Устройство для фиксации нарушения устойчивости энергосистем

Союз Советских

Социалистимеских

Республик (11) 545857

3

1 (61) дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 01.07.74(21) 2044921/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет— (43) Опубликовано 05.02.77.Бюллетень № 5 (4Á) Дата опубликования описания 01.04-.77 (51) М. Кл.

Н 02 > 3/24

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изаоретений и открытий (53) УДК 621.311. .016.852 (088.8) (72) Автор изобретения

Т. B. Колонский (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИКСАЦИИ НАРУШЕНИЯ УСТОЙНИВОСТИ

ЭНЕРГОСИСТЕМ

Изобретение относится к устройствам противоаварийной автоматики энергосистем.

Известны устройства, реализующие выходную команду для сохранения устойчивости или прекращения асинхронного хода (АХ) 5 при определенных заранее заданных углах

О расхождения векторов эквивалентных э.д.с, энергосистем, меньших 180о. Пусковые.органы таких устройств выявляют зна— чения углов о, равных углам уставки IÎ срабатывания устройства д р, непосредственно по изменению угла g (1) или косвенно по заранее выбранному на основании предварительных расчетов значению других электрических величин, в частности: l5 а) второй производной угла о по времени в сочетании с фактом перехода через ноль первой производной активной мощности по углу или первой производной по времени угла и 6 передаваемой активной мощности при ее уменьшении j2j; б) тока, напряжения, сопротивления, мощности (3-4) . Перечисленные устройства не являются самонастраивающимися, т.е. не выявляют автоматически критические углы о (или углы 8 близкие к критическим), которые характеризуют начало нарушения устойчивости и зависят от исходной схемы сети и предшествующего режима. Указанное является существенным недостатком таких устройств.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для фиксации нарушения устойчивости энергосистем при углах расхождения эквивалентных э.д.с. систем ча угол, .близкий к критическому (5), содержащее элементы фиксации активной мощности и сопротивление, причем первый выход элемента фиксации активной мощности и выход элемента сопротивления соединены последовательно, Однако это устройство также не является самонастраивающимся, поскольку настройка реле мощности однозначна, а в случае установки нескольких таких устройств с разными характеристиками срабаTIIBGHHs реле мощности, при AX срабатывают все устройства, каждое при своем уг-. ле ;,=@

546057

Ilenb изобретения — фиксация нарушения устойчивости на начальной стадии асинхронного хода, Это достигается тем, что устройство palp, фиксации нарушения устойчивости энергосис тем при углах расхождения эквивалентных о.д,с. систем на угол, близкий к критичес- кому, содержащее элементы фиксации активной мощности и сопротивления, причем первый выход элемента фиксации активной о мощности и выход элемента сопротивления соединены последовательно, снабжено элементом фиксации активной мощности предшествующего режима; вход которого вклю чен на второй, инвертированный выход эле И мента фиксации активной мощности, а выход — последовательно с выходом элемента фиксации активной мощности. Для повышения точности устройство снабжено дополнительными элементами фиксации активной мощ- 3) ности и соответствующими им элементами фиксации активной мощности предшествующего режима, причем первый выход каждого элемента фиксации активной мощности включен последовательно с выходом элемен- 25 та сопротивлЕния, второй инвертированный выход соединен со входом своего элемента фиксации активной мощности предшествующего режима, выход каждого из которых включен последовательно с выходом элеме 1- ЗО та сопротивления.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства на элементах логики; на фиг. 2 — характер изменения электрических величин, иллюстрирующий с помощью плаща- S5 док ускорения и торможения работу устрой» ства для эквивалентной двухмашинной схемы сети в условиях нарушения устойчивостй 11осле отключения близких затянувшихся к.з. (фиг. 2а), при аварийном отключении части линий связи (фиг. 26), при аварийном дефиците или избытке в одной из систем с перетоком наброса мощности Рав.д.1 или Рав.д.2. по линии связи (фиг. 2в). При этом — характеристика мощности P f(d )

1 в исходном режиме;

N —.то же при к.з.;

П

III 1П

Й и М вЂ” то же при отключении части линий связи.

Структурная схема рассматриваемого устройства на фиг. 1 применительно для двух устанок элементов фиксации активной мощности в каждом из двух направлений ее потока состоит из следующих основных элементов: элементов фиксации активной мощности в прямом направлении с первой уставкай 1 и второй уставкой 2, то же,, но для другого направления — 3 и 4; элемен- тов фиксации активной мощности предшеству- ®

4 ющего режима Р д„, в прямом направлении с первой уставкой 5 и второй уставкой 6 то же, но для другого направления — 7 и 8; элемента .сопротивления 9 с характеристикой в форме бкружности, эллипса или прямоугольника. При этом в большинстве практических случаев в устройстве может использоваться выход одного элемента сопротивления 9. Характеристйка элемента 9 выбирается таким образом, чтобы сигнал на его выходе появлялся при нарушении устойчивости в диапазоне угла (} =180 (90о с д с 270 ) Каждый из элементов имеет два выхода. Первые выходы 10 включены каждый на вход своего элемента 5-8, выходы которых по логической схеме "И" включены последовательно каждый со вторым инвертированным выходом

11 элементов 1-4. Выходы 12 таких последовательных цепей из элементов 1,5-4,8 соединены параллельно по схеме "ИЛИ", выход 13 последовательно по схеме "И" соединен с выходом элемента 9 сопротивления, Для предотвращения неправильной работы устройства рассмотренные цепи контролируются по схеме "Запрет" от выхода элеменга блокировки 14, реагирующего на появление несимметрии при к.з. в системе или при повреждениях в цепях трансформаторов напряжения.

Рассматриваемое устройство работает следующим образом.

В предшествующем режиме с углом нагрузки дн и перетоком активной мощности

Р„ д,и, превышающем уставку соответствующего элемента фиксации активной мощнос» ти (например, 1 см. фиг. 2a), срабатывае элемент 1 и сигналом на первом выходе

10 запускает элемент 5. При этом исчезает сигнал на втором инвертированном выходе 11. Элемент 5, имеющий выдержку времени на срабатывание (и на возврат), срабатывает, фиксирует предшествующий пере-. ток Р„д, с углом Р„и на выходе элемента 5 появляется сигнал.

При возникших качаниях, когда электрическая активная мощность колеблется в ozpecr насти углов Р„и уменьшается, обуславливая возврат элемента 1 и появление сигнала на втором выходе 11 при углах О< 6 с с90, устройство не срабатывает благодаря недействию элемента 9. При качаниях, когда электрическая мощность кратковременно увеличивается и срабатывает элемент фиксации. активной мощности с более высокой уставкой, а потом и элемент сопротивления 9, соответствующий элемент фиксации активноф мощности предшествующего режима не срабатывает благодаря выдержке времени. Поэтому при последующем уменьшении мощности

546057 ниям связи.

1, Устройство для фиксации нарушения

60 устойчивости энергосистем при углах раси возврате сработавшего элемента фиксации активной мощности неправильная работа устройства исключается. Указанному способствует также возврат элемента 9 сопротивления. б

При к.з. и при повреждениях в цепях трансформаторов напряжения устройство также не срабатывает благодаря запрету от сработавшего в указанных условиях элемента 14.

При нарушениях устойчивости (фиг, 2а, р б, в), сопровождаемых изменение угла 6" от значений б;, до критических значений

6„, электрическая мощность увеличивается, достигает максимума в окрестности о . =90о, затем снижается. При этом, начиная 1р с д") 90о срабатывает элемент 9 сопро» тивления и при дальнейшем снижении мощности в интервале углов 90о < Р < 180о при угле срабатывания устройства о „(см, фиг. 2) возвращается элемент 1 и йа его р втором выходе 11 появляется сигнал.

При этом благодаря выдержке времени на возврат на выходе элемента 5 сигнал сохраняется, на выходе устройства появляется сигнал, т.е. устройство срабатывает. 26

В общем случае устройство срабатывает при определенном угле d > после возврата и появления сигнала на втором выходе того элемента 1-4- в одной из параллельных цепей, который, имея уставку Р„еАЦ, и 30 сработав в предшествующем режиме Р, обеспечил от первого выхода 10 срабатывание своего элемента 5-8 при угле предшествующего режима b . Так как указанный угол срабатывания на падающей ветви Зб характеристики Р = E (Р) находится на одной прямой Рпр е p > (в виде уставки этого элемента 1-4) с углом 8„, фиксируемым с помощью элементов 5-8 на восходящей части P = f (с ), то угол срабатывания д в идеальных условиях, когда коэффициент возврата элемента 1-4 равен 1, является критическим углом d„ усповий нарушения устойчивости при отключении близких затянутых к.з. (фиг, 2a) и при отключении части линий связи (фиг. 2б).

Аналогично устройство будет работать при угле н, находяшемся на одной пря.Ь( мой Р„ре с углом д,, при нарушениях ус- ф) лредщ. тойчивости, вызванных в предшествующем режиме Р„е„„динамической перегрузкой из-аа внезапного аварийного дефицита (из-1 бытка) в одной из систем с перетоком наброса мощности по линии связи Рав.д.1 (фиг. 55

2в). При этом отсутствует непосредственное соответствие между углом Ю„ предшествующего режима Рред и критическим углом д „„для перетока Рав.д.1 (углы Р и

* расположены на различных прямых к.д.

P и Рав.д.1). Однако рассматриваемое

trpb gm аI устройство, фиксируя угол О + 90о, со ответствующий углу он для предшествуюшего режима Р„ре ш (углы ди и Ю расположены на одной прямой Р ре щ ) обеспечивает фиксацию нарушения устойчивости и прекрашение асинхронного хода на начальной

I стадии при углах 8 р, близких к 6 и существенно меньших 180о. При этом чем выше предшествующий режим Р. „, тем ближе угол фиксации о к критическому углу

«)к-*.

Для случаев нарушения устойчивости в условиях, когда площадка торможения отсутствует (например, при Рав.д,2 на фиг. 2в или при Я " на фиг. 26) устройство рабо— тает по аналогии с вышеописанным.

При медленных статических нарушениях устойчивости, т.e. при статических перегрузках, элементы 5-8 при срабатывании своих элементов 1-4 спевают фиксировать повышение активной мощности на возрастающей части характеристики р= 1(8)и на их выходе

5-8 в параллельных цепях появляется сигнал. Поэтому при последующем уменьшении мощности на падающей ч асти характеристики 7 =f (_#_ устройство будет работать при определенном угле р, несколько превышающем критический угол (f "- 90о. Указанный угол Ю соответствует наибольшей с уставке того органа 1-4, который при срабаты=- AH с помошью cB0BI о элемента

5-8 фиксировал HBBvo h É Pредшествуюший переток на возрастаюшей части характевистики Р= (g) и при уменьшении мощности на падающей части характеристики возврашается, обуславливая "èãíàë на своем первом выходе

10 в этой цепи в сочетании с сигналом на выходе сработавшего элемента 9 сопроти .-ения.

Фиксация с помощью рассматриваемого устройства нарушения устойчивости энергосистем и прекращение асинхронного хода на начальной стадии, например, путем деления при углах " „близких к .критическим и существенно меньших 180о, повышает надежность и живучесть энергосистем. Указанное проявляется в повышении устойчивости генераторов и нагрузки на линиях связи, а также внутри каждой из разделившихся систем, в снижении влияния асинхронного хода в первом цикле по данным линиям связи на его возникновение по смежным лиФормула изобретения

546057 хождения эквивалентных э.д.с. систем на угол, близкий к критическому, содержащее элемент фиксации активной мощности и сопротивления, причем первый выход элемента фиксации активной мощности и выход 5 элемента сопротивления соединены последовательно, î т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цепью фиксации нарушения устойчивости на начальной стадии асинхронного хода, оно снабжено элементом фиксации ак- 10 тивной мощности предшествующего режима, вход которого включен на второй, инвертированный выхсд элемента фиксации активной мощности, а выход — последовательно с выходом элемента фиксации активной мощ- И ности.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено дополнительными элементами фиксации активной мощности и соответствующими им элементами фиксация активной мощности предшествующего режима, причем первый выход каждого элемента фиксации активной мощности BKJIIoчен последовательно с выходом элемента сопротивления, второй инвертированный выход соединен со входом своего элемента фиксации активной .мощности предшествующего режима, выход каждого из которых включен последовательно с выходом элемента сопротивления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Бринкис К.А., Семенов В.А. Делительная автоматика от асинхронного хода, "Элек трические станции", 3, 1969, стр. 84.

2. Бронштейн P.À., Карпов В.А., Розанов М. Н., Федяев И.Б., Богоявленский Л.Н., Каштелян В.С. Блок предотвращения нарушения статической устойчивости и выявления асинхронного хода. Тр. ВЭИ, вып.81, Энергия", 1972, стр. 235-236.

3. Беркович М.А., Семенов В.А. Основы автоматики энергосистем. "Энергия, 1968, стр. 387, 388, 340.

4. Барзам А.Б. Применение делительных защит для предотвращения и прекращения асинхронного хода ."Электрические станции"

4, 1970, стр. 60.

5. Гоник Я.Е. Способы настройки реле активной мощности в устройстве автоматического прекращения асинхронного хода."Электричество, 11, 1973 (прототип) .

546057

ВЬи

„d«18o гр дш.

Составитель Я. Гоник

Редактор j3 фельдман Техред М. Ликович Корректор В. Салка

Заказ 240/2 Тираж 899 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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