Орган контроля синхронизма при автоматическом повторном включении линии электропередачи

(54)ОРГАН КОНТРОЛЯ СИНХРОНИЗМА ПРИ АВТОМАТИЧЕСКОМ ПОВТОРНОМ ВКЛЮЧЕНИИ (АПВ) ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ре1 20 Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной за" щите и автоматике энергосистем.При осуществлении трехфазно" го автоматического повторного включения (АПВ) линий электропередачи с двусторонним питаниемв большинстве случаев оказывается необходимым производить проверку допустимости включения по условию синхронизма встречных напряжений Эта проверка выполняется с помощью органа контроля синхронизма (ОКС) и должна обеспечивать подачу команды на включение выключателя лишь в определенном диапазоне разности частот и в такой момент времени, чтобы замыкание главных контактов выключателя происходило при определенных углах У сдвига фаз между встречными напряжениями 11,Известны также органы контроля синхронизма при АПВ линии электропередачи, в которых для контроля угла У и скольжения Я используются ле сдвига фаз и элементы времениЗадержка на срабатывание" 23.Недостатками таких ОКС является большое время действия и трудность формирования сложной характеристики срабатывания, что обуславливается, главным образом, способом определения угла Ф и скольжения 5 .Наиболее близким техническим решением к изобретению является орган контроля синхронизма при автоматическом повторном включении (АПВ) ли нии электропередачи, оснащенной трансформатором напряжения и блоком АПВ и подключенной к шинам подстанции, оборудованным трансформатором напряжения, содержащий первый и вто рой усилители-ограничители, входы которых предназначены для подключения к трансформаторам напряжения линии и шин соответственно, последовательно включенные первый сумматор, интегратор, зашунтированный первымключом;,второй ключ, первый блок памяти, третий ключ, второй блок памяти, второй сумматор и формирователь характеристики срабатывания,а также первый и второй детекторы,первый и второй элементы НЕ, первыйи второй элементы И, причем выходблока памяти соединен со вторымивходами второго сумматора и формирователя характеристикисрабатывания,третий вход и выход последнего предназначейы для подключения соответственно к первому пусковому выходу иразрешающему входу блока АПВ, выходыпервого и второго усилителей-ограничителей соединены соответственно спрямым и инверсным входами первогосумматора, а через последовательновключенные одноименные детектор иэлемент НЕ - соответственно с первыми вторым входами первого элемента И,выход которого подключен к управляющим входам первого и третьего ключей,выход первого сумматора подключен ковходу интегратора, выходы детекторовсоединены соответственно с двумя входами второго элемента И, выход которого подключен к управляющему входувторого ключа 3,В известном устройстве сигналы,угла д и скольжения Я получаются ввиде напряжения Ц . и Ц постоянноготока, обновляемых в каждый периодизмерения. Ввиду того, что напряжение УВ получается во втором сумматоре 24 путем вычитания друг из друга. двух значений напряжения У для двухсоседних периодов измерения, минимальное время действия,ОКС составляетдва периода измеряемого напряжения.При этом напряжение Цсуществуеттолько в течение дпределенной частиизмеряемого периода. Эта прерывистость сигнала скольжения усложняетвыполнение формирователя характеристики срабатывания и, следовательно,снижает надежность действия ОКС вцелом. Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности.Поставленная цель достигается тем, что в орган контроля синхронизма при АПВ линии электропередачи, оснащенной трансформатором напряжения и блоком АПВ и подключенной к шинам подстанции, оборудованным транс-форматором напряжения, содержащий первый и второй усилители-ограничи 10 1 20 2 30 3 40 4 тели, входы которых предназначеныдля подключения к трансформаторамнапряжения линии и шин соответственно, а выходы подключены соответственно к прямому и инверсному входамсумматора, выход которого соединенсо входом интегратора, зашунтированного первым ключом, второй и третийключи, первый и второй блоки памяти,Формирователь характеристики срабатывания, первый и второй детекторы,первый и второй элементы НЕ, первыйи второй элементы И, причем выходыпервого и второго усилителей-ограничителей через последовательно вклю.фценные одноименные детектор и элемент НЕ соединены соответственно спервым и вторым входами первого эле"мента И, выходы детекторов соединенысоответственно с двумя .входами второго элемента И, выход которого подключен к управляющему входу второгоключа, дополнительно введены элементвремени "Задержка на срабатывание",третий элемент НЕ и третий элементИ, при этом выход первого элементаИ соединен с первым входом третьегоэлемента И и входом элемента времени"Задержка на срабатывание", выходкоторого подключен к управляющемувходу первого ключа и входу третьегоэлемента НЕ, выход которого подсоединен ко второму входу третьего элемента И, выход которого соединен суправляющим входом третьего ключа,выход интегратора через последовательно включенные второй ключ и первый блок памяти соединен с первым,а через последовательно включенныетретий ключ и второй блок памятисо вторым входами Формирователя характеристики срабатывания, третийвход и выход последнего предназначейыдля подключения соответственно кпервому пусковому выходу и разрешающему входу блока АПВ. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма работы предлагаемого органа контроля синхронизма.Линия электропередачи 1, выключатель линии 2, шины 3, измерительные трансформаторы напряжения линии и шин соответственно 4 и 5, блок автоматического повторного включения 6 имеют связи с выключателем (первый вход и второй выход) и ОКС разрешающий вход и первый пусковой вы95 6рым входаии формирователя 23 характеристики срабатывания, третий вход и выход последнего подключены соответственно к первому ( пусковому) вы" ходу и разрешающему входу блока 6 АПВ.Работа предлагаемого ОКС поясняется временной диаграммой, приведенной на Фиг. 2, где показано изменение во времени выходных напряжений основных блоков. Сравниваемые между собой по фазе напряжениялинии О; и шин Ощ подводятся ко входам усилителей-ограничителей 8 и 9, на выходах ко" торых получаются положительные и отрицательные прямоугольные импульсы, соответствующие положительным и отрицательным полупериодам напряжений линии и шин соответственно. С выходов усилителей-ограничителей эти прямоугольные импульсы постоянной амплитуды поступают на входы сумматора 16, причемс .выхода первого усилителя-ограничителя на прямой, а с выхода второго - на инверсный его выходы. Поэтому в интервале времени, когда мгновенные значения напряжений - У) 0 и Ов(0 импульсы на выходе сумматора 16 положительны, а когда У д ( О и О10 - отрицательны. В моменты, соответствующие совпадению одинаковой полярности мгновенных значений Ц и Ц, напряжение на выходе сумматора 16 равно нулю. Входы первого 8 ивторого 9 усилителей-ограничителей подключены к измерительным трансформаторам напряжения и линии 1 и 5 шин, а их выходы соединены соответственно с прямым и инверсным входами сумматора 16, выход последнего подключен ко входу интегратора 17, между входом и выходом которого включен первый ключ 18,35 а через последовательно включенные соответственно первый 10 и второй 11 детекторы и элементы 12 и 13 НЕ - с двумя входами первого элемента 14 И. Выход элемента 14 И соединен с первым входом третьего элемента 26 И и входом элемента времени 24 "Задержка на срабатывание", выход которого подключен к управляющему входу первого ключа 18, а через третий45 элемент 25 НЕ - ко второму входу третьего элемента 26 И. Выход элемента 26 И соединен с управляющим входом третьего ключа 20, а выходы первого 10 и второго 11 детекторов соединены соответственно со входами50 второго элемента 15 И, выход которого подключен к управляющему входу второго ключа 19,.Выход интегратора 17 через последовательно включенные второй ключ 19 и первый блок памяти 21 соединен с первым, а через последовательно включенные третий ключ 20 и второй блок памяти 22 - со втоТаким образом, длительность прямоугольных импульсов на выходе сумматора 16 пропорциональна времени несовпадения мгновенных значений измеряемых величин, т.е. пропорцио-, нальна углу сдвига фаз И"Выходное напряжение сумматора 16 в виде прямоугольных импульсов чередующейся полярности постоянной и при том равной амплитуде с частотой следования, равной половине периода измеряемых напряжений, поступает на вход интегратора 17, напряжение на выходе которого будет линейно возрастать от действия первого и убывать от действия второго импульсов рассматриваемого периода. Перед началом первого импульса при помощи первого ключа 18 производится "обнуление" (объединение входа и выхода) интегратора 17, т.е. установка на нуль его выходного напряжения. Режим работы интегратора, а также блоков памяти задается ключами 18-20. Ключ 5 9284 ход). Сигнал на втором выходе блока АПВ (на включение выключателя) может появиться только при одновременном наличии сигналов на первом и разрешающем входах блока. Устройство 5 также содержит орган контроля синхронизма 7, в который входят первый 8, второй 9 усилители-ограничители, первый 10 и второй 11 детекторы, первый 12, второй 13 элемент НЕ, 10 первый 14, второй 15 элементы И, сумматор 16, интегратор 17, первый 18, второй 19 и третий 20 ключи, первый 21 и второй 22 блоки памяти, формирователь 23 характеристики срабатывания 15 ОКС, сигнал на выходе появляется при одновременном наличии сигнала на третьем входе (от первого выхода блока АПВ) и при условии, чайф сигналы угла бна первом входе ) и скольже ния Б (на втором входе) соответствуют заданной характеристике срабатывания, элемент времени "Задержка на срабатывание" 24, третий элемент НЕ 25, третий элемент И 26. 257 9284 19 управляется элементом 15 И, сигнал на выходе которого существует в течение времени совпадения положительных значений измеряемых величин, так как сигналы от усилителей-огра ничителей к его входам подаются через детекторы 1 О и 11. Ключи 18 и 20 управляются элементом 14 И, сигнал на выходе которого существует в течение времени совпадения отрицатель ных значений измеряемых величин, причем ключ 18 управляется через элемент времени 24 "Задержка на срабатывание", а ключ 20 - через элемент 26 И, на входы которого подаются сигналы с выхода элемента 14 И и инвертированный сигнал с выхода элемента 24. Таким образом, ключ 20 будет открыт с момента совпадения отрицательных значений измеряемых веЛи чин до момента срабатывания элемента "Задержка на срабатывание" 24, а ключ 18 - с момента срабатывания элемента 24 до окончания периода совпадения отрицательных значений 25 измеряемых величин. Изменение напряжения на выходе интегратора 17 начинается непосредственно после окончания интервала совпадения отрицательных значений измеряемых ве личин, т.е. когда закрывается ключ 18, Первый следующий за этим моментом выходной импульс сумматора 16 определяет величину и знак угла с в начале измеряемогсь периода. Как35 видно из диаграммы фиг,3, .если напряжение Цопережает напряжение 13 ш, то первый входной импульс интегратора после его "обнуления" будет положительным, а если Бд отстает от40 11 ш- отрицательным. После окончания первого импульса выходное напряжение интегратора 17 пропорционально по величине углу с и совпадает с ним по знаку. В течение всего интер вала совпадения положительных значений измеряемых величин выходное напряжение интегратора 17 остается неизменным (так как его входное напряжение равно нулю) и через открытый в этот интервал времени второй ключ 19 передается в первый блок 21 памяти. Второй выходной импульс сумматора, следующий через половину периода за первым, противоположен ему по зна 55 ку, а по длительности пропорционален углу между измеряемыми величинами в середине периода измерения, Этот второй импульс вызывает снижение выходного напряжения интегратора 17по такому же линейному закону, чтои первый импульс. Ввиду равенстваамплитуд импульсов выходное напряжение интегратора после окончаниявторого импульса будет пропорционально по величине и знаку разности углов омежду измеряемыми величинамив начале и в середине измерительногопериода, т.е, пропорционально скольжению Я,Выходное напряжение Б интегратора 17 с момента окончания второгоимпульса сумматора 16 до момента срабатывания элемента 24 "Задержка насрабатывание" (интервал С ) остается неизменным и через открытый в этотинтервал ключ 20 передается во второйблок 22 памяти, Выдержка времени 1 Вэлемента времени "Задержка на срабатывание" 24 выбирается из условийобеспечения точной передачи выходного напряжения И интегратора в блок22 памяти и надежного обнуления интегратора 17. Учитывая, что максимальный угол Ф срабатывания ОКС непревышает четверти периода (Т/4),СВможет быть принято равной Т/6.На выходах первого 21 и второго 22блоков памяти получаются, таким образом, неизменные в течение всегоизмерительного периода напряженияЦр и Цз, пропорциональные соответственно углу о и скольжению Я. Значения этих напряжений обновляютсякаждый период. С выходов блоков 21и 22 напряжения Ц,.и Ц поступают вформирователь 23 характеристики срабатывания, сигнал на выходе которогопоявляется при значениях угла О- искольжения 5, соответствующих заданной области и при наличии сигналана третьем его входе (от первого пускового выхода блока АПВ). Выходнойсигнал формирователя 23 поступаетна разрешающий вход блока 6 АПВ,на втором выходе которого появляется команда на включение выключателя 2. В известном устройстве для получения сигнала скольжения (напряжение 05) требуется время, равное двум периодам. В предлагаемом органе контроля синхронизма сигнал скольжения получается в первом измерительном периоде. Сигнал скольжения ОКС получается путем передачи в блок памяти выходного напряжения интеграФормула изобретения 25 Орган контроля синхронизма при автоматическом повторном включении АПВ) линии электропередачи, оснащенной трансформатором напряжения и блоком АПВ и подключенной к шинам подстанции, оборудованным трансформатором напряжения, содержащий первый и второй усилители-ограничители, , входы которых предназначены для подключения к трансформаторам напряжения линии и шин соответственно, а выходы подключены соответственно к прямому и инверсному входам сумма.тора, выход которого соединен с входом интегратора, зашунтированного первым ключом, второй и третий ключи, первый и второй блоки памяти, формирователь характеристики срабатывания, первый и второй детекторы, первый и второй элементы НЕ, первый и второй элементы И, причем выходы первого и второго усилителей-ограниЭО 9 9284 тора в определенные интервалы времени. В результате этого сигнал скольжения остается неизменным в течение всего периода. Непрерывность сигнала скольжения облегчает выполнение формирователя характеристики срабатывания и, следовательно, повышает надежность функционирования ОКС,в целом,Таким образом, предлагаемый ОКС 0 имеет по сравнению с известным в два раза меньшее время действия и более высокую надежность за счет того, что в нем сигнал скольжения существует в течение всего периода 15 измерения, т.е. непрерывен. Экономическая эффективность предлагаемого изобретения состоит в снижении ущерба при разрыве электропередачи за счет сокращения длительности бес о токовой паузы при ТАПВ с контролем синхронизма. 10чителей через последовательно включенные одноименные детектор и элемент НЕ соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента И, выходы детекторов соедине" ны соответственно с двумя входами второго элемента И, выход которого подключен к управляющему входу второго ключа, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности, в него введе" ны элемент "Задержка на срабатывание", третий элемент НЕ и третий элемент И, при этом выход первого элемента И соединен с первым входом третьего элемента И и входом элемента "Задержка на срабатывание", выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, входу третьего элемента НЕ, выход которого подсоединен к второму входу. третьего элемента И, выход которого соединен с управляющим входом третьего ключа, выход интеграла через пбследовательно включенные второй ключ и первый блок памяти соединен с первым, а через последовательно включейные третий ключ и второй блок памяти с вторым входом формирователя характеристики срабатывания, третий вход и выход последнего предназначены для подключения соответственно к первому пусковому выходу и разрешающему входу блока АПВ.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Богорад А.М. и Назаров И. Г.Автоматическое повторное включениев энергосистемах. М., "Энергия",1969, с 146.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке И 3455362/24-07,кл, Н 02 Н 3/06, 1977.3. Авторское свидетельство СССРпо заявке й 2800491/24-07,кл. Н 02 Н 3/06, 1979.