Орган контроля синхронизма при автоматическом повторном включении линии электропередачи

 

495

Н. 3/06

621. 316.

5(088. 8) (72) Авторы изобретения

Г. Г. Фокин, В. М. Стрелков и Г. Г. Якубсон

Всесоюзный научно-исследовательский институт . электроэнергетики (71) Заявитель (54)ОРГАН КОНТРОЛЯ СИНХРОНИЗМА ПРИ АВТОМАТИЧЕСКОМ

ПОВТОРНОМ ВКЛЮЧЕНИИ (A08) ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите и автоматике энергосистем.

При осуществлении трехфазного автоматического повторного включения (АПВ) линий электропередачи с двусторонним питанием в большинстве случаев оказывается необходимым производить проверку допустимости включения по условию синхронизма встречных напряжений.

lO

Эта проверка выполняется с помощью органа контроля синхронизма (ОКС) и должна обеспечивать подачу команды на включение выключателя лишь в onpelj деленном диапазоне разности частот и в такой момент времени, чтобы замыкание главных контактов выключателя происходило при определенных углах d" cäâèãà фаз между встречными напряжениями 1j.

Известны также органы контроля синхронизма при АПВ линии электропередачи, в которых для контроля угла о и скольжения 5 используются реле сдвига фаз и элементы времени "3aдержка на срабатывание" (21.

Недостатками таких ОКС является большое время действия и трудность формирования сложной характеристики срабатывания, что обуславливается, главным образом, способом определения угла O и скольжения 5 ..

Наиболее близким техническим решением к изобретению является орган контроля синхронизма при автоматическом повторном включении (АПВ) линии электропередачи, оснащенной трансформатором напряжения и блоком

АПВ и подключенной к шинам подстанции, оборудованным трансформатором напряжения, содержащий первый и второй усилители-ограничители, входы которых предназначены для подключения к трансформаторам напряжения линии и шин соответственно, последовательно включенные первый сумматор, интегратор, зашунтированный первым

928495

55 ключом;,второй ключ, первый блок памяти, третий ключ, второй блок памяти, второй сумматор и формирователь характеристики срабатывания, а также первый и второй детекторы, первый и второй элементы НЕ, первый и второй элементы И, причем выход блока памяти соединен со вторыми входами второго сумматора и формирователя характеристики срабатывания, третий вход и выход последнего предназначейы для подключения соответственно к первому пусковому выходу и разрешающему входу блока AllB, выходы первого и второго усилителей-ограничителей соединены соответственно с прямым и инверсным входами первого сумматора, а через последовательно включенные одноименные детектор и элемент НЕ - соответственно с первым и вторым входами первого элемента И, выход которого подключен к управляющим входам nepeol" и третьего ключей, выход первого сумматора подключен ко входу интегратора, выходы детекторов соединены соответственно с двумя входами второго элемента И, выход которого подключен к управляющему входу второго ключа (3), В известном устройстве сигналы . угла d и скольжения S получаются в виде напряжения U и U> постоянного тока, обновляемых в каждый период измерения. Ввиду того, что напряжение УВ получается ао втором сумматоре 24 путем вычитания друг из друга

- двух значений напряжения У для двух соседних периодов измерения, минимальное время действия,ОКС составляет два периода измеряемого напряжения.

При этом напряжение U s существует только в течение дпределенной части измеряемого периода. Эта прерывистость сигнала скольжения усложняет выполнение формирователя характеристики срабатывания и, следовательно, снижает надежность действия ОКС в целом.

Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в орган контроля синхронизма при АПВ линии электропередачи, оснащенной трансформатором напряжения и блоком АПВ и подключенной к шинам подстанции, оборудованным транс- форматором напряжения, содержащий первый и второй усилители-ограничи5

45 тели, входы которых предназначены для подключения к трансформаторам напряжения линии и шин соответственно, а выходы подключены соответственно к прямому и инверсному входам сумматора, выход которого соединен со входом интегратора, зашунтированного первым ключом, второй и третий ключи, первый и второй блоки памяти, формирователь характеристики срабатывания, первый и второй детекторы, первый и второй элементы НЕ, первый и второй элементы И, причем выходы первого и второго усилителей-ограничителей через последовательно вклю--. . ченные одноименные детектор и элемент HE соединены соответственно с первым и вторым входами первого we" мента И, выходы детекторов соединены соответственно с двумя -входами второго элемента И, выход которого подключен к управляющему входу второго ключа, дополнительно введены элемент времени "Задержка на срабатывание", третий элемент НЕ и третий элемент

И, при этом выход первого элемента

И соединен с первым входом третьего элемента И и входом элемента времени

"Задержка на срабатывание", выход которого подключен к управляющему входу первого ключа и входу третьего элемента НЕ, выход которого подсоединен ко второму входу третьего элемента И, выход которого соединен с управляющим входом третьего ключа, выход интегратора через последовательно включенные второй ключ и первый блок памяти соединен с первым, а через последовательно включенные третий ключ и второй блок памятисо вторым входами формирователя характеристики срабатывания, третий вход и выход последнего предназначейы для подключения соответственно к первому пусковому выходу и разрешающему входу блока АПВ.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма работы предлагаемого органа контроля синхронизма.

Линия электропередачи 1, выключатель линии 2, шины 3, измерительные трансформаторы напряжения линии и шин соответственно 4 и 5, блок автоматического повторного включения

6 имеют связи с выключателем (первый вход и второй выход) и ОКС (разрешающий вход и первый пусковой вы95 6 рым входвии формирователя 23 характеристики срабатывания, третий вход и выход последнего подключены соответственно к первому (пусковому) вы" ходу и разрешающему входу блока

6 АПВ.

Работа предлагаемого OKC поясняется временной диаграммой, приведенной на фиг. 2, где показано изменение во времени выходных напряжений основных блоков. Сравниваемые между собой по фазе напряжения линии U> и шин Ощ подводятся ко входам усилителей-ограничителей 8 и 9,на выходах которых получаются положительные и отрицательные прямоугольные импульсы, соответствующие положительным и отрицательным полупериодам напряжений линии и шин соответственно. С выходов усилителей-ограничителей эти прямоугольные импульсы постоянной амплитуды поступают на входы сумматора 16, причем с .выхода первого усилителя-ограничителя на прямой, а с выхода второго — на инверсный его выходы. Поэтому в интервале времени, когда мгновенные значения напряжений - U ) 0 и U (0 импульсы на выходе сумматора 16 положительны, а когда Uz с О и О „) О - отрицательны. В моменты, соответствующие совпадению одинаковой полярности мгновенных значений U и Ц„, напряжение на выходе сумматора 16 равно нулю.

Входы первого 8 и второго 9 усилителей-ограничителей подключены к измерительным трансформаторам напряжения и линии 1 и 5 шин, а их выходы соединены соответственно с прямым и инверсным входами сумматора 16, выход последнего подключен ко входу интегратора 17, между входом и выходом которого включен первый ключ 18, 35 а через последовательно включенные соответственно первый 10 и второй 11 детекторы и элементы 12 и 13 НŠ— с двумя входами первого элемента 14 И.

Выход элемента 14 И соединен с первым входом третьего элемента 26 И и входом элемента времени 24 "Задержка на срабатывание", выход которого подключен к управляющему входу первого ключа 18, а через третий

45 элемент 25 НŠ— ко второму входу третьего элемента 26 И. Выход элемента 26 И соединен с управляющим входом третьего ключа 20, а выходы первого 10 и второго 11 детекторов соединены соответственно со входами

50 второго элемента 15 И, выход которого подключен к управляющему входу второго ключа 19,.Выход интегратора

17 через последовательно включенные второй ключ 19 и первый блок памяти

21 соединен с первым, а через последовательно включенные третий ключ

20 и второй блок памяти 22 - со втоТаким образом, длительность прямоугольных импульсов на выходе сумматора 16 пропорциональна времени несовпадения мгновенных значений измеряемых величин, т.е. пропорцио-, нальна углу сдвига фаз о

Выходное напряжение сумматора lá в виде прямоугольных импульсов чередующейся полярности постоянной и при том равной амплитуде с частотой следования, равной половине периода измеряемых напряжений, поступает на вход интегратора 17, напряжение на выходе которого будет линейно возрастать от действия первого и убывать от действия второго импульсов рассматриваемого периода. Перед началом первого импульса при помощи первого ключа 18 производится "обнуление" (объединение входа и выхода) интегратора 17, т.е. установка на нуль. его выходного напряжения. Режим работы интегратора, а также блоков памяти задается ключами 18-20. Ключ

5 9284 ход). Сигнал на втором выходе блока

АПВ (на включение выключателя) может появиться только при одновременном наличии сигналов на первом и разрешающем входах блока. Устройство 5 также содержит орган контроля синхронизма 7, в который входят первый 8, второй 9 усилители-ограничители, первый 10 и второй 11 детекторы, первый 12, второй 13 элемент HF, в первый 14, второй 15 элементы И, сумматор 16, интегратор 17, первый 18, второй 19 и третий 20 ключи, первый

21 и второй 22 блоки памяти, формирователь 23 характеристики срабатывания 15

ОКС, сигнал на выходе появляется приодновременном наличии сигнала на третьем входе (от первого выхода блока АПВ) и при условии, чт сигналы угла cl(íà первом входе ) и скольже- 2Q ния S (на втором входе) соответствуют заданной характеристике срабатывания, элемент времени "Задержка на срабатывание" 24, третий элемент

НЕ 25, третий элемент И 26. 2$

7 9284

19 управляется элементом 15 И, сигнал на выходе которого существует в течение времени совпадения положительных значений измеряемых величин, так как сигналы от усилителей-огра- 5 ничителей к его входам подаются через детекторы 10 и 11. Ключи 18 и 20 управляются элементом 14 И, сигнал на выходе которого существует в течение времени совпадения отрицательных значений измеряемых величин, причем ключ 18 управляется через элемент времени 24 "Задержка на срабатывание", а ключ 20 - через элемент

26 И, на входы которого подаются сигналы с выхода элемента 14 И и инвертированный сигнал с выхода элемента 24. Таким образом, ключ 20 будет открыт с момента совпадения отрицательных значений измеряемых вели- 20 чин до момента срабатывания элемента "Задержка на срабатывание" 24, а ключ 18 - с момента срабатывания элемента 24 до окончания периода совпадения отрицательных значений 25 измеряемых величин. Изменение напряжения на выходе интегратора 17 начинается непосредственно после окончания интервала совпадения отрицательных значений измеряемых ве- 30 личин, т.е. когда закрывается ключ

18. Первый следующий за этим моментом выходной импульс сумматора 16 определяет величину и знак угла d в начале измеряемогсь периода. Как

35 видно из диаграммы фиг.3, .если напряжение Ц опережает напряжение U>, то первый входной импульс интегратора после его "обнуления" будет положительным, а если Бд отстает от

Ош- отрицательным. После окончания первого импульса выходное напряжение интегратора 17 пропорционально по величине углу б и совпадает с ним по знаку. В течение всего интер- 45 вала совпадения положительных значений измеряемых величин выходное напряжение интегратора 17 остается неизменным (так как его входное напряжение равно нулю) и через открытый в этот интервал времени второй ключ

19 передается в первый блок 21 памяти. Второй выходной импульс сумматора, следующий через половину периода за первым, противоположен ему по зна55 ку, а по длительности пропорционален углу между измеряемыми величинами в середине периода измерения. Этот второй импульс вызывает снижение

1 выходного напряжения инте гратора 1 7 по такому же линейному закону, что и первый импульс. Ввиду равенства амплитуд импульсов выходное напряжение интегратора после окончания второго импульса будет пропорционально по величине и знаку разности углов а между измеряемыми величинами в начале и в середине измерительного периода, т.е, пропорционально скольжению S.

Выходное напряжение U+ интегратора 17 с момента окончания второго импульса сумматора 16 до момента срабатывания элемента 24 "Задержка на срабатывание" (интервал СВ ) остается неизменным и через открытый в этот интервал ключ 20 передается во второй блок 22 памяти. Выдержка времени t> элемента времени "Задержка на срабатывание" 24 выбирается из условий обеспечения точной передачи выходного напряжения U интегратора в блок

22 памяти и надежного обнуления интегратора 17. Учитывая, что максимальный угол d" срабатывания ОКС не превышает четверти периода (Т/4), СВ может быть принято равной Т/6.

На выходах первого 21 и второго 22 блоков памяти получаются, таким образом, неизменные в течение всего измерительного периода напряжения

Цои Цз, пропорциональные соответственно углу о" и скольжению Я. Значения этих напряжений обновляются каждый период. С выходов блоков 21 и 22 напряжения U и U< поступают в формирователь 23 характеристики срабатывания, сигнал на выходе которого появляется при значениях угла о" и скольжения $, соответствующих заданной области и при наличии сигнала на третьем его входе (от первого пускового выхода блока АПВ). Выходной сигнал формирователя 23 поступает на разрешающий вход блока 6 АПВ, на втором выходе которого появляется команда на включение выключателя 2.

В известном устройстве для получения сигнала скольжения (напряжение 05) требуется время, равное двум периодам. В предлагаемом органе контроля синхронизма сигнал скольжения получается в первом измерительном периоде. Сигнал скольжения

ОКС получается путем передачи в блок памяти выходного напряжения интегра95

25

9 9284 тора в определенные интервалы времени. В результате этого сигнал скольжения остается неизменным в течение всего периода. Непрерывность сигнала скольжения облегчает выполнение формирователя характеристики срабатывания и, следовательно, повышает надежность функционирования

ОКС,в целом.

Таким образом, предлагаемый ОКС lO имеет по сравнению с известным в два раза меньшее время действия и более высокую надежность за счет того, что в нем сигнал скольжения существует в течение всего периода )5 измерения, т.е. непрерывен. Экономическая эффективность предлагаемого изобретения состоит в снижении ущерба при разрыве электропередачи за счет сокращения длительности бес- zo токовой паузы при ТАПВ с контролем синхронизма.

Формула изобретения

Орган контроля синхронизма при автоматическом повторном включении (АПВ) линии электропередачи, оснащенной трансформатором напряжения и блоком АПВ и подключенной к шинам подстанции, оборудованным трансформатором напряжения, содержащий первый и второй усялители-ограничители, . входы которых предназначены для подключения к трансформаторам напряжения линии и шин соответственно, а выходы подключены соответственно к прямому и инверсному входам сумма.тора, выход которого соединен с входом интегратора, зашунтированного ,первым ключом, второй и третий ключи, первый и второй блоки памяти, формирователь характеристики срабатывания, первый и второй детекторы, первый и второй элементы НЕ, первый и второй элементы И, причем выходы первого и второго усилителей-ограничителей через последовательно включенные одноименные детектор и элемент НЕ соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента И, выходы детекторов соедине" ны соответственно с двумя входами второго элемента И, выход которого подключен к управляющему входу второго ключа, отличающийся тем, что, с целью повышения быстро» действия и надежности, в него введе" ны элемент "Задержка на срабатывание", третий элемент НЕ и третий элемент И, при этом выход первого элемента И соединен с первым входом третьего элемента И и входом элемента "Задержка на срабатывание", выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, входу третьего элемента НЕ, выход которого подсоединен к второму входу. третьего элемента И, выход которого соединен с управляющим входом третьего ключа, выход интегратора через пбследовательно включенные второй ключ и первый блок памяти соединен с первым, а через последовательно включейные третий ключ и второй блок памяти с вторым входом формирователя характеристики срабатывания, третий вход и выход последнего предназначены для подключения соответственно к первому пусковому выходу и разрешающему входу блока АПВ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Богорад А.М. и Назаров И. Г.

Автоматическое повторное включение в энергосистемах. M., "Энергия", 1969, с.,1 46.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке И 3455362/24-07, кл. H 02 H 3/06, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2800491/24-07, кл. Н 02 Н.3/06, 1979.

928495 .ф+1

-1 д1 д

V111 д

Vgg1

Vg,1

UgH

У

-1 1

fl д

-1

g> +1 д +f

И

-1

ВНИИПИ Заказ 3273/68 Тираж 670 Подписное филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4