Устройство для фиксации нарушения устойчивости энергосистем

Союз Советскии Социалистицеских Республик(51 24 Н вкиоаударатвенный комитетСаввтв Миниатрав СССРпо делам изааретенийи открытий 2,77.Бюллетеньб) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИКСАЦИИ НАРУШЕНИЯ УСТО 11 НИВОСТИ ЭНЕРГОСИСТЕМ(или углы Р , близ которые характеризую устойчивости и завис е к критическим), начало нарушения т исх режим и схем а, Указанноетком таких сети и поецш является сущ устройств. твующег твенным е носглах омощвыпосачна, устаба- тыИзобретение 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 б расхождения векторов эквивалентных э.д,с, энергосистем, меньших 180 о, Пусковые.органы таких устройств выявляют зна - чения углов ц, равных углам уставки 1 О срабатывания устройства др , непосредственно по изменению угла о". 11 или косвенно по заранее выбранному на основании предварительных расчетов значению других электрических величин, в частности: 15а) 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 У передаваемой активной мошнос ти при ее уменьшении 21;б) тока, напряжения, сопротивления,мощности 3-43, Перечисленные устройства не являются самонастраивающимися, т.е. не выявляют автоматически критические углы Р 25 Наиболее близким по технической су ти и достигаемому результату к изобре нию является устройство для фиксации щения устойчивости энергосистем при у расхождения эквивалентных э,д.с, систе ча угол, .близкий к критическому 1 5 1, держащее элементы фиксации активной ности и сопротивление, причем первый ход элемента фиксации активной мощно и выход элемента сопротивления соедин последовательно, Однако это устройств же не является самонастраивающимся, кольку настройка реле мощности однозн а в случае установки нескольких таких ройств с разными характеристиками ср тывания реле мощности, при АХ сраба вают все устройства, каждое при своем ле р " ок546057Цель изобретения - фиксация нарушения устойчивости на начальной стадии асинхронного хода,Это достигается тем, что устройство для фиксации нарушения устойчивости энергосис тем при углах расхождения эквивадентных о,д,с, систем на угол, близкий к критичес. кому, содержащее элементы фиксации.активной мощности и сопротивления, причем первый выход элемента фиксации активной 10 мощности и выход элемента сопротивления соединены последовательно, снабжено элементом фиксации активной мощности предшествующего режима, вход которого включен 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 ности и соответствующими им элементами фиксации активной мощности предшествующего режима, причем первый выход каждого элемента фиксации активной мощности включен последовательно с выходом элемен- И та сопротивлЕния, второй инвертированный выход соединен со входом своего элемента фиксации активной мощности предшествующего режима, выход каждого из которых включен последовательно с выходом элементта сопротивления.На фиг. 1 изображена структурная схема устройства на элементах логики; на фиг. 2 - характер изменения электрических величин, иллюстрирующий с помощью плаща- Зб док ускорения и торможения работу устрой ства для эквивалентной двухмашинной схемы сети в условиях нарушения устойчивостй 11 осле отключения близких затянувшихся к.з. (фиг. 2 а), при аварийном отключении 4 О части линий связи (фиг. 26), при аварийном дефиците или избытке в одной из сис- тем с перетоком наброса мощности Рав.д.1 или Рав,д,2. по линии связи (фиг. 2 в), При этом М - характеристика мощности Р 1 Щ 4 в исходном режиме;М - .то же при к.з.;11111 111Й и М - 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 56 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-ющего режима Рр 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 8:180 (90 оР 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 фИ" соединен с выходом элемента 9 сопротивления,Для предотвращения неправильной работы устройства рассмотренные цепи контролируются по схеме "Запретф от выхода элемента 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 д и перетоком активной мощности Рреди, превышающем уставку соотВетствующего элемента фиксации активной мощнос ти (например, 1 см. фиг. 2 а), срабатывает элемент 1 и сигналом на первом выходе 10 запускает элемент 5, При этом исчезает сигнал на втором инвертированном выходе 11. Элемент 5, имеющий выдержку вр мени на срабатывание (и на возврат), срабатывает, фиксирует предшествующий пере-. ток Рсаедс углом Ри на выходе элемента 5 появляется сигнал. При возникших качаниях, когда электрическая активная мощность колеблется в окрест- насти углов Ди уменьшается, обуславливая возврат элемента 1 и появление сигнала на втором выходе 11 при углах О Ус с 90, устройство не срабатывает благодаря недействию элемента 9, При качаниях, когда электрическая мощность кратковременно ув личивается 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, Поэтомупри последующем уменьшении мощна"тиниям связи. 1, Устройство для фиксации нарушения60 устойчивости энергосистем при углах раси возврате сработавшего элемента фиксации активной мощности неправильная работа устройства исключается. Указанному способствует также возврат элемента 9 сопротивления.бПри 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, 2 а, р б, в), сопровождаемых изменение угла Ю от значений б;, до критических значений У , электрическая мощность увеличивается, достигает максимума в окрестности 3- ,=90 о, затем снижается. При этом, начиная р с (".( ) 90 о срабатывает элемент 9 сопро тивления и при дальнейшем снижении мощности в интервале углов 90 оо" ( 180 о при угле срабатывания устройства 8 (см, фиг. 2) возвращается элемент 1 и йа его 3) втором выходе 11 появляется сигнал.При этом благодаря выдержке времени на возврат на выходе элемента 5 сигнал сохраняется, на выходе устройства появляетсясигнал, т,е. устройство срабатывает, 26В общем случае устройство срабатывает при определенном угле Рпосле возврата и появления сигнала на втором выходе того элемента 1-4 в одной из параллельных цепей, который, имея уставку Ррезец(. " ЗО сработав в предшествующем режиме Рр, обеспечил от первого выхода 10 срабатывание своего элемента 5-8 при угле предшествующего режима д. Так как указанный угол срабатывания на падающей ветви Зб характеристики Р = (Р) находится на одной прямой Руре(в виде уставки этого элемента 1-4) с углом 3"и, фиксируемым с помощью элементов 5-8 на восходящей части Р = 1(с), то угол срабаты вания д в идеальных условиях, когда коэффициент возврата элемента 1-4 равен 1, является критическим углом 8" для условий нарушения устойчивости при отключении близких затянутых к.з. (фиг, 2 а) и при отключении части линий связи (фиг. 2 б). Аналогично устройство будет работать при угле ц, находящемся на одной пря,(мой Рс углом дн, при нарушениях ус- ярее,.тойчивости, вызванных в предшествующем режиме Рдинамической перегрузкой из-за внезапного аварийного дефицита (из-( бытка) в одной из систем с перетоком наброса мощности по линии связи Рав,д.1 (фиг. Я 2 в), При этом отсутствует непосредственное соответствие между углом 8 предшествующего режима Ри критическим углом Удля перетока Рав.д.1 (углы с( и (Грасположены на различных прямыхк.д. Р и Рав.д,1). Однако рассматриваемоерЕ дша(устройство, фиксируя угол о90 о, соответствующий углу цн для предшествующего режима Реш (углы ди и Ю расположены на одной прямой Ре, ) обеспечивает фиксацию нарушения устойчивости ипрекращение асинхронного хода на начальной(стадии при углах 8, близких к д и существенно меньших 180 о, При этом чем выше предшествующий режим Р. тем ближе угол фиксации 8 к критическому углу) к .Идя случаев нарушения устойчивости вусловиях, когда площадка торможения отсутствует (например, при Рав.д,2 на фиг, 2 вили при Я" на фиг. 2 б) устройство рабо -тает по аналогии с вышеописанным,При медленных статических нарушенияхустойчивости, т.е. при статических перегрузках, элементы 5-8 при срабатывании своихэлементов 1-4 успевают фиксировать повышение активной мощности на возрастающейчасти характеристики Р= 1(о)и на их выходе5-8 в параллельных цепях появляется сигнал, Поэтому при последующем уменьшениимощности на падающей ч асти характеристики Р =1 Ю устройство будет работать приопределенном угле 8(, несколько превышающем критический угол У "- 90 о, Указанный угол Юсоответствует наибольшейсуставке того органа 1-4, который присрабатывании с помощью своего элемента5-8 фиксировал наи,больший предшествующийпереток на возрастающей части характеристики Р: 1(5) и при уменьшении мощности нападающей части характеристики возвращается,обуславливая сигнал на своем первом выходе10 в этой цепи в сочетании с сигналом на выходе сработавшего элемента 9 сопроти .-ения.фиксация с помощью рассматриваемогоустройства нарушения устойчивости энергосистем и прекращение асинхронного хода наначальной стадии, например, путем деленияпри углах " близких к .критическим исущественно меньших 180 о, 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 линиямсвязи на его возникновение по смежным лиформула изобретенияхождения эквивалентных э.д.с, систем наугол, близкий к критическому, содержащееэлемент фиксации активной мощности и сопротивления, причем первый выход элемента фиксации активной мощности и выходэлемента сопротивления соединены последовательно, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с цепью фиксации нарушения устойчивости на начальной стадии асинхронногохода, оно снабжено элементом фиксации активной мощности предшествующего режима,вход которого включен на второй, инвертированный выхсд элемента фиксации активной мощности, а выход - последовательнос выходом элемента фиксации активной мощ- Йности,2. Устройство по п.1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышенияточности, оно снабжено дополнительнымиэлементами фиксации активной мощности и Зсоответствующими им элементами фиксацияактивной мощности предшествующего режима, причем первый выход каждого элементафиксации активной мощности включен последовательно с выходом элемента сопротив- ффления, 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 вымание при экспертизе:1. Бринкис К.А., Семенов В.А. Делительная автоматика от асинхронного хода, "Элек трические станции", 3, 1969, стр. 84.2, Бронштейн Р,А., Карпов В.А., Розанов М. НФедяев И.ББогоявленский Л.Н., Каштелян В.С, Блок предотвращения нарушения статической устойчивости и выявления асинхронного хода. Тр. ВЭИ, вып,81, "Энергияф, 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 (прототищ.1 ВВ гр еЬи Юр. 1 ЮО гР ш. Заказ 240/2цниипи 899 Подписноекомитета Совета Министров СССРретений и открытий5, Раушская наб, д. 4/5 Тираж осударственного по делам изоб 35, Москва, Ж