SU1663691A1 - Способ вы влени асинхронного режима электропередачи - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике, а именно к противоаварийной автоматике, и может быть использовано в автоматике ликвидации асинхронного режима. Цель изобретени  - повышение селективности и устойчивости функционировани . Она достигаетс  за счет того, что, контролиру  фазовый угол между напр жением и током и режимный параметр в точке электропередачи, измер ют два значени  фазового угла в моменты равенства режимного параметра в каждом цикле его колебаний заданному значению, соответствующему углам между электродвижущими силами по концам электропередачи, отличным от 0° и 180°, вычисл ют разность измеренных значений фазового угла и по превышению абсолютным значением этой разности установленного значени  фиксируют факт возникновени  асинхронного режима. Кроме того, вычисл ют сумму измеренных значений фазового угла, определ ют, в каком из заданных пределов эта сумма находитс , в зависимости от чего устанавливают положение центра качаний, фиксируют знак разности измеренных значений фазового угла и по знаку этой разности при известном положении центра качаний определ ют знак взаимного скольжени . 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к противоаварийной автоматике энергосистем, и может быть использовано , например, в автоматике ликвидации асинхронного режима (АЛАР).

Цель изобретени  - повышение селективности и устойчивости функционировани ,

На фиг. 1 (а,б) представлены соответственно схема и векторна  диаграмма электропередачи; на фиг.2 - изменение тока I электропередачи и фазового угла р в зависимости от угла д дл  различных значений коэффициентов К и а; на фиг.З - зависимости от К и а разности Ду фазовых углов, фиксируемых при различных значени х 5i(52) углов д между эквивалентными ЭДС; на фиг.4 и 5 - функциональна  схема, реализующа  предлагаемый способ, и временные диаграммы, по сн ющие ее работу.

Фазовый угол р между током и напр жением в контролируемой точке электропередачи может быть определен по следующим формулам: р arg U - arg I arg U - arg A U + (fh ; (1)

., ssin д

arg ид о - arctg

1 -a

О

о

CJ

о чэ

(2)

при а

+ COS д

«эцк ;

(3)

arg Д U д + arctg к l 6 при К 1 ; (4) argAU-JT-arctg-j g при К 1 .(5)

В формулах (2) и (3) «эцк соответствует электрическому центру качаний (ЭЦК) на электропередаче, в котором напр жение 0 снижаетс  до нул  при 6 180°. Остальные обозначени  в приведенных формулах пон тны из обозначений на схеме электро- передачи, обычно используемой дл  упрощенного анализа асинхронного режима (а.р.) и на ее векторной диаграмме, которые приведены на фиг.16.

В качестве режимных параметров, имеющих экстремальные значени  при д рав- ном 0 или 180°, могут быть использованы ток I электропередачи, напр жение контролируемой точке или сопротивление Z, равное .

Рассмотрим в качестве примера ток I, абсолютное значение которого дл  схемы электропередачи (фиг.1), определ етс  по следующей формуле:

1 Й УК2-2К-со8(5 + 1 -(6)

где 7.Э - модуль эквивалентного сопротивлени  электропередачи.

Зависимости I и (р от угла (построенные по формулам (1)-(6) дл  различных значений К и а,показаны на фиг.2. Там же показан уровень 0, на котором измер ютс  два значени  р и pi (I 1,2,3,4) фазового угла, соответствующих в цикле а.р. значени м 5i и & (К 0,8) угла д, существенно отличным от 0 и 180°. Затем согласно способу вычисл ют разность Д измеренных значений фазового угла:

Ду 0zi-0 n.(7)

При синхронных качани х угол периодически увеличива сь и уменьша сь, не может превысить 180°, поэтому его значени  5i и дг теоретически равны между собой при неизменном К.

Поэтому значени  р и pz фазового угла также одинаковы, а разность по формуле (7) равна нулю. В цикле а.р. (фиг.2) , поэтому величина Ар существенно отлична от нул . Селективное по отношению к синхронным качани м вы вление а.р. обеспечиваетс  при выполнении услови 

ръл ,(8)

где |Ау)| - абсолютное значение Ду;

(pbn - заданный угол блокировки, при выборе которого должны учитыватьс  погрешность измерени  рп и рг изменение К в интервале фиксации и другие факторы,

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

обуславливающие отличие Л от нул  при синхронных ка чани х.

В любом случае должно выполн тьс  условие

рЬп ,(9)

где наименьшее возможное значение 1Д# в цикле а,р.

С помощью формул (1) и (5) нетрудно убедитьс , что Ар не зависит от эквивалентного угла рэ электропередачи, а зависит только от 5i (дг 360° - 3i), а и К. На фиг.З представлены кривые, показывающие зависимость Ду от а и К при 5i 90° и (5ч 120°. По этим кривым можно определить знаки диапазон изменени  каждого значени  а при изменении К в диапазоне 0,8-1,25, а угла (5i - в диапазоне 90-120°, включающем, в частности, значение д (фиг.2). Например, 120°, |Др|Мэкс 180° при а 0,4 и a 0,6, причем при указанных значени х а разность А отлична по знаку. С удалением контролируемой точки от ЭЦК уменьшаетс . Так, при a 0,2 и a 0,4 имеют место 75°, а 135°. Однако с учетом того, что устройства АЛАР, где может использоватьс  предлагаемый способ, размещаютс  вблизи ЭЦК по каждому сечению, их селективность по услови м (8) и (9) легко обеспечиваетс .

Кроме того, предлагаемый способ дает возможность обеспечить селективность также при внешнем а.р., позвол   однозначно определить положение ЭЦК относительно контролируемой точки электропередачи (слева или справа). Дл  этого необходимо вычислить сумму рг углов ф и р2 . Эта сумма при а.р. равна 2 рэ ( ) или -360° + 2 рэ ( а «эцк) в чем можно легко убедитьс , пользу сь формулами (1)-(5). Следовательно, при возможном изменении рэ от 30 до 110° области значений pz, соответствующие расположению ЭЦК по одну и другую стороны от контролируемой точки, не совмещаютс  и положение ЭЦК может быть определено фиксацией нахождени  при а.р. в заданных пределах .

Предлагаемый способ позвол ет определить дефицитную и избыточную части системы по знаку взаимного скольжени  Si2 эквивалентных ЭДС EI и Ё2 по концам электропередачи , который однозначно зависит от знака разности Дуэ при известном размещении ЭЦК относительно контролируемой точки. Так, при a «эцк (см. кривые 1 и 2 на фиг.2) Др 0, если Si2 0 (д увеличиваетс  от 0 до 360°), и ух 0 если Si2 0 (б уменьшаетс  от 360 до 0°), а при

(см. кривые 3 и 4 на фиг.2) наоборот Ау 0, если Si2 0, и Л у 0, если

.

Фиксаци  углов рм и (рп при заданных абсолютных значени х других режимных параметров Ц или Z позвол ет еще больше повысить селективность предлагаемого способа по отношению к внешнему а.р. Дело в том, что размах колебаний U (Z) сильно зависит от местоположени  контролируемой точки относительно ЭЦК, удаление которого при внешних а,р. приводит к быстрому уменьшению или отсутствию снижени  абсолютных значений 0(7) до заданных значений.

Таким образом, предлагаемый способ вы влени  а.р. обладает повышенными селективностью и устойчивостью функционировани , поскольку не подвержен вли нию изменени  эквивалентного угла (рэ а также исключает ложную фиксацию синхронных качаний, так как сужение зоны между измеренными значени ми р- и pi не приводит к выполнению услови  (8). Кроме того, способ позвол ет вы вить а.р. при заданном сочетании знака скольжени  Si2 между векторами ЭДС Ё1 и Ё2 и положени  ЭЦК относительно контролируемой точки, что повышает селективность и расшир ет возможности устройства, при которых этот способ может быть использован, по формированию управл ющего воздействи .

Функциональна  схема реализации предлагаемого способа (фиг.4) содержит преобразователи напр жени  1 и тока 2, фазовый детектор 3, орган 4 контрол  режимного параметра, логический элемент 5 типа 2ИЛИ-НЕ, устройства 6 и 7 выборки- хранени , формирователи импульсов по фронту 8 и спаду 9 входного сигнала,суб- страктор (вычитатель) 10, орган 11 сравнени , состо щий из формировател  12 модул , формировател  13 импульсов по спаду, компаратора 14 и логического элемента 15 типа 2И, сумматор 16, схему 17, сравнени , нуль-индикатор 18 и логические блоки 19 и 20.

Преобразователи 1 и 2 осуществл ют линейное преобразование входных сигналов в напр жени , измен ющиес  в рабочем диапазоне последующих элементов схемы, например операционных усилителей (ОУ). Кроме того, преобразователи осуществл ют электрическую разв зку цепей схемы и вторичных цепей измерительных трансформаторов. Преобразователь 1 может быть выполнен, например, с помощью промежуточного трансформатора, а преобразователь 2-е помощью параллельно соединенных активного шунта, включаемого в- токовые цепи, и промежуточного трансформатора .

Фазовый детектор 3 формирует на 5 выходе напр жение, пропорциональное фазовому углу р между контролируемыми напр жением Ц и током I электропередачи . Поскольку диапазон изменени  угла р может выходить за пределы ±2тг(фиг.2),

0 необходимо использовать фазовый детектор с расширенным диапазоном. Его установочный вход R (если потребуетс ) позвол ет в каждом цикле после выполнени - измерений возвращать выходное на5 пр жение в пределы, соответствующие ± 2 Л,с помощью логического элемента 5.

Орган контрол  режимного параметра может представл ть собой реле тока, напр жени  или сопротивлени  с коэффициентом

0 возврата, равным 1, дл  того, чтобы срабатывание и возврат реле происходили в цикле а.р. или качаний при заданном значении режимного параметра.

Устройство 6 и 7 выборки-хранени  по5 звол ют записывать на выходе входное напр жение при наличии управл ющего сигнала и хранить его в период отсутстви  этого сигнала. В схеме устройства 6 и 7 осуществл ют операцию измерени  напр 0 жений, пропорциональных углам и .

Формирователи 8 и 9 импульсов формируют на выходе короткие ( 1 мс) положительные импульсы соответственно по фронту и спаду входного сигнала, т.е. при

5 срабатывании и возврате органа 4, когда режимный параметр равен заданному значению . Выходы формирователей св заны с управл ющими входами устройств 6 и 7. Орган 11 сравнени  осуществл ют сравнение

0 с заданным значением абсолютного значени  выходного напр жени  вычитани  10, пропорционального разности Дуэ измер емых углов р2 и рт, (см. формулу (7)}, с помощью последовательно включенных

5 формировател  12 модул  и компаратора 14, а также благодар  формирователю 13 импульсов и элементу 15 типа 2И пропускает результат сравнени  на выход только после измерени  в каждом цикле напр жений,

0 пропорциональных упом нутым углам.

Орган 17 сравнени , который легко реализуетс  с помощью компараторов на ОУ, позвол ет установить нахождение в заданных пределах выходного напр жени  сум5 матора 16, пропорционального сумме уз фазовых углов рц и (рг.

Посредством нуль-индикатора 18 фиксируетс  знак выходного напр жени  вычитател  10, пропорционального Д.

Нуль-индикатор представл ет собой компаратор с нулевым опорным напр жением.

Логический блок 19 позвол ет установить знак взаимного скольжени  Si2 ЭДС Ё1 и Ё2 по концам электропередачи в зависимости от сочетани  знака Ар и значени  р .

z Логический блок 20 формирует команду соответствующим различным сочетани м при а.р. знака взаимного скольжени  и положени  ЭЦК относительно контролируемой точки.

Блоки 19 и 20 могут быть реализованы на интегральных логических микросхемах.

На временных диаграммах (фиг.5), по сн ющих работу функциональной схемы, прин ты следующие обозначени : Uij - напр жени  на j-м выходе i-ro блока, U0 - напр жение срабатывани  органа 4.

Схема работает следующим образом.

Напр жение 0 в контролируемой точке электропередачи и ее ток I поступает на входы преобразователей напр жени  1 и тока 2 через измерительные трансформаторы , уменьша сь соответственно в nv и пд раз (nv и ПА - коэффициенты трансформации измерительных трансформаторов напр жени  и тока). Выходные напр жени  Ui и Da преобразователей 1 и 2, осуществл ющих линейное преобразование входных сигналов, пропорциональны Ци I соответственно:

Vi-Ku-U ;(10)

U2 Ki I.(11)

где Ku и Ki - коэффициенты передачи преобразователей .

Напр жени  Ui и U2 подаютс  на входы фазового детектора 3, выходное напр жение Us которого пропорционально фазовому углу между Ui и U2, а следовательно, и углу р между 0 и I:

Оз Кур,(12)

где Ку-коэффициент пропорциональности,

Кроме того, оба напр жени  Ui и IJ2 подаютс  на входы органа 4 контрол  режимного параметра, если им  вл етс  сопротивление . При контроле напр жени  или тока к органу 4 подводитс  либо напр жение Ui, либо U2. Последнее показано на диаграмме (фиг.5), поскольку дл  примера в качестве контролируемого параметра вы- .бран ток I электропередачи,

В исходном состо нии, пока U2 Uo (l lo), выходное напр жение U4 органа 4 равно нулю, как и выходные напр жени  Us, Ug и Uis формирователей 8, 9 и 13 импульсов. При этом напр жение Ue и U на выходах устройств 6 и 7 выборки-хранени  могут в общем случае иметь произвольные значени  предшествующей записи. Напр жени  Uio, Ui6 и Ut2 на выходах вычитател  10, сумматора 16 и формировател  12 модул  также могут иметь неопределенные значени , поскольку они св заны со значени ми Ue и Uy:

Uio Ue-U7;(13)

Ui6 U6-U7;(14)

Ur2 lUrol- lUe-Uyl .(15)

На выходах блоков 14, 17-19 имеетс  одно из двух возможных значений напр жений Ui4, Ui, Ui8 и Uig; нулевое или положительное , которые соответствуют уровн м лог. О и 1. Однако схема не сработает,

так как U13 0 и, следовательно,

U15 U20.1 U20.2 U20.3 U20.4 0.

Напр жени  Ue и U на фиг.5 имеют дл  определенности нулевое значение в исходном режиме.

При увеличении тока I в а.р. срабатывает орган 4 в момент, когда U2 U0. При этом напр жение Щ становитс  положительным, а на выходе формировател  8 по вл етс  короткий положительный импульс, в течение которого напр жение Us записываетс  на выходе устройства 7 и напр жение U с учетом (12) становитс  пропорциональным первому измер емому значению рц фазового угла р:

U2 Ky-pii.(16)

После того, как в цикле а.р. напр жение U2 достигнет максимального значени , оно начнет уменьшатьс  и при U2 Uo орган 4 возвратитс  в исходное состо ние (). В

момент его возврата (спад ) на выходе формировател  9 по витс  положительный импульс Ug, а на выходе устройства 6 запишетс  другое значение Оз. пропор- ционаЬьное второму измер емому значению pzi фазового угла р. Напр жение Ue при этом станет равным

Ue IVpzi .(17)

Теперь напр жени  на выходах блоков 10, 16 и 12 с учетом формулы (7) и (13) - (17)

равны следующим значени м:

Uio ) Ар ; (18) Ui6 Mpzi+pii)Ky Уг ; (19)

Ul2 MAp| Ky|p2i (20)

При выполнении услови  (8) срабатыва- ет компаратор 14 (U14 0). При нахождении пределах, соответствующих нахождению ЭЦК справа от контролируемой точки (Жаэцк), напр жение Ui на выходе органа 17 сравнени  станет положи- тельным, как и напр жение Uie на выходе нуль-индикатора 18 (Ар 0). Работа блока 19 описываетс  следующей логической функцией:

U19 U17-U18 + U17 U18 .(21)

При положительном взаимном скольжении векторов Ё1 и Ё2 (Si2 0) согласно услови м, приведенным ранее, напр жение Uig равно уровню лог. 1 (Uw 0), так как в этом случае напр жени  Ui и Die либо оба равны нулю, либо оба положительны (соответствуют уровн м О или 1). Другие сочетани  значений Ui и Uie определ ют нулевое значение Dig, свидетельствующее о том, что Sia 0 .

В момент исчезновени  импульса Ug по его спаду на выходе формировател  13 формируетс  положительный импульс 1Мз, а так как Ui4 0, такой же положительный импульс Uis по вл етс  на выходе логического элемента 15 типа 2И. Выход элемента 15 служит выходом органа 11 и первым выходом устройства в целом (), и срабатывание элемента (Uis 0) свидетельствует о возникновении а.р.

Выходные напр жени  блока 20 могут стать положительными (уровень 1) только при положительном напр жении Uis согласно следующим логическим функци м: .

U2o.i Ui5-Ui7-Ui9;(22)

U20.2 Ui5-yi7-yi9;(23)

U20.3 Ui5-Ui7-Ui9;(24)

U20.4 U15 U17- U19.(25)

На временных диаграммах (фиг.5) положительный импульс по вл етс  на втором выходе логического блока 20, так как вы влен а.р. (Uis 0) при () и Si2 0 (Uig 0).

При синхронных качани х не выполн етс  условие (8) и, следовательно, не срабатывает компаратор 14 () и элемент 15 (U ), а по услови м (22)-(25) все выходные напр жени  блока 20 также останутс  равными нулю. В этом режиме схема не срабатывает ни по одному из ее выходов.

Claims (2)

1. Способ вы влени  асинхронного режима электропередачи, включающий контроль фазового угла между напр жением и током в точке электропередачи и режимного параметра в этой точке по абсолютной величине , имеющей экстремальные, значени  5 при углах между векторами EI и Ё2 электродвижущих сил по концам электропередачи, равных в асинхронном режиме 0 или 180°, отличающийс  тем, что, с целью повышени  селективности и устойчивости

0 функционировани , указанный контроль фазового угла осуществл ют путем непосред- ственного измерени  двух значений #1 и pi фазового угла в моменты равенства режимного параметра в каждом цикле

5 его колебаний заданному значению, соответствующему углам между векторами EI и Ё2, отличным от 0 или 180°, вычисл ют разность Лу измеренных значений (pi и р и по превышению абсолютным значением

0 этой разности установленного значени  фиксируют факт возникновени  асинхронного режима.

2. Способ по п.1,отличающийс  тем, что дополнительно вычисл ют сумму

5 измеренных значений (р и pi фазового угла, определ ют в каком из диапазонов или -360° + , где рэ - угол эквивалентного сопротивлени  электропередачи,находитс  сумма , если она находитс  в диапазоне

0 , фиксируют размещение электрического центра качаний между местом приложени  Ё2 и контролируемой точкой, а если сумма находитс  в диапазоне -360° + , фиксируют размещение упом нутого центра

5 между местом приложени  Ё1 и контролируемой точкой, определ ют знак разности и фиксируют его как знак взаимного скольжени  Si2 при размещении электрического центра качаний между местом

0 приложени  Ё2 и контролируемой точкой или фиксируют знак Si2 как противоположный знаку Д# при другом размещении электрического центра качаний.

Ч

1 4iY

3

J.

Ј

««

1,

0

о со о со

О

Фиг.4