PL180418B1

PL180418B1 - Sposób automatycznej synchronizacji obiektów elektroenergetycznych

Info

Publication number: PL180418B1
Application number: PL31543496A
Authority: PL
Inventors: Andrzej Grono
Original assignee: Politechnika Gdanska; Politechnika Gdaoska
Priority date: 1996-07-26
Filing date: 1996-07-26
Publication date: 2001-02-28
Also published as: PL315434A1

Abstract

Sposób automatycznej synchronizacji obiektów elektroenergetycznych polegający na ustalaniu chwili podania sygnału załączającego wyłącznik mocy ooiekki elekfroenerggtycznegg pizy pomocy odwrotnego miernika czasu na podstawie zadanego czasu wyprzedzania równego czasowi załączania tego wyłącznika oraz czasu predykcyjnege, do którego wyznaczania wykorzystuje się pomiar czasu upływającego od chwili przejścia przez wartość zerową w określonym kierunku napięcia jednego z synchronizowanych obiektów nlektronnnrgntccznych do chwili najbliższego przejścia przez wartość zerową w tym samym kierunku napięcia drugiego synchronizowanego obiektu nlnktreneeroetycznege, znamienny tym, że od chwili rozpoczęcia synchronizacji przez podanie sygnału startowego, w każdym okresie (T 2) jednego z napięć obiektów synchronizowanych wyznacza się w bloku obliczającym (6), na podstawie , pomiarów w miernikach okresów (4, 5) i elemencie prznrzutnike- wym (3), przewidywany czas do chwili zgodności fazowej tych napięć, równy czasowi predykcyjnemu (tpi), według zależności: T, ‘pi = jtyTtyj »*> gdzie: 111 1 jI Tj, T2 - okresy napięć obiektów synchronizowanych, tAi - czas, jaki upływa od chwili przejścia przez wartość zerową w określonym kierunku napięcia jednego z synchronizowanych obiektów elektroenergetycznych do chwili najbliższego przejścia przez wartość zerową w tym samym kierunku napięcia drugiego synchronizowanego obiektu elektroneerontccznege, ijeśli obliczenia zakończą się w czasie krótszym od ustalonego dopuszczalnego czasu obliczeń (tob) odmierzanego w elemencie opóźniającym (7), a wartość czasu ρrndckcyjenge (tpi) spełnia warunek: gdzie: ty<tpi<tv+T2 tv - zadany czas wyprzedzania T2 - okres napięcia o większej częstotliwości sprawdzany w bloku porównującym (8), to wartość tę wykorzystuje się..........................

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób automatycznej synchronizacji obiektów elektroenergetycznych. Znajduje on zastosowanie podczas łączenia do pracy równoległej obiektów elektroenergetycznych, w szczególności prądnic lub wydzielonych części systemu elektroenergetycznego.

Jednym z bardziej istotnych urządzeń automatyki elektroenergetycznej jest automatyczny synchronizator. Najważniejszym jego zadaniem jest wyznaczanie chwili podania sygnału załączającego wyłącznik mocy obiektu elektroenergetycznego, którym jest zwykle stykowy

180 418 aparat łączeniowy o własnym czasie załączania równym od 20ms do 250ms i więcej, zależnie od jego rodzaju. Zgodnie z fazowym warunkiem synchronizacji, styki wyłącznika powinny się zamknąć wówczas, gdy kąt niezgodności fazowej napięć obiektów synchronizowanychjest równy zeru. Aby spełnić ten warunek, sygnał załączający wyłącznik mocy należy podać z wyprzedzeniem równym czasowi załączania tego wyłącznika. Realizacja stałości czasu wyprzedzenia należy do głównych zadań automatycznego synchronizatora i wiąże się z realizacją predykcji chwili zamknięcia styków wyłącznika mocy na podstawie chwilowych wartości wybranych parametrów systemu elektroenergetycznego oraz ewentualnie tendencji ich zmian. Od prawidłowości realizacji tego zadania zależy bezpośrednio dokładność i niezawodność prowadzenia procesu synchronizacji. Nieprawidłowe załączenie obiektu synchronizowanego do pracy równoległej może być powodem, mimo licznych zabezpieczeń, bardzo poważnych zakłóceń, a nawet awarii systemu elektroenergetycznego. Na przykład załączenie synchronizowanych obiektów elektroenergetycznych w przeciwfazie ich napięć odpowiada stanowi zwarcia przy podwójnej wartości napięcia znamionowego. Przyczynia się do tego także charakter procesu przejść iowego podczas synchronizacji, w którym biorą udział reaktancje nadprzejściowe, a których wartości są znacznie mniejsze od wartości pozostałych reaktancji.

Znany jest z opisu patentowego nr 87947 sposób synchronizacji automatycznej obiektów elektroenergetycznych polegający na wyznaczaniu czasu predykcyjnego t_pi, po którym kąt niezgodności napięć sieci oraz prądnicy będzie równy zeru, na podstawie pomiarów czasu t_Ai, jaki upływa od chwili przej ścia przez zero napięcia sieci podczasjego narastania do chwili najbliższego przejścia przez zero napięcia prądnicy, również podczas jego narastania, a także dopełnienia tego czasu do okresu napięcia prądnicy w danym oraz następnym cyklu pomiarowym - odpowiednio t_Bi, t_Bi+i. Wyznaczony według zależności t pi *Ai

Bi + 1

Bi

czas predykcyjny wprowadza się do odwrotnego miernika czasu, który po osiągnięciu stanu odpowiadającego nastawionemu czasowi wyprzedzenia podaje sygnał na załączenie wyłącznika prądnicy.

Niezgodnością tego znanego sposoby synchronizacji prądnic jest konieczność realizacji złożonej zależności matematycznej, co powoduje, że chwilę odliczania czasu opóźnia się o okres, co z kolei wprowadza znaczne komplikacje w algorytmie wyznaczania chwili podania sygnału załączającego.

Sposób automatycznej synchronizacji obiektów elektroenergetycznych według wynalazku, polegający na ustalaniu chwili podania sygnału załączającego wyłącznik mocy obiektu elektroenergetycznego przy pomocy odwrotnego miernika czasu na podstawie zadanego czasu wyprzedzania równego czasowi załączania tego wyłącznika oraz czasu predykcyjnego, do którego wyznaczania wykorzystuje się pomiar czasu upływającego od chwili przejścia przez wartość zerowąw określonym kierunku napięciajednego z synchronizowanych obiektów elektroenergetycznych do chwili najbliższego przejścia przez wartość zerowąw tym samym kierunku napięcia drugiego synchronizowanego obiektu elektroenergetycznego charakteryzuje się tym, że od chwili rozpoczęcia synchronizacji przez podanie sygnału startowego, w każdym okresie jednego z napięć obiektów synchronizowanych wyznacza się w bloku obliczającym, na podstawie pomiarów w miernikach okresów i elemencie przerzutnikowym, przewidywany czas do chwili zgodności fazowej tych napięć, równy czasowi predykcyjnemu, według zależności:

,-Tj gdzie:

Tj, T₂ - okresy napięć obiektów synchronizowanych, t_Ai - czas, jaki upływa od chwili przejścia przez wartość zerową w określonym kierunku napięcia jednego z synchronizowanych obiektów elektroenergetycznych do chwili najbliższego

180 418 przejścia przez wartość zerową w tym samym kierunku napięcia drugiego synchronizowanego obiektu elektroenergetycznego.

Jeżeli obliczenia zakończą się w czasie krótszym od ustalonego dopuszczalnego czasu obliczeń, odmierzanego w elemencie opóźniającym, a wartość czasu predykcyjnego spełnia warunek:

tv<tpi<tv + T2 gdzie:

tv - zadany czas wyprzedzania

T₂ - okres napięcia o większej częstotliwości, sprawdzany w bloku porównującym, to wartość tę wykorzystuje się do rozpoczęcia odliczania czasu w odwrotnym mierniku czasu aż do osiągnięcia zadanego czasu wyprzedzania i w tej chwili generuje się sygnał załączenia wyłącznika obiektu elektroenergetycznego. Natomiast jeśli obliczenia czasu predykcyjnego trwają dłużej niż ustalony dopuszczalny czas obliczeń, przerywa się je, a jeśli obliczona dla i-tego okresu wartość czasu predykcyjnego nie spełnia warunku t v<t p <tv + T2, wykorzystuje się i sprawdza kolejną wartość czasu predykcyjnego, wyznaczoną dla następnego okresu.

Zaletą sposobu według wynalazkujest wyeliminowanie przyjego realizacji w automatycznym synchronizatorze układu formowania obwiedni napięcia dudnień, przez co eliminuje się wpływ zmian amplitud każdego z napięć synchronizowanych obiektów elektroenergetycznych. Dodatkową zaletą jest znaczne uproszczenie algorytmu przetwarzania informacji pozyskiwanych bezpośrednio z przebiegów napięć tych obiektów.

Wynalazek jest bliżej objaśniony na przykładzie zilustrowanym rysunkiem, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie przebiegi napięć synchronizowanych obiektów oraz mierzone, zadane i obliczane wartości czasu, a fig. 2 przedstawia schemat blokowy układu, w którym realizowany jest sposób według wynalazku.

Automatyczną synchronizację obiektów elektroenergetycznych realizuje się na podstawie predykcji chwili zgodności fazowej dwóch napięć przemiennych u_b u2 synchronizowanych obiektów elektroenergetycznych o różnych, lecz zbliżonych pulsacjach. Okresy tych napięć wynosząTf T2. Kąt niezgodności fazowej tych napięć zmienia się w czasie. Dla określonej wartości tego kąta wyznacza się czas predykcyjny, po którym napięcia te będą w fazie. Dla stałych wartości okresów T1 ,T2,tj. dla stałej wartości różnicy częstotliwości przebieg kąta niezgodności fazowej jest liniowy. Czas predykcyjny zależny jest od czasu, jaki upływa od chwili przejścia napięcia jednego z synchronizowanych obiektów elektroenergetycznych przez wartość zerową w określonym kierunku, np. podczas jego narastania, do chwili przejścia napięcia drugiego synchronizowanego obiektu przez wartość zerową w tym samym kierunku. Automatyczna synchronizacja rozpoczyna się od chwili podania startowego sygnału synchronizacji automatycznej. W układzie przedstawionym na fig. 2 do wejść WE1, WE2 bloków wejściowych 1,2 podaje się napięcia u_b 112 odpowiednio dwóch synchronizowanych obiektów elektroenergetycznych . Dwai bloki wejściowe 1,2 przetwarzają te napięcia na odpowiadające im sygnały prostokątne uf, u2, które podawane są na wejścia elementu przerzutrnkowego 3 oraz dwóch mierników okresów 4,5. Element przerzutnikowy 3 uruchamia i zatrzymuj e miernik czasu t_Ai, jaki upływa od chwili przejścia przez wartość zerową w określonym kierunku napięcia uf jednego z synchronizowanych obiektów do chwili najbliższego przej ścia przez wartość zerowąw· tym samym kierunku napięcia u2 drugiego synchronizowanego obiektu elektroenergetycznego w i-tym cyklu pomiarowym. Wartość tego czasu tAi oraz wartości okresów T_b Ί2 napięć obiektów ^h^łtti^c^^r^^i^g^^ty^z^r^y^c^h podaje się do bloku obliczającego 6, w którym wyznacza się czas predykcyjny t _pb to znaczy przewidywany czas, jaki upłynie od tej chwili do chwili zgodności fazowej obu napięć u_b u2.

Czas ten obli cza się według wzoru = ^T1 *^pi ~ |T1- T2|^tAi

Wyznaczenia czasu predykcyjnego dokonuje się w każdym okresie T2 napięcia o większej częstotliwości. Jednocześnie w chwili rozpoczęcia obliczeń uruchamia się element czasowy

180 418 odmierzający ustalony dopuszczalny czas trwania obliczeń t_ob. Realizuj e się to przez podanie do elementu opóźniającego 7, zadanej wartości t_ob. Jeżeli obliczenia czasu predykcyjnego t_pi trwają dłużej od założonego dopuszczalnego czasu t_ob, sygnalizowane jest uszkodzenie, sygnałem z wyjścia elementu opóźniającego 7, będącego pierwszym wyjściem układu WY 1. Jeżeli natomiast obliczenia czasu predykcyjnego mieszczą się w założonym dopuszczalnym czasie, obliczony dla i-tego okresu czas predykcyjny t p porównuje się w bloku porównującym 8 z dwoma wartościami: t_v oraz t_v + T₂, gdzie t_v jest zadanym czasem wyprzedzenia równym czasowi załączania wyłącznika mocy obiektu elektroenergetycznego. W tym celu do bloku porównującego 8 podaje się wartość czasu predykcyjnego t _pi ustaloną dla i-tego okresu, czas wyprzedzenia tv i wartość okresu T₂ napięcia o większej częstotliwości. Jeżeli wartość czasu predykcyjnego spełnia warunek tv<tpi<tv + T2 tzn. czas ten jest dłuższy od czasu załączania wyłącznika mocy, lecz krótszy od wartości okresu napięcia o mniejszej częstotliwości, powiększonej o wartość czasu załączania, wówczas tę wartość czasu predykcyjnego tpi podaje się do odwrotnego miernika czasu 9, do którego wprowadza się także wartość czasu wyprzedzania ty. Rozpoczyna się w ten sposób odliczanie czasu wstecz aż do chwili, kiedy miernik ten osiągnie stan równy zadanemu czasowi wyprzedzenia ty. W chwili tej, na drugim wyjściu WY2 układu generowany jest sygnał załączający wyłącznik mocy obiektu elektroenergetycznego. Jeżeli natomiast obliczony czas predykcyjny tp nie spełnia powyższego warunku, wykorzystuje się i sprawdza kolejną wartość tego czasu tp₍|₊₁₎ wyznaczoną w bloku obliczającym 6 dla następnego okresu T2.

180 418

Fig.2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

Sposób automatycznej synchronizacji obiektów elektroenergetycznych polegający na ustalaniu chwili podania sygnału załączającego wyłącznik mocy obiektu elektroenergetycznego przy pomocy odwrotnego miernika czasu na podstawie zadanego czasu wyprzedzania równego czasowi załączania tego wyłącznika oraz czasu predykcyjnego, do którego wyznaczania wykorzystuje się pomiar czasu upływającego od chwili przejścia przez wartość zerówką w określonym kierunku napięcia jednego z synchronizowanych obiektów elektroenergetycznych do chwili najbliższego przej ścia przez wartość zerową w tym samym kierunku napięcia drugiego synchronizowanego obiektu elektroenergetycznego, znamienny tym, że od chwili rozpoczęcia synchronizacji przez podanie sygnału startowego, w każdym okresie (T₂) jednego z napięć obiektów synchronizowanych wyznacza się w bloku obliczającym (6), na podstawie pomiarów w miernikach okresów (4,5) i elemencie przerzutmkowym (3), przewidywany czas do chwili zgodności fazowej tych napięć, równy czasowi predykcyjnemu (tpi), według zależności:

gdzie:

Τ_υ T₂ - okresy napięć obiektów synchronizowanych, t_Ai - czas, jaki upływa od chwili przejścia przez wartość zerową w określonym kierunku napięcia jednego z synchronizowanych obiektów elektroenergetycznych do chwili najbliższego przejścia przez wartość zerową w tym samym kierunku napięcia drugiego synchronizowanego obiektu elektroenergetycznego, i jeśli obliczenia zakończą się w czasie krótszym od ustalonego dopuszczalnego czasu obliczeń (t_ob) odmierzanego w elemencie opóźniającym (7), a wartość czasu predykcyjnego (tpi) spełnia warunek:

tv < tpi < tv+ T2 gdzie:

tv - zadany czas wyprzedzania

T2 - okres napięcia o większej częstotliwości, sprawdzany w bloku porównującym (8), to wartość tę wykorzystuje się do rozpoczęcia odliczania czasu w odwrotnym mierniku czasu (9) aż do osiągnięcia zadanego czasu wyprzedzania (t_v) i w tej chwili generuje się sygnał włączenia wyłącznika obiektu elektroenergetycznego, natomiast jeśli obliczenia czasu predykcyjnego (tpi) trwają dłużej niż ustalony dopuszczalny czas obliczeń (t_ob), przerywa się je, a jeśli obliczona dla i-tego okresu wartość czasu predykcyjnego (tpi) nie spełnia warunku tv<tpi<t_v+T₂, wykorzystuje się i sprawdza kolejną wartość czasu predykcyjnego (tp^) wyznaczoną dla następnego okresu.