RU2316098C1 - Method for detecting asynchronous mode in power system - Google Patents
Method for detecting asynchronous mode in power system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2316098C1 RU2316098C1 RU2006122142/09A RU2006122142A RU2316098C1 RU 2316098 C1 RU2316098 C1 RU 2316098C1 RU 2006122142/09 A RU2006122142/09 A RU 2006122142/09A RU 2006122142 A RU2006122142 A RU 2006122142A RU 2316098 C1 RU2316098 C1 RU 2316098C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- angle
- vector
- power transmission
- calculated
- projection
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, в частности к противоаварийной автоматике энергосистем (ЭС), в структуру которой входит автоматика ликвидации асинхронного режима (АЛАР), осуществляющая выявление и прекращение этого режима путем деления системы (ДС) или ресинхронизации (PCX).The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to emergency automation of power systems (ES), the structure of which includes automatic elimination of asynchronous mode (ALAR), which identifies and terminates this mode by dividing the system (DS) or resynchronization (PCX).
Широко известен способ выявления асинхронного режима (АР) в ЭС на первом цикле по локальным режимным параметрам в узле системы, представляемой в виде электропередачи относительно контролируемого сечения при двухчастотном АР [1, стр.16-36]. К таким параметрам, функционально связанным с углом электропередачи δ (углом между эквивалентными ЭДС по ее концам), относятся представляемые обычно векторно ток электропередачи, напряжение в контролируемом узле ЭС, сопротивление и мощность В этом способе по с помощью реле сопротивления устанавливается факт попадания электрического центра качаний (ЭЦК) на контролируемый участок сети (сечение АР), а по посредством реле мощности - переход δ через критическое по условиям устойчивости значение δкр=(120°÷180°) [1, стр.40-45]. Переориентация реле мощности в области срабатывания реле сопротивления служит признаком возникшего АР.The method of detecting asynchronous mode (AR) in ES on the first cycle according to local operating parameters in the system node, which is represented as a power transmission relative to the controlled section at a two-frequency AR, is widely known [1, p. 16-36]. These parameters, functionally related to the angle of electric transmission δ (the angle between equivalent EMF at its ends), are usually represented by vector current power transmission voltage in the controlled ES unit, resistance and power In this method, by using the resistance relay, the fact of the hit of the electric swing center (ECC) on the controlled section of the network (section of the AR) is established, and by means of a power relay - transition δ through a critical value under stability conditions δ cr = (120 ° ÷ 180 °) [1, p. 40-45]. Reorientation of the power relay in the field of operation of the resistance relay is a sign of the arising AR.
Недостатки известного способа вытекают из неоднозначности зависимости используемых параметров от угла δ, что не позволяет с приемлемой точностью определять его значения в требуемом диапазоне (90°<δ<270°) и величину скольжения s=dδ/dt во всем пакете расчетных схем и режимов. По этой причине снижается селективность и устойчивость функционирования способа и реализующих его устройств АЛАР при жестко заданных характеристиках реле сопротивления и мощности. Чтобы достичь приемлемого уровня устойчивости функционирования, приходится фиксировать факт возникновения АР во второй половине цикла при значениях угла δ, значительно превышающих δкр(δ>180°), причем обнаружение угрозы развития АР (δ<δкр) возможно, если пренебречь селективностью по отношению к глубоким синхронным качаниям (СК).The disadvantages of this method result from the ambiguity of the dependence of the parameters used on the angle δ, which does not allow acceptable accuracy to determine its values in the required range (90 ° <δ <270 °) and the slip value s = dδ / dt in the whole package of calculation schemes and modes. For this reason, the selectivity and stability of the functioning of the method and the ALAR devices implementing it are reduced with the hard-wired characteristics of the resistance and power relays. To achieve an acceptable level of stability of functioning, it is necessary to fix the fact of the occurrence of AR in the second half of the cycle with values of the angle δ significantly exceeding δ cr (δ> 180 °), and the detection of a threat of developing AR (δ <δ cr ) is possible if we neglect the selectivity with respect to to deep synchronous swings (SK).
Известен также способ выявления АР, основанный на моделировании напряжений в двух точках электропередачи, ограничивающих контролируемый участок, при этом реальный угол δ вычисляется по годографам этих векторов и вектора напряжения в точке измерения [2].There is also a known method for detecting AR, based on modeling stresses at two power points that limit the controlled area, and the real angle δ is calculated from the travel time curves of these vectors and the voltage vector at the measurement point [2].
При вычислении δ в темпе АР по годографам напряжений приемлемые результаты можно получить только в идеальных или близких к ним условиях. Однако несинфазность и самораскачивание генераторов внутри асинхронно идущих групп, распределение по передаче отборов мощности, затрудняющих моделирование, изменение параметров схемы и нагрузки в ходе развития аварии, приводят к сильным отклонениям годографов от окружности и колебаниям вычисляемого угла δm относительно δ. Это особенно влияет на селективность выявления угрозы и момента возникновения АР, когда используются производные δm по времени. Увеличение числа замеров для сглаживания колебаний методами аппроксимации вызовет снижение селективности за счет замедления фиксации АР до и в момент нарушения устойчивости.When calculating δ in the rate of AR based on stress hodographs, acceptable results can be obtained only under ideal or close conditions. However, the out-of-phase and self-pumping of generators inside asynchronously running groups, the distribution of power take-offs that impede modeling, changing the circuit parameters and load during the development of the accident, lead to strong deviations of the hodographs from the circle and the oscillations of the calculated angle δ m with respect to δ. This especially affects the selectivity of threat detection and the moment of occurrence of AR when time derivatives of δ m are used. Increase in number of measurements to smooth the oscillations by approximation methods, it will cause a decrease in selectivity by slowing down the fixation of AR before and at the moment of stability violation.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому способу является способ, согласно которому измеряют по скалярным и векторным параметрам токи и напряжения в узле электропередачи, определяют на базе этих измерений угол электропередачи δл, заменяя им угол δ электропередачи (в [3] обозначен δ12), вычисляют первую и вторую производные δл по времени, определяют реактивное сопротивление Xmin от точки измерения до точки с минимальным напряжением (ТМН) и знак производной по времени активной мощности Рн, передаваемой по электропередаче, и фиксируют момент возникновения АР по совпадению знаков δл и его производных, если знак производной Рн противоположен им, а ТМН расположена в пределах защищаемого участка сети (Xmin находится в установленном диапазоне) [3]. При этом предполагается, что 90°<δ<180°, когда ТМН и ЭЦК практически совпадают.The closest in technical essence and the achieved results to the proposed method is a method according to which currents and voltages in a power transmission unit are measured by scalar and vector parameters, the transmission angle δ l is determined on the basis of these measurements, replacing it with the transmission angle δ (indicated in [3] δ 12 ), calculate the first and second derivatives of δ l in time, determine the reactance X min from the measurement point to the point with minimum voltage (TMN) and the sign of the time derivative of the active power P n , transmitting transmitted by power transmission, and the moment of occurrence of AR is recorded by the coincidence of the signs of δ l and its derivatives, if the sign of the derivative P n is opposite to them, and the TMN is located within the protected section of the network (X min is in the specified range) [3]. In this case, it is assumed that 90 ° <δ <180 °, when the TMP and the ECC practically coincide.
Предположение о том, что δ и δл приблизительно равны, вполне допустимо при достаточном приближении моделируемых точек к точкам приложения эквивалентных ЭДС, что возможно только в благоприятных для моделирования схемно-режимных условиях (длинные транзиты без существенных отборов мощности, простая, близкая к радиальной структура сети). Однако практически эти условия выполняются редко, что вынуждает сужать контролируемый участок, чтобы к тому же отстроиться от внешних АР. В таких случаях угол δл может существенно (на 60°÷70°) отклоняться от δ, особенно при δ=(80°÷120°) (см фиг.1, кривые 1 и 2).The assumption that δ and δ l are approximately equal is quite acceptable if the modeled points are sufficiently close to the points of application of equivalent EMF, which is possible only under conditions favorable for modeling (long transits without significant power take-offs, simple, close to radial structure network). However, in practice, these conditions are rarely fulfilled, which forces to narrow the controlled area, in addition to rebuild from external ARs. In such cases, the angle δ L can significantly (by 60 ° ÷ 70 °) deviate from δ, especially at δ = (80 ° ÷ 120 °) (see figure 1,
Недостатками известного способа являются низкие селективность и устойчивость функционирования.The disadvantages of this method are the low selectivity and stability of functioning.
Неполнота первого свойства вызвана отождествлением вычисляемого угла δл с реальным углом δ. При этом в ряде режимов возможно несовпадение знаков вторых производных по времени от δл и δ. Представим их взаимосвязь в удобном для анализа виде:The incompleteness of the first property is caused by the identification of the calculated angle δ l with the real angle δ. Moreover, in a number of modes, the signs of the second time derivatives of δ l and δ may not coincide. Imagine their relationship in a convenient form for analysis:
Даже для простейшей однородной электропередачи без отбора мощности справедливы следующие утверждения:Even for the simplest homogeneous power transmission without power takeoff, the following statements are true:
1. Знак слагаемого С при АР на заданном участке сети определяется только знаком ds/dt, т.к. сомножитель А всегда положителен (см фиг.2, кривая 1), и достигает наибольшего значения при δ=±180°.1. The sign of the term C in AR on a given section of the network is determined only by the sign ds / dt, because factor A is always positive (see figure 2, curve 1), and reaches its maximum value at δ = ± 180 °.
2. Знак слагаемого В определяется знаком dA/dδ (s2>0), который в диапазоне - 180°<δ<180° совпадает со знаком δ и противоположен ему при других значениях δ в диапазоне - 360°<δ<360° (см фиг.2, кривая 2), причем экстремальные значения dA/dδ имеют место при δ=±(120°÷150°), а нулевые - при δ=±180°, что подтверждается характером изменения производной по δ от функции, показанной кривой 1 на фиг.2.2. The sign of the term B is determined by the sign dA / dδ (s 2 > 0), which in the range - 180 ° <δ <180 ° coincides with the sign of δ and is opposite to it for other values of δ in the range - 360 ° <δ <360 ° ( see Fig. 2, curve 2), and extreme values of dA / dδ occur at δ = ± (120 ° ÷ 150 °), and zero at δ = ± 180 °, which is confirmed by the nature of the change in the derivative with respect to δ of the function shown
Следовательно, за счет слагаемого В, если |В|>|C|, возможна фиксация момента возникновения АР при глубоких СК, особенно с учетом действия автоматики предотвращения нарушения устойчивости (АПНУ) и реальных схемно-режимных условий с более сложной зависимостью δл от δ.Therefore, due to the term B, if | B |> | C |, it is possible to fix the moment of occurrence of AR in deep SCs, especially taking into account the action of automatic stability prevention (APS) and real circuit-mode conditions with a more complex dependence of δ l on δ .
С другой стороны, в ходе развития АР фиксируется не момент, а угроза его возникновения из-за того же слагаемого В, которое может вызвать изменение знака d2δл/dt2 гораздо раньше, чем изменится знак d2δ/dt2. При этом селективность выявления угрозы АР не всегда обеспечена.On the other hand, during the development of AR, it is not the moment that is recorded, but the threat of its occurrence due to the same term B, which can cause a change in the sign of d 2 δ l / dt 2 much earlier than the sign of d 2 δ / dt 2 changes. At the same time, the selectivity to detect the threat of AR is not always ensured.
Кроме того, из-за нарушения устойчивости функционирования возможна фиксация близкого внешнего АР, если угол φэ эквивалентного сопротивления электропередачи существенно больше угла φл сопротивления контролируемого участка сети, т.к. при δ>δкр выполняются все необходимые условия, в т.ч. и Хmin<Хл за счет большего наклона годографа к вектору эквивалентного сопротивления электропередачи в плоскости R, jX.In addition, due to a violation of the stability of the operation, it is possible to fix a close external AR if the angle φ e of the equivalent transmission resistance is significantly greater than the angle φ l of the resistance of the controlled section of the network, because for δ> δ cr , all necessary conditions are satisfied, incl. and X min <X l due to the greater slope of the hodograph to the vector equivalent power transmission resistance in the plane R, jX.
Задачей, на решение которой направлено заявленное предложение, является повышение селективности и устойчивости функционирования.The task to which the stated proposal is directed is to increase the selectivity and stability of functioning.
Получаемый технический результат проявляется в уменьшении числа отказов, излишних и ложных срабатываний АЛАР, где это изобретение может быть использовано, что в совокупности снижает ущерб от возможных аварий в современных сложных энергосистемах.The technical result obtained is manifested in a decrease in the number of failures, unnecessary and false alarms, where this invention can be used, which together reduces the damage from possible accidents in modern complex power systems.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе, согласно которому измеряют по скалярным и векторным параметрам токи и напряжения в узле электропередачи, определяют на базе этих измерений угол электропередачи δ, вычисляют его первую и вторую производные по времени и фиксируют момент возникновения асинхронного режима по совпадению знаков угла δ и его производных, дополнительно вычисляют проекцию вектора измеряемого напряжения (Um) на ось, повернутую в комплексной плоскости относительно вектора тока электропередачи на угол α, дополняющий расчетный угол φэ эквивалентного сопротивления электропередачи до 90°, вычисляют вектор полного сопротивления как отношение вектора напряжения к вектору тока в контролируемом узле, вычисляют проекцию Z0m вектора на ось jXm, повернутую в комплексной плоскости сопротивлений относительно мнимой оси jX на угол α, дополняющий расчетный угол φэ эквивалентного сопротивления электропередачи до 90°, фиксируют попадания значений Um и Z0m в установленные для них диапазоны как дополнительное условие выявления асинхронного режима по контролируемому сечению, определяют знак Um в момент t1 входа его значений в установленный диапазон как знак угла δ, вычисляют в этом диапазоне угол электропередачи при его положительном знаке по формулеThe problem is solved in that in the known method, according to which the currents and voltages in the power transmission unit are measured by scalar and vector parameters, the transmission angle δ is determined on the basis of these measurements, its first and second time derivatives are calculated, and the moment of occurrence of the asynchronous mode is recorded by coincidence marks angle δ and derivatives thereof, further comprises calculating a projection vector of the measurement voltage (U m) on the axis, rotated in the complex plane with respect to the transmission of the current vector by the angle α, opolnyayuschy calculated angle φ e equivalent resistance power to 90 °, calculated impedance vector as the ratio of the voltage vector to the current vector in the controlled node, calculate the projection Z 0m of the vector on the axis jX m , rotated in the complex plane of the resistance relative to the imaginary axis jX by an angle α, supplementing the calculated angle φ e of the equivalent transmission resistance up to 90 °, the occurrence of the values of U m and Z 0m in the ranges set for them is recorded as an additional condition for identifying the asynchronous mode controlled cross-section, determine the sign of U m at the time t 1 the entrance of its values to the specified range as a sign of the angle δ, calculate the transmission angle in this range with its positive sign by the formula
δ(+)=2·arccos(Um/Uн);δ (+) = 2 arccos (U m / U n );
δ(-)=(2·π-δ(+)),δ (-) = (2 · π-δ (+) ),
где Uн - номинальное напряжение в узле электропередачи, и фиксируют асинхронный режим с ускорением при положительном знаке Um и асинхронный режим с торможением при отрицательном знаке Um.where U n is the nominal voltage in the power node, and fix the asynchronous mode with acceleration with a positive sign U m and the asynchronous mode with braking with a negative sign U m .
Кроме того, дополнительно на каждом шаге измерений вычисляют по заданным граничным фазовым траекториям «угол - скольжение» с учетом параметров исходного режима допустимое по условиям устойчивости значение sдоп первой производной угла δ по времени (s) и фиксируют угрозу возникновения асинхронного режима, если s больше sдоп.Furthermore, in addition to each step of the measurement is calculated from the given boundary phase trajectories "angle - slip" with regard to the parameters of the starting mode allowed by the conditions of stability value s dop first derivative of the angle δ with respect to time (s) and fix the threat of an asynchronous mode if s greater s add .
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения и признаков аналогов и прототипа свидетельствуют о его соответствии критерию «новизна».A comparative analysis of the features of the claimed solution and the features of analogues and prototype indicate its compliance with the criterion of "novelty."
Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи:The features of the characterizing part of the claims solve the following functional tasks:
1. Признак «...вычисляют проекцию вектора измеряемого напряжения на ось, повернутую в комплексной плоскости относительно вектора тока электропередачи на угол, дополняющий расчетный угол эквивалентного сопротивления электропередачи до 90°...» позволяет, во-первых, определить угол δ как элементарную функцию от Um и, во-вторых, задавая пределы изменения Um, ограничить получаемые значения δ диапазоном, включающим δкр, и обеспечить тем самым высокую степень соответствия вычисляемых и реальных значений угла δ.1. The sign "... calculate the projection of the vector of the measured voltage on the axis, rotated in the complex plane relative to the vector of the power transmission current by an angle that complements the calculated angle of the equivalent power transmission resistance to 90 ° ..." allows, firstly, to determine the angle δ as elementary function of U m and, secondly, setting the limits of change of U m , limit the obtained values of δ to a range including δ cr , and thereby ensure a high degree of correspondence between the calculated and real values of the angle δ.
2. Признак «...вычисляют проекцию вектора полного сопротивления на ось, повернутую в комплексной плоскости сопротивлений относительно мнимой оси на угол, дополняющий расчетный угол эквивалентного сопротивления электропередачи до 90°...» позволяет более точно и направленно измерять расстояние до ЭЦК, что повышает устойчивость функционирования при внешних и внутренних АР, близких к границам контролируемого участка сети.2. The sign "... calculate the projection of the vector of the impedance on the axis, rotated in the complex plane of the resistance relative to the imaginary axis by an angle that complements the calculated angle of the equivalent power transmission resistance to 90 ° ..." allows you to more accurately and directionally measure the distance to the ECC, which increases the stability of functioning with external and internal ARs close to the boundaries of the controlled network section.
3. Признак «...вычисляют по заданным граничным фазовым траекториям «угол - скольжение» с учетом параметров исходного режима допустимое по условиям устойчивости значение первой производной угла электропередачи по времени...» дает возможность селективно выявлять угрозу АР, повышая селективность способа в целом.3. The sign "... calculated according to the specified boundary phase trajectories" angle - slip ", taking into account the parameters of the initial mode, the value of the first derivative of the angle of transmission over time, permissible under the stability conditions ..." makes it possible to selectively identify the threat of AR, increasing the selectivity of the whole method .
На фиг.1 изображено изменение угла моделируемого угла электропередачи δл при нахождении ЭЦК в контролируемой зоне (кривая 1) и за ее пределами (внешний АР) - кривая 2; на фиг.2 изображены изменение первой и второй производных δл по δ - кривая 1 и кривая 2 соответственно; на фиг.3 представлена схема замещения электропередачи - эквивалента ЭС при двухчастотном АР с ЭДС и по концам передачи, и сопротивлениями и , на которые делится ее эквивалентное сопротивление контролируемым узлом 0; на фиг.4 изображена векторная диаграмма электропередачи - эквивалента ЭС при двухчастотном АР, - представленной на фиг.3; на фиг.5 показаны годографы сопротивления Z в контролируемом узле в режимах внутренних АР с размещением ТМН слева при s>0 (годограф 1) и справа при s<0 (годограф 2) от точки измерения 0, а также показаны параметры Z0m и Um в их взаимосвязи и заданных пределах изменения; на фиг.6 изображен годограф при близком внешнем АР и показаны параметры, контролирующие зону размещения ЭЦК по известному и предлагаемому способам; на фиг.7 представлена функциональная схема реализации заявляемого способа.Figure 1 shows the change in the angle of the simulated transmission angle δ l when the ECC is in the controlled area (curve 1) and beyond (external AR) -
Напряжение в контролируемом узле 0 и ток электропередачи (фиг.2) показаны на векторной диаграмме (фиг.3) векторами и соответственно, причем последний отстает от вектора на угол φэ, а от на угол φ. Следовательно, проекция Um вектора на ось, повернутую относительно на угол α, может быть найдена какThe voltage in the controlled
где φ - угол между векторами и α - угол, дополняющий расчетный φэ, эквивалентного сопротивления электропередачи до 90°; Z=U/I - модуль полного сопротивления в точке измерения 0.where φ is the angle between the vectors and α is the angle complementary to the calculated φ e of the equivalent transmission resistance of up to 90 °; Z = U / I - the impedance module at the
Очевидно, что Um и напряжение в ТМН совпадают по модулю, т.е. |Um|=Uтмн Отличие Um от Uтмн состоит в том, что Um меняет свой знак при переходе δ через значения ±180°, а Uтмн всегда положительно.Obviously, U m and voltage in TMN coincide modulo, i.e. | U m | = U mpn The difference between U m and U mpn is that U m changes its sign when δ passes through the values of ± 180 °, and U mpn is always positive.
Поэтому по заданному диапазону Um можно не только определить область значений угла δ, близких к 180° (рабочий диапазон), но и найти знак этого угла и его производной s как знак проекции Um в момент ее входа в упомянутый диапазон (знаки δ, s и Um одинаковы до изменения последнего в цикле АР). Кроме того, важнейшим свойством Um является его связь через простую функцию с углом δ.Therefore, from a given range of U m, one can not only determine the range of the angle δ close to 180 ° (working range), but also find the sign of this angle and its derivative s as the sign of the projection U m at the moment of its entry into the mentioned range (signs δ, s and U m are the same until the last change in the AP cycle). In addition, the most important property of U m is its connection through a simple function with angle δ.
Допустим, чтоAssume that
где и Uц.п - вектор напряжения в ЭЦК и его проекция на биссектрису угла δ.Where and U c.p is the stress vector in the ECC and its projection onto the bisector of the angle δ.
Такое допущение вполне правомерно при 90°<δ<270°, т.к. погрешность в этом диапазоне не превышает 1% для реальных значений k=E1/E2 (0.8<k<1.25 [1, стр. 19-20]).This assumption is quite valid at 90 ° <δ <270 °, because the error in this range does not exceed 1% for real values of k = E 1 / E 2 (0.8 <k <1.25 [1, p. 19-20]).
Зная относительную удаленность αц по электропередаче (фиг.3) ЭЦК от точки приложения можно с учетом (3) получить следующие выражения:Knowing the relative remoteness of α c the power transmission (Fig.3) ETSK from the point of application taking into account (3), we can obtain the following expressions:
где Uн - номинальное напряжение в контролируемом узле.where U n is the rated voltage in the controlled node.
Замена на Uн вносит погрешность по нашим оценкам не более 5%, т.к. E1 и Е2 изменяются в диапазоне от 0.9·Uн до 1.1·Uн при реальных значениях s [1, стр.17].Replacement according to our estimates, the error on U n is no more than 5%, because E 1 and E 2 vary in the range from 0.9 · U n to 1.1 · U n at real values of s [1, p.17].
Совместное решение (2) и (5) позволяет установить связь между δ и Um через элементарную тригонометрическую функцию:The joint solution of (2) and (5) allows us to establish a relationship between δ and Um through an elementary trigonometric function:
где δm - угол, моделирующий δ.where δ m is the angle modeling δ.
Абсолютная погрешность Δδ=δ-δm моделирования, как показали расчеты, не ±6%, для принятых крайних значениях рабочего диапазона (δ=90° и δ=270°), уменьшается до нуля при δ=180° (Um=0). Отклонение φэ от реальных значений в пакете расчетных схем ЭС также вносит погрешность, пропорциональную этому отклонению (практически ±10°). Однако суммарная погрешность Δδ не выходит за пределы ±15°, что значительно меньше, чем при замене δ на δл [3], когда Δδ может достигать (60°÷70°) (см. выше на стр.2). При этом использование δm вместо δ не влияет на точность определения знака δ и его производных, что существенно повышает селективность предлагаемого способа.The absolute error Δδ = δ-δ m of the simulation, as shown by the calculations, is not ± 6%, for the accepted extreme values of the working range (δ = 90 ° and δ = 270 °), decreases to zero at δ = 180 ° (U m = 0 ) The deviation of φ e from the actual values in the package of design schemes of ES also introduces an error proportional to this deviation (almost ± 10 °). However, the total error Δδ does not exceed ± 15 °, which is significantly less than when δ is replaced by δ l [3], when Δδ can reach (60 ° ÷ 70 °) (see above on page 2). The use of δ m instead of δ does not affect the accuracy of determining the sign of δ and its derivatives, which significantly increases the selectivity of the proposed method.
Как было отмечено, установленный диапазон изменения Um соответствует рабочему диапазону угла δ, в котором расчет его значений производят в зависимости от знака δ, определенного на границе этого диапазона как знак Um:As noted, the established range of variation of U m corresponds to the working range of the angle δ, in which its values are calculated depending on the sign of δ, defined on the border of this range as the sign of U m :
где δ(+) и δ(-) - угол, моделирующий δ при его положительном и отрицательном значениях соответственно.where δ (+) and δ (-) is the angle modeling δ at its positive and negative values, respectively.
В предлагаемом способе, кроме Um и функционально связанного с ней угла δ, вычисляют проекцию Z0m вектора на ось jXm, повернутую в комплексной плоскости на угол α=90°-φэ. Эта проекция, как показано на фиг.4, может быть определена по формулеIn the proposed method, in addition to U m and the angle δ functionally associated with it, the projection Z 0m of the vector is calculated on the axis jX m , rotated in the complex plane by an angle α = 90 ° -φ e . This projection, as shown in figure 4, can be determined by the formula
где Z - модуль , R и X - активная и реактивная составляющие .where Z is the module , R and X are the active and reactive components .
Фактически Z0m соответствует сопротивлению от точки измерений (узел 0 на электропередаче) до ТМН, а значит, и ЭЦК в рабочем диапазоне углов δ, причем знак проекции Z0m положителен при размещении ЭЦК справа от узла 0 и отрицателен в противном случае, когда (φэ-φ)<90°. Эти режимы отображены годографами 1 (s>0) и 2 (s>0) на фиг.6. Также показаны проекция Zm вектора на ось Rm, образующую с осью jXm декартову систему координат, вычисляемая по формулеIn fact, Z 0m corresponds to the resistance from the measurement point (
или с учетом (2)or subject to (2)
Из (9)-(11) очевидна связь проекций Um, Z0m и Zm. Значения Zm при s>0 и 0°<δ<180° положительны (φэ-φ>0), а при s<0 и - 180°<δ<0° - отрицательны (φэ-φ<0).From (9) - (11), the connection between the projections U m , Z 0m and Z m is obvious. The values of Z m for s> 0 and 0 ° <δ <180 ° are positive (φ e -φ> 0), and for s <0 and - 180 ° <δ <0 ° - negative (φ e -φ <0).
На фиг.5 знаки изображенных проекций отмечены индексами «+» и «-». Кроме того, показаны предельные значения установленных для этих значений диапазонов:In Fig. 5, the signs of the projections shown are indicated by the indices "+" and "-". In addition, the limit values for the ranges set for these values are shown:
Здесь с учетом (11) Zср=Uср/I, где Uср определяет границы заданного для Um диапазона:Here, taking into account (11) Z cf = U cf / I, where U cf defines the boundaries of the range specified for U m :
Согласно предлагаемому способу, АР будет выявлен при δ>δкр, когда выполняются условия (12)-(14) и совпадают знаки угла δ и его первой и второй производных по времени, причем δ вычисляют по (7) или (8) в зависимости от его знака, определенного в момент t1 входа годографа в область срабатывания как знак Um.According to the proposed method, AR will be detected at δ> δ cr , when conditions (12) - (14) are satisfied and the signs of the angle δ and its first and second derivatives with respect to time coincide, and δ is calculated according to (7) or (8) depending from its sign determined at time t 1 of the entry of the hodograph into the response area as a sign of U m .
Поскольку последний соответствует знаку скольжения s=dδ/dt, АР с ускорением фиксируют при Um>0, а АР с торможением - при Um<0.Since the latter corresponds to the slip sign s = dδ / dt, ARs with acceleration are fixed at U m > 0, and ARs with braking are fixed at U m <0.
В известном способе также определяют сопротивление до ТМН, но его реактивную составляющую Xmin, обозначенной в [3] Хтмн.In the known method also determine the resistance to TMP, but its reactive component X min , indicated in [3] X tn .
Преобразуя выражение для ХТМН с учетом того, что Q1=U1·I1·sinφ, P1=U1·I1·cosφ, Z=U1/I1, a также определяя реактивную составляющую Х0m вектора получим формулы, по которым можно сравнить методы оценки расстояния до ТМН по известному и предлагаемому способам:Transforming the expression for X TMN taking into account the fact that Q 1 = U 1 · I 1 · sinφ, P 1 = U 1 · I 1 · cosφ, Z = U 1 / I 1 , a also determining the reactive component X 0m of the vector we get the formulas by which you can compare the methods for estimating the distance to the TMP according to the known and proposed methods:
Очевидно, отличие результатов расчета по (15) и (16) связано в большей степени неравенством φл и φэ, т.к. в случае, когда φл=φэ, это отличие при δкр<δ<180° (R мало) обычно не превышает 10% в сторону увеличения или уменьшения Хmin, в зависимости от сочетания знаков R и X. Поэтому для наглядного сравнения способов на фиг.6 сопротивление Xmin при близком внешнем АР определялось по (16) с заменой φэ на φл. Здесь φэ>φл, s<0, Z01=Zл, Z02=0.Obviously, the difference between the calculation results according to (15) and (16) is connected to a greater extent by the inequality φ l and φ e , since in the case when φ l = φ e , this difference with δ cr <δ <180 ° (R is small) usually does not exceed 10% in the direction of increasing or decreasing X min , depending on the combination of the signs R and X. Therefore, for a visual comparison of the methods of Fig. 6, the resistance X min at a close external AR was determined according to (16) with the replacement of φ e by φ l . Here φ e > φ l , s <0, Z 01 = Z l , Z 02 = 0.
Очевидно, что в некотором диапазоне при δ>δкр в прототипе [3] выполняются все условия фиксации АР, т.к. Хmin<Хл, в то время как в предлагаемом способе условие (13) не выполняется (Z0m>Z01) и внешний АР не выявляется, что свидетельствует о более высокой устойчивости функционирования при отклонениях φэ от φл в расчетном пакете схем ЭС. Дополнительное ограничение рабочего диапазона δ (по ф. (5), на с.174 в [4]) приводит к замедлению обнаружения АР на контролируемом участке, особенно если ТМН смещается к его концу. При этом фиксируется не момент, а факт возникновения АР (δ>δкр), что может привести к разновременности срабатывания устройств АЛАР параллельных линий и нарушению устойчивости функционирования автоматики в целом.Obviously, in a certain range for δ> δ cr in the prototype [3] all the conditions of AR fixation are satisfied, since X min <X l , while in the proposed method, condition (13) is not satisfied (Z 0m > Z 01 ) and the external AR is not detected, which indicates a higher stability of operation when deviations φ e from φ l in the design package of schemes ES. An additional limitation of the working range δ (according to f. (5), on p. 174 in [4]) leads to a slowdown in the detection of ARs in the controlled area, especially if the DTM is shifted to its end. At the same time, it is not the moment that is recorded, but the fact of the occurrence of AR (δ> δ cr ), which can lead to the simultaneous operation of ALAR devices of parallel lines and a violation of the stability of the automation as a whole.
Кроме фиксации момента возникновения АР предлагаемый способ позволяет выявлять угрозу его развития при δ>δкр. Для этого дополнительно в зоне срабатывания, когда выполняются условия (12)-(14), на каждом шаге измерений вычисляют по заданным граничным фазовым траекториям «угол - скольжение» с учетом параметров и исходного режима допустимое по условиям устойчивости значение sдоп скольжения s и фиксируют угрозу возникновения АР с ускорением (Um>0) или торможением (Um<0) приIn addition to fixing the moment of occurrence of AR, the proposed method allows to identify the threat of its development at δ> δ cr . For this, in addition, in the response zone, when conditions (12) - (14) are fulfilled, at each measurement step, the angle – slip angle and slip parameters are calculated using the given boundary phase trajectories, taking into account the parameters and the initial mode, the value of s additional slip s, admissible under stability conditions, is fixed the threat of AR with acceleration (U m > 0) or braking (U m <0) when
Граничные траектории задаются, например, аппроксимирующей функцией, как в [5, ф.(173) на с.144], из которойBoundary trajectories are defined, for example, by an approximating function, as in [5, f. (173) on p. 144], from which
где δ0 - значение δ в исходном режиме; δср - некоторое значение δ, определяющее параметры аппроксимации (δcp≈180°); k1 и k2 - постоянные коэффициенты, обеспечивающие наибольшее соответствие фазовых траекторий и функции (18). Следует заметить, что в (17) и (18) используются абсолютные значения s и δ. Отметим также, что при положительной погрешности δ, s - уменьшается, а при отрицательной - увеличивается. То же происходит с sдоп по (18). Следовательно, момент выполнения (17) мало зависит от погрешности моделирования δ по предлагаемому способу, что указывает на его высокую селективность.where δ 0 is the value of δ in the initial mode; δ cf - a certain value of δ that determines the approximation parameters (δ cp ≈180 °); k 1 and k 2 are constant coefficients providing the greatest correspondence of phase trajectories and function (18). It should be noted that in (17) and (18) the absolute values of s and δ are used. We also note that with a positive error, δ, s decreases, and with a negative error it increases. The same thing happens with s add by (18). Therefore, the execution time (17) depends little on the simulation error δ by the proposed method, which indicates its high selectivity.
На фиг.7 представлена упрощенная (без блокировки от к.з.) схема реализации предложенного способа.Figure 7 presents a simplified (without blocking from short-circuit) implementation scheme of the proposed method.
Схема содержит блок 1 датчиков тока и напряжения, блок 2 функциональной обработки сигналов, формирователь 3 параметров распознавания АР, ограничитель 4 диапазона изменения напряжения Um, ограничитель 5 диапазона изменения сопротивления Z0m, фиксатор 6 знака напряжения Um, формирователь 7 угла электропередачи δ, формирователь 8 производных угла δ, блок 9 фиксации момента возникновения АР, блок 10 фиксации угрозы возникновения АР и конъюнкторы 11-16 (логические элементы «И»). Здесь же обозначены все входные и выходные сигналы блоков (Yi - логические сигналы).The circuit contains a
Схема работает следующим образом. Входные сигналы от измерительных трансформаторов контролируемого узла ЭС поступают на вход схемы через блок 1, представляющий собой два параллельных канала промежуточных преобразователей (датчиков) напряжения и тока. Выходные сигналы этих датчиков (блок 1) линейно связаны с входными, имея вид (обычно напряжение) и диапазоны изменения, пригодные для использования, например, в цифровой части схемы (АЦП).The scheme works as follows. The input signals from the measuring transformers of the controlled ES unit are fed to the input of the circuit through
Блок 2 осуществляет частотную фильтрацию и разложение входных сигналов на ортогональные составляющие с последующим вычислением необходимых далее параметров с помощью цифровой техники.
В блоке 3 вычисляются параметры Um и Z0m по (2) и (9) соответственно. С помощью блоков 4 и 5 задают возможные для данного сечения диапазоны изменения Um и Z0m. Выходные сигналы Y1 и Y2 этих блоков принимают значение логической «1» только при выполнении условий (14) и (12) соответственно. В момент возникновения условия (14) фиксируется знак Um блоком 6 (Y3=1 при положительном знаке и Y3=0 - при отрицательном). В зависимости от знака Um по (7) или (8) в блоке 7 производится вычисление угла δ электропередачи в рабочем диапазоне (Y1=1). Его первую s и вторую ds/dt производные по времени получают на верхнем и нижнем выходах блока 8 соответственно. Знаки δ, s и ds/dt преобразуются в блоке 9 в логические сигналы подобно тому, как это делается в блоке 6. Совпадение значений этих сигналов (Y4=1) происходит в момент возникновения АР. Условие (17) проверяется в блоке 10, причем его выполнение (Y5=1) свидетельствует об угрозе возникновения АР. Здесь же производится оценка sдоп по заданным граничным фазовым траекториям, например, с помощью (18), и реализуется функция «запоминания» значения δ0 угла δ в предшествующем аварии режиме ЭС.In
Выходные логические сигналы Y6=Y2·Y4 и Y7=Y2·Y5 конъюнкторов 11 и 12 соответственно могут принять значение «1» только при размещении ТМН (ЭЦК) на контролируемом участке сети (Y2=1) и фиксации момента (Y4=1) или угрозы (Y5=1) возникновения АР.The output logic signals Y 6 = Y 2 · Y 4 and Y 7 = Y 2 · Y 5 of the conjunctors 11 and 12, respectively, can take the value “1” only when placing the TMN (ECC) on the controlled section of the network (Y 2 = 1) and fixing moment (Y 4 = 1) or threat (Y 5 = 1) of the occurrence of AR.
Конъюнкторы 13-16 разделяют каждый из сигналов Y6 и Y7 в зависимости от знака Um (значения Y3), совпадающего со знаками скольжения .Conjunctors 13-16 separate each of the signals Y 6 and Y 7 depending on the sign of U m (values of Y 3 ), which coincides with the signs of slip .
Источники информации, использованные при составлении описания изобретенияSources of information used in the preparation of the description of the invention
1. Гоник Я.Е., Иглицкий Е.С. Автоматика ликвидации асинхронного режима. - М.: Энергоатомиздат, 1988;1. Gonik Y.E., Iglitsky E.S. Automatic elimination of asynchronous mode. - M .: Energoatomizdat, 1988;
2. Патент RU 2204877 С1, МКП H02J 3/24. 2003 г.2. Patent RU 2204877 C1,
3. Патент RU 2199807 C2, МКП H02J 3/24. 2003 г.3. Patent RU 2199807 C2,
4. Зелаков С.И., Лисицин А.А., Кац П.Я., Эдлин М.А. Адаптивная цифровая автоматика ликвидации асинхронных режимов // ОАО «Институт «Энергосетьпроект», Сб. докладов научно-практической конференции «Актуальные проблемы релейной защиты, противоаварийной автоматики, устойчивости и моделирования энергосистем в условиях реструктуризации электроэнергетики». - М.: «Издательство НЦ ЭНАС» 2001, с.172-179.4. Zelakov S.I., Lisitsin A.A., Katz P.Ya., Edlin M.A. Adaptive digital automation of elimination of asynchronous modes // OJSC "Institute" Energosetproekt ", Sat. reports of the scientific-practical conference "Actual problems of relay protection, emergency control, stability and modeling of power systems in the context of restructuring of the electric power industry." - M.: Publishing House NTs ENAS 2001, p.172-179.
5. Розенблюм Ф.М. Измерительные органы противоаварийной автоматики энергосистем. - М.: Энергоатомиздат, 1981: - 160 с., ил.5. Rosenblum F.M. Measuring bodies of emergency automation of power systems. - M .: Energoatomizdat, 1981: - 160 p., Ill.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006122142/09A RU2316098C1 (en) | 2006-06-20 | 2006-06-20 | Method for detecting asynchronous mode in power system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006122142/09A RU2316098C1 (en) | 2006-06-20 | 2006-06-20 | Method for detecting asynchronous mode in power system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2316098C1 true RU2316098C1 (en) | 2008-01-27 |
Family
ID=39110153
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006122142/09A RU2316098C1 (en) | 2006-06-20 | 2006-06-20 | Method for detecting asynchronous mode in power system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2316098C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2503111C2 (en) * | 2009-06-15 | 2013-12-27 | Абб Текнолоджи Аг | Device for protection of equipment of power system |
RU2521768C2 (en) * | 2012-07-20 | 2014-07-10 | Открытое Акционерное Общество "Системный Оператор Единой Энергетической Системы" | Method for determination of synchronous oscillations source |
RU2607649C1 (en) * | 2015-07-02 | 2017-01-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова Сибирского отделения Российской академии наук | Method of power takeoff from half-wave power transmission in “electric centre” |
RU2661351C1 (en) * | 2017-04-28 | 2018-07-16 | Владимир Григорьевич Наровлянский | Method for detecting and eliminating asynchronous regime at objects of electric power system |
RU2747223C1 (en) * | 2020-11-23 | 2021-04-29 | Акционерное общество "Научно-технический центр Единой энергетической системы Противоаварийное управление" (АО "НТЦ ЕЭС Противоаварийное управление") | Method for detecting asynchronous mode |
-
2006
- 2006-06-20 RU RU2006122142/09A patent/RU2316098C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2503111C2 (en) * | 2009-06-15 | 2013-12-27 | Абб Текнолоджи Аг | Device for protection of equipment of power system |
RU2521768C2 (en) * | 2012-07-20 | 2014-07-10 | Открытое Акционерное Общество "Системный Оператор Единой Энергетической Системы" | Method for determination of synchronous oscillations source |
RU2607649C1 (en) * | 2015-07-02 | 2017-01-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова Сибирского отделения Российской академии наук | Method of power takeoff from half-wave power transmission in “electric centre” |
RU2661351C1 (en) * | 2017-04-28 | 2018-07-16 | Владимир Григорьевич Наровлянский | Method for detecting and eliminating asynchronous regime at objects of electric power system |
RU2747223C1 (en) * | 2020-11-23 | 2021-04-29 | Акционерное общество "Научно-технический центр Единой энергетической системы Противоаварийное управление" (АО "НТЦ ЕЭС Противоаварийное управление") | Method for detecting asynchronous mode |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2316098C1 (en) | Method for detecting asynchronous mode in power system | |
KR101885009B1 (en) | Angle error correction device and angle error correction method for position detector | |
EP2133702A1 (en) | Synchronous phasor measuring device and inter-bus phase angle difference measuring device employing it | |
SE449796B (en) | PROCEDURE AND DEVICE FOR LOCATION OF ERRORS ON A POWER CORD | |
CN108828289A (en) | A kind of method of the eccentric error of Magnetic Sensor measurement each phase core wire electric current of three core power cables | |
CN109212338B (en) | Power island detection method and device and computer readable storage medium | |
WO2016174796A1 (en) | Elevator control device, elevator device, and method for determining rotation angle error of rotation detection unit of electric motor for elevator | |
CN102594253A (en) | Parameter off-line identifying method and device of three-phase asynchronous motor | |
CN109507516A (en) | Earth-fault detecting method, system and storage medium based on steady state fault amount | |
WO2013091412A1 (en) | Method for identifying negative damping low-frequency oscillation based on moment decomposition method | |
CN102624012B (en) | Method for distinguishing negative damping low frequency oscillation on the basis of moment decomposition integral algorithm | |
CN110007183A (en) | The online open-circuit fault detection method of inverter | |
JP7041779B2 (en) | Power line failure determination | |
JP2010074952A (en) | Reclosing system of transmission line | |
JP2006138778A (en) | Angle detector | |
CN108736784A (en) | The method and apparatus for measuring the temperature of the stator winding of permanent magnet synchronous motor | |
KR20150004032A (en) | Apparatus for determining start of electric motor | |
Nguyen et al. | Sensor fault diagnosis technique applied to three-phase induction motor drive | |
RU2316100C1 (en) | Method of finding and liquidating of asynchronous mode in power system by automatic device | |
CN109861612B (en) | Rotor position angle detection method and device of wind generating set | |
JPH02304380A (en) | Measuring method for constant of induction motor | |
JPS58174863A (en) | Fault locating system | |
US6417701B1 (en) | Method and apparatus for identifying a waveform period | |
RU2199807C2 (en) | Asynchronous mode detection method | |
RU2316099C1 (en) | Method of finding and liquidation of async mode in electric power by automatic control system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090621 |