Устройство для определения опасности короткого замыкания

(Ю . ОИ рцэр Н 02 Я 3/24 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЙНВИОТИА.(71) Всесоюзный ордена ТрудовогоКрасного Знамени научно-исследова-тельскийпроектно-конструкторскийи технологический институт релестроения и Всесоюзный ордена Октябрьской(56) 1. Иофьев Б.И. Автоматическоеаварийное улравление мощностью энергосистем М., "Энергия", 1974 с. 170173,2. Там же,с.180-191.(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯОПАСНОСТИ КОРОТКОГО ЗАЮКАНИЯ, содержащее орган сброса мощности, состоящий из последовательно соединенныхизмерительного блока, суммирующегооперационного усилителя, порогового элемента с реагирующим элементом,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности и быстродействия, оно снабжено реле минимального напряжения прямой последовательностиэлементом блокировкиот качаний, элементами памяти, блоком выделения сигнала максимального снижения напряжения и блокомуправляемого усиления, причем выходреле минимального напряжения соединенс первым входом соответствующего элемента памяти, к разрешающим входамкаждого из которых подключен выходэлемента блокировки от качаний, выходы элементов памяти, подключеныквходам блока выделения сигнала максимального снижения напряжения, выходкоторого соединен с входом блокауправляемого усиления, выход которого, подключен к входу суммирующего опе- ррационного усилителя, причем управляющие входы"блока управляемого фффффусиления предназначены для подклю-ивачения к аппаратуре, передающей ЬЭсигналы о составе.и режиме энерго- р,ысистемы.330 1 11217Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствамавтоматики энергетических систем,в частности к устройству автоматикиопределения опасности короткогозамыкания с целью сохранения устойчивой работы энергосистемы.Устойчивая работа энергосистемыпри коротких замыканиях зависит отсброса мощности. Для его определения необходима фиксация перетоковмощности по всем линиям электропередачи, отходящим от контролируемогоузла энергосистемы, и исходной мощности основных связей сечения,в котором существует опасность нарушения устойчивости, для осуществления необходимых воздействий устройствавтоматики.В связи с отсутствием возможности фиксации суммарного перетока мощности по всем линиям электропередачфиксация сброса мощности осуществляется по величине снижения напряжения прямой последовательности в узлеэнергосистемы.Известно устройство для определения опасности короткого замыканияпо величине снижения напряжения прямой последовательности, содержащеенесколько реле минимального напряФжения прямой последовательности, блокировку от качаний, осуществляющуюпуск реле минимального напряженияпри коротких замыканиях. На выходустройства сигнал проходит через З 5схему совпадения, если длительностьКЗ превышает заданную 1 .Такое устройство позволяет определить полный сброс мощности толькопри постоянной схеме и режиме работы 40энергосистемы. Зависимость передавае.мой мощности от величины напряженияв узлах энергосистемы является сложной и определяется числом работающихэлектростанций и включенных линий 45электропередач. Поэтому применениереле минимального напряжения прямойпоследовательности, имеющих постоянную настройку уставок срабатывания,не отражает полного сброса мощности 50при изменении режима и схемы работы энергосистемы, хотя и позволяетфиксировать появление КЗ и его длительность.Наиболее близким к предлагаемому 55является устройство для определенияопасности короткого замыкания путемфиксации сброса мощности при КЗ с 41 2зависимостью чувствительности от мощности исходного режима, содержащее соединенные последовательно измеритель текущего значения активной мощности, блок запоминания сигнала исходной мощности, блок выделения сигнала сброса мощности, образующие совместно измерительный блок суммирующий операционный. усилитель, пороговый элемент с реагирующим элементом 2.Однако данное устройство может определить полный сброс мощности только при наличии измерителей перетоков мощности на отходящих линиях в месте установки устройства автоматики и при наличии теле - передачи сигналов о величине мощности основных связей сечения, в котором существует опасность нарушения устойчивости. Так как телепередача сигналов о мощности всех основных связей сечения практически отсутствует, то известное устройство не обеспечивает требуемой точности определения сброса мощности при КЗ во всех режимах работы энергосистемы. В связи с недостаточным быстродействием существующих устройств телеизмерения мощности необходимо также обеспечить малое запаздывание устройства определения опасности короткого замыкания.Целью изобретения является повышение точности и быстродействия,Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения опасности короткого замыкания,содержащее орган сброса мощности, состоящий из последовательно соединенных измерительного блока, суммирующего операционного усилителя, порогового элемента с реагирующим элементом, снабжено реле минимального напряжения прямой последовательности, элементом блокировки от качаний, элементами памяти, блоком выделения сигнала максимального снижения напря жения и блоком управляемого усиления, причем выход реле минимального напряжения соединен с первым входом соответствующего элемента памяти к разрешающим входам каждого из которых подключен выход элемента блокировки от качаний, выходы элементов памяти подключеньь к входам блока выделения сигнала максимального снижения напряжения, выход которого соеди нен с входом блока управляемого уси 3 11ления, выход которого подключен квходу суммирующего операционного усилителя, причем управляющие входы бло. ка управляемого усиления предназначены для подключения к аппаратуре,передающей сигналы о составе и режиме энергосистемы.На фиг.1 приведена характеристикавыходного сигнала блока реальногодифференцирования; на фиг.2 - блоксхема устройства для определенияопасности короткого замыкания, нафиг.З - схема блока выделения сигнала, пропорционального максимальномуснижению напряжения прямой последовательностиПовысить точность и быстродействие при определении полного сбросамощности при КЗ можно, если вводитьв орган сброса мощности 21 аналоговый сигнал, пропорциональный максимальному снижению напряжения Ь 0 мдс 1с коэффициентом приведения к сбросумощности в сечении, определяемомупредварительно ЭВМ в зависимостиот схемы и режима энергосистемы.Для обеспечения высокого быстродействия предлагаемого устройствавеличина снижения напряжения прямойпоследовательности должна быть определена с минимальным запаздыванием.Выходной сигнал 6 ц 1 блока реальногодифференцирования имеет форму, приведенную на фиг.1,Уменьшение времени достижения мак.симума 61 возможно при снижениипостоянной дифференцирования блокаЬ 0. Однако при этом не достигаетсявысокая точностьтак как сигнал быстро изменяется. Для более точноговыделения сигнала, пропорционального ЬЦ 1, и ввода его в орган сбросамощности необходимо запоминаниезначения аналогового сигналаЬ 0на время, достаточное для срабатывания органа сброса мощности.Увеличение постоянной дифференцирования блока 60, уменьшает изменение сигнала Ь 0 во времени, что повышает точность устройства, но увеличивается время нарастания сигнала. до й мо, что может привести квынужденному отключению большеймощности генераторов. В связи с тем,что при определении длительностиКЗ с помощью нескольких реле минимального напряжения последние осуществляют быстрое преобразование снижения напряжения прямой последователь21741 4ности в логический сигнал на их выходе, целесообразно использоватьдля повышения быстродействия данные 5 10 1520 25303540 4550 реле минимального напряжения прямой последовательности и возможность мгновенного преобразования логических сигналов на их выходе в аналоговый сигнал, пропорциональный наибольшеу снижению напряжения д 0 определяемому по выражению1 макс 1 ном мин 7:И -Огде О,мнн - наименьшая из уставоксработавших реле минимального напряжения прямойпоследовательности.Это позволяет уменьшить времяопределения полного сброса мощностиТаким образом, сущность изобретения состоит в том, что дополнительное последовательное включение на выход реле минимального напряжения прямой последовательности элементов памяти, блока выделения сигнала максимального снижения напряжения и блока управляемогоусиления напряжения, выход которогосоединен с.входом суммирующего операционного усилителя, позволяет обеспечить неизменный сигнал, пропорциональный снижению напряжения при коротком замыкании на время, достаточное для срабатывания органа сбросамощности, а предварительный учет сос тава сети и числа работающих генераторов при помощи сигналов, поступающих от соответствующей аппаратурына управляющие входы блока управляемого усиления напряжения, позволяет повысить точность и быстродействие при фиксации полного сброса мощности в энергосистеме при коротком замыкании.Устройство содержит блок 1 измере ния текущего значения трехфазной активной мощности, блок 2 запоминания сигнала, пропорционального исходной мощности, блок 3 выделения сигнала, пропорционального сбросу мощности, измерительный блок 4, сум" мирующий операционный усилитель 5,пороговый элемент с реагирующимэлементом 6, блок 7 выделения сигнала, пропорционального напряжению прямой последовательности, органы 8ьянимального напряжения, блокировку от качаний 9, элементы 1 О памяти, блок 11 выделения сигнала, пропорцио нального максимальному снижению на415 11217 пряжения прямой послецовательности, блок 12 управляемого усиления напряженияБлок 11 (фиг.3) состоит из схемы ИЛИ-НЕ 13, потенциометров 14 задания эталонного напряжения, пропорционального разности номинального напряжения и напряжения срабатывания отдельного реле минимального напряжения, резисторов 15 и 1 б вхо О дов и цепи обратной связи усилителя, транзисторных ключей 17 и усилителя 18.Измерительный блок 4 состоит из блока 1 измерения текущего значения 15 трехфазной активной мощности, на выход которого включены параллельно блок 2 запоминания сигнала, пропорционального исходной мощности, и блок 3 выделения сигнала, пропорцио нального сбросу мощности. На выходы блока 4 включены последовательно сум мирующий операционный усилитель 5 и пороговый элемент с реагирующим элементом б.25Параллельно блоку 4 включены после довательно блок 7 вьщеления сигнала, пропорционального напряжению прямой последовательности, орган 8 минималь. ного напряжения, элементы 10 памяти, блок 11 выделения сигнала, пропорционального максимальному снижению напря жения прямой последовательности, блок 12 управляемого усиления напряжения. Последовательно соединенные блоки 7 и 8 образуют реле минимального напряжения прямой последователь. ности. Параллельно органу 8 минималь. ного напряжения включена блокировка от качаний 9. Выход реле минимально 40 го напряжения соединен с первым входом соответствующего элемента 10 памяти, а выход блока 9 блокировки от качаний соединен с разрешающим входом каждого элемента памяти.Устройство автоматики работает45 следующим образом.В момент короткого замыкания по факту скачкообразного снижения напря жения прямой последовательности блок 9 блокировки разрешает прохождение сигналов срабатывания органов 8 минимального напряжения на выход соответствующих элементов 10 памяти и на входы блока 11.В зависимости от глубины посадки напряжения .д 0 может сработать одно, два или все реле минимального напряжения. При этом на соответствующем входе схем ИЛИ-НЕ 13 логический сигнал равен "0", если орган 8, присоединенный к входу схемы ИЛИ-НЕ 13 через элемент памяти 10, не сработал, или сигнал "1", если он сработал. При этом на входе схемы ИЛИ-НЕ 13, включенной через элемент 10 на выход органа 8, имеющего наименьшее напряжение срабатывания из всех сработавших органов, будет сигнал "0", который запрещает передачу логических сигналов о срабатывании на выход схем 13, включенных в цепь органов 8 с большей уставкой срабатывания по напряжению Д 0, . Следовательно, в этих цепях ключи 17 открыты и шунтируют соответствующие входные сопротивления 15 усилителя 18, только ключ 17 на выходе схемы ИЛИ-НЕ 13 в цепи сработавшего органа 8 с наименьшей уставкой закрыт сигналом "0" на его входе, и на выход усилителя 18 соответствующего потенциометра 14 поступает напряжение, пропорциональное1ном 1 ср.мин16 выем О, "8 ном,1 ком При стандартных аналоговых сигналах 0 но соответствует Цз Ном =10 В.В дальнейшем выходное напряжение блока 11 подводится на вход блока 12 управляемого усиления, на управляющие входы которого от ЭВМ поступа. ет по телеканалам код, соответствующий значению коэффициента приведения аналогового сигнала.0 щ з к сбросу мощности в сечении, вФотором сущест вует опасность нарушения устойчивости.Код, поступающий на управляющие входы "блока 12, должен одновременно учитывать и состав сети, так как от числа включенных линий электропередачи изменяется как предел динамической устойчивости, так и величина опасного сброса мощности которая может вызвать нарушение устойчивости, Следовательно, на входы суммирую" щего операционного усилителя 5 поступает не только сигиал.о сбросе мощности,на линии электропередачи в месте установки устройства автоматики", но и сигнал, пропорциональный полному сбросу мощности во всех остальных линиях сечения, чем обеспечивается большая точность фиксации полного сброса мощности при коротком замы1121741 2 канин и высокое быстродействие устройства.Предлагаемое устройство благодаря запоминанию логических сигналов о срабатывании реле минимального напряжения прямой последовательности при помощи элементов памяти 10 обеспечивает неизменность сигнала на выходе блока 11 на время, достаточное для срабатывания органа сброса мощ.ности и появления сигнала на выходе элемента 6, а включение выхода блокировки от качаний на разрешающий . вход элемента памяти 10 обеспечивает ввод сигнала Цв 8 блока 11 только на время короткого замыкания,5 Технико-экономическая эффективность определяется повышением точности новой аппаратуры и быстродействия, обеспечивающих уменьшение от ключаемой мощности генераторов длясохранения устойчивости при сбросахмощности при коротких замыканиях.1121741 Составитель К, ФотинаВеселовская Техред Т.Фанта Корректор Л. Пилипенко Редак Подписное иал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная аказ 7992/41 ВНИИПИ Государст по делам изоб