PL180430B1

PL180430B1 - Sposób realizacji warunku fazowego _ w automatycznej synchronizacji obiektów elektroenergetycznych

Info

Publication number: PL180430B1
Application number: PL31615796A
Authority: PL
Inventors: Andrzej Grono; Jan Wlodarski
Original assignee: Politechnika Gdanska; Politechnika Gdaoska
Priority date: 1996-09-17
Filing date: 1996-09-17
Publication date: 2001-02-28
Also published as: PL316157A1

Abstract

Sposób realizacji warunku fazowego w automatycznej synchronizacji obiektów uluktroucurgutyuzoyun polegający ca ustalacie chwili podania tygcałe załączającego wyłąuzcik mouy obiektu elektroenergetycznego ca podstawie zadanego uzase wyprzedzacia rówcego czasowi załąuzacia tego wyłącznika oraz czata predykcyjcego, do którego wyzsauzacia wykorzystuje się pomiar czasu upływającego od chwili przejścia przez wartość zerową w określocym Ιι-ποΙι napięcia jedcego z tacunrocizowacycn obiektów elek1roeoergetauzoacn do chwili najbliższego przejścia przez waitośc zerowąw tym samym kier^mku capięcia drugiego tyscnrosizowacego obiektu elektroecergetaczcego, zcamieooy tym, ze od chwili podaniasygnałustartowego synchronizacji (SA) rozpoczasa się odliczacie czasu bieżącego w liczniku czasu bieżącego (L) i w każdym okresie (T2) jedcego z napięć obiektów tyschrccizowasych wyznacza się w bloku obliczającym (6), ca podstawie pomiarów w miernikach okresów (4, 5) i elemencie przerzutcikowym (3), przewidywany czas do chwili zgodności fazowej tych napięć, równy czasowi predykcaJsznιι (tpi), według zależności gdz.e " ©-Cl " T|, T2 - okresy napięć obiektów tyschrosizowasach, tAi - czas, jaki upływa od chwili przejścia przez wartość zerowąw określonym kierunku napięcia jednego z tascnroclzowasycn obiektów elektroenergetycznych do chwili najbliższego przejścia przez wartość ze-rowąw tym samym kierunku napięcia drugiego tyscnrocizowasego obiektu elektιoeoergetauzoego w i-tym cyklu pomiarowym, oraz ustala się w drugim bloku obliczającym (7) wartość czasu rzeczywistego (t,) zgodności fazowej napięć obiektów sysunrosizowasycll, jako tz = h 4 pi gdzie ti - wartość czasu bieżącego odpowiadającego chwili uzyskania danych do obliczeń w i-tym cyklu pomiarowym,

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób realizacji warunku fazowego w 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. Najważniejszm jego zadaniem jest wyznaczanie chwili podania sygnału załączającego wyłącznik mocy obiektu elektroenergetycznego, którym jest zwykle stykowy aparat łączeniowy o własnym czasie załączania równym od 20 ms do 250 ms i więcej, zależnie od jego rodzaju. Zgodnie z fazowym warunkiem synchronizacji, styki wyłącznika powinny się zamknąć wówczas, gdy kąt niezgodności fazowej napięć obiektów synchronizowanych jest 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 przejściowego 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 realizacji warunku fazowego w automatycznej synchronizacji obiektów elektronicznych polegający na wyznaczaniu czasu predykcyjnego tpi, po którym kąt niezgodności napięć sieci oraz prądnicy będzie równy zeru, na podstawie pomiarów czasu t_Al jaki upływa od chwili przejścia przez zero napięcia sieci podczas jego 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_+]. Wyznaczony według zależności *«/+/ ¹ fil czas predykcyjny wprowadza się do odwrotnego miernika czasu, który po osiągnięciu stanu odpowiadającego nastawionemu czasowi wyprzedzenia podaje sygnał na załączenie wyłącznika prądnicy.

Niedogodnością tego znanego sposobu jest konieczność realizacji złożonej zależności matematycznej, co powoduj że chwilę odliczenia czasu opóźnia się o okres, co z kolei wprowadza znaczne komplikacje w algorytmie wyznaczania · chwili podania sygnału załączającego.

Sposób realizacji warunku fazowego w automatycznej synchronizacji obiektów elektroenergetycznych według wynalazku, polegający na ustalaniu chwili podania sygnału załączającego wyłącznik mocy obiektu elektroenergetycznego 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 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 charakteryzuje się tym, że od chwili podania sygnału startowego synchronizacji rozpoczyna się odliczanie _ czasu bieżącego w liczniku czasu bieżącego i w każdym okresie jednego z napięć obiektów synchronizowanych wyznacza się w bloku obliczającym, na podstawie pomiarów w miernikach okresów i elemencie przerzutniko4

180 430 wym, przewidywany czas do chwili zgodności fazowej tych napięć, równy czasowi predykcyjnemu, według zależności:

t = -t-i (T · | ¹ gdzie:

T,, T₂ - okresy napięć obiektów synchronizowanych, t_Aj - czas, jaki upływa od chwili przejścia przez wartość zerowąw określonym kierunku napięcia jednego z synchronizowanych obiektów elektroenergetycznych do chwili najbliższego przejścia przez wartość zerową ^w tym samym kierunku napięcia drugiego synchronizowanego obiektu elektroenergetycznego w i-tym cyklu pomiarowym.

Ponadto ustala się w drugim bloku obliczającym wartość czasu rzeczywistego zgodności fazowej napięć obiektów synchronizowanych, jako tz = t| + tpi gdzie:

t, - wartość czasu bieżącego odpowiadającego chwili uzyskania danych do obliczeń w i-tym cyklu pomiarowym.

Sygnał załączający wyłącznik mocy synchronizowanego obiektu elektroenergetycznego generuje się w chwili, w której czas bieżący analizowany w dyskretnym elemencie porównującym osiąga wartość t_s > t_z-tv gdzie

L - zadany czas wyprzedzania.

Po każdym i-tym cyklu pomiarowym koryguje się wartość czasu zgodności fazowej.

Zaletą sposobu według wynalazku jest wyeliminowanie przy jego realizacji w automatycznym synchronizatorze układu formowania obwiedni napięcia dudnień, przez co eliminuje się wpływ zmian ampitud 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.

Warunek zgodności fazowej w automatycznej synchronizacji obiektów elektroenergetycznych realizuje się na podstawie predykcji chwili zgodności fazowej dwóch napięć przemiennych u,, u₂ synchronizowanych obiektów elektroenergetycznych o różnych, lecz zbliżonych pulsacją. Okresy tych napięć wynoszą T,, 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 T,, 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. Automatyczną synchronizację rozpoczyna się od chwili podania startowego sygnału SA synchronizacji automatycznej i w tym momencie t₀ rozpoczyna się odliczanie bieżącego czasu rzeczywistego t w liczniku czasu bieżącego L. W układzie przedstawionym na fig. 2 do wejść bloków wejściowych 1, 2 podaje się napięcia u,, u₂ odpowiednio dwóch synchronizowanych obiektów elektroenergetycznych. Dwa bloki wejściowe 1, 2 przetwarzają te napięcia na odpowiadające im sygnały prostokątne u,', u₂', które podawane są na wejścia elementu przerzutnikowego 3 oraz dwóch mierników okresów 4, 5. Element przerzutnikowy 3 uruchamia i zatrzymuje

180 430 miernik czasu t_Ai, jaki upływa od chwili przejścia przez wartość zerową w określonym kierunku napięcia Uj jednego z synchronizowanych obiektów do chwili najbliższego przejścia przez wartość zerową w tym samym kierunku napięcia u₂ drugiego synchronizowango obiektu elektroenergetycznego w i-tym cyklu pomiarowym. Wartość tego czasu tAi oraz wartości okresów Tj, T₂ napięć obiektów elektroenergetycznych podaje się do bloku obliczającego 6, w którym wyznacza się czas predykcyjny tpi, to znaczy przewidywany czas, jaki upłynie od tej chwili do chwili zgodności fazowej obu napięć u_b u₂. Czas ten oblicza się według wzoru

Wyznaczenia czasu predykcyjnego dokonuje się w każdym okresie T₂ napięcia o większej częstotliwości. Równocześnie ustala się wartość czasu rzeczywistego t_z w chwili zgodności fazowej napięć obu obiektów synchronizowanych na podstawie wartości czasu predykcyjnego t_pioraz wartości czasu bieżącego ti odpowiadającego chwili uzyskania danych do obliczeń, jako t_Z~ t| + tpi przy czym wartość tego czasu odnosi się do określonej wartości czasu t₀ w chwili rozpoczęcia procesu automatycznej synchronizacji. Wyznaczenia rzeczywistego czasu t_z zgodności fazowej dokonuje się w drugim bloku obliczającym 7, do którego podawana jest wartość obliczonego czasu predykcyjnego oraz czas bieżący. Wartość czasu predykcyjnego zmienia się w każdym cyklu obliczeniowym. Jednocześnie w każdym cyklu zmienia się wartość czasu bieżącego odpowiadającego chwili uzyskania danych do obliczeń. Wartość rzeczywistego czasu zgodności fazowej powinna natomiast pozostawać stała. Jednakże ze względu na możliwość wystąpienia błędów pomiarowych, po każdym i-tym cyklu pomiarowym koryguje się wartość rzeczywistego czasu zgodności fazowej i przyjmuje wartość ostatnio obliczoną, o ile nie różni się ona więcej niż o założony dopuszczalny błąd od średniej wartości obliczonej w poprzednich cyklach pomiarowych. W chwili, w której czas bieżący t analizowany w dyskretnym elemencie porównującym 8 osiągnie wartość t_s równą lub większą od różnicy czasu rzeczywistego zgodności fazowej t_z i zadanego czasu wyprzedzania ty równego czasowi załączania wyłącznika mocy, a więc spełniona będzie zależność.

t_s > t_z - tv generowany jest sygnał załączający wyłącznik mocy synchronizowanego obiektu elektroenergetycznego.

180 430

SA

Fig.2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

Sposób realizacji warunku fazowego w automatycznej synchronizacji obiektów elektroenergetycznych polegający na ustalaniu chwili podania sygnału załączającego wyłącznik mocy obiektu elektroenergetycznego 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 zerową w określonym kierunku napięciajednego z synchronizowanych obiektów elektroenergetycznych do chwili najbliższego przejścia przez wartość zerową w tym samym kierunku napięcia drugiego synchronizowanego obiektu elektroenergetycznego, znamienny tym, że od chwili podania sygnału startowego synchronizacji (SA) rozpoczyna się odliczanie czasu bieżącego w liczniku czasu bieżącego (L) i 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 przerzutnikowym (3), przewidywany czas do chwili zgodności fazowej tych napięć, równy czasowi predykcyjnemu (t_pi), według zależności:

gdzie:

T„ T₂ - okresy napięć obiektów synchronizowanych, t_A, - 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 w i-tym cyklu pomiarowym, oraz ustala się w drugim bloku obliczającym (7) wartość czasu rzeczywistego (t_z) zgodności fazowej napięć obiektów synchronizowanych, jako tz = ti + tpi gdzie:

tI - wartość czasu bieżącego odpowiadającego chwili uzyskania danych do obliczeń w i-tym cyklu pomiarowym, a sygnał (Y) załączający wyłącznik mocy synchronizowanego obiektu elektroenergetycznego generuje się w chwili, w której czas bieżący (t) analizowany w dyskretnym elemencie porównującym (8) osiąga wartość ts — tz - tv gdzie tv - zadany czas wyprzedzania, przy czym po każdym i-tym cyklu pomiarowym koryguje się wartość czasu zgodności fazowej (tz).

* * *

180 430