Устройство для автоматического управления числом параллельно работающих силовых трансформаторов двухтрансформаторной подстанции

(71) Украинская сельскохозяйственная академияФ(56) Авторское свидетельство СССР М 1119121, кл. Н 02,3 3/46, 1984.Авторское свидетельство СССР М 942201, кл. Н 92 3 3/46, 1982.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЧИСЛОМ ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАЮЩИХ СИЛОВЫХТРАНСФОРМАТОРОВ ДВУХТРАНСФОРМАТОРНОЙ ПОДСТАНЦИИ(57) Изобретение относится к управлению режимами элементов энергосистем и предназначено для автоматического управления л. Изобретение относится к управлению режимами элементов энергосистем и предназначено для автоматического управления числом параллельно работающих силовых трансформаторов двухтрансформаторных подстанций и учета перерасхода электроэнергии от несоблюдения экономичного режима работы подстанций.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем учета перерасхода электроэнергии на потери в трансформаторах от несоблюдения экономичных режимов работы подстанции.На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг.2 - зависимости потерь активной мощности в трансформаторах от суммарной полной мощности нагрузГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ЯО 1700683 А 1 числом параллельно работающих силовых трансформаторов двухтрансформаторных подстанций и учета перерасхода электроэнергии от несоблюдения экономичного режима работы подстанции. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем учета перерасхода электроэнергии на потери в трансформаторах от несоблюдения экономичных режимов работы подстанции. Управление числом параллельно работающих силовых двухобмоточных трансформаторов и учет перерасхода электроэнергии на потери в них осуществляется при помощи устройства, реагирующего на величину полной мощности нагрузки подстанции, реализующего алгоритм определения экономичного режима работы подстанции и содержащего блок измерения мощности нагрузки подстанции. ки; на фиг.3 - суточный график суммарной полной мощности нагрузки (а) и суточный график работы силовых трансформаторов (б); на фиг.4 - временные диаграммы выходных сигналов функциональных блоков устройства.На схеме(фиг.1) показана принципиальная схема подстанции с двумя параллельно работающими трансформаторами с указанием вторичных цепей трансформатора напряжения и трансформаторов тока, к которым подключается устройство, и функциональная схема устройства, которая включает блок 1 измерения полной мощности нагрузки подстанции, блоки 2-4 умножения, задатчики 5-7 параметров трансформаторов, суммирующий блок 8, 1700683блок 9 сравнения, элемент НЕ 10, элементы 11 и 12 выдержки времени, исполнительный блок 13, элементы И 14 и 15 и счетчик 16 перерасхода активных потерь.На фиг.2 представлены зависимости потерь активной мощности в силовых трансформаторах от суммарной полной мощности нагрузки подстанции при включенном одном 17 (Т 1) и двух 18 (Т 2) трансформаторах. Абсцисса точки а представляет собой значение граничной полной мощности Яг, соответствующее режиму минимума активных потерь в трансформаторах подстанции. Это значение граничной мощности определяется с помощью блока сравнения, исходя из условия равенства потерь активной мощности в трансформаторах в смежных режимах работы подстанции.На фиг.За показаны суточный график, кривая суммарной полной мощности нагрузки подстанции Я, значение(линия) граничной полной мощности Яг, а также интервалы времени с 1 - т 6, соответствующие точкам пересечения линии граничной мощности Яг с кривой текущих ее значений Я, на фиг,Зб - суточный график работы силовых трансформаторов Т 1, Т 2, которые управляются предлагаемым устройством,На фиг,4 приведены временные диаграммы выходных сигналов (Од - 015) функциональных блоков предлагаемого устройства, которые показывают его действие в суточный период за интервалы 0 - 11, 11 тг, т 2 - сз и т.п., соответствующие точкам пересечения линии граничной мощности Яг с кривой Яна фиг,З. В случае несоблюдения экономичного режима работы подстанции, т.е, если вместо экономически целесообразного включения двух трансформаторов работает один (интервалы времени т 5 - 16) или вместо экономичной работы одного включено два трансформатора (интервалы тг - тз), тогда работает счетчик перерасхода активных потерь электроэнергии. Здесь Л Ь и Лто - уставка по времени на включение и на откл юч ение соответствен но.Блок 1 измерения осуществляет преобразование напряжения и суммарного тока нагрузки подстанции в аналоговый сигнал полной мощности КЯ . На выходе блока 2 умножения получают сигнал, среднее значение которого пропорционально квадрату действующего значения мощности нагрузки КЯ, Блок 3 умножения осуществляет пере 2.множение сигнала КЯ с постоянным сиггналом, пропорциональным величине К(Рч 1/ /Яйом 1 ), заданным блоком 5, Блок 4 умножения осуществляет перемножение сигнала КЯ с постоянным сигналом,25 10 15 20 25 30 35 40 45 50 пропорциональным величине К(Рч 1 +4 Рч 2) / ( Яном 1 ) 4 Яномг ) ), заданным 2 2 2 блоком 6. Суммирующий блок 8 осуществляет сложение входных сигналов, На выхода блока 7 получают сигнал, пропорциональный приведенным потерям холостого хода трансформатора 18 КРсг. Блок 9 сравнения выполняет операцию сравнения двух аналого- ВЫХ СИГНаЛОВ - КЯ (РЧ 1/ Яном 1И КЯ(РЧ 1 4Руг) /(Зном 1 )+ Яном 2 ) + РС 2) ПутЕМ ВЫЧИ- тания от первого сигнала второго,ЗДЕСЬ Яном 1. Яном - НОМИНаЛЬНаЯ мощность силовых трансформаторов 17, 18 подстанции;Рч 1 Рчг - приведенные потери короткого замыкания трансформаторов 17 и 18.Блок сравнения выполняется на аналого-дискретных устрбйствах и настраивается в режиме, удовлетворяющем следующим условиям;КЯ,2(РЧ 1/Яно.12КЯ 2 + Рсг)Х 3 =1(Яном 1 + Яном 2 ) Логический элемент НЕ 10 выполняет операции логического отрицания путем генерирования на выходе дискретного сигнала, равного единице при нулевом потенциале входного сигнала, и наоборот,Элементы 11 и 12 выдержки времени предназначены для задержки на определенный регулируемый интервал Лтв и Л 1 о времени выходных сигналов управления. Исполнительный блок 13 преобразовывает входные управляющие сигналы в команды "Включить" и "Отключить",Логические элементы И 14 и 15 осуществляют включение счетчика перерасхоДа: электроэнергии на потери при несоблюдении экономичного режиме работы подстанции: когда устройство дает команду на включение второго трансформатора 18, но продолжает . работать один трансформатор 17, элемент 14 включает счетчик 16, или когда. устройство дает команду исполнительному блоку 13 на отключение трансформатора 18, но продолжают работать оба трансформатора 17 и 18, тогда элемент 15 также включает счетчик 16.Счетчик 16 осуществляет учет перерасхода потерь электроэнегии, определяющийся по разности потерь активной мощности вВ интервале О - 11, 12 - тз, т 4 - ц, 18 - .124 (фиг,З и 4), когда сигнал ХзХ 8, в соответствии с системой неравенств на втором выходе блока 9 сиг нал Х 9 = О. При нулевом потенциале входногосигнала Х 9 логический элемент НЕ 10 на выходе генерирует дискретный сигнал Х 1 о = 1, соответствующий отключению одного силового трансформатора 18 (фиг.З и 4). В элементах 11 и 12 эти сигналы претерпевают временные смещения и с выхода исполнительного блока 13 на подстанцию воздействует управляющий сигнал на отключение трансформатора 18 (Увкл = О, Уоткл = 1), При увеличении нагрузки подстанции Я, т,е, Когда потери мощности в одном трансформаторе 17 больше потерь мощности в двух параллельно работающих трансформаторах (интервал времени 11-с 2, тз-т 4, в-сб), в 45 50 55 экономичном и действительном режимахработы подстанции.устройство работает следующим образом.Например, в определенный момент времени т включены оба силовых трансформатора. Сигналы напряжения и суммарноготока нагрузки подстанции подаютсяна входы блока 1, на выходе блока 1 генерируется 10аналоговый сигнал полкой мощности КЯ.нагрузки, значение которой характеризуеттекущий нагрузочный режим подстанции.Сигнал Х 1 поступает на вход блока 2 умножения, с выхода которого сигнал Х 2, пропорциональный квадрату мощности нагрузки КЯ,2поступает на входы блоков 3 и 4 умножения;блок 3 осуществляет перемножение сигнала ХКЯ И СИГНаЛа Х 5 ( РЧ 1/ Яном 1 ), Задаеа 2 2емого блоком 5; блок 4 осуществляет перемножение сигнала Х 2 с сигналом Х 8 ( Рч 1+ 20Р. ) /( Яном+ Яном ), заданным бло 2ком 6. С выхода блока 4 сигнал Х 4, пропЬрциональный К Я (РЧ 1 + РЧ 2) /( Яном 1 +2Ян,м ) , поступает на вход блока 8, где 252происходит его суммирование с сигналом Х 7Рс 2, заданным блоком 7. С выходов блоков3 и 8 сигналы Хз - КЯ РЧ 1 / Яном 1 и Х 8- ЧЯу"2 2к,( РЧ 1 + + РЧ 2 )/( Яном 1 Яном 2 ) С 2 1 302поступают на входы блока 9 сравнения. Напервом выходе блока 9 получают сигнал Х 9,пропорциональный разности сигналов Хз и Х 8,которая определяет перерасход потерь мощности в трансформаторах подстанции от несоблюдения экономичного режима ее работыХ 3" К(Я,РЧ 1Яном 1( Яном 1 + Яном 2 ) соответствии с системой неравенств на втором выходе блока 9 генерируется дискретный сигнал Х 9 = 1, соответствующийвключению трансформатора 18, а на выходе блока 10 Х 1 о = О. Претерпев временное смещение в элементах 11 и 12, эти сигналаы попадают на блок 13, с выхода которого управляющий сигнал воздействует на включение трансформатора 18. В интервале времени 2-тз, Ь-Ъ когда не соблюдается экономичны режим работы подстанции и имеет место перерасход мощности и электроэнергии на потери в трансформаторах, с выхода блока 14 или 15 на второй вход счетчика 16 поступает дискретный сигнал на включение счетчика 16 на первый вход которого поступает сигнал Х 9, пропорциОнальный разности потерь мощности в трансформаторах в двух смежных режимах работы подстанции, которая определяетуказанный перерасход мощности,В интервале времени 12 - 1 з устройство вырабаты вает сигнал Х 11= 1 на отключение трансформатора 18, который поступает на вход блоков 13 и 14. Если на второй вход блока 14 поступает сигнал о включенном состоянии тРаНСфОРМатОРа 18 (Хт 2 вкл = 1), тО На ВЫХОДЕ элемента 14 получают дискретный сигнал Х 14 = 1 на включение счетчика 16, Если на второй вход элемента 14 не поступает сигнал о включенном состоянии трансформатора 18 Хтвкл = О, т.е, трансформатор 18 отключился по команде устройства, то Х 14 = 0 и счетчик 16 работать не будет. В интервале 1 у - 18 устройство вырабатывает сигнал Х 9 = 1 на включение трансформатора 18, который через блок 12 поступает на вход блоков 13 и 15.Если на второй вход элемента 15 поступает сигнал об отключенном состоянии тРаНСфОРМатора 18 ХТ 2 откл = 1, то На ВЫХОДЕ элемента 15 получают дискретный сигнал Х 18 = 1 на включение счетчика 16. Если на второй вход элемента 15 не поступает сигнал об отключенном состоянии трансформатора 18 (т.е трансформатор 18 включился ПО КОМаНДЕ УСтРОйСтВа) Хт 2 откл = О, тО На выходе элемента 15 получают сигнал Х 15= 0 и счетчик не включается.Использование в предлагаемом устройстве блоков умножения, суммирующего блока, задатчиков параметров трансформаторов,элементов И и счетчика с целью определения потерь активной мощности в силовых трансформаторах в двух сравниваемых режимах работы подстанции и учета разности этих потерь, определяющей перерасход активной мощности на потери от несоблюдения экономичных режимов работы подстанции, позволяет с высокой точностью определять границу экономичных режимов работы подстанции, отвечающих минимуму потерь активной мощности, а также учитывать перерасход активной мощности на потери в трансформаторах в случае несоблюдения экономичных режимов работы подстанции. 5Устройство может выполнять функции управления числом параллельно работающих силовых транформаторов с одновременным учетом перерасхода активной мощности на потери от несоблюдения эко номичных режимов работы подстанции, или только функцию учета перерасхода активной мощности на потери с целью определения.эффективности оптимизационных мероприятий на подстанции, 15Формула изобретенияУстройство для автоматического управления числом параллельно работающих силовых трансформаторов двухтрансформаторной подстанции, содержащее датчики тока и на пряжения, соединенные с входом блока преобразования тока и напряжения в сигнал полной мощности, блок сравнения, выход которого соединен с элементом НЕ, суммирующий блок, два элемента выдержки вре мени, выходы которых соединены с входом исполнительного блока, о.т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей путем учета перерасхода электроэнергии на потери в 30 трансформаторах от несоблюдения экономичных режимов работы подстанции, оно снабжено тремя блоками умножения, счетчиком перерасхода активных потерь, двумя логическими элементами И и тремя задатчи ками параметров трансформаторов, причем первый задатчик параметров задает параметр, пропорциональный величине Рч 1 / Янами, второй задатчик параметров2задает параметр, пропорциональный величине ( Ру 1/Рч 2)/(Яном + Ян,2), третий задатчик параметров задает параметр, пропорциональный величине Рс 2, где Яном 1, Яном 2 - номинальная мощность первого и второго силовых трансформаторов подстанции, Рч 1, Рч 2 - приведенные потери короткого замыкания трансформаторов, Рс 2 - приведенные потери холостого хода второго трансформатора, выходы первого, второго и третьего задатчиков параметров трансформаторов соединены с пер-, вым и вторым блоками умножения и суммирующим блоком соответственно, входы третьего блока умножения соединены с выходом блока преобразования тока и напряжения в сигнал полной мощности, выход третьего блока умножения соединен с первым и вторым блоками умножения, выходы которы соответственно соединены непосредственно и через суммирующий блок с блоком сравнения, второй выход которого соединен с элементом выдержки времени, третий выход - со счетчиком перерасхода активных потерь, выход логического элемента КЕ соединен с вторым элементом выдержки времени, на второй вход упомянутого счетчика подключены выходы логических элементов И, входы которых подключены к выходам соответствующих элементов выдержки времени и блок-контактам положения выключателей трансформатора.1700683 и ать оставитель О.Наказнехред М.Моргентал Корректор О.Кравцова едактор Н.Тупиц Произво венно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 аказ 4474 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5