режиме мас1цтабных усилителей с коэффициентами передачи К4 — — 1+Л и К вЂ” — 1 — Л, где Л=0,.05 — О,1.

Это необходимо, чтобы не срабатывали компараторы 6 и 7 при отсутствии пуска от блока 3, а также для правпл1ного фуHêöèîнирования устройства в режимах как с

t„T,t, так и с tn ) T,t.. Так кяк ие срабатывают компараторы 6 и 7, то ие возбуждаются и все последую1цие блоки, и исполнительный орган 14 не срабать1вяет.

При возникновении асинхронного ходя в сети ток на входе блока 1 со,чер>кит огибяЮщу1О бИЕНИИ, ИЗМЕНяЮ11туЮСя скольжения о,-,. В блоке 1 в1.1.7ечяется огибающая биений и поступает в блок 2, где дифйерениир ется и подается ня Hv;Ih-органы 15 и 16. Если перво.": прихо, пт по.чо>.;.,Iтельная полуволна. то первым фор..1ир;ется импульс в нуль-органе 15. Этот имгульс расширяется расп1ирите,чем 17 1 я вре>1", достаточное для перекрытия возмо>киой паузы между окончанием сигналя от нуль-органа

15 и появлением его от пуль-органа 16 с тем, чтобы не происходило сброся впемени в блоке 21. Сигнал от 1>асшипителя 17 через логическую схему ИЛИ 19 подается I!a блок 21, устявкя по времени, в котором вь1бирается равной требуемому времени опережения /,.

Если частота скольжения такова, что

t,„(Т,t, то блок 21 сработает уже от первого сигнала, сформированного в нуль-оогане 15 и подаст сигнал на пусковь1е входы блоков 4 и 5. Блоки 4 и 5,чо поступ,чения сигнала от блока 21 пяботают в режиме масштабных усилителей. В момент пуска в этих блоках включаются органы памяти и отключаются входные цепи. Как только сигнал от блока 1 станет выше сигнала с выхода блока 4, сработает компаратор 6 и останется в сработанном состоянии до момента, когда сигнал от блока 1 станет ниже сигнала от блока 4. Полученный на выходе компара тор а 6 сигнал (по длительности равный Т,, — 2 /„„) дифференцируется в блоке 8, на выходе которого вырабатываются узкие импульсы положительной полярности в момент появления сигналя HB выходе компаратора 6 и отрицательной — в момент его окончания. Однополупе1>иодным блоком

10 выделяются только отпицательиые импульсы, соответствующие моменту времени, в который должен подаваться сигнал на управление в11ключателем с учетом требуемого времени опережения. Сигнал с выходя бЛОКя 10 ПрОХОдИт ЧЕРЕЗ ЛОГИЧЕС1..; .. nape

2>5

30, tQ

60 в5

ИЛИ 12, расширяется в расширителе 13 по длител1ности до значения не менее 4 и поступает ня исголнительный орган 14.

Компаратор 7 сработает только тогда, когда сигна7 с выхода блока 5 станет в1.1ше, чем от . пока 1. Сигнал от компараторя 7

7èôôcðpHIIïð .pTcÿ в блоке 9, выделяется отрицятел,;Hb!il импмльс в блоке 11 и подается через схему 12 п расширитель 13 на испочиитеч1.ны11 орган 14. Однако этот сигнал грихочит позже, чем от блока 4, и поэтому он ничего Не изменяет в работе схемы (фпг. 2а).

Если ня F .O,7 блока 3 первой приходит отрицательная полуволна от блока 2, то сигнал, сформировяннь1й в нул1.-органе 16, не пройдет í", выхоч схемы, тяк кяк не будет сов"ядения на вхо7e логи1еской схемы

И 20. Сработает 67АН 3 точько после того, как постугпт Ilo;Ic>1 ител1»11".H полуво,чна от блока 2.

Если частота скольжения такова, что

/, ) Т,,, то одной только поло>к1 те,ч1.ной по IvBA;II!HI от . локя 2 недостаточно для срабатывания блока 21. В этом слу чае после окон 1: пия си!HHла от н .чь-органа 15 (при =,том иа выхo,",е схемы ИЛИ 19 сигнал CIITc не коттт1и 1ся благодаря ра< Iит1рите,ч1о 17, появляется сигнал от нул; -органя

16. Этот стггн":7 гост паст 1спсз рясширителт, 18 пя первый вход логической схемы

И 20. Так 1<НН к ."-.Toilv времelIH На IITA1>o»I

ВХО. Е СE:Å> .Ül И 20 СтцЕ бЫЛ СИГНаЛ От СХЕМЫ

ИЛИ 19, то ня вь1ход схемы И 20 появляется сигнал, который без перерыва (после исчезновения сигнала от нуль-органа 15) поступает HH вход блока 21, который срабатывает через tnt.

Так как пуск блоков 4 п 5 от блока 3 пРот.схотц1т НВ,.частке cн11жениЯ огибаюи Ей тОКа бнеиипй (фт1Г. 2б), тО ПсрВЫМ Сработает компяратор 7, ": последующее срабатывание ком":. араТАра 6 не приведет к изменениям в прохождении сигнала к органу 14.

Так же, как и в приведенном выше случае, сигнал ия орган 14 поступит с опережением, равным заданному,,.„,. при котором обеспе ппгется 0714,7к:чение выключателя 1 .p" и яс1111»:HAH!Iь 1 ходом В мп1п1мум

ТО »и !IРНИт .

Устро1чcTво правч,чьно работает также в

I4Ol nO tnt) Т,.

Возврат устройства в исходное состояние происходит при откл1очении пепи с асинхронным ходом или при восстановлении синхронизма.

Использование изобретения позволяет получать постоянное время опережения подачи команды ня отключение электричеСКОЙ ЦЕПт1 ПРИ аСИНХРОНПОМ i:O7P, НЕ ЗаВПся1цее AT частоты сколь>кения; повысить то п1 ость отключения асинхронного хода вблизи минимума тока биений.

TPXHIIl4O-ЭКОНОМПЧе т. п1 ЭффЕКт От ПРИ811403

10 (5 11 фиг / менения предлагаемого устройства достигается за счет облегчения условий работы выключателей при отключении асинхронного хода и снижения внутренних перенапряжений в сети. Это обеспечивает повышение устойчивости работы энергосистем и отдельных энергообъектов, а также повышение срока службы электроэнергетического оборудования.

Формула изобретения

1. Устройство для отключения электрической цепи при нарушении синхронизма между двумя частями энергосистемы, содержащее блок выделения огибающей тока биений, к выходу которого подключен первый дифференцирующий блок, выход которого соединен с входом блока пуска по времени опережения, выход которого соединен с пусковым входом первого блока измерения и памяти мгновенного значения огибающей тока биений, подключенного своим входом к выходу блока выделений огибающей тока биений и ко второму входу первого компаратора, а выходом — к первому входу первого компаратора, второй дифференцирующий блок, к выходу которого подключен вход первого блока однополупериодного выпрямления, первый расширитель импульсов и исполнительный орган, З0 отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и точности отключения вблизи минимума тока биений в широком диапазоне изменения частоты скольжения при асинхронном ходе, в него дополнитель- 35 но введены второй компаратор, второй блок измерения и памяти мгновенных значений огибающей тока биений, вход которого соединен со вторыми входами первого и второго компараторов, пусковой вход — 40 с выходом блока пуска по времени опережения, а выход — с первым входом второго компаратора, третий дифференцирующий блок, второй блок однополупериодного выпрямле пя и первая логическая схема

ИЛИ, выход которой через упомянутый первый расширитель импульсов подключен к исполнительному органу, а первый и второй входы — соответственно к выходам первого и второго блоков однополупериодного выпрямления, причем выход первого компаратора соединен с входом второго дифференцирующего блока, а выход второго компаратора через третий дифференцирующий блок подключен к входу второго блоKà однополупериодного выпрямления.

2. Устройство по и. 1, отл и ч а ющеес я тем, что блок пуска по времени опережения содержит первый и второй нуль-органы, реагирующие соответственно на положительную и отрицательную полярности сигналов, входы которых объединены и подключены к выходу упомянутого первого дпфференцирующего блока, логическую схему ИЛИ и блок задержки, расширители импу.чьсов, входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго нуль-органов, и логическую схему И, выход которой соединен со вторым входом логической схемы ИЛИ, первый вход которой подключен к выходу первого расширителя импульсов, причем выход логической схемы ИЛИ соединен с входом упомянутого блока задержки и со вторым входом логической схемы И, первый вход которой подключен к выходу второго расширителя импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции № 2067708, кл. Н 02Н

7/00, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2594355/24-07, кл. Н 02J 3/42, 1978.

811403

14

Ф г. 2

Редактор Ж. Рожкова

Заказ 365/10 Изд. № 202 Тираж 694 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

1О

1а

11

Составитель К. Фотина

Техред 3. Тарасова

Корректоры: О. Тюрина и 3. Тарасова