Способ автоматического включения резерва

5 Н 02 ) 9/О БР Е ЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ СВ Изоб ке, кспо резервн жащих с Извехниниядерпревиде утем азно- Й акпитания1 мущестсинхрон измерен сти факт( ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ(71) Московский энергетический институт(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВКЛЮЧЕНИЯ РЕЗЕРВА(57) Использование: фиксирование нагружения электроснабжения при любых видах повреждений в сети питания непосредственнопосле их возникновения, осуществлениебыстродействующего переключения нв резервный источник питания потребителей,содержащих синхронные двигатели; Сущность изобретения: в качестве контролируемых параметров режима подстанции ссинхронной нагрузкой использованы напряжение прямой последовательности иугол между векторами напряжения прямой ретение относится к электротсабам автоматического включго питания потребителей, с нхронные двигатели (СД).стен способ включения резерв потребителей, содержащихвенно стабильную нагрузку в ых двигателей, в котором иия интегрального значения р чески потребляемой нагрузка последовательности шин основного и резервного источников питания, направление активной мощности, значение и направление реактивной составляющей тока прямой последовательности на вводе шин основного источника питания и напряжение обратной последовательности шин основного источника, При изменении направления активной мощности от шин к источнику питания одновременно со снижением напряжения прямой последовательности шин основного источника питания ниже заданного уровня или с повышением угла между векторами напряжений прямой последовательности больше заданного, а также при направлении реактивной составляющей тока прямой последовательности от шин к основному источнику одновременно с превышением заданных значений реактивной составляющей тока прямой последовательности и напряжения обратной последовательности шин основного источника переключают шины основного источника на резервнь(й иСточник, одновременно проводя форсировку синхронных двигателей, 1 ил. тивной мощности и мощности, необходимой для продолжения ее устойчивой работы в условиях нестабильности параметров сети, определяют режим устойчивой работы СД, а при превышении полученным интегральным значением разности наперед заданного значения, соответствующего допустимому уровню устойчивой работь 1 синхронной нагрузки, производят переключение источников, 1728927Данный способ включения резервного питания потребителей обладает низким быстродействием вследствие долгого сравнения (за определенный промежуток времени) фактически потребляемой активной мощности с ее заданным значением. Недостатком данного способа является также невозможность определения удаленных однофаэных КЗ в цепях питания 110 кВ и выше вследствие незначительного изменения потребления активной мощности. Однако при этом у СД существенно увеличивается внутренний угол д, приближаясь к критическому значению, и после отключения КЗ в цепи питания СД почти сразу же могут выпасть из синхрон изма.Известен способ автоматического включения резервного питания потребителей, в котором путем измерения напряжения основного и резервного источников питания, угла между векторами напряжений основного и резервного источников, направления активной мощности основного истрчника питания и определения превышения угла между указанными векторами и направления активной мощности от шин потребителя к основному источнику больше заданного производят переключение потребителя на резервный источник. Данное решение повышает быстродействие автоматического включения резерва (АВР) за счет быстрого обнаружения потери питания при ложных отключениях в цепи питания и при трехфазных КЗ в цепи питания.Недостатком данного способа является невозможность обнаружения несимметричных КЗ (однофазных, двухфазных, двухфазных на землю). в цепи питания потребителей, вследствие того, что в этих режимах не меняется направление активной мощности на вводе шин подстанции и продолжается ее потребление двигательной нагрузкой. Как известно, несимметричные КЗ составляют до 90от всех видов нарушения электроснабжения потребителей. Следовательно, в этих режимах фиксация повреждения и переключение потребителей на резервный источник происходит только после отключения несимметричного. КЗ штатной релейной защитой. За это время СД или выпадают из синхронизма; или их внутренний угол д возрастает до критического значения так, что даже быстрое переключение может привести к противовключению СД. По причине необходимости гашения поля у двигателей время АВР увеличивается до 1-3 с. а ресинхронизация СД во многих случаях оказывается невозможной. Это приводит кобратной последовательности шин основного источника питания и определения превышения этими. параметрами заданных значений удается повысить .чувствитель ность к однофазным, двухфазным и двухфазным на землю коротким замыканиям в цепи питанияшин за счет тогб, что эти параметры контроля изМеняются одновременно и существеннО именно при указанных 55 видах КЗ в сети, Напряжение обратной последовательности Ог в указанных режимах может возрасти от нуля (в нормальном режиме работы подстанции) до 0.5 Он приблизком металлическом двухфазном КЗ вцепи питания шин подстанций. 51015203040 существенным экономическим потерям, особенно на производствах с непрерывным технологическим циклом.Цель изобретения - повышение чувствительности и быстродействия способа.автоматического включения резерва.Цель достигается тем, что в известном способе автоматического включения резерва, заключающемся в измерении напряжения прямой последовательности шиносновного и резервного источников питания, угла между векторами напряжений прямой последовательности шин основного и резервного источников питания, определении направления активной мощности навводе шин основного источника питания, переключении шин основного источника на резервный источник питания при снижении напряжения прямой последовательностишин основного источника ниже заданногоили превышении угла между векторами напряжений прямой последовательности больше заданного и при направлении активной мощности от шин к основному источнику питания, согласно изобретениюдополнительно определяют направление изначение реактивной составляющей тока прямой последовательности на вводе шин основного источника, значение напряженияобратной последовательности шин основного источника и при направлении реактивной составляющей: тока . прямой последовательности от шин к основному источнику и превышении последней и напряжением обратной последовательностизаданных значений также производят переключение шин основного источника.на резервный источник питания,. причемодновременно с переключением во всех случаях осуществляют форсировку возбуждения синхронных двигателей,В предлагаемом способе АВР за счет определения направления и значения реактивной составляющей тОка прямой последовательности на вводе и напряжения1728927лРеактивная составляющая тока прямой ки 1 р 0,51,сд. Но при этом напряжппоследовательности 1 р на вводе, направ- ние обратной последовательности О 2 равноленная в нормальном. режиме работы СД от нулю за счет симметричного снижения нашин к источнику питания по причине пере- . пряжения во всей цепи питания и сигнал навозбуждения СД), может изменяться при 5 АВР не проходит.несимметричных КЗ от 0,44, 5 1 н.сд (СД с На чертеже приведена блок-схема спасов р=0,9, Кз=1) до (3 - 4), 1.сд (где п - соба автоматического включения резерва.число СД, 1 н.сд - номинальный ток СД). По- Блок-схема включает вводные выключадобравопределенныеуставки в блоках кон- тели 1 и 2, секционный выключатель 3.троля напряжения обратной 10 трансформаторы 4 и 5 напряжения. блок 6последовательности Оь=0,10 О и реактив- . контроля уровня напряжения шин основноной составляющей тока прямой последова- го и резервного источников и направлениятельности 1 Р=0,5 . 1 н,сд, можно активной мощности на вводешин основногобыстро. определить вознйкновение несим- источника, блок 7 контроля напряжения обметричных КЗ в цепи питания потребите-. 15 ратной последовательности шин основноголей., подать сигнал на форсировку СД для . источника, блок 8 контроля реактивной соповышения.их устойчивой работы и рдно- ставляющей тока прямой последовательновременно переключить шины основного ис- сти, логический элемент 2-И 9; логическийточника питания на резервный источник элемент 2-ИЛИ 10, возбудительное устройпитания. При этом одновременная форси ство СД 11; СД 12,трансформатор 13 возбуровка возбуждения СД и переключение их дительного устройства, блок 14на резервный источнйк питания существен- . автоматического включения резерва, трансно уменьшает ток включения секции и вре- форматор 15 тока.мя переходного процесса на подстанции, Основной источник питания через выПри условии возникновения несимметключатель 1 подключен к первой, секцииричных КЗ на шинах основного источника . шин.потребителя, имеющего синхронныепитания или на отходящих линиях реактив- . двигатели. Резервный источник через вы. ная.составляющая тока прямой последова- . ключатель 2 подключен .кдругой секциител ьности 1 р, как и активная мощность, шин, которая также может иметь в качественаправлена на вводе от источника к шинам, 30 нагрузки синхронные двигатели, Секциончто позволяет блокировать АВР, ный выключатель 3 нормально отключен;. Таким образом, реактивная составляю- Блок 6 контроля уровня напряжения шинщая тока прямой последовательности 11 р основного и резервного источников питаблокируют АВР при направлении ее от ис- ния.угла между векторами напряженийшинточника питания к шинам, а также от шин к 35 основного и резервного источников и на.источникупризначенияхр 0,5 Й. н,сд правления активной мощности на вводеПри значениях 1 р0,5 2 1,сд, что возни-шин основного источника подключен к накает при всех видах КЗ в цепи питания,пряжениямшиносновногоирезервногоисавтоматическое включение резерва разре- точников питания через трансформаторы 4В40 и 5 напряжения, к трансформатору 15 токарежиме замыкания на землю в сетях . основного источника питания, а выход блос изолированной нейтралью 6 - 35 кВ даже в ка 6 подключен к первому входу логическогоцепи питания шин СД остаются в синхро- элемента 2-ИЛИ 10, Блок 7 контроля напрянизме безувеличения внутреннего угла ди жения обратной последовательности поднет необходимости переключения их на ре-. 45 ключен к трансформатору 4 напряжениязервный источник питания, При этом реак-, шин основного источника питания, а вывод, тивная составляющая тока прямой . блока 7 соединен с первым входом логиче. последовательности 1 р не изменяется от. ского элемента 2-И 9,нормального значения, а напряжение об- Входы блока 8 контроля направления иратной последовательности О 2 шин основзначения: реактивной составляющей токаного источника питания при этом равно прямой последовательности соединены с.нулю и, следовательно, нет сигнала на АВР, выходом трансформатора 4 напряжения иПри пусках мощных СД на электрически трансформатора 15 тока шин основного иссвязанных соседних подстанциях 6-10 кВ точника питания, а выход- с вторым входомможет произойти существенная посадка на логического элемента 2-И 9,пряжения (до 0,7-0,8 О) и возрасти.реак- Выход логического элемента 2-И 9 соетивная составляющая тока прямой . динен с вторым входом логического элеменпоследовательности на вводе шин основно- та 2-ИЛИ 10, а выход последнего подключенго источника питания выше величины устав- к цепи форсировки возбудительного устройства 1.1 и блоку 14 автоматического включения резерва, Возбудительное устройство 11 питается.от трансформатора 13 и подключено к обмотке возбуждения СД 12.В нормальном режиме питание потребителей каждой секции шин осуществляется от своего источника питания, при этом вводные выключатели 1 и 2 включены, а секционный выключатель 3 отключен, Входные сигналы блоков 6-8 соответствуют нор.- мальному режиму работы и на выходе у этих блоков сигнал равен нулю. На выходе логического элемента 2-И 9, логического элемента 2-ИЛИ 10 сигнал также равен нулю, и поэтому не работает цепь форсировки возбудительного устройства 11 и блок автоматического включения резерва.При потере питания секции шин основного источника за счет трехфазного КЗ или ложного отключения. выключателей в цепи питания начинается выбег синхронных двигателей, Активная мощность в этом режиме меняет свой знак и направлена от шин к источнику питания. Это приводит к срабатыванию блока 6 или по уровню напряжения, или по углу между векторами напряжений двух секций. На выходе логического элемента 2-ИЛИ 10 появляется сигнал уровня логической единицы и происходит форсировка СД и переключение секции шин основного источника питания на резервный источник.При несимметричных КЗ(КЗ, КЗ, КЗ) в цепи питания активная мощность на вводе шин не меняет свой знак и происходит потребление СД активной мощности, В связи с этим блок 6 не работает. Однако в указанных режимах нарушения электроснабжения напряжение обратной последовательности 02 на шинах основного источника резко возрастает от нуля до уставки Оь=0,1 Он и выше. На выходе блока 7 контроля напряжения обратной последовательности появляется сигнал уровня логической единицы. Реактивная составляющая тока прямой последовательности, направленная от шин к источнику питания, также резко возрастает и превышает заданную уставку 1 ру=0,5 Р. н.сд, При этом на выходе блока 8 также йоявляется сигнал уровня логической единицы. Это приводит к появлению на выходе логического элемента 2-И 9 и 2-.ИЛИ 10 сигнала уровня логической единицы и, соответственно, к форсировке возбуждения СД 12, срабатыванию блока 14 АВР и переключению шин основного исгочника питания на резервный источник питания.При очень удаленных несимметричных КЗ в цепи питания, когда 020,1 О, и 1 р 0,5 % н.сд нормальная работа синхронных двигателей не нарушается. Внут 10 15 20 25 ного источника питания. При этом на шинах резервного источника должны быть синх 30 35 40 50 55 ренний угол д у СД находится в рабочих пределах и после отключения КЗ остается резерв времени для быстрого переключения СД на резервный источник питания без выхода их из синхронизма, Очевидно, что для сохранения СД в синхронизме при указанных выше нарушениях электроснабжения вводные выключатели 1, 2 и секционный выключатель 3 должны быть быстродействующими с временем включения и отключения не более 0,03 с. При отсутствии таких выключателей предлагаемый способ АВР позволяет путем быстрого обнаружения трехфазных и несимметричных КЗ в цепи питания отключить вводный выключатель 1 основного источника и исключить подпитку места КЗ от синхронных двигателей, что положительно сказывается на работе не только электрооборудования, но и СД,Предлагаемый способ АВР применим идля двухстороннего действия. Для этого необходима установка дополнительных блоков 7 - 9, подключенных к трансформатору напряжения и трансформатору тока резервронные двигатели.Функциональные блоки 6 - 8 могут быть получены на существующей элементной базе с использованием операционных усилителей в режиме сумматоров, пороговых элементов, формирователей импульсов несовпадения и реагирующих органов, Фазоповоротных и интегрирующих Я-С цепочек,триггеров Шмитта. Использование предлагаемого способа АВР обеспечивает по сравнению с существующими способами повышение чувствительности АВР к несимметричным КЗ в цепи питания шин подстанции за счет определения направления и значения реактивной составляющей тока прямой последовательности на вводе шин и напряжения обратной последовательности шин основного источника питания, являющихся наиболее информативными параметрами контроля при указанных видах КЗ; повышение быстродействия АВР за счет непосредственного реагирования на изменение значения напряжения обратной последовательности и направления и значения реактивной составляющей тока прямой последовательности, одновременной выдачи сигнала на форсировку СД и переключение шин основного источника на резервный и достижения .в результате этого скорейшего наступления установившегося режима; уменьшение случаев нарушения технологического процесса, отключение ответственных потребителей вследствие повышенияэффективности работы АВР.формула изобретения Способ автоматического включения ре-. 5 зерва,заключающийся в измерении напряжения. прямой последовательности шин основного и резервного источников питания, угла между векторами напряжений прямой последовательности шин основного и 10 резервного источников питания, определении направления активной мощности на вводе шин основного источника питания, переключении шин основного источника на резервный источник питания при снижении 15 напряжения прямой последовательности шин основного источника ниже заданного или превышении угла между векторами напряжений прямой последовательности больше заданного и при направлении ак тивной мощности от шин, к.основному источнику питания, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности и быстродействия, дополнительно определяют направление и значение реактивной составляющей тока .прямой последовательности на вводе шин основного источника, значение напряжения обратной последовательности шин основного источника и при направлении реактивной составляющей тока прямой последовательности от шин к основному источнику и, превышении последней и напряжением обратной последовательности шин основного источника заданных значений также производят переключение шин основного источника на резервный источник питания, причем одновременно с переключением во всех случаях осуществляют форсировку возбуждения синхронных двигателей,