Орган контроля синхронизма при автоматическом повторном включении линии электропередачи

ОП ИСАНИЕИЗЬБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51) М Кз Н 02 Н 3/06 Государстеенный комитет Опубликовано 15.08.81. Бюллетень т 30Дата опубликования описания 25.08.8по делам изобретений и открытий(54) ОРГАН КОНТРОЛЯ СИНХРОНИЗМА ПРИ АВТОМАТИЧЕСКОМ ПОВТОРНОМ ВКЛЮЧЕНИИ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИИзобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите и автоматике энергосистем.При осушествлении трехфазного автоматического повторного включения (АПВ) линий электропередачи с двусторонним питанием в большинстве случаев оказывается необходимым производить проверку допустимости включения по условию синхронизма встречных напряжений, Эта проверка выполняется с помошью органа контроля синхронизма (ОКС) и должна обеспечивать подачу команды на включение выключателя лишь в определенном диапазоне разности частот и в такой момент времени, чтобы замыкание главных контактов выключателя происходило при определенных углах 5 сдвига фаз между встречными напряжениями 1.Известен орган контроля синхронизма при АПВ линии электропередачи, в котором для контроля угла 4 и скольжения Ь используются реле сдвига фаз и элементы времени Задержка на срабатывание (2.Существенный недостаток такого ОКС - большое время действия и трудность формирования сложной характеристики срабатывания, что обуславливается, главным образом, способом определения угла 3 и скольжения Я.Наиболее близким к изобретению решением технической задачи является устройство, в котором сигналы угла 3 и скольжения получаются в виде напряжений постоян ного тока, обновляемых в каждый периодизмерения. Минимальное время замера угла и скольжения в этом устройстве составляет соответственно один и два периода частоты из мер яе мого нап ряжения. Это устройство может быть использовано для построения ОКС при АПВ линии электропередачи. Устройство содержит первый и второй усилители-ограничители, входы которых предназначены для подключения к трансформаторам напряжения линии и шин соответственно, и последовательно включенные интегратор, зашунтированный первым ключом, второй и третий ключи, первый и второй блоки памяти, первый сумматор и формирователь характеристики срабатывания, причем выход первого блока памяти соеди нен со вторыми входами первого сумматораи формирователя характеристики срабатывания, третий вход и выход последнего предназначены для подключения соответст 8558225 о 15 го 55 венно к первому пусковому выходу и разрешакгнему входу блока АПВ. Кроме того, известное устройство содержит включенные между выходом первого усилителя-ограничителя и уцравляюсзим входом первого ключа и последовательно соединенными между собой первое дифференцирующее звено и первый одцовибратор, а также включенные между выходом второго усилителя-ограничителя и управляощим вхоЛом второго ключа последовательно соединенные второе лиффсрснцирующее звено, второй олновибратор, третье дифференцирующее звено и третий олцовибратор. При этом выход второго Одцовибратора подключен к управляющему входу третьего ключа 3. Недостатком такого ОКС являегся низкаяя оме.хоустойчи вость, определяеая применением коротких импульсов дифференцирукпцих звеньев. При этом появление кратковременных имгульсов помехи может привесгц к ложцоъу срабатыванию одновибраторанецрсвцгьгой работе всего устройства в цлом. Другим недостатком известного устройства является низкая точность, обусловленная использованием лля управления персносом информации в Олоки Га мяти ловоль- :О соротких (50 мкс) импульсов олновибраторов, за время действия которых кснленсатор блока памяти полностью зарядиться не успевает. Увеличегие длительности импуль. сов одцовибратора, управляющего считыванием угла 0, привело бы к увеличению погрешностц в измерении угла 3 при скольжении 5О, так как за время считывания угол 8 может заметно измениться. Если уменьшить длительность импульсов одновибратора, то необходимо уменьшить постоянную времени перезаряда конденсатора в блоке памяти. Токи заряда конденсатора ограничены параметрами ключей. Уменьшение постоянной времени возможно лишь засчет уменьшения емкости конденсатора. Однако использование в блоках памяти конденсатора меньшей емкости приводит к существенному увеличению погрешности хранения, вызываемой саморазрялом конденсатора.Цель изобретения - - повышение помехоустойчивости и точности действия органа контроля сицхронизма.Указанная цель достигается тем. что в известный орган контроля сцнхронизма при автоматическом повторном включении (А 1 В) линии электропередачи, осцащешой трансформатором цапряжеьия и блоком АПВ и подключенной к шинам полстанции, оборудованным трансформатором напряжения, содержащий первый и второй усилители-ограничители, входы которых предназначены для подключения к трансформаторам напряжения линии и шин соответственно и последовательно включенные интегратор, зашунтированный первым ключом, второй и третий ключи, первый и второй блоки памяти, пер 25 30 35 40 45 50 4вый сумматор и формирователь характеристики срабатывания, причем выход первого блока памяти соединен со вторыми входами первого сумматора и формирователя характеристики срабатывания, третий вход и выход последнего предназначен для подключения соответственно к первому пусковому выходу и разрешающему входу блока АПВ, дополнительно введены второй сумматор, первый и второй детекторы, первый и второй элементы НЕ, первый и второй элементы И, при этом выход первого и второго усилителей-ограничителей соединены соответственно с прямым и инверсным входами второго 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 первого и третьего ключей, выход второго сумматора подключен ко входу интегратора, выходы детекторов соединены соответственно с двумя входами второго элемента И, выход которого подключен к управляющему входу второго ключа.На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 -- временная диаграмма раооты предлагаемого органа контроля синхронизма (изменение во времени выходных напряжений основных блоков).Структурная схема органа контроля синхронизма содержит линию электропередачи, выключатель 2 линии, шины 3, измерительные трансформаторы 4 и 5 напряжения линии и шин соответственно, блок 6 автоматического повторного включения, блок имеет связи с выключателем (первый вход и второй выход) и органом контроля синхронизма (разрешающий вход и первый пусковой выход). Сигнал на втором выходе блока АПВ может появиться только при одновременном наличии сигналов на первом и разрешающем входах блока. В орган 7 контроля синхронизма входят: интегратор 8, первый и второй блоки 9 и 1 О памяти соответственно, первый сумматор 11, формирователь 12 характеристики срабаывания ОКС, сигнал ца его выходе появляется при одновременном наличии сигнала на третьем входе (от первого выхода блока АПВ) и при условии, что сигналы угла 0 (на первом входе) и скольжения (на втором входе) соответствуют заданной характеристике срабатывания, первый ключ 13, второй ключ 14, и третий ключ 15, первый 16 и второй 17 усилители-ограничители, второй сумматор 18, первый 19 и второй 20 детекторы, первый 21 и второй 22 элементы НЕ, первый 23 и второй 24 элементы И.Входы первого 16 и второго 17 усилителей-ограничителей подключены к измерительным трансформаторам 4 напряжения линии и 5 шин, а их выходы соединены соответст 855822венно с прямым и инверсным входами второго сумматора 18, выход которого подключен ко входу интегратора 8, между входом и выходом которого включен первый ключ 13, а через последовательно включенные соответственно первый 19 и второй 20 детекторы и элементы 21, 22 НЕ - с двумя входами первого элемента 23 И, выход которого подключен к управляющим входам первого 13 и третьего 15 ключей. Выходы первого 19 и второго 20 детекторов соединены также соответственно с двумя входами второго элемента 24 И, выход которого подключен к управляющему входу второго ключа 14, включенного между выходом интегратора 8 и входом первого блока 9 памяти. Выход последнего соединен с первым (прямым) входом первого сумматора 11 и первым входом формирователя 12 характеристики срабатывания, а через второй ключ 14 - со входом второго блока 10 памяти. Выход последнего подключен ко второму (инверсному) входу первого сумматора 11, выход которого соединен со вторым входом формирователя 12 характеристики. Третий вход и выход формирователя 12 подключены соответственно к первому пусковому выходу и разрешающему входу блока б АПВ. Сравниваемые между собой по фазе напряжения линии Ц и шин 1(ш подводятся ко входам усилителей-ограничителей 10 и 17, на выходах которых получаются положительные и отрицательные прямоутольные импульсы, соответствующие положительным и отрицательным полупериолам напряжений линии и шин соответственно. С выходов усилителей-ограничителей эти прямоугольные импульсы постоянной амплитуды поступают на входы второго сумматора 18, причем с выхода первого усилителя-ограничителя - на прямой, а с выхода второго - на инверсный его входы. Поэтому в интервале времени, когда мгновенные значения напряжений 1.1 д -О и 1)ш (О импульсы на выходе сумматора 18 положительны, а когда Ц, (О и Бш .-:0 - отрицательны. В моменты, соответствующие совпадению одинаковой полярности мгновенных значений 11 п и 1)ш, напряжение на выходе сумматора 18 равно нулю.Таким образом, длительность прямоугольных импульсов на выходе второго сумматора 18 пропорциональна времени несовпадения мгновенных значений измеряемых величин, т.е. пропорциональна углу сдвига фаз 3,Выходное напряжение второго сумматора 18 в виде прямоугольных импульсов чередующейся полярности и постоянной амплитуды поступает на вход интегратора 8, напряжение на выходе которого линейно возрастает от действия первого и убывает от действия второго импульсов рассматриваемого периода. Перед началом первого импульса при помо 1 ци первого клкча 13 производится обнуление (объелинение входа и выхола) интегратора, т.е. установка на нуль его выходного напряжения.Режим работы интегратора, а такжеблоков памяти задается ключами 13 - 15.Ключи 13 и 15 управляются элементом 23 И, сигнал на выхоле которого сугцествует в течение времени совпадения отрицательных значений измеряемых величин, так как на входы элемента 23 И поступают выхол ные сигналы от усилителей-ограничителей1 б и 17 через детек-.;ры 19, 20 и элементы 21 и 22 НЕ. К,х 1 ч 14 управляется элементом 24 И, сигнал на выходе которого существует в течение времени совпаления положительных значений измеряемых величин, так как сигналы от усилителей-ограничителей к его входам подаются через детекторы 9 и 20. Изменение напряжения на выходе интегратора 8 начинается непосредственно после окончания интервала совпадения отри цательных значений измеряемых величин,т.е. когда закрывается ключ 3. Первый следующий за этим моментом выходной импульс второго сумматора 18 определяет величину. и знак угла Л. Как видно из диаграммы(фиг. 2), если напряжение 1 л опережает напряжение 1)и, то первый входной импульс интегратора после его обнуления будет положительным, а если Бл отстает от 11 в - отрицательным. После окончания первого импульса выхолное напряжение Ц интегратора 8 пропорционально по величине углу Я и совпадает с ннм по знаку. В течение всего интервала совпадения положительных значений измеряемых вслнчин выходное напряжение интегратора 8 остается неизменным (так как его входное напряжение 35 равно нулю) и через открытый в этот интервал времени второй ключ 14 значение этого напряжения передается в первый блок 9 памяти. Выходное напряжение ((1 - Т) этого блока, соответствующее предылушему периоду измерения, в интервале совпадения отрицательных значений измеряемых величин, передается во второй блок 10 памяти.Таким образом, выходное напряжение 116(1) первого блока 9 памяти соответствует значению углав рассматриваемый периол, 45 а выходное напряжение 1)6 (1 - Т) второгоблока 10 памяти - значению углав предыдущий период. Слеловательно, получаемая в первом сумматоре 11 разность (БА этих двух напряжений пропорциональна изменению угла 5 за олин период, т.е. пропорциональна скольжению. Напряжения 16 и 1), пропорциональные соответственно углуи скольжению 5,поступают в формирователь 12 характеристик срабатывания, сигнал на выходе которого появляется при значени-ях углаи скольжения 8, соответствующихс.заданной обласги и прн наличии сигнала натретьем его входе (от первого пускового выхода блока А 11 В), Рыхолной сигнал форми 8558227рователя 12 поступает на разрешаюший вход блока 6 АПВ, на втором выходе которого появляется команда на включение выключателя 2.В предлагаемом ОКС отсутствуют дифференцирующие звенья и одновибраторы, в результате чего повышается помехоустойчивость органа, точность измерения угла 5 и скольжения Ь,Для передачи в блоки памяти напряжений, пропорциональных углу в этом ОКС используются относительно большие интервалы времени, равные времени 1 О совпадения положительных (отрицательных) значений измеряемых величин. Так при= 0 ти интервалы равны половине, а при= - Г -- четверти периода.Следовательно, при одних и тех же параметрах элементов, что и в известном устройстве, предлагаемый ОКС позволяет получить большую точность. В предлагаемом ОКС отсутствует также присущая известному устройству погрешность в измерении угла 3, связанная с его изменением во время 20 передачи (считывания) напряжения 1.16 интегратора 8 в блок 9 памяти. Таким образом, предлагаемый орган контроля синхронизма имеет более высокую помехоустойчивость и точность измерения угла и скольжения.Экономическая эффективность предлагаемо 25 го изобретения состоит в снижении ущерба при разрыве электропередачи за счет существенного сокращения длительности бестоковой паузы при ТАПВ с контролем синхронизма. 30Формула изобретения Орган контроля синхронизма при автоматическом повторном включении (АПВ) линии электропередачи, снабженной блоком35 АПВ и трансформатором напряжения и подключенной к шинам подстанции, оснашенным трансформатором напряжения, содержащий первый и второй усилители-ограничители, входы которых предназначены для подключения к трансформаторам напряже ния линии и шин соответств нно, и последовательно включенные интегратор, зашунтированный первым ключом, второй ключ, первый блок памяти, третий ключ, второй блок памяти, первый сумматор и формирователь характеристики срабатывания, причем выход первого блока памяти соединен со вторыми входами первого сумматора и формирователя характеристики срабатывания, третий вход и выход последнего предназначены для подключения соответственно к первому пусковому выходу и разрешаюшему входу блока АПВ, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и точности работы в него введены второй сумматор, первый и второй детекторы, первый и второй элементы НЕ, первый и второй элементы И, выходы первого и второго усилителей-ограничителей соединены соответственно с прямым и инверсными входами второго сумматора, а через последовательно включенные одноименные детектор и элемент НЕ - соответственно с первым и вторым входами первого элемента И, выход которого подключен к управляюшим входам первого и третьего ключей, выход второго сумматора подключен ко входу интегратора, выходы детекторов соединены соответственно с двумя входами второго элемента И, выход которого подключен к управляюшему входу второго ключа.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Богорад А. М., Назаров Ю. Г. Автоматическое повторное включение в энергосистемах. М., Энергия, 1969, с. 146, 194.2, Авторское свидетельство СССР по заявке Мо 2455362 в /24 - 07,кл. Н 02 Н 3/06, 21,02.ТГ3. Соколов Н. И Каспаров Э. А., Кира- косов В. Г Бесчастнов Г. А., Павлов Л. А. Испытания синхронного компенсатора с управляющей поперечной обмоткой возбуждения. - Электрические станции, 1977, Мо 2855822 б 71 Соста Тех ред Тираж. Плотас витель Ю А. Войк 675 ственног бретени- 35, Ра г. Уж И Государ делам изо Москва, Ж П Патент Редактор Т. ПарфеноваЗаказ 6946/77ВНИИПпо113035,Филиал ПП о коми и и о ушская ород,Корректор С. КорниенкПодписноеета СССРкрытийна 6., д. 4/5л. Проектная, 4