Устройство ускоренного трехфазного автоматического повторного включения линии

119) (11) 8 1 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 06 151 еи защи та реле ватель- ключена я л нии, пряе льност обмотка кот же трансфор рого подключена к атору напряжения, кт реле повторного в цепь управления лючателя, о т л И чтем, что, с целью ом а и конт лиения введе ейного вык а юще еся исключения синхронных включений онтроля- реле им ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпО делАм изОБРетений и ОткРытий ПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(21) 3525979/24-07(71) Киевский отдел комплексного проектирования Украинского отделения Ордена Октябрьской Революции всесоюзного государственного проектно- изыскательского и научно-исследовательского института Энергосеть- проект"(56) 1. Богород А.М., Назаров Ю.Г. Автоматическое повторное включение в энергосистемах. М. "Энергия", 1969, с. 191-200.2. Фокин Г.Г. Быстродействующий орган контроля синхронизма для устройств АПВ линий 110-750 кВ. -"Электрические станции", 1983, В 1.3. Авторское свидетельство СССР В 518833, кл. Н 02 Н 3/06, 1974. (54)(57) УСТРОЙСТВО УСКОРЕННОГО ТРЕХФАЗНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОВТОРНОГО ВКЛЮЧЕНИЯ ЛИНИИ, соединяющей электростанцию и систему, подключенное со стороны электростанции и содержащее цепь управленИя реле повторного включения с блокировкой от многократных срабатываний, состоящую. из последовательно соединенных конденсатора, замыкающего контакта реле повторителя быстродеиствую линии, размыкающего конта напряжения нулевой послед ности обмотка которого по к трансформатору напряжен и замыкающего контакта ре жения нулевой последовате и нарушении устоичивости без к скольжения, в него введены два контроля угла, включенных на разность напряжений по концам линии, размыкающие контакты этих реле С: соединены последовательно и включены в рассечку цепи управления реле повторного включения, а замыкающие кон- раей такты соединены параллельно междумаак собой и последовательно с замыкающ контактом реле повторителя быстродействующей защиты, подключены к цепям: противоаварийной автоматики, выполня-, ющим разгрузку линии связи без вы-Ьвй держки времени, при этом одно реле выполнено с постоянной уставкой угла, а другое - с уставкой, зависящей от угла исходного режима.1138Изобретение относится к энерге-.тике, а именно к автоматике энергосистем,Известны устройства трехфазногоавтоматического повторного включения(ТАПВ) с проверкой (или ожиданием)синхронизма Г 13Для предотвращения в условияхуспешного ТАПВ несинхронных включений при высоких углах сдвига фаз 10(между векторами, эквивалентными ЭДСгенераторов), опасных для механической прочности генераторов электростанций, в известных устройствах ТАПВиспользуется реле контроля сдвига 15фаз (реле контроля синхронизма).Для предотвращения нарушения динамической устойчивости при успешномАПВ в условиях допустимых углов сдвига фаэ, но высоких скольжениях (при 20"которых нарушается устойчивостьпри успешных АПВ) в известных устройствах, кроме угла включения, обязательно фиксируется. скольжение, прикотором еще разрешается успешное АПВ 25линии с сохранением устойчивости. Необходимость фиксации скольжения обусловливает в известных устройствах,кроме органа контроля сдвига фаз(органа контроля синхронизма), также и орган выдержки времени, Поэтомуизвестные устройства принципиальнообладают хотя и незначительной, ноопределенной дополнительной выдержкой времени 2. Указанное несколько35снижает эффективность ТАПВ линии,Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство ускоренного ТАПВ без дополнительной выдержки времени на линии связи со стороны электрических станций.Это устройство ускоренного ТАПВ линии, соединяющей электростанцию и систему, включено со стороны электро 45 станции и содержит цепь управления реле повторного включения с блокировкой от многократных срабатываний, состоящую из последовательно соединенных конденсатора, замыкающего контакта реле повторителя быстродействующей защиты линии, размыкающего контакта реле напряжения нулевой последовательности, обмотка которого подключена к трансформатору напряжения линии, и замыкающего контакта реле напряжения прямой последовательности, обмотка которого подключена к тому же 871 2трансформатору напряжения, замыкающийконтакт реле повторого включения введен в цепь управления линейноговыключателя,Известное устройство АПВ бездополнительной выдержки времени,обеспечивая быстрое восстановлениесети и сохранение устойчивости энергосистемы по линии межсистемной связи при самоустраняющихся коротких замыканиях, исключает возможность нежелательного включения линии со стороны электростанции на неустранившееся короткое замыкание как по условию сохранения устойчивости электростанции, так и по условию излишнего включения высоковольтного выключателя на короткое замыкание 3 1,Недостатком известного устройства является то, что возможно повторное включение линии межсистемной связи при высоких углах, опасных для механической прочности синхронных генераторов электростанции, и в условиях, когда при успешных АПВ имеет место нарушение динамической устойчивости энергосистемы.Цель изобретения - исключение несинхронных включений и нарушения устойчивости без контроля скольжения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство ускоренного ТАПВ линии, соединяющей электростанцию и систему, подключенное со стороны электростанции и содержащее цепь управления реле повторного включения с блокировкой от многократных срабатываний, состоящую из последовательно соединенных конденсатора, замыкающего3контакта реле повторителя быстродействующей защиты линии, размыкающего контакта реле напряжения нулевой последовательности, обмотка которого подключена к трансформатору напряжения линии, и замыкающего контакта реле напряжения нулевой последовательности, обмотка которого подключена к тому же трансформатору напряжения, замыкающий контакт реле повторного включения введен в цепь управления линейного выключателя, введены два реле контроля угла, включенных ча разность напряжений по концам линии, размыкающие контакты этих реле соединены последовательно и включены в рассечку цепи управления реле повторного включения, а замыкающие контакты соединены параллельно между собой3 11388и.последовательно с замыкающим контактом реле повторителя быстродействующей защиты, подключены к цепямпротивоаварийной автоматики, выполняющим разгрузку линий связи без вы 5держки времени, при этом одно релевыполнено с постоянной уставкой угла,а другое с уставкой, зависящей отугла исходного режима,На фиг. 1 изображена упрощенная 1 Опринципиальная. схема устройства состороны электрической станции; нафиг. 2 - угловые зависимости, поясняющие принцип реализации устройства.Устройство со стороны электростан 15ции по цепям постоянного оперативноготока состоит (фиг, 1) из цепи фиксации быстродействующей защиты линии,содержащей последовательно соединенные замыкающий контакт 1 быстродействующей .защиты, обмотку 2 реле повторителя быстродействующей защиты,три размыкающих контакта 3-5 релеположения Включено" в трех фазах,замыкающий контакт 6 реле контролядавления в баке выключателя и замыкающий контакт 7 реле фиксации,включенного от ключа управлениявыключателя, из цепи заряда конденсатора 8, содержащей последовательносоединенные конденсатор 8, резистор 9и замыкающий контакт 10 реле, из цепиуправления реле повторного включениявыключателя, содержащей последовательно соединенные обмотку пеле 11, 35замыкающий контакт 12 которого введен в цепь включения выключателя,замыкающий контакт 13 реле повторителя быстродействующей защиты линии,размыкающий контакт 14 реле напряжения нулевой последовательности, замыкающий контакт 15 реле напряженияпрямой последовательности, размыкающий контакт 16 контроля угла постоянной уставкой угла Р, размыкающий 45контакт 17 реле контроля угла итри замыкающих контакта 18-20 релеблокировки от многократных срабатываний в трех фазах. Замыкающиеконтакты 21 и 22 реле контроля угла 5016 и 17 соединены параллельно междусобой и последовательно с замыкающимконтактам 23 реле повторителя быстродействующей защиты и подключены кцепям.противоаварийной автоматики, 55выполняющим разгрузку оставшихся вработе линий связи без выдержки времени при первом отключении линии уст 71 4ройством УАПВ. Обмотки реле 14 и 15 подключены к трансформатору напряжения линии, реле 16 и 17 включены на разность- напряжений по концам ли-нии для изменения угла д между векторами этих напряжений.В качестве реле контроля угла 21 с независимой от исходного режима характеристикой 8 (фиг. 2) используется известный измерительный орган максимального угла (фиксирующий текущий угол) с характеристикойгде д" - уставка срабатывания органа. сВ качестве реле контроля угла 22 с зависимой от исходного режима характеристикой ъ (фиг. 2) используется известный комбинированный измерительный орган максимального угла с характеристикойнсгде с - текущий угол;д - угол исходного нагрузочногорежима;К - коэффициент пропорциональности;У - уставка срабатывания органа.Линии м и Б (фиг. 2) образуют внутреннюю область углов, в пределах котг ой повторное включение выключателя линии не является опасным какдля генераторов, так и для динамической устойчивости энергосистемы. Горизонтальная прямая б ОвА = сопят соответствует максимальному допустимому углу повторного включения выключателя по условию механической прочности генератора.Иаксимальное допустимое значение угла,д" АЛВ выключателей в функции угла исходного режима д"н в двухмашинной схеме сети по условию сохранения динамической устойчивости энергосистемы определяется в соответствии с граничной аналитической зависимостьюТ Сс.у)сй ссьсс -МСссСС с)- сис о Оз(ъ 1 М-й Ггде Т и юг - переток и угол висходном нагрузоЧномрежиме;Йаварийной (послеаварийной. при успешномАПВ) схеме сети ипри отключении линиив течение бестоковой 5паузы;с = 130 в Ф" - максимальный .(критим нческий) угол при АПВс сохранением динамической устойчивости.По выражению (3) кривая в(фиг. 2) характеризует гпаничную зависимость д"вдд =Г(д) допустимого угла повторного включения выключателя по условию 15 сохранения динамической устойчивости в различных исходных режимах при И-=сопз (например М = 0,5 И).Уставки реле 21 и 22 контроля угла должны характеризоваться соответствующими допустимыми углами д"д и Уд, срабатывание реле 21 и 22 контроля при которых обусловливает включение выключателя через время его включения атее при углах, меньших Ге (пря мая м) и В"ед (кривая Е).На основании расчетов устойчивости с учетом времени бестоковой паузы , и времени включения выклюпчателя 1 дв определяется (упрощенно Зр или с помощью ЭВМ) уставка: ду реле 21 с независимой от исходного режима характеристикой по выражению (1)Д с- дАналагочно определяется уставка Р реле 22 с зависимой от исходчддного режима характеристикой по выражению (2),40ф нфсь-чддв виде наклонной прямой ъ, проходящей ниже линии 5,Причем характеристика ъ определяется как наклонная прямая, проходящая через несколько точек (например, две точки д и е), в каждой из которых наряду сИ., е учитывается соответаоствующий угол исходного нагрузочного 50 режима, Фн (40 и 50 ). На фиг. 2 . дд = 115 при К=1 (сумма ординатыудыи,абсциссы для каждой точки характеристики).Характеристика 1, ограничена вертикальной прямой (пунктир), соответствующей углУ д" = 56 в наиболее йапряженном исходном режиме,с нормированным коэффициентом запаса Кз по статической устойчивости 207.Устройство со стороны электростанции работает следующим образом.В случае короткого замыкания на линии, отключения линии от быстродействующей защиты на время, достаточное для депонизации пространства дуги с противоположной от станции стороны линии, благодаря срабатыванию реле 1 и 2 (реле 15, 14, 16 отсутствуют) будет иметь место быстрое АПВ выключателя. При самоустранении короткого замыкания и успешном повторном включении линии с противоположной от станции стороны в устройстве со стороны электростанции срабатывает реле 15, возвращается реле 15, возвращается реле 14 и если угол, который измеряют реле 21 и 22, не превышает уставки допустимого угла сКц, Од , то размыкающие контакты 14 и 16 реле 21 и 22 находятся в замкнутом состоянии. В результате конденсатор 8 разряжается на обмотку реле 11, что обусловливает ускорение АПВ выключателя линии со стороны станции без выдержки времени. После включения линии исключается действие средств противоаварийной автоматики на разгрузку связей при увеличении угла и замыкании замыкающих контактов 21 и 22При успешном повторном включении линии с противоположной от .электростанции стороны в устройстве со стороны электростанции реле 15 не срабатывает, его контакт не замыкается и АПВ со стороны электростанции не выполняется.В напряженных исходных режимахили ремонтных схемах сети, или жепри существенном изменении схемысети, когда при успешном повторномвключении линии с противоположнойот электростанции стороны имеетместо электромеханический переходныйпроцесс, сопровождаемый высокимискоростями (скольжениями), из-закоторых в конце бестоковой паузыФ углы превысят значения Фд ив устройстве со стороныэлектростанции замыкающие контакты21 и 22 реле будут разомкнуты ещедо того, как замкнутся контакты 14"и 15 реле после успешного ТАПВ спротивоположной от электростанциистороны линии. В результате АПВ со1138871 7стороны электростанции не выполняется.При успешном повторном включении линии с противоположной от электростанции стороны в условиях электромеханического процесса, в котором в конце бестоковой паузы замыкание контактов 14 и 15 реле одновременно сопровождается достижением угла значения, несколько меньшего, чем допустимый угол уставки е(характеристика Ь), д",(характеристика ъ), реле 21 и 22 сохраняют свои контакты 16 и 17 замкнутыми в цепи разряда конденсатора 8, в результате чего подается импульс на включение выключателя и выполняется АПВ со стороны электро- станции. При этом благодаря выбору уставок срабатывания реле 21, 22 для наиболее тяжелых условий включение выключателя через время 1 будет происходить при углах, не превышающих допустимые св и о"Е соответственно для линий м и о,Если же скорость (скольжение) электромеханического переходного процесса будет выше, то в конце бестоковой паузы при замыкании,контактов 14 и 15 реле угол превысит значение с или Уи реле 21 или 22 разомкнут размыкающие контакты 16 и 17 и замкнут замыкающие контакты.21, и 22. В результате АПВ линии выполняться не будет, а будет выполняться разгрузка оставшихся ,линий без дополнительной выдержки времени. 8При качаниях, характеризующихсяизменением угла д" во времени, устройство работать не будет, так какдля выполнения успешного АПВ или 5 разгрузки оставшихся линий принеуспешном АПВ устройстве фиксируется как срабатывание релейной защиты(контакты 13 и 23), так и отключениелинии в составе цепей противоаварии 10 автоматики, разгружающих оставшиесялинии без дополнительной выдержкивремени.Таким образом, в устройстве дляпредотвращения нарушения динами ческой устойчивости при успешномАПВ используется параметр, не зависящий от скольжения, в виде допустимого угла срабатывания ог; релеконтроля 22 в функции угла исход ного нагрузочного режима . о" (характеристика ъ) и допустимого угла срабатывания д реле контроля 21 (характеристика а на фиг. 2), Поэтомууспешное повторное включение линии 25 выполняется в виде ускоренного безвыдержки времени при углах д, исклю"чающих опасность для генераторов,и устойчивости энергосистемы. Вслучае неуспешного АПВ с противо положной от электростанции сторонылинии или при превышении углом ддопустимого значения д"э или д"Ав течение бестоковой паузы, АПВ линиине Выполняется и ускорению разгрузки 35 остфвшихся линий сВязи от средстВпротивоаварийной автоматики способствует сигнал на такую разгрузку бездополнительной выдержки времени.аказ 76 ираж 620 одписное т иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и113035, Москва, Ж, Раушск откя н та СССРтий