Устройство противоаварийной автоматики электростации

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИсИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ АНИЕТЕН ИЯСВИДЕПЛЬСТВУ 1 и 656151 1(23) Приоритетоударотвенныи комитет СССР по делам изобретений и открытийпубликовано 05,94,79 Бюллетен Дата опубликов описания 09,04.7 72) Авторы изобретения В, К. Ванин, А. А. клин, Г. М. Павлов и Г. А. фомин Ленинградский орден им. М. И. Калинина енина политехнический инсти(71) Заявитель ОАВАРИЙНОЙ АВТОМАТИК 54) УСТРОИСТ ВО ПРОТ ЛЕКТРОС из генераторов. 11 рп этом считается, чтоггсе генераторы нагружены равномерно. Изза ручного принципа действия эти устройства имеют низкую надежность, большуюпогрешность в отработке задания, малыебыстролсйствис и оперативность. Нанболес близким по технической сущности к изоорстснню явяеся устройство протнвоаварийной автоматики электростанции, содержащее датчики активной могцностп с запоминающими элементами, блок задания минимально допустимых нагрузок, блок разгрузки. выполненный в виде замкнутого контура, состоящего пз ограничителей и сумматора, выхол которого подключен к интегратору, а входы - к измерительным ключам и к отключающему блоку, выполненному в виде разомкнутого контура, состоящего нз сумматора и коммутатора, подключенного к его вхолу, выход сумматора отключа 1 ощего блока подключен к первым входам компараторов, выхолы которых через автоматический коммутатор выходных сигналов и коммутатор задания очередности отключения генераторов соединены с Изобретение относится к области автоматизации энергосистем и может быть использовано для определения величины управляющего сигнала блочным устройством, а также для определения числа отключаемых или переводимых на нагрузку собственных нужд энергоблоков ггри возникновении аварийной ситуации в энергосистеме, требующей разгрузки отдельных электрических станций.Известны устройства противоаварийной автоматики энергосистем, предназначенные для повышения устойчивости и надежности параллельной работы 11.Устройства содержат задатчик величины аварийной разгрузки станции в виде шинок величины снижения мощности, ручной комму татор для установки числа отключаемых генераторов и шинки числа отключаемых генераторов. Определение числа отключаемых генераторов производится в зависимости от величины снижения мощности станции и суммарной нагрузки генераторов, которая задается вручную с помощью коммутатора или с помощью реле максимальной мощности. ступенчато измеряющего нагрузку одногоуправляющими входами измерительных ключей и с выходным блоком 12.Недостаток такого устройства состоив том, что в ряде режимов во избежание отказов в действии или решения задачи раз.грузки электростанции с большой погрешностью оно требует быстрой перенастройки.Это происходит, когда энергоблок, поставленный персоналом с помощью коммутаторазадания очередности отключения в определенную очередь отключения (в первую, вторую и т. д.), отключается по каким-либопричинам другими устройствами противоаварийной автоматики (например, релейной защитой) .Рассмотрим этот режим подробнее. Пустьпосторонним устройством автоматики илирелейной защиты отключился первый по очереди отключения энергоблок, при этом навыходе соответствующего датчика мощности исчезает напряжение, т. с. фактическаянагрузка блока равна нулю.Минимально допустимая нагрузка этого энергоблока присутствует в устройстве,поступая, во-первых, с блока задания минимально допустимых нагрузок в блок отключения, уменьшая тем самым фактический регулировочный диапазон станции, и вовторых, с выхода соответствующего ограничителя она подается через измерительныйключ на вход сумматора блока разгрузки,что воспринимается как сигнал с блока задания величины аварийной разгрузки станции. Для правильного действия устройств гоперативный персонал должен вывести отключившийся блок нз цепей разгрузки иотключения. В противном случае, если дежурный не успеет этого сделать и придетсигнал с задатчика величины аварийной разгрузки меньше, чем регулировочный диапазон станции, к этому сигналу добавитсяминимально допустимая нагрузка отключенного блока, поскольку первый компараторне работает и управляемый им измерительный ключ не разомкнется. Это приведет влучшем случае к тому, что станция будетразгружена с избытком на величину минимально допустимой нагрузки блока (дляэлектростанции с блоками 300 МВт персразгрузка составит от 50 до 200 ЧВт). Вхудшем случае устройство откажет в действии, если сумма сигналов аварийной разгрузки и минимально допустимой нагрузкиотключенного энергоблока превысит регулировочный диапазон станции для замкнутого контура.В замкнутом контуре не наступит устойчивого равновесия, так как уменьшение суммы сигналов с выходов ограничителей нескомпенсирует сигнал с задатчика аварийной разгрузки станции плюс минимально допустимая нагрузка первого блока,На выходе сумматора блока разгрузкибудет присутствовать разность этих сигна 5 0 15 20 25 30 35 40 45 50 55 лов, которая через схему формирования абсолютных значений поступает на вход комнаратора. Компаратор срабатывает и запрещает сигналом с выхода включение автоматического коммутатора.Цель изобретения заключается в повышении точности и надежности работы устройства.Поставленная цель достигается тем, что устройство противоаварийной автоматики, содержащее датчики активной мощности с запоминающими элементами, блок задания минимально допустимых нагрузок, блок разгрузки, выполненный в виде замкнутого контура, состоящего из ограничителей и сумматора, выход которого подключен к интегратору, а входы - к измерительным ключам и к отключающему блоку, выполненному в виде разомкнутого контура, состоящего из сумматора и коммутатора, подключенного к его входу, выход сумматора отключающего блока подключен к первым входам компаратора, выходы которых через автоматический коммутатор выходных сигналов и коммутатор задания очередности отключения генераторов соединены с управляющими входами измерительных ключей и с выходным блоком, дополнительно снабжено блоком автоматического подключения и блоком автоматического задания уставок компараторов, состоящим из сумматора и инвертора на каждый компаратор, причем один вход блока автоматического подключения соединен с выходом датчика активной мощности, другой - с выходом блока задания минимально допустимых нагрузок, первая группа выходных контактов блока автоматического подключения включена между блоком задания минимальнО допустимых нагрузок и сумматором отключающего блока, вторая группа - между датчиками активной мощности и ручным коммутатором, третья - между ограничителями и измерительными ключами, один из входов сумматоров блока задания уставок компараторов подключен через коммутатор задания очередности отключения и первую группу выходных контактов блока автоматического подключения к блоку задания минимально допустимых нагрузок. Выход первого сумматора через инвертор соединен со вторым входом первого компаратора и другим входом второго сумматора, выход второго и последующих сумматоров через соответствующие инверторы соединен со вторыми входами соответствующих компараторов.Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено устройство противоаварийной автоматики электростанции.Устройство содержит датчики 1 - 3 активной мощности генератора с запоминающими элементами, блок 4 автоматического подключения, выходные контакты 5 - 1330 35 45 50 55 блока автоматического подключения, блок задания 14 минимально допустимых нагрузок, залатчик 15 величины аварийной разгрузки станции, блок разгрузки 16, блок отклочеция 17, сумматор 18 блок разгрузки, сумматор 19 блока откл 1 очения, коммутатор 20, интегратор 21, ограничители 22 - 24, измерительные ключи 25 - 27, коммутатор задания 28 очередности отключения генераторов, блок 29 автоматического задания уставок компараторов, сумматоры 30 - 32, инверторы 33 - 35, компараторы 36 - 38, блок контроля и сигнализации 39, автоматический коммутатор 40 выходных сигналов и выходной блок 41.Датчики активной мошцости 1 - 3, предназначенные лля фиксации нагрузки генераторов, могут быть выполнены по любому известному принципу, в том числе с помощью операционных усилителей постоянного тока (ОУПТ) и нелинейных схем. Запоминающие устройства изготавливаются также на основе ОУПТ и полевых транзисторов.Блок автоматического подключения 4предназначен лля отключения от устройства энергоблоков и соответствующего изменения структуры устройства, если блоки откл 1 очаются другими устройствами автоматики.Блок автоматического подключения 4представляет собой компараторы (схемы сравнения), которые выполняются с помощью ОУПТ и стабилитронов. К выходу каждого из этих компараторов подключена обмотка реле с магнитоуправляемыми контактами.Кажлое реле управляет тремя нормально открытыми контактами, которые замыкаются, если на обмотку реле подается напряжение с компаратора. Компардторы сравнивают величины напряжений с выходов блока 14 минимально допустимых нагрузок и выходов запоминающих устройств датчиков 1 - 3 активной мощности. Если напряжение с выхода запоминающего устройства равно или превышает величину напряжения с выхода блока 4, то компаратор сработает, обмотка реле окажется пол напряжением и замкнет соответствующие контакты. Блок 14 включает в себя набор потенциометров, полключаемь 1 х к эталонному напряжению.При этом считается, что минимально допустимые нагрузки однотипных энергоблоков равны. Залятчик 15 величины аварийной разгрузки станции является согласующим преобразователем, на вхол которого поступают сигналы по каналам телемеханики, сформированные в зависимости от величины предшествующих перетоков мощности по межсистемным связям. Сумматоры блоков разгрузки и отключения 18, 19, интегратор 21, ограничители 22 - 24 с сумматором на 10 15 20 25 40 вхоле, воспроцзвоЛяшце функциональную зависимость, показанную внутри цх изображений, а также сумматоры 30 - 32, цнверторы 33 - 35 в блоке 29 автоматического задания уставок компараторов ц сами компараторы 36 - 38 - все эти элементы выполняются ца основе ОУПТ по известным в литературе схемам. Измерительные ключи 25 27 представляют сооой реле с магнитоуправляемыми контактами (герконамц), выпх скаемымц промышленностью. На основе таких же релс построен автоматический коммутатор 40 выхолных сигналов. Коммутатор 20 состоит цз кнопочных переклочатслей, а коммутатор 28 заланця очередности отключения генератора - цз набора галстных переключателей (три галеты на ОЛной осц) в количестве энергоблоков станции. С помощью коммутатора 28 залднця очсрел 1 юстц отключения генератора осуществляются коммхтаццц в цепях блока отклочсция 17. В блоке 39 контроля и сигнализации обьелцне 1 ы схсмс 1 формирования дбсол 10 тн 1 х закл 1 очеццй и компаратор, как в известном устройстве. В него также вхолят логические схемы И, ИЛИ и реле с котактамц, включаемыми в цепях звуковой аварийной и прелупрелительной сигнализации станции, причем схема формирования абсолютньх значений и компаратор выполняются также на основе ОУПТ. Выходной блок 41 содержит измерительные приборы и согласующие элементы лля церелячц сигналов блочным устройствам разгрузки ц от 1 лк 1 снця.Устройство работает слелую 1 цим образом.В нормальном режиме сигнал от залатчика 15 велцчццы аварийной разгрузки равен нулю. Если ца выхоЛах запоминаю(их устройств латчцков акт 1 вцой мощности 1 - 3 напряжения, соответствующие фактическим нягр 31 дм 1 яжлОГО яреГдтя равны цлц превышают минимально лопустцмыс нагрузки этик агрегатов, то в блоке 4 замыкаются группы контактов (5, 8,1), (6, 9, 12) ц (7, 10, 13). Ня входы сумматорд 18 от латчиков мощности 1 3 через Группу 1 отактов 8, 9, 10 блока 4 поступакт значения фактических нагрузок кажлого агрегдтд. На остальные вхолы этого сумматора полаются отработанные устройством зцдчснця нагрузок этик же агрегатов с ключевых схем 25 - -27.Замкнутый контур схемы Олока разгрузки 16, включа 1 ошцй узлы 18, 21, 20, 22, 23, 24, 11, 12, 13, 25, 27, цахолцтся в устойчпвох 1 состоянии. Прц этом сигналы на выхолах сумматора 18 и интегратора 21 равнь нулю. В таком состоянии ца выхолдх измерительных ключей 25 - 27, полклочаемых и вхолам коммутатора 40 выллцых сигналов. имеются сигналы, равные фактически мощностям агрегатов (без учета погрешностей огрдничцтелей и ключей).В блоке отключения 17 на сумматор 19подаются фактические нагрузки агрегатов с выходов датчиков мощности 1 - 3 через контакты 8 в 10 блока 4 и ручной коммутатор 20. На остальные входы сумматоров 19 с блока 14 через группу контактов 57 5 подаются минимально допустимые нагрузки этих же агрегатов. На выходе сумматора 19 имеется напряжение, пропорциональное суммарному регулировочцому диапазону станции, которое подается на первые входы компараторов 36 - -38. Кроме того, минимально допустимые нагрузки через коммутатор 28 задания очередности отключения генераторов поступают в блок 29 автоматического задания уставок компараторов. На первый вход сумматора 30 подается минимально 15 допустимая нагрузка первого по очереди отклочения агрегата. На второй вход этого сумматора подацо напряжение смещения, пропорциональное минимально допустимой нагрузке первого агрегата с обратным зна 7 ком. Сигнал на выходе сумматора 30, равный нулю, инвертпруется с помоцыо инвсртора 33 и поступает на второй вход компаратора 36 ц первый вход сумматора 31. Второй же Вход сумматора 31 соединен с минимально допустимой нагрузкой второго по очереди отключения агрегата через контакт 6 и коммутатор задания очередности отключения генератора 28. На выходе сумматоре 31 имеется сигнал, равный сигналу ца Б. оде, цо с обратным знаком.Этот сцгпял ппвсртпрхстся инвертором 34 и подастся цы второй вход компаратора 37 и псренй Бхол сумматора 32. На втором входе сумматора 32 присутствует минРХы.;и- по допустимая нагрузка третьего агрегаты, ПРОЕП(ДЦ 35 ТОТ )К( ПТЬ, ЧТО Ц МИНИМЯ,ЬНЬЕ нагрузки первого и второго. На выходе сумматора 32 имеется спгпал, пропорциональный сумме минимылыых нагрузок второго и третьего агреЯтя. С инверторя 35 этот сигнал подастся ны второй Вход компырытора 38, 40Таким образом с помощью блока 29 явтомяти ескОГО зад(1 ци 5 уст(1 вок сформи 1)овяпь устявки срабятьНация компрторов. Д,5 компаратора 36 уставка равны нулю, а для двух поссСлу 0 них компараторов 37 и 38 уставки равны минималыю,Еопустимой паГрузкс БтОроГО (1 Грсыс 1 и сумме минимаг 1 ьных нагрузок Б.ороп и тр(тьсго соответственно, причем устави сформированы положительной полярности.Рассмотрим режим работы, в котором 50 проявляется эффективность предложенных изменений в схеме устройства. Пусть первый генератор отключился пол действием других устройств автоматики. На пходе соотвстствуощего датчика 1 активной мошюстп сигнал равен нуло. Блок 4 размыкает кон 55 такты 5, 8, 11. 1 ри этом цз олоков разгрузки 16 и отключения 17 исключаетсяиниМ (1 Л ЫО ЛО П У С Т И М 3 51 Н ЯР "3 К Е О 1 К, К) ЧЕ Н НОГО ЯГрсГят(1 и Б леьесйпем не читьВыется. Следствием отклнчепия в блоке автоматического расчета устазок 29 происхоеет перерасчет уставок компараторов 36 - 38. Г 1 оскольку минимально допустимая нагрузка первого агрегаты Б разомкн тый контур не поступает, тык как контакт 5 разомкнут на выходе инвсртора 33, имеется минимально допустимая нагрузка первого агрегата с обратным знаком, получаемая в результате преобразования напряжения смспения ца втором вход( сумматора 30. Следовательно, на выходе ицвертора 34, который соединен со вторым входом компаратора 37, сигцал равен пулю, учитывая равенство мпнималь- НО (Опстиьх НЯГрузок д,51 О,нотипных агрегатов. Ны втором Входе кохпырятора 38 присутствует минимально допустимая на рузка третьего агрегата.1 яким образом, устявки срабатывания К О П Ы Р Е ТО РОВ У М С 1 ЫП 3 Н) ТС 51 1 Я БС,1 И Ч И НчинимГБно допустимой нагрузки огключсцпого агрегаты. 1 ри поступлении задания па раз рзку От зыл;тчика 15 цы Вход с 1 ммыторя 18 равновесное сост 05 нце зымкнхтог контура блока отключения 6 нарушается и ны входе интегратора 21 юявлястся сигнал. Схе Приходит Б ,)ЯВнов(си(. тоГ,13, коГда сухче сцпалов, подаваемых ца входы сумматоры 8, стынет равной улю. При этом пы выходе интсгр "тора 21 сохраняется опрее 1 сннос напр 51 жсп( сО(п Ветс) Б 1 Оп(ее тре 0 с.Ой ееличи 1 с ряз 1 рузкп. 1 с,п зе;Янис пы разгрузку находится Б пределах регулировочцого лпапызсн( (.тыпции, компыр,торы 36 .38 це срыытываю, и ключсвыс схемы 25 27 окрьы. С их Выходов, кроме клочсвой схемы 25, тык кык коТакты 1 разомкпугы, полученные новые з."ачеция нагрузок Кы)КЛОП) ЯГРСГЕТЯ СРЕ. 3 В ГОХЯТИ 1(СКРй КОМм-.",Ор 40 посхныО ны Бхолцои Олок 41. Из раооты сх( мы следует, что задание рас- :РСЛ(15 СТС 51 С ЛСТОМ фЫКИЧЕСКХ На.)М. зок ка ждого агре атя. Чи ни хыл ьпо,ЕОпу - стимыс ны рузки устынывливаются с помоцьн о рынцчите, сй 22 - 24. Новыс зпачеп 5 БЕГиип пяГрзкп яр(.ы ОБ П 051 вл 5101 с 5 пе Бхо)с выхоЛНОГО Олокя 41 т 0.1 ько Б ч Ом СЛУЧЯЕ, СС,И СацОБИТСЯ РЯЕНОБССИС В СХЕ- мс, по контролируется блокм контроля и си цеГИзеПРи 39 и с; цес Бхе Спал я Б холе задечик:. 1 5. С и Гн яг с б, Ока 39 копрог 5 и си Гпыл из( ции поле 1(тс 51 па пра Б- лянщий вхо;1 коммутатора 40 и открывает его ключи. Наличие такой блокировки поБыпЯет надежность устройства, так как псключает появление ложных сигналов пя выходе выходного олокы при БозникцоВЕПИИ Н(ПСПРЯВНОСТИ ЭЛСМСП ГОБ СХСМЫЗадание па разгрузку прсвыпаст регулпровочный диапазон станции, ч",о выявляетс 5 с ПООН,ьн сух:1 торе 19 бОкя ОтклОченпя 17. При этом знак сипа.ы на ВыходеФормула изобретения Устройство противоаварийной автоматики электростанции, содержащее датчики активной мощности с запоминающими элементами, блок задания минимально допустимых нагрузок, блок разгрузки, выполненный в виде замкнутого контура, состоящего из ограничителей и сумматора, выход которого подключен к интегратору, а входык измерительным ключам и к отключающе 35 40 этого сумматора изменяется на противоположный. Величина же этого сигнала сравнивается с уставками компараторов 36 - 38.В первую очередь срабатывает компаратор 37, поскольку его уставка близка к нулю.Если величина сигнала больше или равна минимальной нагрузке блока, то срабатывает. компаратор 38. Срабатывание же компаратора 36 ничего не дает, так как первый агрегат был до этого отключен. С помощью компараторов формируются команды на отключение генераторов станции, которые через автоматический коммутатор 40 и коммутатор 28 поступают на выходной блок 41 и через коммутатор 28, устанавливающий очередность Отключения генераторов, поступают на управляющие входы ключей 15 25 - 27. Последние запираются при поступлении команд, размыкая тем самым соответствующие цепи обратной связи замкнутого контура блока разгрузки 16. Благодаря этому уменьшается задание на разгрузку на величину нагрузки отключаемого агрегата.Использование новых элементов, блока 4 и блока 29 выгодно отличает предлагаемое устройство, так как в режиме с отключением агрегатов другими устройствами противоаварийной автоматики уменьшается по грешность и увеличивается надежность работы устройства. Кроме того, при неисправности датчика активной мощности или обрыве его цепей тока или напряжения обеспечивается исключение соответствующего генератора из блоков разгрузки и отключения. му блоку, выполненному в виде разомкнутого контура, состоящего из сумматора и коммутатора, подключенного к его входу выход сумматора отключающего блока подключен к первым входам компараторов, выходы которых через автоматический коммутатор выходных сигналов и коммутатор задания очередности отключения генераторов соединены с управляющими входами измерительных ключей и с выходным блоком, отличающееся тем, что, с целью уменьшения погрешности и увеличения надежности, оно дополнительно снабжено блоком автоматического подключения и блоком автоматического задания уставок компараторов, состоящим из сумматора и инвертора на каждый компаратор, причем один вход блока автоматического подключения соединен с выходом датчика активной мощности, другой с - выходом блока задания минимально допустимых нагрузок, первая группа выходных контактов блока автоматического подключения включена между блоком задания минимально допустимых нагрузок и сумматором отключающего блока, вторая группа - между датчиком активной мощности и коммутатором, третья - между ограничителями и измерительными ключами, один из входов сумматоров блока задания уставок компараторов подключен через коммутатор задания очередности отключения и первую группу контактов блока автоматического подключения к блоку задания минимально допустимых нагрузок, выход первого сумматора через инвертор соединен со вторым входом первого компаратора и другим входом второго сумматора, выход второго и последующих сумматоров через соответствующие инверторы соединен со вторыми входами соответствующих компараторов.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР278856, МКИ Н 023 3,24. 1968.2. Авторское свидетельство СССР519820, МКИ Н 02 Л 324. 1974.Редактор В. ФельдманЗаказ 1541/44 Составитель Г. ДамскаяТехред О. Луговая Корректор Л. ВеселовскаяТираж 856 Подписное0 НИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретен ий и откр ьп и й113035, Москва; Ж 35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Г 1 роектная, 4