Способ выявления асинхронного режима электропередачи

(51)5 Н 02 .1 3/24 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССРОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН чи, измеряют два значения фазового угла в моменты равенства режимного параметра в каждом цикле его колебаний заданному значению, соответствующему углам между электродвижущими силами по концам электропередачи, отличным от 0 и 180, вычисляют разность измеренных значений фазового угла и по превышению абсолютным значением этой разности установленного значения фиксируют факт возникновения асинхронного режима. Кроме того, вычисляют сумму измеренных значений фазового угла, определяют, в каком из заданных пределов эта сумма находится, в зависимости от чего устанавливают положение центра качаний, фиксируют знак разности измеренных значений фазового угла и по Б знаку этой разности при известном положении центра качаний определяют знак взаимного скольжения. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. Изобретение относится к электротехнике, а именно к противоаварийной ные диавтоматике энергосистем, и может быть использовано, например, в автоматике ликвидации асинхронного режима (АЛАР).Цель изобретения - повышение селективности и устойчивости функционирования,На фиг.1 (а,б) представлены соответственно схема и векторная диаграмма электропередачи; на фиг.2 - изменение токаэлектропередачи и фазового угла о в завипрсимости от угла д для различных значенийкоэффициентов К и а; на фиг,3 - зависимоаг 90 =сти от К и а разности Лр фазовых углов,фиксируемых при различных значенияхд 1(д 2) углов д между эквивалентными ЭДС;на фиг.4 и 5 - функциональная схема, реалиредлагаемый способ, и аммы, поясняющие ее р зующая оту Фазов нием в кон дачи може формулам: р= аг 9 0 - аг 9 О =д -А- а и= аэцк: з 1 п д агст 9 риа аэцк ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Дальневосточный политехнический институт им. В.В. Куйбышева(54) СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ(57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к противоаварийной автоматике, и может быть использовано в автоматикеликвидации асинхронного режима. Цельизобретения - повышение селективности иустойчивости функционирования. Она достигается за счет того, что, контролируя фазовый угол между напряжением и током ирежимный параметр в точке электропередаый угол р между током и напряже тролируемой точке электропере т быть определен по следующим(а.р,) и на ее векторной диаграмме, которые приведены на фиг,1 б.В качестве режимных параметров, имеющих экстремальные значения при д равном 0 или 180, могут быть использованы ток 1 электропередачи, напряжение 01 в контролируемой точке или сопротивление 2 равное 0,/1.Рассмотрим в качестве примера ток 1, абсолютное значение которого для схемы 15 20 электропередачи (фиг.1), определяется последующей формуле:(б) 25 эгде Еэ - модуль эквивалентного сопротивления электропередачи,Зависимости и р от угла д,построенные по формулам (1) - (6) для различных значений К и а,показаны на фиг.2. Там же показан уровень 1 о, на котором измеряются два значения рай и а ( = 1,2,3,4) фазового угла, соответствующих в цикле а.р, значениям д 1 и А (К = 0,8) угла д, существенно отличным от 0 и 180. Затем согласно способу ычисляют разность Л р измеренных значеий фазового угла;0(7) 4 ол д,периоаясь, не моо значения у собой при Лр =ра - рю.При синхронных качаниях удически увеличиваясь и уменьшжет превысить 180 О, поэтому ед 1 и д 2 теоретически равны межднеизменном К,Поэтому значения р 11 и а) фла также одинаковы, а разностьмуле (7 равна нулю, В циклед 2=360 -д 1,поэтому величинавенно отлична от нуля, Селеотношению к синхронным качаление а.р, обеспечивается при вусловия азового угЛр пофора.р, (фиг.2) Л р сущесттивное по ниям выяв- ыполнении 50 Лр сол анн 1 .даблютное зный уголдолжны ния уц исации и ачение Лр;блокировки, при учитываться пор 2 изменение Кдругие факторы,где Лир - аб рьян - зад выборе которог грешность изме в интервале физ 1 п дагц ЛО=д+агст 9 . - д-при К 1;(4) агр ЬО =л-агсгр --- при К1,(5)К з 1 п дК соз5В формулах (2) и (3) аэцк соответствует электрическому центру качаний (ЗЦК) на электропередаче, в котором напряжение О, снижается до нуля при д = 180 О. Остальные обозначения в приведенных формулах 10 понятны из обозначений на схеме электропередачи, обычно используемой для упрощенного анализа асинхронного режима обуславливающие отличие Лр от нуля при синхронных качаниях.В любом случае должно выполняться условиеДЪЛ1 Ьф 1 мин (9)где 1 Л р 1 мин - наименьшее возможное значение 1 Л р 1 в цикле а,р,С помощью формул (1) и (5) нетрудно убедиться, что Л р не зависит от эквивалентного угла Ь электропередачи, а зависит только от д 1 ( д 2 = 360 О - д ), а и К. На фиг,3 представлены кривые, показывающие зависимостьЛр ота и Кприд 1 =90 и д 1= = 120 О, По этим кривым можно определить знак и диапазон изменения Лодля каждого значения а при изменении К в диапазоне 0,8 - 1,25, а угла д - в диапазоне 90 в 1, включающем, в частности, значение д 1 (фиг.2). Например, Лирмин= 120, 1 Лр 1 мэкс = 180 при а = 0,4 и а = 0,6, причем при указанных значениях а разность Л р отлична по знаку. С удалением контролируемой точки от ЗЦК Лир уменьшается. Так, при а = 0,2 и а = 0,4 имеют место 1 Лгр 1 мин = 75 О, а 1 Лрмэкс= 135 О. Однако с учетом того, что устройства АЛАР, где может использоваться предлагаемый способ, размещаются вблизи ЭЦК по каждому сечению, их селективность по условиям (8) и (9) легко обеспе-. чивается.Кроме того, предлагаемый способ дает возможность обеспечить селективность также при внешнем а.р., позволяя однозначно определить положение ЭЦК относительно контролируемой точки электропередачи (слева или справа), Для этого необходимо вычислить сумму р углов рн и рг . Эта сумма при а,р. равна 2 ъ ( а (аэцк ) или -360+ 2 дъ(а)аэцк) в чем можно легко убедиться, пользуясь формулами (1)-(5). Следовательно, при возможном изменении дЪ от 30 до 110 области значений р, соответствующие расположению ЗЦК по одну и другую стороны от контролируемой точки, не совмещаются и положение ЭЦК может быть определено фиксацией нахождения при а.р, в заданных пределах,Предлагаемыи способ позволяет определить дефицитную и избыточную части системы по знаку взаимного скольжения 512 эквивалентных ЭДС Е и Е 2 по концам электропередачи, который однозначно зависит от знака разности Лр при известном размещении ЭЦК относительно контролируемой точки. Так, при а ( аэцк (см. кривые 1 и 2 на фиг,2) ЛрО, если 3120 (д увеличивается от 0 до 360), и р0 если 3120(д уменьшается от 360 до 0), а приа(аэцк(см. кривые 3 и 4 на фиг.2) наоборот Л 1 рО, если 312О, и Л рО, если 512О.Фиксация углов р 1 и й при заданных абсолютных значениях других режимных параметров Ц или Е позволяет еще больше повысить селективность предлагаемого способа по отношению к внешнему а,р, Дело в том, что размах колебаний О, (Е,) сильно зависит от местоположения контролируемой точки относительно ЭЦК, удаление которого при внешних а,р. приводит к быстрому уменьшениюЛ р или отсутствию снижения абсолютных значений О (2) до заданных значений,Таким образом, предлагаемый способ выявления а.р, обладает повышенными селективностью и устойчивостью функционирования, поскольку не подвержен влиянию изменения эквивалентного угла Ъ а также исключает ложную фиксацию синхронных качаний, так как сужение зоны. между измеренными значениями р 1 и рг не приводит к выполнению условия (8), Кроме того, способ позволяет выявить а,р, при заданном сочетании знака скольжения Яи между векторами ЭДС Е 1 и Е 2 и положения ЭЦК относительно контролируемой точки, что повышает селективность и расширяет воэможности устройства, при которых этот способ может быть использован, по форми-. рованию управляющего воздействия.Функциональная схема реализации предлагаемого способа (фиг.4) содержит преобразователи напряжения 1 и тока 2, фазовый детектор 3, орган 4 контроля режимного параметра, логический элемент 5 типа 2 ИЛИ - НЕ, устройства 6 и 7 выборки- хранения, формирователи импульсов по фронту 8 и спаду 9 входного сигнала,субстрактор (вычитатель) 10, орган 11 сравнения, состоящий из формирователя 12 модуля, формирователя 13 импульсов по спаду, компаратора 14 и логического элемента 15 типа 2 И, сумматор 16, схему 17, сравнения, нуль-индикатор 18 и логические блоки 19 и 20.Преобразователи 1 и 2 осуществляют линейное преобразование входных сигналов в напряжения,.изменяющиеся в рабочем диапазоне последующих элементов схемы, например операционных усилителей (ОУ). Кроме того, преобразователи осуществляют электрическую развязку цепей схемы и вторичных цепей измерительных трансформаторов. Преобразователь 1 может быть выполнен, например, с помощью промежуточного трансформатора, а преобразователь 2 - с помощью параллельно со 5 10 15 35 40 ния выходного напряжения вычитания 10, пропорционального разности Л р измеряемых углов р 2 и р 1; (см. формулу (7, с помощью последовательно включенных 45 формирователя 12 модуля и компаратора14, а также благодаря формирователю 13 импульсов и элементу 15 типа 2 И пропускает результат сравнения на выход только после измерения в каждом цикле напряжений, 50 пропорциональных упомянутым углам.Орган 17 сравнения, который легко реа 55 20 25 30 единенных активного шунта, включаемого в- токовые цепи, и промежуточного трансформатора,Фазовый детектор 3 формирует на выходе напряжение, пропорциональное фазовому углу р между контролируемыми напряжением Ц и током электропередачи. Поскольку диапазон изменения угла о может выходить за пределы + 2 к(фиг.2), необходимо использовать фазовый детектор с расширенным диапазоном, Его установочный вход Я (если потребуется) позволяет в каждом цикле после выполнения- измерений возвращать выходное напряжение в пределы, соответствующие2 й,с помощью логического элемента 5.Орган контроля режимного параметра может представлять собой реле тока, напряжения или сопротивления с коэффициентом возврата, равным 1, для того, чтобы срабатывание и возврат реле происходили в цикле а,р. или качаний при заданном значении режимного параметра,Устройство б и 7 выборки-хранения позволяют записывать на выходе входное напряжение при наличии управляющего сигнала и хранить его в период отсутствия этого сигнала, В схеме устройства 6 и 7 осуществляют операцию измерения напряжений, пропорциональных углам р 1 и р 2. Формирователи 8 и 9 импульсов формируют на выходе короткие ( 1 мс) положительные импульсы соответственно по фронту и спаду входного сигнала, т.е. при срабатывании и возврате органа 4, когда режимный параметр равен заданному значению, Выходы формирователей связаны с управляющими входами устройств б и 7, Орган 11 сравнения осуществляют сравнение с заданным значением абсолютного значе. -лизуется с помощью компараторов на ОУ, позволяет установить нахождение в заданных пределах выходного напряжения сумматора 16, пропорционального сумме щ,фазовых углов р 11 и (щ . Посредством нуль-индикатора 18 фиксируется знак выходного напряжения вычитателя 10, пропорционального Лу).Нуль-индикатор представляет собой компаратор с нулевым опорным напряжением.Логический блок 19 позволяет установить знак взаимного скольжения 312 ЭДС Е 1 и Е 2 по концам электропередачи в зависимости от сочетания знака Л р и значенияЛогический блок 20 формирует команду соответствующим различным сочетаниям при а.р. знака взаимного скольжения и положения ЗЦК относительно контролируемой точки.Блоки 19 и 20 могут быть реализованы . на интегральных логических микросхемах.На временных диаграммах(фиг.5), поясняющих работу функциональной схемы, приняты следующие обозначения: Оц - напряжения на )-м выходе .1-го блока, Оо - напряжение срабатывания органа 4,Схема работает следующим образом.Напряжение О, в контролируемой точке электропередачи и ее ток 1 поступает на входы преобразователей напряжения 1 и тока 2 через измерительные трансформаторы, уменьшаясь соответственно в п и пд раз (пч и пд - коэффициенты трансФормации измерительных трансформаторов напряжения и тока), Выходные напряжения 01 и 02 преобразователей 1 и 2, осуществляющих линейное преобразование входных сигналов, пропорциональны Оисоответственно:01 = Ко ОА, (10) 02=К 1, (11) где Ко и К - коэффициенты передачи преобразователей.Напряжения 01 и Ог подаются на входы фазового детектора 3, выходное напряжение Оз которого пропорционально фазовому углу между 01 и 02, а следовательно, и углу рмежду 0 и 1:Оз= Ку р, (12) где К - коэффициент пропорциональности,Кроме того, оба напряжения 01 и Ог подаются на входы органа 4 контроля режимного параметра, если им является сопротивление, При контроле напряжения или тока к органу 4 подводится либо напряжение 01, либо Ог, Последнее показано иа диаграмме (фиг,5), поскольку для примера в качестве контролируемого параметра выбран токэлектропередачи.В исходном состоянии, пока 02Оо (1 1 о), выходное напряжение 04 органа 4 равно нулю, как и выходные напряжения Ов, 09 и 01 з формирователей 8, 9 и 13 импульсов, При этом напряжение 06 и 07 на выходах устройств 6 и 7 выборки-хранения могут в общем случае иметь произвольные значе ния предшествующей записи. Напряжения 010, 016 и 012 на выходах вычитателя 10, сумматора 16 и формирователя 12 модуля также могут иметь неопределенные значения, поскольку они связаны со значениями Ови 07:,010 06 07, (13) 016 = 06 - 07; (14) 012= 10101= 106- 07(15) На выходах блоков 14, 17 - 19 имеется одно из двух возможных значений напряжений 014, 017, 01 в и 019; нулевое или положительное, которые соответствуют уровням лог. "О" и "1". Однако схема не сработает,5 10 дении р в пределах, соответствующих нахождению ЭЦК справа от контролируемой точки (ааэцк), напряжение 017 на выходе органа 17 сравнения станет положительным, как и напряжение 016 на выходе нуль-индикатора 18 (Лр0). Работа блока 19 описывается следующей логической функцией:019 = 017016+ 01701 в 55(21) 15 так как 01 з = О и, следовательно,015 = Ого 1 = Ого.г = Ого.з = Ого 4 = О.Напряжения 06 и 07 на фиг,5 имеют дляопределенности нулевое значение в исходном режиме.20 При увеличении тока 1 в а.р, срабатывает орган 4 в момент, когда 02 = Оо. При этомнапряжение 04 становится положительным,а на выходе формирователя 8 появляетсякороткий положительный импульс, в тече 25 ние которого напряжение Оз записываетсяна выходе устройства 7 и напряжение 07 сучетом (12) становится пропорциональнымпервому измеряемому значению р 1 фазового угла р;30 02 = К Р 11, (16)После того как в цикле а р напряжение02 достигнет максимального значения, ононачнет уменьшаться и при Ог = Оо орган 4возвратится в исходное состояние (04=0). В35 момент его возврата (спад 04) на выходеформирователя 9 появится положительный импульс 00, а на выходе устройства6 запишется другое значение Оз, пропорциональное второму измеряемому значе 40 нию щ фазового угла р, Напряжение 06 приэтом станет равным06= КР й . (17)Теперь напряжения на выходах блоков10, 16 и 12 с учетом формулы (7) и (13) - (17)45 равны следующим значениям:010 = К, (щ - д 71 ) = КЛр; (18)016= КД 1 а+Р 1) = КР У, (19)012= КрЛр = К руг - рп(20)При выполнении условия (8) срабатыва 5 О ет компаратор 14 (014О). При нахож 1663691 105 10 15 20 25 30 35 40 При положительном взаимном скольжении векторов Е 1 и Е 2 (5120) согласно условиям, приведенным ранее, напряжение 019 равно уровнюлог. "1" (019О), так как в этом случае напряжения 017 и 01 в либо оба равны нулю, либо оба положительны (соответствуют уровням "0" или "1"), Другие сочетания значений 017 и 01 в определяют нулевое значение 019, свидетельствующее о том, что 312О,В момент исчезновения импульса 09 по его спаду на выходе формирователя 13 формируется положительный импульс 01 з, а так как 014О, такой же положительный импульс 015 появляется на выходе логического элемента 15 типа 2 И, Выход элемента 15 служит выходом органа 11 и первым выходом устройства в целом (015=011), и срабатывание элемента (0150) свидетельствует о возникновении а.р.Выходные напряжения блока 20 могут стать положительными (уровень "1") только при положительном напряжении 015 согласно следующим логическим функциям;020.1 = 015017019, (22) 020.2 = 015 017 019, (23) 020,3 = 015 017 019: (24) 02 О.4 = 015 017 019 (25) На временных диаграммах (фиг.5) положительный импульс появляется на втором выходе логического блока 20, так как выявлен а, р; (0150) и ри а ( аз цк (017О) и 3120 (019О) .При синхронных качаниях не выполняется условие (8) и, следовательно, не срабатывает компаратор 14 (014=0) и элемент 15 (015=0), а по условиям(22) - (25) все выходные напряжения блока 20 также останутся равными нулю, В этом режиме схема не срабатывает ни по одному из ее выходов.формула изобретения 1. Способ выявления асинхронного режима электропередачи, включающий контроль фазового угла между напряжением и. током в точке электропередачи и режимного параметра в этой точке по абсолютной величине, имеющей экстремальные значения при углах между векторами Е 1 и Е 2 электро- движущих сил по концам электропередачи, равных в асинхронном режиме.О или 180, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения селективности и устойчивости функционирования, указанный контроль фазового угла осуществляют путем непосредственного измерения двух значений р 1 и р 2 фазового угла в моменты равенства режимного параметра в каждом цикле его колебаний заданному значению, соответствующему углам между векторами Е 1 и Е 2, отличным от 0 или 180 О, вычисляют разность Лр измеренных значений 02 и р 1 и по превышению абсолютным значением этой разности установленного значения фиксируют факт возникновения асинхронного режима.2. Способ по и 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что дополнительно вычисляют сумму р измеренных значений р 1 и 02 фазового угла, определяют в каком из диапазонов 2 а или -360 + 2 уъ, где дъ - угол эквивалентного сопротивления электропередачи, находится сумма у и, если она находится в диапазоне 2 уЪ, фиксируют размещение электрического центра качаний ме ду местом приложения Е 2 и контролируемой точкой, а если сумма р находится в диапазоне -360 + 2 уЪ, фиксйруют размещение упомянутого центра между местом приложения Е 1 и контролируемой точкой, определяют знак разности Ао.и фиксируют его как знак взаимного скольжения 312 при размещении электрического центра качаний между местом приложения Й 2 и контролируемой точкой или фиксируют знак 512 как противоположный знаку Ьр при другом размещении электрического центра качаний.1663691 актор М, Петро аказ 2270 Тираж 331 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гага Руу 58 5 у Ьи ге.г баю Рдц Составитель К, ФотинаТехред М,Моргентал Корректор Т, Палий