SU1728927A1

SU1728927A1 - Способ автоматического включени резерва

Info

Publication number: SU1728927A1
Application number: SU904843086A
Authority: SU
Inventors: Светлана Иннокентьевна Вершинина; Станислав Иванович Гамазин; Года Семенович Нудельман; Дмитрий Борисович Понаровкин; Дмитрий Иванович Степанов; Эрнест Кириллович Федоров; Сергей Александрович Цырук
Original assignee: Московский энергетический институт
Priority date: 1990-06-27
Filing date: 1990-06-27
Publication date: 1992-04-23

Abstract

Использование: фиксирование нагруже- ни электроснабжени при любых видах повреждений в сети питани непосредственно после их возникновени , осуществление быстродействующего переключени не резервный источник питани -потребителей, содержащих синхронные двигатели. Сущность изобретени : в качестве контролируемых параметров режима подстанции с синхронной нагрузкой использованы напр жение пр мой последовательности и угол между векторами напр жени пр мой последовательности шин основного и резервного источников питани , направление активной мощности, значение и направление реактивной составл ющей тока пр мой последовательности на вводе шин основного источника питани и напр жение обратной последовательности шин основного источника. При изменении направлени активной мощности от шин к источнику питани одновременно со снижением напр жени пр мой последовательности шин основного источника питани ниже заданного уровн или с повышением угла между векторами напр жений пр мой последовательности больше заданного, а также при направлении реактивной составл ющей тока пр мой последовательности от шин к основному источнику одновременно с превышением заданных значений реак- тивной составл ющей тока пр мой последовательности и напр жени обратной последовательности шин основного источника переключают шины основного источника на резервный источник, одновременно провод фо рсировку синхронных двигателей. 1 ил. сл -ч ю

Description

Изобретение относитс к электротехнике , к способам автоматического включени резервного питани потребителей, содержащих синхронные двигатели (СД).

Известен способ включени резервного питани потребителей, содержащих преимущественно стабильную нагрузку в виде синхронных двигателей, в котором путем измерени интегрального значени разности фактически потребл емой нагрузкой активной мощности и моа ности, необходимой дл продолжени ее устойчивой работы в услови х нестабильности параметров сети, определ ют режим устойчивой работы СД, а при превышении полученным интегральным значением разности наперед заданного значени , соответствующего допустимому уровню устойчивой работы синхронной нагрузки, производ т переключение источников.

го XI

,

«vrj-еЛ

Данный способ включени резервного питани потребителей обладает низким быстродействием вследствие долгого сравнени (за определенный промежуток времени) фактически потребл емой активной мощно- сти с ее заданным значением. Недостатком данного способа вл етс также невозмож- ность определени удаленных однофазных КЗ в цеп х питани 110 кВ и выше вследствие незначительного изменени потребле- ни активной мощности. Однако при этом у СД существенно увеличиваетс внутренний угол д, приближа сь к критическому значению , и после отключени КЗ в цепи питани СД почти сразу же могут выпасть из синхро- низма.

Известен способ автоматического включени резервного питани потребителей , в котором путем измерени напр жени основного и резервного источников питани , угла между векторами напр жений основного и резервного источников, направлени активной мощности основного истрчника питани и определени превышени угла между указанными векторами и направлени активной мощности от шин потребител к основному источнику больше заданного производ т переключение потребител на резервный источник. Данное решение повышает быстродействие авто- матического включени резерва (АВР) за счет быстрого обнаружени потери питани при ложных отключени х в цепи питани и при трехфазных КЗ в цепи питани .

Недостатком данного способа вл етс невозможность обнаружени несимметричных КЗ (однофазных, двухфазных, двухфазных на землю) в цепи питани потребителей, вследствие того, что в этих режимах не мен етс направление актив- ной мощности на вводе шин подстанции и продолжаетс ее потребление двигательной нагрузкой. Как известно, несимметричные КЗ составл ют до 90 % от всех видов нарушени электроснабжени потребите- лей. Следовательно, в этих режимах фиксаци повреждени и переключение потребителей на резервный источник происходит только после отключени несимметричного КЗ штатной релейной защитой. За это врем СД или выпадают из синхронизма , или их внутренний угол 5 возрастает до критического значени так, что даже быстрое переключение может привести к про- тивовключению СД. По причине необходимости гашени пол у двигателей врем АВР увеличиваетс до с, а ресинхронизаци СД во многих случа х оказываетс невозможной. Это приводит к

существенным экономическим потер м, особенно на производствах с непрерывным технологическим циклом.

Цель изобретени - повышение чувствительности и быстродействи способа автоматического включени резерва.

Цель достигаетс тем, что в известном способе автоматического включени резерва , заключающемс в измерении напр жени пр мой последовательности шин основного и резервного источников питани , угла между векторами напр жений пр мой последовательности шин основного и резервного источников питани , определении направлени активной мощности на вводе шин основного источника питани , переключении шин основного источника на резервный источник питани при снижении напр жени пр мой последовательности шин основного источника ниже заданного или превышении угла между векторами напр жений пр мой последовательности больше заданного и при направлении активной мощности от шин к основному источнику питани , согласно изобретению дополнительно определ ют направление и значение реактивной составл ющей тока пр мой последовательности на вводе шин основного источника, значение напр жени обратной последовательности шин основного источника и,при направлении реактивной составл ющей тока пр мой последовательности от шин к основному источнику и превышении последней и напр жением обратной последовательности заданных значений также производ т переключение шин основного .источника на резервный источник питани , причем одновременно с переключением во всех случа х осуществл ют форсировку возбуждени синхронных двигателей.

В предлагаемом способе АВР за счет определени направлени и значени реактивной составл ющей тока пр мой последовательности на вводе и напр жени обратной последовательности шин основного источника питани и определени превышени этими параметрами заданных значений удаетс повысить чувствительность к однофазным, двухфазным и двухфазным на землю коротким замыкани м в цепи питани шин за счет того, что эти параметры контрол измен ютс одновременно и существенно именно при указанных видах КЗ в сети . Напр жение обратной последовательности в указанных режимах может возрасти от нул (в нормальном режиме работы подстанции) до 0,5 UH при близком металлическом двухфазном КЗ в цепи питани шин подстанций.

Реактивна составл юща тока пр мой последовательности Ир на вводе, направленна в нормальном режиме работы СД от шин к источнику питани (по причине перевозбуждени СД), может измен тьс при несимметричных КЗ от 0,44, Ј. н.сд (СД с cos ,9, ) до (3-4) 2. |н.сд (где п - число СД, н.сд - номинальный ток СД). Подобрав определенные уставки в блоках контрол напр жени обратной последовательности ,10 UH и реактивной составл ющей тока пр мой последовательности ,5 j 1н,сд, МОЖНО

быстро определить возникновение несимметричных КЗ в цепи питани потребителей , подать сигнал на форсировку СД дл повышени их устойчивой работы и одно-, временно переключить шины основного источника питани на резервный источник питани . При этом одновременна форси- ровка возбуждени СД и переключение их на резервный источник питани существенно уменьшает ток включени секции и врем переходного процесса на подстанции.

При условии возникновени несимметричных КЗ на шинах основного источника питани или на отход щих лини х реактивна составл юща тока пр мой последова- тельности Нр, как и активна мощность, направлена на вводе от источника к шинам, что позвол ет блокировать АВ Р.

. Таким образом, реактивна составл юща тока пр мой последовательности Нр блокируют АВР при направлении ее от источника питани к шинам, а также oj шин к источнику при значени х jip 0,5 i. )н,сд. При значени х Нр 0,5 5 1и.Сд, что возникает при всех видах КЗ в цепи питани , автоматическое включение резерва разрешено ..

В режиме замыкани на землю в сет х с изолированной нейтралью 6-35 кВ даже в цепи питани шин СД остаютс в синхронизме без увеличени внутреннего угла 5 и нет необходимости переключени их на резервный источник питани . При этом реак-. тивна составл юща тока пр мой последовательности Нр не измен етс от. нормального значени , а напр жение обратной последовательности U2 ШИН ОСНОВт. ного источника питани при этом равно нулю и, следовательно, нет сигнала на АВР.

При пусках мощных СД на электрически св занных соседних подстанци х 6-10 кВ может произойти существенна посадка напр жени (до 0,7-0,8 UH) и возрасти.реактивна составл юща тока пр мой последовательности на вводе шин основного источника питани выше величины уставки ,5 Sf н,сд. Но при этом напр жение обратной последовательности U2 равно нулю за счет симметричного снижени напр жени во всей цепи питани и сигнал на 5 АВР не проходит.

На чертеже приведена блок-схема способа автоматического включени резерва.

Блок-схема включает вводные выключатели 1 и 2, секционный выключатель 3,

10 трансформаторы 4 и 5 напр жени , блок 6 контрол уровн напр жени шин основного и резервного источников и направлени активной мощности на вводе шин основного источника, блок 7 контрол напр жени об15 ратной последовательности шин основного

источника, блок 8 контрол реактивной составл ющей тока пр мой последовательности , логический элемент 2-И 9; логический элемент 2-Й Л И 10, возбудительное устрой0 ствоСД 11; СД 12, трансформатор 13 возбудительного устройства, блок 14 . автоматического включени резерва, трансформатор 15 тока.

Основной источник питани через вы5 ключатель 1 подключен к первой секции шин потребител , имеющего синхронные двигатели. Резервный источник через выключатель 2 подключен .к другой секции шин, котора также может иметь в качестве

0 нагрузки синхронные двигатели. Секционный выключатель 3 нормально отключен. Блок 6 контрол уровн напр жени шин основного и резервного источников питани , угла между векторами напр жений шин

5 основного и резервного источников и направлени активной мощности на вводе шин основного источника подключен к напр жени м шин основного и резервного источников питани через трансформаторы 4

0 и 5 напр жени , к трансформатору 15 тока основного источника питани , а выход блока 6 подключен к первому входу логического элемента 2-ИЛИ 10. Блок 7 контрол напр жени обратной последовательности под5 ключей к трансформатору 4 напр жени шин основного источника питани , а вывод блока 7 соединен с первым входом логического элемента 2-Й 9.

Входы блока 8 контрол направлени и

0 значени реактивной составл ющей тока пр мой последовательности соединены с выходом трансформатора 4 напр жени и трансформатора 15 тока шин основного источника питани , а выход- с вторым входом

5 логического элемента 2-Й 9.

Выход логического элемента 2-Й 9 соединен с вторым входом логического элемента 2-ИЛИ 10, а выход последнего подключен к цепи форсировки возбудительного устройства 1.1 и блоку 14 автоматического включени резерва. Возбудительное устройство 11 питаетс .от трансформатора 13 и подключено к обмотке возбуждени СД 12.

В нормальном режиме питание потребителей каждой секции шин осуществл етс от своего источника питани , при этом вводные выключатели 1 и 2 включены, а секционный выключатель 3 отключен. Входные сигналы блоков 6-8 соответствуют нормальному режиму работы и на выходе у этих блоков сигнал равен нулю. На выходе логического элемента 2-Й 9, логического элемента 2-ИЛИ 10 сигнал также равен нулю, и поэтому не работает цепь форсировки возбудительного устройства 11 и блок автоматического включени резерва.

При потере питани секции шин основного источника за счет трехфазного КЗ или ложного отключени выключателей в цепи питани начинаетс выбег синхронных двигателей . Активна мощность в этом режиме мен ет свой знак и направлена от шин к источнику питани . Это приводит к срабатыванию блока 6 или по уровню напр жени , или по углу между векторами напр жений двух секций. На выходе логического элемента 2-ИЛИ 10 по вл етс сигнал уровн логической единицы и происходит форсировка СД и переключение секции шин основного источника питани на резервный источник.

При несимметричных КЗ (КЗ1, КЗ2, КЗ1 1) в цепи питани активна мощность на вводе шин не мен ет свой знак и происходит потребление СД активной мощности. В св зи с этим блок 6 не работает. Однако в указанных режимах нарушени электроснабжени напр жение обратной последовательности Угна шинах основного источника резко возрастает от нул до уставки ,1 UH и выше . На выходе блока 7 контрол напр жени обратной последовательности по вл етс сигнал уровн логической единицы . Реактивна составл юща тока пр мой последовательности, направленна от шин к источнику питани , также резко возрастает и превышает заданную уставку .5 5U 1н.сд. При этом на выходе блока 8 также по вл етс сигнал уровн логической единицы. Это приводит к по влению на выходе логического элемента 2-Й 9 и 2гИЛИ 10 сигнала уровн логической единицы и, соответственно, к форсировке возбуждени СД12, срабатыванию блока 14 АВР и переключению шин основного источника питани на резервный источник питани .

При очень удаленных несимметричных КЗ в цепу питани , когда U2 0,1 UH и I.IP 0,5 S 1н.сд нормальна работа синхронных двигателей не нарушаетс . Внутренний угол д у СД находитс в рабочих пределах и после отключени КЗ остаетс резерв времени дл быстрого переключени СД на резервный источник питани без

выхода их из синхронизма. Очевидно, что дл сохранени СД в синхронизме при указанных выше нарушени х электроснабжени вводные выключатели 1,2 и секционный выключатель 3 должны быть быстродействующими с временем включени и отключени не более 0,03 с. При отсутствии таких выключателей предлагаемый способ АВР позвол ет путем быстрого обнаружени трехфазных и несимметричных КЗ в цепи

питани отключить вводный выключатель 1 основного источника и исключить подпитку места КЗ от синхронных двигателей, что положительно сказываетс на работе не только электрооборудовани , но и СД.

Предлагаемый способ АВР применим и дл двухстороннего действи . Дл этого необходима установка дополнительных блоков 7-9, подключенных к трансформатору напр жени и трансформатору тока резервного источника питани . При этом на шинах резервного источника должны быть синхронные двигатели.

Функциональные блоки 6-8 могут быть получены на существующей элементной базе с использованием операционных усилителей в режиме сумматоров, пороговых элементов, формирователей импульсов несовпадени и реагирующих органов, фазо- поворотных и интегрирующих R-C цепочек,

триггеров Шмитта.

Использование предлагаемого способа АВР обеспечивает по сравнению с существующими способами повышение чувствительности АВР к несимметричным

КЗ в цепи питани шин подстанции за счет определени направлени и значени реактивной составл ющей тока пр мой последовательности на вводе шин и напр жени обратной последовательности шин основного источника питани , вл ющихс наиболее информативными параметрами контрол при указанных видах КЗ; повышение быстродействи АВР за счет непосредственного реагировани на

изменение значени напр жени обратной последовательности и направлени и значени реактивной составл ющей тока пр мой последовательности, одновременной выдачи сигнала на форсировку СД и переключение шин основного источника на резервный и достижени в результате этого скорейшего наступлени установившегос режима; уменьшение случаев нарушени технологического процесса, отключение ответственных потребителей вследствие повышени эффективности работы АВР.

Claims

Формула изобретени

Способ автоматического включени ре- зерва, заключающийс в измерении напр жени пр мой последовательности шин основного и резервного источников питани , угла между векторами напр жений пр мой последовательности шин основного и резервного источников питани , определении направлени активной мощности на вводе шин основного источника питани , переключении шин основного источника на резервный источник питани при снижении напр жени пр мой последовательности шин основного источника ниже заданного или превышении угла между векторами напр жений пр мой последовательности больше заданного и при направлении ак-

тивной мощности от шин. к основному источнику питани , отличаю щи и с тем, что, с целью повышени чувствительности и быстродействи , дополнительно определ ют направление и значение реактивной составл ющей тока пр мой последовательности на вводе шин основного источника, значение напр жени обратной последовательности шин основного источника и при направлении реактивной составл ющей тока пр мой последовательности от шин к ос- новному источнику и превышении последней и напр жением обратной последовательности шин основного источника за- данных значений также производ т переключение шин основного источника на резервный источник питани , причем одновременно с переключением во всех случа х осуществл ют форсировку возбуждени синхронных двигателей. .