Устройство для автоматической частотной разгрузки энергосистем

 

Союз Советски и

Соцмалмстическиа

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬЬРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«i 904101

I

Ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.06.80 (21) 2934442/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (2З) Приоритет— (5I)M. Кл.

Н 02 J 3/24

9кударстееииый комитет

СССР ио делам иэебретеиий и открытий

Опубликовано 07.02.82. Бюллетень ¹ 5

Дата опубликования описания 07.02.82 (53) УДК 621.316. .925 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л. С. Знсман, Р. С. Рабинович и С. Г. Попов тЕХцИЧ(р„; .;, Всесоюзный научно-исследовательский институт электщщдвхауки (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ

ЧАСТОТНОИ РАЗГРУЗКИ ЭНЕРГОСИСТЕМ

Изобретение относится к электротехнике,, в частности к противоаварийной автоматике энергосистем.

В качестве основного средства ликвидации аварийных ситуаций с дефицитом активной мощности и глубоким снижением частоты

S в энергосистемах применяются устройства для автоматической частотной разгрузки (АЧР), производящие отключение части нагрузки энергосистемы и обеспечивающие подъем час10 тоты до уровней, при которых энергосистема может длительное время функционировать нор мально (1) и (2) .

Недостаток известных устройств для АЧР заключается в том, что количество подключаемых к устройству для АЧР линий опреде15 ляется по наиболее тяжелой из возможных аварии, при этом действие АЧР в ряде аварий может привести к избыточному отключению нагрузки и увеличению ущерба. Кроме

3l того, при характерном для условий работы современных сложных по структуре крупных энергообъединеннй каскадном развитии аварии с повторяющимися подъемами и снижениями частоты при повторном снижении частоты первые очереди (как быстродействующие, так и медленнодействуюшие) повторно срабатывают, но поскольку подключенная к ним нагрузка уже была отключена прн первом снижении частоты, то если не работает частотное АПВ, ликвидация повторного снижения частоты осуществляется только устройствами АЧР с более низкими уставками по частоте и большими уставками по времени. В результате во втором цикле снижение частоты в ряде случаев является более глубоким и частота находится на пониженных уровнях более длительное время, чем в первом цикле, когда отключение нагрузки производилось первыми очередями

АЧР, что, в конечном итоге, приводит к увеличению объема отключаемой нагрузки, увеличению ущерба и тд.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для АЧР, содержащее последовательно включенные блок измерения частоты, орган выдержки времени и орган отключения линий (3).

904101

Для, указанного устройства также харакю терны возможность избыточного отключения нагрузки и задержка в отключении нагрузки . при каскадном развитии аварии с повторным снижением частоты. S

Цель изобретения — предотвращение из- ° быточного отключения потребителей и ускорение отключения нагрузки при каскадном развитии аварии. укаэанная цель достигается тем, что в 1П устройство для автоматической частотной разгрузки энергосистем, содержащее первый блок измерения чтоты, последовательно с ним включенный первый орган выдержки времени и первый орган отключения линий, введены вторые блок измерения частоты, орган выдержки времени и орган отключения линий, а также измерительный блок, три логических элемента И, элементы ИЛИ и НЕ, причем выход второго блока измерения частоты через второй орган выдержки времени подключен к первому входу второго органа отключения линий, вход измерительного блока предназначен для иодключения к измерительным трансформаторам, а выход подключен к первому входу элемен-1 та ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами первого и третьего элементов И и .через элемент НŠ— с первым входом второго элемента И, вторые входы всех трех . элементов И подключены к выходу первого органа выдержки времени, а выход первого элемента И подключен к первому входу первого органа отключения линий, выход второго элемента И вЂ” ко вторым входам первого и второго органов отключения линий, выход третьего элемента И соединен со вторым входом элемента ИЛИ.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для АЧР энергосистем содер-,щ жит блоки 1 и 2 измерения частоты, органы

3 и 4 выдержки времени, элементы И 5„6 и 7, элемент ИЛИ 8, элемент НЕ 9, измерительный блок 10, органы 11 и 12 отключения

ВаНВа.

4$

Блоки 1 g 2 измерения частоты производят измерение текущего значения частоты и ее сравнение с уставкой. При частоте ниже уставки блок срабатывает, Если устройство . применяется для выполнения быстродейству- 5О ющей очереди, то уставка по частоте блока

1 равна fqqq <, а уставка по частоте блока

2 ниже на одну ступень М„ср, принятую в данном энергообъединении или энерюсистеме. Если устройство применяется для 55 выполнения медленнодействующей очереди, уо уставки по частоте блоков 1 и 2 одинаковы, т.е, Q q g %чбтр = газет (едины для всех медленйодействующих очередей энергосистемы). В этом случае возможно также применение одного блока измерения частоты с уставкой f m, выход которого соединен со входами двух органов 3 и 4 выдержки вре)иени.

Органы 3 и 4 выдержки времени предназначены для отсчета заданного времени при появлении сигнала на их входе. По истечении этого. времени на выходе органов появляется сигнал. При снятии сигнала на входе органов сигнал с их выходов снимается или (если он ранее не существовал) прекращается отсчет выдержки времени. Если устройство применяется для выполнения медленнодействующей очереди, то уставка органа 3 выдержки времени равна tscq, а уставка органа

4 выдержки времени t g больше на одну ступень Ь|зсч, принятую в данном энергообъединении или энергосистеме, Если устройство применяется для выполнения быстродействующей очереди, то уставки органов 3 и 4 выдержки времени тес и тз, примерно одинаковы.

Измерительный блок 10 предназначен для подключения к измерительным трансформаторам части линий, отходящих от подстанции и питающих нагрузку (группы линий А, остальные линии, подключаемые к устройству для АЧР, составляют группу Б). Блок 10 осуществляет измерение суммарной активной мощности РА группы линий А и производит ее сравнение с уставкой q

Во многих случаях с целью упрощения измерительного блока возможно измерение суммарного тока 3д нагрузки группы линэй А и его сравнение с уставкой 1 с .

При выполнении условия P q < Р ° (или

4 р (.14 ) на выходе блока 10 появляется сигнал, при Р ) Рд (или 3> > > 3д ) сигнал на выходе блока отсутствует.

Органы 11 и 12 предназначены для отключения соответственно групп линий А и Б при появлении сигналов на их входах.

Если частота в системе выше уставок блоков 1 и 2, то сигналы на их выходах, аследовательно,,и на первых входах элементов 5, 6 и 7 отсутствуют, что исключает возможность отключения линий независимо от состояния блока 10.

При аварийном возмущении и первоначальном снижении частоты ниже f < < появляется сигнал срабатывания на выходе блока

1, а через время тзс „— на выходе блока 3, откуда он поступает на первые входы элементов 5, 6 и 7. Если при этом выполняется условие Рзс > Рд, то блок 10 не срабатывает, вследствие чего сигнал на входе элемента 9 НЕ отсутствует, а на выходе это-

90410

50 го элемента присутствует. При этом появляется сигнал на вых де элемента И 6 н произ.водится отключен групп линий А и Б органами 11 и 12. сли же выполняется условие Роост < P+ то измерительный блок

10 находится в состоянии срабатывания и сигнал об этом через элемент ИЛИ 8 поступает на вторые входы элементов И 5 и 7 и на вход элемента НЕ 9. Так как при снижении частоты поступают сигналы на оба 10 входа элементов 5 и 7, то появляются сигналы срабатывания и на их выходах, что приводит, во-первых, к отключению группы линий А органом 11 и, во-вторых, к самоудерживанию сигнала на выходе элемента 8 на все время существования сигнала на выходе органа 3 выдсржки времени независимо от состояния блока 10, который возвращается в исходное состояние после отключения группы

/ линий А (поскольку теперь Р сг > Рд ).

При вьптолнении с помощью предлагаемого устройства быстродействующей очереди разгрузки (алчет 4 < 4стг, тчсч1 т с- 2)

его дальнейшая работа протекает следующим образом. Пока частота выше уставки второго блока измерения частоты 1. тg, этот блок не срабатывает. Кроме того, при наличии сигнала на входе элемента НЕ 9 на его выходе сигнал отсутствует. Таким образом, отключения группы линий Б не происходит.

Если после отключения группы линий А частота продолжает снижаться и оказывается ниже f g в течение времени тмст, то появляются сигналы на выходах блоков 2 и 4 и подается сигнал отключения группы

35 линий Б органом 12.

Если же после отключения группы линий

А начинается подъем частоты, то при ее восстановлении до уставки возврата блока

1 сигнал на выходе этого блока снимается, B результате чего устройство возвращается в исходное состояние: сигналы на выходах органа 3 и, следовательно, элементов 5, 6 и 7 отсутствуют, Если после подъема частоты .до уставки

45 возврата блока 1 частота не восстанавливается до уставки ЧАПВ, а происходит повторное снижение частоты в результате каскадного развития аварии ниже Фзсч на время

t q., то на выходе органа 3 появляется сигнал, который поступает на первый вход элемента И 6. На втором его входе также имеется сигнал .вследствие несрабатывания блока 10 (груш а линий А отключена, P > Рд ), срабатывают блоки 6 и 12 и . происходит отключение группы линий Б. Таким образом, при повторном снижении часl тоты группа линий Б отключается через вре;

Мя т сЧ 4 после достижения частотой значе1 6 ния f> <, в то время как при применении известного устройства частота находится на пониженном уровне более длительное время— ее снижение прекращается только тогда, когда начинают работать быстродействующие устройства с более низкими уставками по частоте, не работавшие ранее при первоначальном снижении частоты.

Если после подъема частоты до уставки возврата блока 1 происходит ее дальнейшее восстановление до уставок ЧАПВ, в результате чего происходит обратное включение группы линий А (полностью или частично), то при Р ср < Рд íà выходе блока 10 появляется сигнал, срабатывает элемент

ИЛИ 8, а. сигнал с выхода элемента НЕ 9 снимается. Если же после ЧАПВ Рсч > Рд то устройство остается в прежнем состоянии (сигнала на выходе блока 10 нет). Если после работы ЧАПВ происходит повторное снижение частоты в результате каскадного развития аварии ниже 1 сч „на время, большее т стл, то устройство работает так же, как при первоначальном снижении, астоты, причем возможны два различных варианта его работы в зависимости от того, выполняется ли после ЧАПВ условие Pyeq < Рд или Рэсч > Рд

При выполнении с помощью предлагаемо. го устройства медленнодействующей очереди разгрузки (1чс.г 4 = 4ст з = меч тэст2 > tqq „) его работа после описанного выше первоначального снижения частоты до 1вср на,время, большее Ьусч q и отключения группы линий А (при Р с., < Рд ) протекает следующим образом.

При снижении частоты до эх одновременно с блоком 1 срабатывает блок 2 и начинается отсчет выдержки времени тчс з в органе 4. Если после отключения группы линий А частота продолжает оставаться ниже

1 с.-г, то через время 1 А появляется сигнал на выходе органа 4, который поступает в орган 12, в результате чего происходит отключение группы линий Б. Если после отключения группы линий А происходит подъем частоты выше уставок возврата блоков 1 Ю

2 (которые равны по величине), то устройство возвращается в исходное состояние. При отсутствии ЧАПВ и повторном снижении частоты из-за каскадного развития-аварии устройство работает так же, как и в случае его применения для быстродействующей очереди разгрузки: через время тчст после достижения частотой значения 1 . группа линий Б отключается, в то время как при применении известного устройства частота находится as пониженном уровне более длительное время, т.е, пока не сработают мед7 90410 лениодействующие очереди разгрузки с большими уставками по времени, не работавшие при первоначальном снижении частоты.

При наличии ЧАПВ и повторном снижении частоты работа устройства протекает так же, как при первоначальном снижении частоты, V

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет предотвратить избыточное отключение нагрузки (группы линий Б), если отклю1 чения части нагрузки (группы линий А) до- 10 статочно для предотвращения снижения частоты до уставки следующей по энергосистеме очереди (при вьшолнении быстродействующей очереди) или для подъема частоты выше частоты возврата (при выполнении медленно- 1S действующей очереди);. при повторном снижении частоты после ее восстановления в результате первоначального отключения группы линий А раньше произвести отключение группы линий Б, т.е. при более высоких значениях частоты (при выполнении быстродействующей очереди) или с меньшей выдержкой времени (при выполнении медленнодействующей очереди), чем производят отключение своей нагрузки .применяемые устройства 25 дпя АЧР с более низкими уставками по частоте или большими выдержками времени.

Это позволяет сократить время работы энергосистемы с пониженной частотой при каскадном развитии аварии. 30

Если же при первоначальном снижении частоты ниже 1зсч4 на время, большее t, мощность группы линий А оказывается меньше уставки Р о,„, то действие предлагаемого устройства не отличается от известного (т.е. отключаются обе группы линий А и Б).

Формула изобретения

Устроиство для автоматической частотной разгрузки энергосистем, содержащее первый

1 s блок измерения частоты,.последовательно с ним включенный первый орган выдержки времени и первый орган отключения линий, отличающееся тем,что,с целью предотвращения избыточного отключения потребителей и ускорения отключения нагрузки при каскадном развитии аварии, в него введены вторые блок измерения частоты, орган выдержки времени и орган отключения линий, а также измерительный блок, три логических элемента И, элементы ИЛИ и НЕ, причем выход второго блока измерения частоты, через второй орган выдержки времени подключен к первому входу второго органа отключения линий, вход измерительного блока предназначен для подключения к измерительным трансформаторам, а выход подключен к первому входу элемента

ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами первого и третьего элементов И и через элемент НŠ— с первым входом второго элемента И, вторые входы всех трех элементов И подключены к выходу первого органа выдержки времени, а выход первого элемента И подключен к первому входу первого органа отключения линий, выход второго элемента И вЂ” ко вторым входам первого и второго органов отключения линий, выход третьего элемента И соединен со вторым входом элемента ИЛИ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Методические указания по автоматической частотной разгрузке. М,, СЦНТИ ОРГРЭС, 1972.

2. Беркович М, А., Гладишев, В. А., Семенов В. А. Автоматика энергосистем. М., "Энер гия", 1960, с. 166, фиг. 8 — 3.

3. Дроздов А. Д., Засыпкин А. С., Аллилуев А. А., Совки М. М. Автоматизация энергетических систем. М., "Энергия", 1977, с. 319, РИС. 7 — 7.

904101

Составитель В. Некаев

Редактор И. Михеева Техред M. Рейвес Корректор Г. Назарова

Заказ 148/42 . Тираж 669 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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