Устройство противоаварийной автоматики электростанций

 

Союз Советски к

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii 936217

Р / (6I ) Дополнительное к авт. свил-ву )1 656151 (22) Заивлено04. 08. 80 (21) 2968212/24-07 с прнсоелинением заявки ¹вЂ” (23) Приоритет

Опубликовано 15.06. 82, Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 15 06. 82 (5l)M. Кд.

Н 02 У24

3Ьвудэрстеснкый кенитет

СССР до делен нэебретенкй и открытий (53)УДК 621 316.

° 925 (088. 8) (72) Авторы изобретжи я

В.К.Ванин, В.Н.Родионов и Г.А.Фомин

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. И.И.Калинина (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ АВТОМАТИКИ

ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Изобретение относится к автоматизации энергосистем, в частности к противоаварийной автоматике электростанций, служащей для сохранения устойчивости энергосистем.

По основному авт.св. 656151 известно устройство противоаварийной автоматики электростанций, содержащее блок задания, датчики ак" тивной мощности с запоминающими элементами, блок задания минимально допустимых нагрузок, блок автоматического подключения, блок разгрузки, выполненный в виде замкнутого контура, состоящего из ограничителей и сумматора, к выходу которого подключен интегратор, а входы - к из" .мерительным ключам и к отключающему блоку, выполненному в виде разомкнутого контура, состоящего из сумматора, коммутатора, подключенного к его

20 входу, и компараторов, выходы которых через автоматический коммутатор выходных сигналов и коммутатор зада2 ния очередности отключения генераторов соединены с управляющими входами измерительных ключей и с выходным блоком 1 ).

Однако во избежание отказов в действии или решения задачи разгрузки электростанций с большой погрешностью устройство на значительный период времени должно выводиться из работы. Это происходит в ночной минимум графика нагрузки станции, когда энергоблоки не отключают, а переводят на близкую к техническому минимум нагрузку.

Это объясняется тем, что в блоке автоматического подключения происходит сравнение фактической нагрузки агрегата и его минимально допустимой нагрузки. При превышении последней над первой агрегат отключается от устройства соответствующей группой контактов и в решении задачи разгрузки участия не принимает. В ночной минийум все агрегаты станции несут

4а

3 93621 минимальную нагрузку, которая определяет ся технологи ческими возможностями eаро-силового оборудования блоков. Таким образом, на станции практически отсутствует регулировочный диапазон в плане дальнейшего непрерывного снижения мощности. Реализация сигнала задания возможна только путем отключения генераторов. Поэтому данное устройство не способно 1р реализовать операцию отключения генераторов с учетом фактической нагрузки агрега-ов, в силу заложенного в него принципа первоочередности непрерывной разгрузки. Бсли же приоритет отдан отключению генераторов, то в силу дискретности такого управляющего воздействия в большинстве случаев задание на разгрузку электростанции отрабатывается с избыточностью, т.е. с пониженной точностью.

Цель изобретения - повышение точности разгрузки электростанций.

Поставленная цель достигается тем, что устройство противоаварийной автоматики электостанций снабжено блоком загрузки, блоком управления ограничителями, расчетным узлом отключающего блока и блоком ot-раничителей отключающего блока, состоящего из ограничителей по числу энергоблоков,.причем входы ограничителей подключены к выходам датчиков мощности, а выходы - к сумматору блока отключения и через комму35 татор задания очередности отключения к инвертирующим входам операционных дифференциальных усилителей расчетного узла отключающего блока, неинвертирующий вход первого дифференциального усилителя и первый вход первого компаратора связаны с выходом сумматора блока отключения, выходы первого и последующих дифференциальных усилителей соединены с неинвертирующими входами второго и соответственно последующих дифференциальных усилителей, а также с первыми входами второго и соответственно последующих компараторов.

Кроме того, входы блока управления ограничителями связаны с выходами блока автоматического подключения, содержащего одну группу выходных контактов, включенных между выходом интегратора и входами ограничителей, а выходы блока управления

7 4 подключены к управляющим входам ограничителей блока разгрузки, причем блок загрузки содержит операционные дифференциальные усилители по числу агрегатов станции, сумматор и компаратор, инвертирующие входы дифференциальных усилителей через коммутаторы связаны с выходами датчиков мощности, а неинвертирующие входы - с выходами аналоговых ключей, выходы дифференциальных усилителей подключены .к входу сумматора блока загрузки и через автоматический коммутатор к выходному блоку, вход сумматора также связан с блоком задания, а выход — с компаратором блока загрузки, при этом выход ком.паратора подключен к управляющему входу блока автоматического подключения.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства противоаварийной автоматики электростанций.

Схема включает датчики активной мощности генераторов с запоминающими элементами 1-3, блок 4 автоматического подключения, ограничители 5-7 блока отключения, выходные контакты

8-10 блока автоматического подключения, ограничители 11-13 блока разгрузки, аналоговые ключи 14-16, блок

17 отключения, блок 18 разгруз,ки, блок 19 загрузки, коммутатор 20, сумматор 21 блока отключения, коммутатор 22 задания очередности отключения генераторов, операционные дифференциальные усилители 23-25, комгараторы 26-28 блока отключения, блок

29 управления ограничителями, сумматор 30 блока разгрузки, интегратор 31, операционные дифференциальные усилители 32-3 l блока загрузки, сумматор 35 блока загрузки, компаратор 36 блока загрузки, блок 37 контроля и сигнализации, автоматический коммутатор 38, блок 39 задания минимально допустимых нагрузок, блок 40 задания аварийной разгрузки станции, выходной блок 41.

Датчики 1-3 активной мощности, предназначенные для фиксации нагрузки генератора, могут быть выполнены по любому известному принципу, в том числе с помощью операционных усилителей постоянного тока (ОУПТ) и нелинейных схем. Запоминающие устройства изготовляются также на основе

ОУПТ. Блок автоматического подключения 4 предназначен для отключе40

5 9362 ния интегратора от входов ограничителей блока разгрузки группой выходных контактов 8-10. Блок автоматического подключения представляет собой группу компараторов (схем срав5 нения ), которые построены с помощью

ОУПТ и стабилитронов. Компараторы сравнивают значения сигналов на выходе датчиков, мощности и блока минимально допустимых нагрузок агрегатов.1О

При снижении нагрузки агрегата ниже технического минимума соответствующий компаратор срабатывает и раэры" вает цепь интегратор — ограничитель.

Ограничители 5-7 отключающего бло15 ка воспроизводят зависимость, показанную внутри их изображений. Верхний порог ограничения устанавливается на уровне границы регулировочного диапазона (технического минимума ) агрегата. Ограничители построены на основе ОУПТ и диодов. Блок 40 задания аварийной разгрузки станции является согласующим элементом, на. вход которого поступают сигналы системных устройств автоматики. Сумматоры 30,21,35 блоков разгрузки, отключения и загрузки, интегратор 31, ограничители 11-13 блоков разгрузки операционные дифференциальные усилители 23-25, 32-34, компараторы 26-28, 36 — все эти элементы выполняются на основе ОУПТ по известным схемам.

Ключи 14-16 представляют собой реле с магнитоуправляющими контактами.

На основе таких же реле построен

35 автоматический коммутатор 38 выходных сигналов. Коммутатор 20 состоит из кнопочных переключателей, а коммутатор задания очередности отключения генераторов 22 составлен из набора галетных переключателей (три галеты на одной оси1. Блок контроля и сигнализации выполнен аналогично известному устройству. Выходной блок

41 содержит измерительные приборы

45 и согласуацие элементы для передачи сигналов блочным устройством разгрузки и отключения.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме сигнал на выходе блока 40 задания аварийной разгрузки равен нулю. Если на выходах датчиков 1-3 активной мощночти сигналы пропорциональные фактическим нагрузкам каждого из агрегатов равны или превышают технические минимумы, то блок 4 автоматического подключе-

17 6 ния выходными контактами 8,9 и 10 подключают выход интегратора к ограничителям 11 13 блока разгрузки. Блок 29 управления ограничителями при этом обеспечивает работу ограничителей с функциональной зависимостью, показанной сплошной линией (внутри их иэображений).

На входы сумматора 30 от датчиков 1,2 и 3 мощности поступают значения фактических нагрузок каждого агрегата. На остальные входы этого сумматора подаются отработанные устройством значения нагрузок этих же агрегатов с ключевых схем 14, 15 и 16. Замкнутый контур схемы блока 18 разгрузки, включающий узлы

30, 31, 20, 8-10, 11-13, 14-16, находится в устойчивом состоянии. При этом сигналы на выходах сумматора 30 и интегратора 31 равны нулю.

В блоке 17 отключения на сумматор 21 подаются фактические нагрузки агрегатов с выходов датчиков 1,2 и 3 мощности через ручной коммутатор 20.

На остальные входы сумматора 21 с ограничителей 5-7 подаются минимально допустимые нагрузки этих же агрегатов. На выходе сумматора 21 присутствует сигнал, пропорциональный сум-! марному регулировочному диапазону станции. На инвертирующие входы дифференциальных усилителей 23-25 с выходов ограничителей 5-7 через коммутатор задания очередности 22 поступают значения технических минимумов агрегатов. При этом сигналы на выходах сумматора 21 и дифференциальных усилителей имеют такой знак, что компараторы 26-28 не срабатывают (компараторы настроены таким образом, что их срабатывание происходит при смене полярности входного сигнала).

В блоке 19 загрузки на входы каждого из дифференциальных усилителей 32-34 поданы сигналы фактической нагрузки агрегатов и эти же значения отработанные устройством с выхода ключевых схем 14-16. Следовательно, на выходах дифференциальных усилителей присутствуют сигналы равные нулю. Соответственно и на выходе сумматора 35 сигнал равен нулю, а на выходе компаратора отсутствуе1 сигнал блокировки блока 4 автоматического подключения.

Рассмотрим режим работы, в котором проявляется эффективность предложенных изменений в схеме устройства.

7 93621

Пусть все агрегаты станции (е данном случае три ) несут нагрузку немного ниже технологического минимума.

Действием блока 4 автоматического подключения выход интегратора 31 отключен от ограничителей 11-13 группой контактов 8-10 и обеспечено действие блока 29 управления на изменение характеристик соответствующих ограничителей. Ограничители 11- 131О переводятся на характеристики, показанные пунктирной линией, при этом отсутствует нижний порог ограничения, т.е. сигналы датчиков мощности проC ходят через ограничители без измене- 15 ния. Блок 19 загрузки находится в . исходном состоянии при нулевых значениях сигналов на выходах дифференциальных усилителей 32-34, сумматора 35 и компаратора 36.

zo

8 блоке 17 отключения на вход сумматора 21 через коммутатор 20 поступают значения фактических нагрузок

C агрегатов и отработанные ограничителями 5-7 эти же значения, но с обратным знаком. Сигнал на выходе блока 40 задания равен нулю, т.е. на выходе сумматора 21 присутствует нулевой сигнал. Сигналы с выходов ограничителей 5-7 через коммутатор 10

22 задания очередности также посту пают на инвертирующие входы дифференциальных усилителей 23-25. При этом сигналы на выходах дифференциальных усилителей 23,24 и 25 имеют

35 значения сигналов Соответственно:

Р, (Р $) и (Р„+ P + Р ), где Р1, Р, Р— фактические нагрузки агрегатов в станции. Полярность выходных сигналов усилителей такова, что не обеспечивается срабатывание компараторов 26-28.

При возникновении аварийной ситуации, на выходе блока 40 задания .появляется сигнал пропорциональный

45 мощности разгрузки. Этот сигнал поступает на входы сумматоров. 21, 30,35 и 37 блоков отключения, разгрузки, загрузки и контроля. Появление сигнала задания на выходе сум50 матора 21 обеспечивает срабатывание компаратора 25 и подготовку цепей отключения первого по очереди генератора и учет этого отключения в блоке разгрузки путем размыкания ключевой схемы 14.

55 Сигнал сумматора 21 также поступает на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 23, где про7 8 исходит .вычитание фактической нагрузки первого по очереди генератора из мощности, на которую должна быть разгружена станция. Если сигнал задания на разгрузку превышает фактическую нагрузку первого генератора, то на выходе усилителя присутствует напряжение, соответствующее разности этих сигналов, причем полярность напряжения изменяется. Это признак того, что отключения одного генератора для отработки задания недостаточно. Срабатывает компаратор 27, подготавливаются цепи отключения второго по очереди генератора и т.д.

Таким образом, определение группы генераторов, подлежащих отключению, осуществляется путем последовательного вычитания фактических нагрузок генераторов из мощности задания на разгрузку. Учет отключенных генераторов производится в блоках

18 и 19 разгрузки и загрузки путем размыкания ключевых схем 14-16. Процесс вычисления заканчивается, когда знак сигнала на выходе следующего дифФеренциального усилителя остается. без изменения, причем выполнение задания на разгрузку путем отключения генераторов производится с избытков. В пределе он может достигать минимальной нагрузки агрегата. Для ,компенсации избыточной разгрузки станции оставшиеся в работе агрегаты должны быть дополнительно нагружены.

Учет отключения генераторов производится в блоке 19 загрузки путем сравнения суммарной фактической мощности отключенных генераторов получаемой на входе сумматора 35 и задания на разгрузку. Избыточное отключение приводит к смене знака на выходе сумматора 35 и срабатыванию компаратора 36, выходной сигнал которого деблокирует блок автоматического подключения по цепям управления контактами 8-10. Эти контакты замыкаются и подключают выход интегратора 31 к ограничителям 11-13. Контур блока

18 разгрузки замыкается.

Интегратор увеличивает выходной сигнал до тех пор, пока сумма сигналов на входе сумматора 30 не станет равной нулю. К нулю также стремится сигнал на выходе сумматора 35. Компаратор 36 возвращается в исходное состояние, однако выход интегратора 31 остается подключенным

936217

Формула изобретения

9 к входам ограничителей до тех пор, пока на выходе блока 40 присутствует сигнал задания.

1. Устройство противоаварийной автоматики электростанций по авт.св.

It 656151, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено блоком загрузки, блоком управления ограничителями, расчетным узлом отключающего блока и блоком ограничителей отключающего блока, состоящим из ограничителей по числу энергоблоков, причем входы ограничителей подключены к выходам датчиков мощности, а выходык сумматору блока отключения и через коммутатор задания очередности отключения к инвертирующим входам опе- 20 рационны дифференциальных усилителей расчетного узла отключающего блока, неинвертирующий вход первого дифференциального усилителя и первый вход первого компаратора 2S связаны с выходом сумматора блока отключения, выходы первого и последующих дифференциальных усилителей соединены с неинвертирующими входами второго и соответственно ЭО последующих дифференциальных усилителей, а также с первыми входами второго и соответственно последую1щих компараторов.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что входы управления ограничителями связаны с выходами блока автоматического подключения, содержащего одну группу выходных контактов, включенных между выходом интегратора и входами ограничителей, а выходы блока управления подключены к управляющим входам ограничителей блока разгрузки.

3. Устройство по и. 1, о т л и" ч а ю щ е е с я тем, что Ьлок загрузки содержит операционные дифференциальные усилители по числу агрегатов станции, сумматор и компаратор, причем инвертирующие входы дифференциальных усилителей через коммутатор связаны с выходами датчиков мощности, а неинвертирующие входы - с выходами измерительных ключей, выходы дифференциальных усилителей подключены к входу сумматора блока загрузки и через автоматический коммутатор к выходному блоку, вход сумматора также связан с блоком задания, а выход - с компаратором блока загрузки, при этом выход компаратора подключен к управляющему входу блока автоматического подключения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 656151, кл. H 02 J 3Л4, 1976.