RU2660115C1 - Устройство автоматического включения резервного питания с контролем синхронизма на понижающей подстанции с турбоагрегатами малой мощности - Google Patents

Устройство автоматического включения резервного питания с контролем синхронизма на понижающей подстанции с турбоагрегатами малой мощности Download PDF

Info

Publication number
RU2660115C1
RU2660115C1 RU2017130116A RU2017130116A RU2660115C1 RU 2660115 C1 RU2660115 C1 RU 2660115C1 RU 2017130116 A RU2017130116 A RU 2017130116A RU 2017130116 A RU2017130116 A RU 2017130116A RU 2660115 C1 RU2660115 C1 RU 2660115C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
normally closed
closed contact
organ
adder
programmer
Prior art date
Application number
RU2017130116A
Other languages
English (en)
Inventor
Ренат Болтабаевич Абеуов
Антон Юрьевич Митрофаненко
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Priority to RU2017130116A priority Critical patent/RU2660115C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2660115C1 publication Critical patent/RU2660115C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/40—Synchronising a generator for connection to a network or to another generator
    • H02J3/42—Synchronising a generator for connection to a network or to another generator with automatic parallel connection when synchronisation is achieved
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/42—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output to obtain desired frequency without varying speed of the generator

Abstract

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано на подстанциях с синхронными турбоагрегатами малой мощности для достижения технического результата, заключающегося в оптимизации управления процессом включения резервного питания. Устройство автоматического включения резервного питания с контролем синхронизма на понижающей подстанции с турбоагрегатами малой мощности содержит измеритель разности фаз (3), первый и второй измеритель частоты (1, 2) напряжения, первый (4) и второй (5) измерительный трансформатор (4, 5) напряжения первой и второй секции (6, 7) шин понижающей подстанции, первый и второй инвертор (8, 28), первый и второй сумматор (9, 29), первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой нуль-орган (10, 25, 27, 30, 44, 48, 49), первый, второй, третий и четвертый блоки (11, 14, 31, 34) промежуточных реле, содержащие первый, второй, шестой и седьмой нормально замкнутый контакты (12, 15, 32, 35) и первый, второй, третий и четвертый нормально разомкнутый контакты (13, 16, 33, 36) соответственно, первое и второе выходное реле (18, 38), первый и второй выключатель (19, 39), третий, четвертый, пятый, восьмой, девятый и десятый нормально замкнутый контакт (17, 23, 26, 37, 42, 45), первый и второй силовой трансформатор (20, 40), программатор (21), первый и второй регулятор (22, 41), дозатор первого и второго турбоагрегата (24, 43), ключ (46), секционный выключатель (47) подстанции. 1 ил.

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам автоматического включения резервного питания, и может быть использовано на подстанциях с синхронными турбоагрегатами малой мощности.
Известно устройство автоматического включения резервного питания с двигательной нагрузкой [SU 1702483 А1, МПК H02J 9/06, опубл. 30.12.1991], содержащее измерительные трансформаторы напряжения первой и второй секции шин питания, пороговые фазочувствительные блоки, первый и второй исполнительные блоки отключения вводных выключателей первой и второй секции шин и включения резервного питания, четыре формирователя, выполненных в виде усилителей - ограничителей, два RS - триггера, каждый из которых соединен с одним входом установки и двумя входами сброса, логические элементы ИЛИ-НЕ, расширители импульсов и два фазосдвигающих элемента, обеспечивающие поворот вектора из входного напряжения в сторону опережения. Пороговые фазочувствительные блоки выполнены в виде последовательно соединенных трехвходового двухполупериодного формирователя импульсов несовпадения, входы которого образуют входы фазочувствительного блока, интегратора и триггера Шмитта. Выход трансформатора напряжения второй секции связан через первый формирователь, выполненный в виде усилителя-ограничителя, с первыми входами фазочувствительных блоков, а через последовательно соединенные первый фазосдвигающий элемент и второй формирователь - со вторым входом первого фазочувствительного блока. Выход трансформатора напряжения первой секции связан через третий формирователь с третьими входами фазочувствительных блоков, а через последовательно соединенные второй фазосдвигающий элемент и четвертый формирователь - с вторым входом второго фазочувствительного блока. Входы установки первого и второго RS - триггеров соединены с входами элемента ИЛИ - НЕ и подсоединены к выходам первого и второго фазочувствительных блоков соответственно, первые входы сброса RS - триггеров объединены и через расширитель импульсов связаны с выходом элемента ИЛИ - НЕ. Выходы первого и второго RS - триггеров подключены к входам первого и второго исполнительных блоков соответственно и к вторым входам сброса соседних триггеров.
При значительном относительном скольжении между векторами напряжений потерявшей питание и резервной секциями шин, а также в случае замедленного включения секционного выключателя, это устройство не позволяет исключить возможность противофазного включения турбоагрегатов. Так как при этом могут протекать большие пусковые токи, то под действием релейной защиты возможно ложное отключение резервной линии и полное обесточивание обеих секций шин подстанции. Кроме того, режим противофазного включения опасен и для самих турбоагрегатов, так как может вызвать их разрушение.
Принятое за прототип, известно устройство для автоматического включения резервного питания с контролем синхронизма двигательной нагрузки [RU 2009598 С1, МПК5 H02J 9/06, опубл. 15.03.1994], содержащее измерительные трансформаторы напряжения первой и второй секций шин питания, первый и второй фазосдвигающие элементы, обеспечивающие сдвиг вектора входного напряжения в сторону опережения. Входы фазосдвигающих элементов подключены к выходам измерительных трансформаторов напряжения первой и второй секций шин соответственно. Первый, второй, третий и четвертый формирователи, выполненные в виде усилителей-ограничителей подключены входами первого и третьего формирователей к выходам измерительных трансформаторов напряжения первой и второй секций шин соответственно. Входы второго и четвертого формирователей подключены к выходам первого и второго фазосдвигающих элементов. Первый и второй трехвходовые пороговые фазочувствительные блоки подключены входами первого фазочувствительного блока к выходам первого, третьего и четвертого формирователей, а входами второго фазочувствительного блока - к выходам первого, второго и третьего формирователей. Входы элемента ИЛИ-НЕ подключены к выходам пороговых фазочувствительных блоков. Расширитель импульсов, первый и второй RS-триггеры, каждый с одним входом установки и двумя входами сброса, подключенные входами установки к выходам первого и второго пороговых фазочувствительных блоков соответственно, первыми объединенными входами сброса - через расширитель импульсов к выходу элемента ИЛИ - НЕ, а вторыми входами сброса - к выходам соседних триггеров. Первый и второй исполнительные блоки отключения вводных выключателей первой и второй секций шин подключены входами к выходам первого и второго RS-триггеров соответственно. Входы первого элемента И подключены к выходам первого RS-триггера и второго фазочувствительного блока. Входы второго элемента И подключены к выходам второго RS-тригтера и первого фазочувствительного блока. Входы первого элемента ИЛИ подключены к выходам первого и второго RS-триггеров. Входы второго элемента ИЛИ подключены к выходам первого и второго элементов И. Входы блока запрета подключены к выходам первого и второго элементов ИЛИ. Выход блока запрета подключен к входу третьего исполнительного блока включения секционного выключателя резервного питания.
Это устройства не позволяет управлять процессом включения резервного питания.
Технический результат предложенного изобретения заключается в создании устройства автоматического включения резервного питания с контролем синхронизма на понижающей подстанции с турбоагрегатами малой мощности, позволяющего управлять процессом синхронного включения секций шин подстанции с подключенными к ним турбоагрегатами.
Предложенное устройство автоматического включения резервного питания с контролем синхронизма на понижающей подстанции с турбоагрегатами малой мощности, также как в прототипе, содержит измерительные трансформаторы напряжений первой и второй секций шин понижающей подстанции.
Согласно изобретению измеритель разности фаз соединен с первым и вторым измерителем частоты напряжения, которые соответственно подключены к первому и второму измерительным трансформаторам напряжения первой и второй секции шин понижающей подстанции. К первому измерителю частоты напряжения последовательно подключены первый инвертор, первый сумматор, первый нуль-орган. Первый блок промежуточных реле содержит первый нормально замкнутый контакт и первый нормально разомкнутый контакт, который соединен с первым нуль-органом. К первому блоку промежуточных реле подключен второй блок промежуточных реле, содержащий второй нормально замкнутый контакт и второй нормально разомкнутый контакт. Ко второму нормально замкнутому контакту подключен третий нормально замкнутый контакт, связанный с первым выходным реле первого выключателя, подключенного к первому силовому трансформатору, который соединен с электрической сетью. Третий нормально замкнутый контакт соединен с программатором, который подключен к первому сумматору. Первый регулятор через четвертый нормально-замкнутый контакт подключен к дозатору первого турбоагрегата. К первому измерителю частоты напряжения подключен первый регулятор, а к первому сумматору подключен второй нуль-орган, к которому подключен второй нормально разомкнутый контакт. Второй нормально замкнутый контакт подключен к первому нормально разомкнутому контакту. К первому нормально замкнутому контакту подключен второй нормально разомкнутый контакт и пятый нормально замкнутый контакт, который соединен с выходным реле выключателя и с программатором. К первому сумматору подключен третий нуль-орган, соединенный с программатором. Ко второму измерителю частоты напряжения последовательно подключены второй инвертор, второй сумматор, четвертый нуль-орган. Третий блок промежуточных реле содержит шестой нормально замкнутый контакт и третий нормально разомкнутый контакт, который соединен с четвертым нуль-органом. Четвертый блок промежуточных реле содержит седьмой нормально замкнутый контакт и четвертый нормально разомкнутый контакт. К седьмому нормально замкнутому контакту подключен восьмой нормально замкнутый контакт, связанный с выходным реле выключателя, подключенного ко второму силовому трансформатору, который соединен с электрической сетью. Ко второму сумматору подключен программатор, к которому подключен второй регулятор. Через девятый нормально замкнутый контакт регулятор подключен к дозатору второго турбоагрегата. Ко второму измерителю частоты напряжения подключен второй регулятор, а ко второму сумматору подключен пятый нуль-орган, к которому подсоединен четвертый нормально разомкнутый контакт. Седьмой нормально замкнутый контакт подключен к третьему нормально разомкнутому контакту. К шестому нормально замкнутому контакту подключен четвертый нормально разомкнутый контакт и десятый нормально замкнутый контакт, который соединен со вторым выходным реле второго выключателя и с программатором. Третий, пятый, десятый, восьмой нормально замкнутые контакты подключены к ключу, который соединен с секционным выключателем подстанции. К измерителю разности фаз подключен программатор и шестой нуль-орган, который соединен с ключом. Ко второму сумматору подключен седьмой нуль-орган, соединенный с программатором. К первому сумматору подключен второй измеритель частоты напряжения, а ко второму сумматору подключен первый измеритель частоты напряжения.
Использование программатора позволяет осуществить управление движением ротора турбоагрегата по заданным траекториям. Предложенное устройство формирует траекторию движения посредством воздействия на регулятор турбоагрегата. Формирование траектории реализовано в три подынтервала. На первом подынтервале управления происходит уменьшение начальной дополнительной кинетической энергии ротора управляемого турбоагрегата до нулевого значения. В конце этого подынтервала относительная скорость ротора становится нулевой, а угол ротора, относительно синхронизированного турбоагрегата, принимает экстремальное значение. На втором подынтервале происходит первый этап так называемого процесса приведения угла разности фаз к нулевому значению, а также достигается экстремальное значение относительной скорости. На третьем подынтервале реализован второй этап приведения угла разности фаз к нулевому значению, при этом относительная скорость к концу всего интервала управления также становится нулевой.
В результате, предложенное устройство позволяет управлять процессом включения резервного питания на подстанции с турбоагрегатами малой мощности.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства автоматического включения резервного питания с контролем синхронизма на подстанции с турбоагрегатами малой мощности.
Устройство для автоматического включения резервного питания содержит (фиг. 1) первый и второй измерители частоты напряжения 1 (ИЧН1) и 2 (ИЧН2). Измеритель разности фаз 3 (ИРФ) соединен с входами первого и второго измерителя частоты напряжения 1 (ИЧН1) и 2 (ИЧН2). Входы первого и второго измерителя частоты напряжения 1 (ИЧН1) и 2 (ИЧН2). соответственно подключены к первому 4 и второму 5 измерительным трансформаторам напряжения первой 6 и второй 7 секции шин понижающей подстанции. К первому измерителю частоты напряжения 1 (ИЧН1) последовательно подключены первый инвертор 8 (И1), первый сумматор 9 (С1), первый нуль-орган 10 (HO1), который подключен к первому блоку промежуточных реле 11 (БР1), который содержит первый нормально замкнутый контакт 12 и первый нормально разомкнутый контакт 13, который соединен с входом первого нуль-органа 10 (HO1). К блоку промежуточных реле 11 (БР1) подключен второй блок промежуточных реле 14 (БР2), содержащий второй нормально замкнутый контакт 15 и второй нормально разомкнутый контакт 16. Ко второму нормально замкнутому контакту 15 подключен третий нормально замкнутый контакт 17, связанный с первым выходным реле 18 первого выключателя 19, подключенного к первому силовому трансформатору 20, который подключен к электрической сети. Третий нормально замкнутый контакт 17 соединен с программатором 21 (П). К выходу первого сумматора 9 (С1) подключен логический вход программатора 21 (П), к которому подключен первый регулятор 22 (Р1), выход которого через четвертый нормально-замкнутый контакт 23 подключен к дозатору первого турбоагрегата 24.
К первому измерителю частоты напряжения 1 (ИЧН1) подключен первый регулятор 22 (Р1). К первому сумматору 9 (С1), подключен второй нуль-орган 25 (НО2), к которому подключен второй нормально разомкнутый контакт 16 второго блока промежуточных реле 14 (БР2). Второй нормально замкнутый контакт 15 подключен к первому нормально разомкнутому контакту 13 первого блока промежуточных реле 11 (БР1). К первому нормально замкнутому контакту 12 первого блока промежуточных реле 11 (БР1) подключен второй нормально разомкнутый контакт 16 второго промежуточного реле 14 (БР2) и пятый нормально замкнутый контакт 26, который соединен с выходным реле 18 выключателя 19 и с программатором 21 (П).
К первому сумматору 9 (С1), подключен третий нуль-орган 27 (НО3), соединенный с логическим входом программатора 21 (П).
Ко второму измерителю частоты напряжения 2 (ИЧН2) последовательно подключены второй инвертор 28 (И2), второй сумматор 29 (С2), четвертый нуль-орган 30 (НО4), который подключен к третьему блоку промежуточных реле 31 (БР3), который содержит шестой нормально замкнутый контакт 32 и третий нормально разомкнутый контакт 33, который соединен с входом четвертого нуль-органа 30 (НО4). К блоку промежуточных реле 31 (БР3) подключен четвертый блок промежуточных реле 34 (БР4), содержащий седьмой нормально замкнутый контакт 35 и четвертый нормально разомкнутый контакт 36. К седьмому нормально замкнутому контакту 35 подключен восьмой нормально замкнутый контакт 37, связанный с выходным реле 38 выключателя 39, подключенного ко второму силовому трансформатору 40, который подключен к электрической сети. Ко второму сумматору 29 (С2) подключен логический вход программатора 21 (П), к которому подключен второй регулятор 41 (Р2), выход которого через девятый нормально замкнутый контакт 42 подключен к дозатору второго турбоагрегата 43.
Ко второму измерителю частоты напряжения 2 (ИЧН2) подключен второй регулятор 41 (Р2). Ко второму сумматору 29 (С2) подключен пятый нуль-орган 44 (НО5), к которому подключен четвертый нормально разомкнутый контакт 36 четвертого блока промежуточных реле 34 (БР4). Седьмой нормально замкнутый контакт 35 подключен к третьему нормально разомкнутому контакту 33 третьего блока промежуточных реле 31 (БР3). К шестому нормально замкнутому контакту 32 блока промежуточных реле 31 (БР3) подключен четвертый нормально разомкнутый контакт 36 промежуточных реле 34 (БР4) и десятый нормально замкнутый контакт 45, который соединен со вторым выходным реле 38 второго выключателя 39 и с программатором 21 (П).
Третий 17, пятый 26, десятый 45, восьмой 37 нормально замкнутые контакты подключены к логическому входу ключа 46 (К), который соединен с секционным выключателем 47 подстанции. К измерителю разности фаз 3 (ИРФ) подключен программатор 21 и шестой нуль-орган 48 (НО6), который соединен с логическим входом ключа 46.
Ко второму сумматору 29 (С2), подключен седьмой нуль-орган 49 (НО7), соединенный с логическим входом программатора 21 (П).
Выходы второго сумматора 29 (С2) подключены к входу программатора 21 (П).
К первому сумматору 9 (С1) подключен второй измеритель частоты напряжения 2 (ИЧН2). Ко второму сумматору 29 (С2) подключен первый измеритель частоты напряжения 1 (ИЧН1).
Измерители частоты напряжения 1 (ИЧН1) и 2 (ИЧН2) реализованы на частотомерах Ф5137. Измеритель разности фаз 3 (ИРФ) выполнен на фазометре Ф5126. Инверторы 8 (И1) и 28 (И2), а также сумматоры 9 (С 1) и 29 (С2) реализованы на операционных усилителях 140УД17А. Программатор 21 (П), а также регуляторы 22 (Р1) и 41 (Р2) выполнены на микроконтроллерах серии 51 производителя Atmel AT89S53. Ключ 46 (К) реализован на микроконтроллере ADG819BRM. Все нуль-органы 10 (НО1), 25 (НО2), 27 (НО3), 48 (НО6), 30 (НО4), 44 (НО5) и 49 (НО7) выполнены на компараторах CMP402GSZ. Блоки промежуточных реле 11 (БР1), 14 (БР2), 31(БР3) и 34 (БР4) реализованы на базе реле промежуточных двухпозиционных типа РП 8. Выходные реле 18, 38 терминалов защиты выключателей выполнены на реле типа РП 16.
Устройство работает следующим образом. При аварийном отключении второго выключателя 39 вследствие короткого замыкания во втором трансформаторе 40 второе выходное реле 38 терминала защиты второго выключателя 39 размыкает десятый 45, восьмой 37, девятый 42 нормально замкнутые контакты блокируя работу четвертого 30 (НО4) и пятого 44 (НО5) нуль-органов. В устройство автоматического включения резерва с контролем синхронизма от первого 4 и второго 5 измерительных трансформаторов первой 6 и второй 7 секций шин подстанции поступают одновременно сигналы U1СШ(t) - мгновенные значения напряжения первой секции шин подстанции и U2СШ(t) - мгновенные значения напряжения второй секции шин подстанции.
На вход первого измерителя частоты напряжения 1 (ИЧН1) поступает сигнал U1СШ(t), на вход второго измерителя частоты напряжения 2 (ИЧН2) поступает сигнал U2СШ(t), на входы измерителя разности фаз 3 (ИРФ) поступают сигналы U1СШ(t) и U2СШ(t). С помощью первого измерителя частоты напряжения 1 (ИЧН1) сигнал U1СШ(t) преобразуют в коэффициент Kƒ1СШ, пропорциональный частоте напряжения первой секции шин подстанции. С помощью второго измерителя частоты напряжения 2 (ИЧН2) сигнал U2СШ(t) преобразуют в коэффициент Kƒ2СШ, пропорциональный частоте напряжения второй секции шин подстанции. С помощью измерителя разности фаз 3 (ИРФ) получают коэффициент Kδ, пропорциональный разности фаз напряжений первой и второй секций шин подстанции. С выхода измерителя частоты напряжения 1 (ИЧН 1) значение коэффициента Kƒ1СШ поступает в первый инвертор 8 (И1), первый сумматор 9 (С1) и первый регулятор 22 (Р1), а также во второй сумматор 29 (С2). С выхода измерителя разности фаз 3 (ИРФ) значение коэффициента разности фаз напряжений
Figure 00000001
поступает в программатор 21 (П) и шестой нуль-орган 48 (НО6). С выхода второго измерителя частоты напряжения 2 (ИЧН2) значение коэффициента Kƒ2СШ поступает на второй инвертор 28 (И2), на первый сумматор 9 (С1) и регулятор 41 (Р2).
С выхода первого инвертора 8 (И1) значение коэффициента Kƒ1СШ поступает на вход первого сумматора 9 (С1). С помощью первого сумматора 9 (С1) определяют коэффициент скольжения KS как разность значений сигналов Kƒ1СШ - Kƒ2СШ. С выхода первого сумматора 9 (С1) значение коэффициента скольжения KS поступает в первый нуль-орган 10 (НО1), второй нуль-орган 25 (НО2), третий нуль-орган 27 (НО3), программатор 21 (П). Нуль-органы 10 (HO1) и 25 (НО2) определяют момент, когда скольжение синхронного турбоагрегата относительно сети превысит величину KS ПУСК.
Эта величина определяет момент, когда программатор 21 (П) начинает расчет программной траектории изменения скольжения для первого подынтервала управления t12
Figure 00000002
[t1, t2]. Значение SПУСК - значение уставки срабатывания по скольжению первого нуль-органа 10 (HO1), второго нуль-органа 25 (НО2), четвертого нуль-органа 30 (НО4), пятого нуль-органа 44 (НО5), может быть как положительным +KS ПУСК, когда частота напряжения потерявшей питание секции шин больше номинальной частоты сети, так и отрицательным -KS ПУСК, когда частота напряжения потерявшей питания секции шин меньше номинальной частоты сети. Сигнал о превышении SПУСК с выхода первого нуль-органа 10 (HO1) или выхода второго нуль-органа 25 (НО2) через блоки промежуточных реле 11 (БР1) и 14 (БР2) запускает программатор 21 (П), который строит траекторию изменения скольжения при его начальном значении
Figure 00000003
, равном величине KS ПУСК, измеренной в момент включения первого нуль-органа 10 (HO1) или второго нуль-органа 25 (НО2). В программатор 21 (П) вводят значения интервала регулирования Тy, постоянных инерции турбоагрегата Tj подключенных к секциям шин подстанции, коэффициента синхронной частоты Кω0=1 о.е. (314 рад/с), длительности первого подынтервала регулирования
Figure 00000004
, разность фаз напряжений между секциями шин подстанции
Figure 00000005
и коэффициент пропорциональности
Figure 00000006
.
Программатор 21 (П) формирует движение роторов турбоагрегатов, подключенных к секциям шин подстанции посредством изменения уставки первого регулятора 22 (Р1) частоты вращения машины, которая пропорциональна частоте напряжения секций шин подстанции, в виде функции KS(t).
Построение функции изменения скольжения на первом подынтервале регулирования:
1. Определение времени начала второго подынтервала регулирования t2
Figure 00000007
,
где t1 - время начала первого подынтервала регулирования.
2. Определение небаланса мощности на валу турбоагрегата потерявшей питание секции шин
Figure 00000008
на первом подынтервале регулирования
Figure 00000009
.
3. Определение значения коэффициента скольжения
Figure 00000010
в конце первого подынтервала регулирования
Figure 00000011
.
4. Определение значения коэффициентов скольжения
Figure 00000012
на первом подынтервале регулирования.
Figure 00000013
,
где t - переменная времени подынтервалов регулирования.
Сигнал
Figure 00000012
поступает в первый регулятор 22 (Р1), с помощью которого определяют коэффициент
Figure 00000014
, пропорциональный изменению расхода топлива посредством дозатора в приводе турбоагрегата, подключенной к потерявшей питание секции шин:
Figure 00000015
.
В момент равенства частот возбужденного турбоагрегата и сети, в конце первого подынтервала регулирования KS=0 и срабатывает третий нуль-орган 27 (НО3). В программатор 21 (П) заранее вводят значение длительности второго подынтервала регулирования
Figure 00000016
. Программатор 21 (П) строит взаимосвязанные функции изменения угла разности фаз и скольжения на втором подынтервале регулирования [t2, t3] при нулевом начальном значении скольжения KS=0 и начальном значении угла разности фаз
Figure 00000017
, равном измеренному реальному значению в момент включения третьего нуль-органа 27 (НО3) на измерительном входе разности фаз программатора 21 (П).
Построение взаимосвязанных функций изменения угла разности фаз и скольжения на втором подынтервале регулирования:
1. Определение времени начала третьего подынтервала регулирования t3
Figure 00000018
,
2. Определение небаланса мощности на валу турбоагрегата потерявшей питание секции шин
Figure 00000019
на втором подынтервале регулирования
Figure 00000020
.
3. Определение значения коэффициента угла разности фаз
Figure 00000021
в начале третьего подынтервала регулирования
Figure 00000022
.
4. Определение значения коэффициентов угла разности фаз Kδp на третьем подынтервале регулирования
Figure 00000023
.
5. Определение значения коэффициента скольжения
Figure 00000024
в начале третьего подынтервала регулирования
Figure 00000025
.
6. Определение значения коэффициента скольжения
Figure 00000012
на третьем подынтервале регулирования
Figure 00000026
.
Сигнал
Figure 00000012
поступает в первый регулятор 22 (Р1), с помощью которого определяют коэффициент
Figure 00000014
, пропорциональный изменению расхода топлива посредством дозатора в приводе турбоагрегата, подключенной к потерявшей питание секции шин:
Figure 00000015
.
Программатор 21 (П) строит взаимосвязанные функции изменения угла разности фаз и скольжения на третьем подынтервале регулирования [t3, tT].
Построение функций изменения угла разности фаз и скольжения на третьем подынтервале регулирования:
1. Определение длительности третьего подынтервала регулирования
Figure 00000027
Figure 00000028
.
2. Определение небаланса мощности на валу турбоагрегата потерявшей питание секции шин
Figure 00000029
на третьем подынтервале регулирования
Figure 00000030
.
3. Определение значения коэффициента скольжения
Figure 00000031
в конце третьего подынтервала регулирования
Figure 00000032
.
4. Определение значения коэффициента скольжения
Figure 00000012
Figure 00000033
.
5. Определение значения коэффициентов угла разности фаз
Figure 00000034
в конце третьего подынтервала регулирования
Figure 00000035
.
6. Определения значения коэффициентов угла разности фаз Kδp в конце третьего подынтервала регулирования
Figure 00000036
.
Сигнал
Figure 00000012
поступает в первый регулятор 22 (Р1), с помощью которого определяют коэффициент
Figure 00000014
, пропорциональный изменению расхода топлива посредством дозатора в приводе турбоагрегата, подключенной к потерявшей питание секции шин подстанции:
Figure 00000015
.
В конце третьего подынтервала регулирования [t3, tT], а соответственно и всего интервала регулирования Kδp=0 и KS=0. Шестой нуль-орган 48 (НО6) определяет момент, когда разность фаз становится равной нулю и подает сигнал на замыкание секционного выключателя 47 подстанции. Этот сигнал проходит через ключ 46 (К), открытый сигналом с одного из блоков промежуточных реле 11 (БР1), 14 (БР2).
При аварийном отключении первого выключателя 19 вследствие короткого замыкания в первом трансформаторе 20 первое выходное реле 18 выключателя 19 размыкает пятый 26, третий 17, четвертый 23 нормально замкнутые контакты, блокируя работу первого нуль-органа 10 (HO1) и второго нуль-органа 25 (НO2). В устройство автоматического включения резерва с контролем синхронизма от первого 4 и второго 5 измерительных трансформаторов первой 6 и второй 7 секций шин понижающей подстанции поступают одновременно сигналы U1СШ(t) и U2СШ(t)
На вход первого измерителя частоты напряжения 1 (ИЧН1) поступает сигнал U1СШ(t), на вход второго измерителя частоты напряжения 2 (ИЧН2) поступает сигнал U2СШ(t), на входы измерителя разности фаз 3 (ИРФ) поступают сигналы U1СШ(t) и U2СШ(t). С помощью первого измерителя частоты напряжения 1 (ИЧН1) сигнал U1СШ(t) преобразуют в коэффициент Kƒ1СШ, пропорциональный частоте напряжения первой секции шин подстанции. С помощью второго измерителя частоты напряжения 2 (ИЧН2) сигнал U2СШ(t) преобразуют в коэффициент Kƒ2СШ, пропорциональный частоте напряжения второй секции шин подстанции. С помощью измерителя разности фаз 3 (ИРФ) получают коэффициент Kδ, пропорциональный разности фаз напряжений первой и второй секций шин подстанции. С выхода второго измерителя частоты напряжения 2 (ИЧН2) коэффициент Kƒ1СШ поступает во второй инвертор 28 (И2), второй сумматор 29 (С2) и во второй регулятор 41 (Р2), а также в первый сумматор 9 (С1). С выхода измерителя разности фаз 3 (ИРФ) коэффициент разности фаз напряжений
Figure 00000037
поступает в программатор 21 (П) и четвертый нуль-орган 48 (НO4). С выхода первого измерителя частоты напряжения 1 (ИЧН1) коэффициент Kƒ1СШ поступает на первый инвертор 8 (И1), на второй сумматор 29 (С2) и регулятор 22 (Р1).
С выхода второго инвертора 28 (И2) значение коэффициента Kƒ2СШ поступает на вход второго сумматора 29 (С2), с помощью которого определяют коэффициент скольжения KS как разность значений сигналов Kƒ2СШ - Kƒ1СШ. С выхода второго сумматора 29 (С2) коэффициент скольжения KS поступает в четвертый нуль-орган 30 (НO4), пятый нуль-орган 44 (НO5), седьмой нуль-орган 49 (НO7), программатор 21 (П). Нуль-органы 30 (НO4) и 44 (НO5) определяют момент, когда скольжение турбоагрегата относительно сети превысит величину KS ПУСК. Эта величина определяет момент, когда программатор 21 (П) начинает расчет программной траектории изменения скольжения для первого подынтервала управления t12
Figure 00000038
[t1, t2]. Значение SПУСК может быть как положительным +KS ПУСК, когда частота напряжения потерявшей питание секции шин больше номинальной частоты сети, так и отрицательным - KS ПУСК, когда частота напряжения потерявшей питания секции шин меньше номинальной частоты сети. Сигнал о превышении SПУСК с выхода четвертого нуль-органа 30 (НO4) или выхода пятого нуль-органа 44 (НO5) через блоки промежуточных реле 31 (БР3) и 34 (БР4) запускает программатор 21 (П), который строит траекторию изменения скольжения при его начальном значении
Figure 00000039
, равном величине KS ПУСК, измеренной в момент включения четвертого нуль-органа 30 (НO4) или пятого нуль-органа 44 (НO5). В программатор 21 (П) вводят значения интервала регулирования Ty, постоянных инерции турбоагрегата Tj подключенных к секциям шин подстанции, коэффициента синхронной частоты Кω0=1 о.е. (314 рад/с), длительности первого подынтервала регулирования
Figure 00000040
, разность фаз напряжений между секциями шин подстанции
Figure 00000041
и коэффициент пропорциональности
Figure 00000042
.
Программатор 21 (П) формирует движение роторов турбоагрегатов, подключенных к секциям шин подстанции посредством изменения уставки второго регулятора 41 (Р2) частоты вращения турбоагрегата, которая пропорциональна частоте напряжения секций шин подстанции, в виде некоторой функции KS(t).
Построение функции изменения скольжения на первом подынтервале регулирования:
1. Определение времени начала второго подынтервала регулирования t2
Figure 00000043
,
где t1 - время начала первого подынтервала регулирования.
2. Определение небаланса мощности на валу турбоагрегата потерявшей питание секции шин
Figure 00000044
на первом подынтервале регулирования
Figure 00000045
.
3. Определение значения коэффициента скольжения
Figure 00000046
в конце первого подынтервала регулирования
Figure 00000047
.
4. Определение значения коэффициентов скольжения
Figure 00000012
на первом подынтервале регулирования.
Figure 00000048
,
где t - переменная времени подынтервалов регулирования.
Сигнал
Figure 00000012
поступает во второй регулятор 41 (Р2), с помощью которого определяют коэффициент
Figure 00000014
пропорциональный изменению расхода топлива посредством дозатора в приводе турбоагрегата, подключенной к потерявшей питание секции шин:
Figure 00000015
.
В момент равенства частот возбужденной турбоагрегата и сети, в конце первого подынтервала регулирования KS=0 и срабатывает седьмой нуль-орган 49 (НO7). В программатор 21 (П) заранее вводят значение длительности второго подынтервала регулирования
Figure 00000049
. Программатор 21 (П) строит взаимосвязанные функции изменения угла разности фаз и скольжения на втором подынтервале регулирования [t2, t3] при нулевом начальном значении скольжения KS=0 и начальном значении угла разности фаз
Figure 00000050
, равном измеренному реальному значению в момент включения нуль-органа 49 (НO7) на измерительном входе разности фаз программатора 21 (П).
Построение взаимосвязанных функций изменения угла разности фаз и скольжения на втором подынтервале регулирования:
1. Определение времени начала третьего подынтервала регулирования t3
Figure 00000051
,
2. Определение небаланса мощности на валу турбоагрегата потерявшей питание секции шин
Figure 00000052
на втором подынтервале регулирования
Figure 00000053
.
3. Определение значения коэффициента угла разности фаз
Figure 00000054
в начале третьего подынтервала регулирования
Figure 00000055
.
4. Определение значения коэффициентов угла разности фаз Kδp на третьем подынтервале регулирования
Figure 00000056
.
5. Определение значения коэффициента скольжения
Figure 00000057
в начале третьего подынтервала регулирования
Figure 00000058
.
6. Определение значения коэффициента скольжения
Figure 00000012
на третьем подынтервале регулирования
Figure 00000059
.
Сигнал
Figure 00000012
поступает во второй регулятор 41 (Р2), с помощью которого определяют коэффициент
Figure 00000014
, пропорциональный изменению расхода топлива посредством дозатора в приводе турбоагрегата, подключенной к потерявшей питание секции шин:
Figure 00000015
.
Программатор 21 (П) строит взаимосвязанные функции изменения угла разности фаз и скольжения на третьем подынтервале регулирования [t3, tT].
Построение взаимосвязанных функций изменения угла разности фаз и скольжения на третьем подынтервале регулирования:
1. Определение длительности третьего подынтервала регулирования
Figure 00000060
Figure 00000061
.
2. Определение небаланса мощности на валу турбоагрегата потерявшей питание секции шин
Figure 00000062
на третьем подынтервале регулирования
Figure 00000063
.
3. Определение значения коэффициента скольжения
Figure 00000064
в конце третьего подынтервала регулирования
Figure 00000065
.
4. Определение значения коэффициента скольжения
Figure 00000012
Figure 00000066
.
5. Определение значения коэффициентов угла разности фаз
Figure 00000067
в конце третьего подынтервала регулирования
Figure 00000068
.
6. Определение значения коэффициентов угла разности фаз Kδp в конце третьего подынтервала регулирования
Figure 00000069
.
Сигнал
Figure 00000012
поступает во второй регулятор 41 (Р2), с помощью которого определяют коэффициент
Figure 00000014
, пропорциональный изменению расхода топлива посредством дозатора в приводе турбоагрегата, подключенной к потерявшей питание секции шин подстанции:
Figure 00000015
.
В конце третьего подынтервала регулирования [t3, tT], а соответственно и всего интервала регулирования KδP=0 и KS=0. Шестой нуль-орган 48 (НО6) определяет момент, когда разность фаз становится равной нулю и подает сигнал на включение секционного выключателя 47 подстанции. Этот сигнал проходит через ключ 46 (К), открытый сигналом с одного из блоков промежуточных реле 31 (БР3), 34 (БР4).
Таким образом, предложенное устройство позволяет осуществить синхронное включение секций шин подстанции с подключенными к ним турбоагрегатами малой мощности.

Claims (1)

  1. Устройство автоматического включения резервного питания с контролем синхронизма на понижающей подстанции с турбоагрегатами малой мощности, содержащее измерительные трансформаторы напряжений первой и второй секций шин понижающей подстанции, отличающееся тем, что измеритель разности фаз (3) соединен с первым (1) и вторым (2) измерителем частоты напряжения, которые соответственно подключены к первому (4) и второму (5) измерительным трансформаторам напряжения первой (6) и второй (7) секции шин понижающей подстанции, при этом к первому измерителю частоты напряжения (1) последовательно подключены первый инвертор (8), первый сумматор (9), первый нуль-орган (10), а первый блок промежуточных реле (11) содержит первый нормально замкнутый контакт (12) и первый нормально разомкнутый контакт (13), который соединен с первым нуль-органом (10), второй блок промежуточных реле (14) содержит второй нормально замкнутый контакт (15) и второй нормально разомкнутый контакт (16), ко второму нормально замкнутому контакту (15) подключен третий нормально замкнутый контакт (17), связанный с первым выходным реле (18) первого выключателя (19), подключенного к первому силовому трансформатору (20), который соединен с электрической сетью, а третий нормально замкнутый контакт (17) соединен с программатором (21), который подключен к первому сумматору (9), к первому регулятору (22), который через четвертый нормально-замкнутый контакт (23) подключен к дозатору первого турбоагрегата (24), причем к первому измерителю частоты напряжения (1) подключен первый регулятор (22), а к первому сумматору (9) подключен второй нуль-орган (25), к которому подключен второй нормально разомкнутый контакт (16), а второй нормально замкнутый контакт (15) подключен к первому нормально разомкнутому контакту (13), к первому нормально замкнутому контакту (12) подключен второй нормально разомкнутый контакт (16) и пятый нормально замкнутый контакт (26), который соединен с выходным реле (18) выключателя (19) и с программатором (21), к первому сумматору (9) подключен третий нуль-орган (27), соединенный с программатором (21), ко второму измерителю частоты напряжения (2) последовательно подключены второй инвертор (28), второй сумматор (29), четвертый нуль-орган (30), а третий блок промежуточных реле (31) содержит шестой нормально замкнутый контакт (32) и третий нормально разомкнутый контакт (33), который соединен с четвертым нуль-органом (30), четвертый блок промежуточных реле (34) содержит седьмой нормально замкнутый контакт (35) и четвертый нормально разомкнутый контакт (36), к седьмому нормально замкнутому контакту (35) подключен восьмой нормально замкнутый контакт (37), связанный с выходным реле (38) выключателя (39), подключенного ко второму силовому трансформатору (40), который соединен с электрической сетью, ко второму сумматору (29) подключен программатор (21), к которому подключен второй регулятор (41), который через девятый нормально замкнутый контакт (42) подключен к дозатору второго турбоагрегата (43), при этом ко второму измерителю частоты напряжения (2) подключен второй регулятор (41), ко второму сумматору (29) подключен пятый нуль-орган (44), к которому подсоединен четвертый нормально разомкнутый контакт (36), а седьмой нормально замкнутый контакт (35) подключен к третьему нормально разомкнутому контакту (33), к шестому нормально замкнутому контакту (32) подключен четвертый нормально разомкнутый контакт (36) и десятый нормально замкнутый контакт (45), который соединен со вторым выходным реле (38) второго выключателя (39) и с программатором (21), при этом третий (17), пятый (26), десятый (45), восьмой (37) нормально замкнутые контакты подключены к ключу (46), который соединен с секционным выключателем (47) подстанции, к измерителю разности фаз (3) подключен программатор (21) и шестой нуль-орган (48), который соединен с ключом (46), ко второму сумматору (29) подключен седьмой нуль-орган (49), соединенный с программатором (21), к первому сумматору (9) подключен второй измеритель частоты напряжения (2), а ко второму сумматору (29) подключен первый измеритель частоты напряжения (1).
RU2017130116A 2017-08-24 2017-08-24 Устройство автоматического включения резервного питания с контролем синхронизма на понижающей подстанции с турбоагрегатами малой мощности RU2660115C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017130116A RU2660115C1 (ru) 2017-08-24 2017-08-24 Устройство автоматического включения резервного питания с контролем синхронизма на понижающей подстанции с турбоагрегатами малой мощности

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017130116A RU2660115C1 (ru) 2017-08-24 2017-08-24 Устройство автоматического включения резервного питания с контролем синхронизма на понижающей подстанции с турбоагрегатами малой мощности

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2660115C1 true RU2660115C1 (ru) 2018-07-05

Family

ID=62816002

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017130116A RU2660115C1 (ru) 2017-08-24 2017-08-24 Устройство автоматического включения резервного питания с контролем синхронизма на понижающей подстанции с турбоагрегатами малой мощности

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2660115C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU217306U1 (ru) * 2022-12-16 2023-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Полумостовой усилитель мощности класса АВ

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2009597C1 (ru) * 1992-06-01 1994-03-15 Эрнст Кириллович Федоров Устройство для автоматического включения резервного питания потребителей с двигательной нагрузкой
RU2017307C1 (ru) * 1992-08-11 1994-07-30 Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения Устройство для автоматического включения резервного питания потребителей
US5502340A (en) * 1991-09-20 1996-03-26 Siemens Aktiengesellschaft Measuring process for obtaining a switching command in a rapid changeover device
US6560128B1 (en) * 1999-02-12 2003-05-06 Satcon Power Systems Canada Ltd. Ferroresonance-suppressing static transfer switch

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5502340A (en) * 1991-09-20 1996-03-26 Siemens Aktiengesellschaft Measuring process for obtaining a switching command in a rapid changeover device
RU2009597C1 (ru) * 1992-06-01 1994-03-15 Эрнст Кириллович Федоров Устройство для автоматического включения резервного питания потребителей с двигательной нагрузкой
RU2017307C1 (ru) * 1992-08-11 1994-07-30 Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения Устройство для автоматического включения резервного питания потребителей
US6560128B1 (en) * 1999-02-12 2003-05-06 Satcon Power Systems Canada Ltd. Ferroresonance-suppressing static transfer switch

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU217306U1 (ru) * 2022-12-16 2023-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Полумостовой усилитель мощности класса АВ

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Antonova et al. Distributed generation and its impact on power grids and microgrids protection
EP2937964A1 (en) Control method and control system for parallel operation between different types of power generator
CN105262376B (zh) 用于三相电机的星三角启动电路及其启动方法
RU2447565C1 (ru) Способ автоматического включения резервного электропитания потребителей и устройство для его осуществления
CN110034546B (zh) 逆变器与发电机并联供电的低压交流配电网短路保护方法
CN110492477A (zh) 一种环网控制器及控制方法
RU2660115C1 (ru) Устройство автоматического включения резервного питания с контролем синхронизма на понижающей подстанции с турбоагрегатами малой мощности
RU2398338C1 (ru) Способ автоматического включения резервного электропитания потребителей (варианты) и устройство для его осуществления
CN205092798U (zh) 用于三相电机的星三角启动电路
CN207353904U (zh) 一种发电机组和市电同步并网的双电源切换控制系统
CN203151410U (zh) 两台电动机一用一备互为备用的自动切换控制器
Mondal et al. Modeling, analysis and evaluation of smart load functionality in the CERTS Microgrid
CN105564622B (zh) 基于接触器的船舶电能分配控制装置及控制方法
CN208548846U (zh) 一种低频分闸回路
CN104078951B (zh) 一种基于相间弧光电压特性线路相间故障双端保护方法
CN208353256U (zh) 变频故障切工频控制电路
CN201797299U (zh) 一种逆功率继电器
Qiang et al. A study on capacity of distributed generation and its effect on short circuit current at micro-grid operation mode
CN206559259U (zh) 低压异步电动机无功就地补偿装置
CN204206035U (zh) 水轮机双电源自动保护手、电动两用调速装置
RU165412U1 (ru) Устройство адаптивной многопараметрической резервной защиты трансформаторов ответвительных подстанций воздушной линии
Shrestha et al. Out-of-step protection using the analysis of electrical power vs speed deviation in state plane
RU2759512C1 (ru) Устройство направленной адаптивной токовой отсечки электродвигателей
CN204330880U (zh) 一种带负荷开关状态检测功能的预付费电能表
Yandulskyi et al. CERTAIN ASPECTS OF AUTOMATIC FREQUENCY SHEDDING OPERATION

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200825