Способ выявления асинхронного режима электропередачи
Изобретение относится к электротехнике, а именно к противоаварийной автоматике, и может быть использовано в автоматике ликвидации асинхронного режима. Цель изобретения - повышение селективности и устойчивости функционирования. Она достигается за счет того, что, контролируя фазовый угол между напряжением и током и режимный параметр в точке электропередачи, измеряют два значения 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°, вычисляют разность измеренных значений фазового угла и по превышению абсолютным значением этой разности установленного значения фиксируют факт возникновения асинхронного режима. Кроме того, вычисляют сумму измеренных значений фазового угла, определяют, в каком из заданных пределов эта сумма находится, 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 определяют знак взаимного скольжения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
СОК)З СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР,; ".,,и".цh в 1,:: 10 .л кол И г."и"",1- :;.:: .дЦЦ, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К при а (- — — 1- — — аэрк: sIn д arg 0„= агстц а (2) (3) приа> = аэцк; (21) 4672476/07 (22) 03.04.89 (46) 15.07.91. Бюл. ¹ 26 (71) Дальневосточный политехнический институт им. В.В. Куйбышева (72) А.С. Пастухов (53) 621.316.925 (088.8) (56) Труды института Энергосетьпроект, Вып.4, М., 1974, с. 92,96. (54) СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к противоаварийной автоматике, и может быть использовано в автоматике ликвидации асинхронного режима. Цель изобретения — повышение селективности и устойчивости функционирования. Она достигается за счет того, что, контролируя фазовый угол между напряжением и током и режимный параметр в точке электропередаИзобретение относится к электротехнике, а именно к противоаварийной автоматике энергосистем, и может быть использовано, например, в автоматике ликви- ° дации асинхронного режима (АЛАР). Цель изобретения — повышение селективности и устойчивости функционирования, На фиг.1 (а,б) представлены соответственно схема и векторная диаграмма электропередачи; на фиг.2 — изменение тока электропередачи и фазового угла р в зависимости от угла д для различных значений коэффициентов К и а; на фиг,3 — зависимости от К и а разности Лр фазовых углов, фиксируемых при различных значениях д1(д2) углов д между эквивалентными ЭДС; на фиг.4 и 5 — функциональная схема, реали„„5U„„1663691 А1 чи, измеряют два значения 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, вычисляют разность измеренных значений фазового угла и по превышению абсолютным значением этой разности установленного значения фиксируют факт возникновения асинхронного режима. Кроме того, вычисляют сумму измеренных значений фазового угла, определяют, в каком из заданных пределов эта сумма находится, 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 определяют знак взаимного скольжения. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. зующая предлагаемый способ, и временные диаграммы, поясняющие ее работу, Фазовый угол р между током и напряжением в контролируемой точке электропередачи может быть определен по следующим формулам: p=arg U> — arg l =arg U> arg ЛО+p;(1) sin д arg 0 = д — arctg A 1 — а К+созд 1663691 sin д arg AU=B+arctg „. — д-при К>1;(4) ага Л0 =я-arctg — а — 1 — пРи К < 1.(5) К sin д К. cos В формулах {2) и (3) аэцк соответствует электрическому центру качаний (ЗЦК) на электропередаче, в котором напряжение U снижается до нуля при д = 180О. Остальные обозначения в приведенных формулах понятны из обозначений на схеме электропередачи, обычно используемой для упрощенного анализа асинхронного режима (а.р.) и на ее векторной диаграмме, которые приведены на фиг,1б. B качестве режимных параметров, имеющих экстремальные значения при д равном 0 или 180, могут быть использованы ток! электропередачи, напряжение U в контролируемой точке или сопротивление Z, равное 0, /l. Рассмотрим в качестве примера ток 1, абсолютное значение которого для схемы электропередачи (фиг.1), определяется по следующей формуле: Z, К вЂ” 2 К созд+1 ° (6) 2 где Z> — модуль эквивалентного сопротивления электропередачи, Зависимости I и р от угла д,построенные по формулам (1) — (6) для различных значений К и a,ïoêàçàíû на фиг.2. Там же показан уровень 1О, на котором измеряются два значения р1 и pat (I = 1,2,3,4) фазового угла, соответствующих в цикле а.р, значениям д1и (К= 0,8) угла д,существенно отличным от 0 и 180 . Затем согласно способу вычисляют разность Л р измеренных значений фазового угла: Ap =+i — p1i. (7) При синхронных качаниях угол д,периодически увеличиваясь и уменьшаясь, не может превысить 180О, поэтому его значения д1 и Bz теоретически равны между собой при неизменном К. Поэтому значения рц и pzi фазового угла также одинаковы, а разность Ар по формуле (7) равна нулю, В цикле а.р. (фиг.2) Bz= 360 — д1, поэтому величина h p существенно отлична от нуля, Селективное по отношению к синхронным качаниям выявление а.р. обеспечивается при выполнении условия! Лф! >.дабл ° (8) где Лф! — абсолютное значение h, р; фью — заданный угол блокировки, при выборе которого должны учитываться погрешность измерения уц и о2 изменение К в интервале фиксации и другие факторы, 5 55 обуславливающие отличие Ар от нуля при синхронных качаниях. В любом случае должно выполняться условие уел < 1Лф1мин (9) где IApl — наименьшее возможное значение IApl в цикле а,р, С помощью формул (1) и (5) нетрудно убедиться, что А р не зависит от эквивалентного угла Ь электропередачи, а зависит только отде (д2=360Π— д1), аи К. На фиг,3 представлены кривые, показывающие зависимостьAp ота и К при д1=90 и д1 = = 120О. По этим кривым можно определить знак и диапазон изменения Л р для каждого значения а при изменении К в диапазоне 0,8 — 1,25, а угла д1 — в диапазоне 90 — 120, включающем, в частности, значение д 1 (фиг.2). Например, !Лфмин= 120, 1Apl макс = 180 при a = 0,4 и a = 0,6, причем при указанных значениях а разность Ap отлична по знаку. С удалением контролируемой точки от ЗЦК Ihpl уменьшается. Так, при а = 0,2 и а = 0,4 имеют место IAplMMH = 75О, а I 6 ð1ìàêñ= 135О. Однако с учетом того, что устройства АЛАР, где может использоваться предлагаемый способ, размещаются вблизи ЭЦК по каждому сечению, их селективность по условиям (8) и (9) легко обеспе-. чивается. Кроме того, предлагаемый способ дает возможность обеспечить селективность также при внешнем а.р., позволяя однозначно определить положение ЭЦК относительно контролируемой точки электропередачи (слева или справа), Для этого необходимо вычислить сумму р углов рн и рг . Эта сумма при а.р. равна 2 p (а <аэцк ) или -360 + 2 rp (а )аэцк) в чем можно легко убедиться, пользуясь формулами (1)-(5). Следовательно, при возможном изменении р, от 30 до 110 области значений р соответствующие расположению ЗЦК по одну и другую стороны от контролируемой точки, не совмещаются и положение ЭЦК может быть определено фиксацией нахождения при а.р. в заданных пределах. Предлагаемый способ позволяет определить дефицитную и избыточную части системы по знаку взаимного скольжения Slz эквивалентных ЭДС El и Е2 по концам электропередачи, который однозначно зависит от знака разности h p при известном размещении ЭЦК относительно контролируемой точки. Так, при а < аэцк (см. кривые 1 и 2 на фиг,2) Ap > О, если S12 > 0 (д увеличивается от 0 до 360 ), и p < 0 если S>z < 0 (д уменьшается от 360 до 0 ), а при 1663691 а(аэцк(см. кривые 3 и 4 на фиг.2) наоборот Ap< О, если S>z < О, и h p > О, если S12< 0 Фиксация углов p
Дело в том, что размах колебаний 0, (Z<) сильно зависит от местоположения контролируемой точки относительно ЭЦК, удаление которого при внешних а,р. приводит к быстрому уменьшению Лр! или отсутствию снижения абсолютных значений u {Z) до заданных значений. Таким образом, предлагаемый способ выявления а.р, обладает повышенными селективностью и устойчивостью функционирования, поскольку не подвержен влиянию изменения эквивалентного угла Ъ а также исключает ложную фиксацию синхронных качаний, так как сужение зоны, между измеренными значениями pz между векторами ЭДС Ei и Е2 и положения ЭЦК относительно контролируемой точки, что повышает селективность и расширяет воэможности устройства, при которых этот способ может быть использован, по форми-. рованию управляющего воздействия. Функциональная схема реализации предлагаемого способа (фиг.4) содержит преобразователи напряжения 1 и тока 2, фазовый детектор 3, орган 4 контроля режимного параметра, логический элемент 5 типа 2ИЛИ вЂ” НЕ, устройства 6 и 7 выборкихранения, формирователи импульсов по фронту 8 и спаду 9 входного сигнала,cy6страктор (вычитатель) 10, орган 11 сравнения, состоящий из формирователя 12 модуля, формирователя 13 импульсов по спаду, компаратора 14 и логического элемента 15 типа 2И, сумматор 16, схему 17, сравнения., нуль-индикатор 18 и логические блоки 19 и 20. Преобразователи 1 и 2 осуществляют линейное преобразование входных сигналов в напряжения,.изменяющиеся в рабочем диапазоне последующих элементов схемы, например операционных усилителей (ОУ). Кроме того, преобразователи осуществляют электрическую развязку цепей схемы и вторичных цепей измерительных трансформаторов. Преобразователь 1 может быть выполнен, например, с помощью промежуточного трансформатора, а преобразователь 2 — с помощью параллельно со5 15 40 ния выходного напряжения вычитания 10, пропорционального разности h,p измеряемых углов i и р1; (см. формулу (7)), с помощью последовательно включенных 45 формирователя 12 модуля и компаратора 14, а также благодаря формирователю 13 импульсов и элементу 15 типа 2И пропускает результат сравнения на выход только после измерения в каждом цикле напряжений, пропорциональных упомянутым углам. Орган 17 сравнения, который легко реа55 30 единенных активного шунта, включаемого в- . токовые цепи, и промежуточного трансформатора, Фазовый детектор 3 формирует на выходе напряжение, пропорциональное фазовому углу р между контролируемыми напряжением U и током l электропередачи. Поскольку диапазон изменения угла р может выходить за пределы +-2,7г(фиг.2), необходимо использовать фазовый детектор с расширенным диапазоном. Его установочный вход R (если потребуется) позволяет в каждом цикле после выполнения- измерений возвращать выходное напряжение в пределы, соответствующие <- 2 ж,с помощью логического элемента 5. Орган контроля режимного параметра может представлять собой реле тока, напряжения или сопротивления с коэффициентом возврата, равным 1, для того, чтобы срабатывание и возврат реле происходили в цикле а,р. или качаний при заданном значении режимного параметра, Устройство 6 и 7 выборки-хранения позволяют записывать на выходе входное напряжение при наличии управляющего сигнала и хранить его в период отсутствия этого сигнала, В схеме устройства 6 и 7 осуществляют операцию измерения напряжений, пропорциональных углам p) и pz. Формирователи 8 и 9 импульсов формируют на выходе короткие (< 1 мс) положительные импульсы соответственно по фронту и спаду входного сигнала, т.е. при срабатывании и возврате органа 4, когда режимный параметр равен заданному значению, Выходы формирователей связаны с управляющими входами устройств 6 и 7, Орган 11 сравнения осуществляют сравнение с заданным значением абсолютного значе.— лизуется с помощью компараторов на ОУ, позволяет установить нахождение в заданных пределах выходного напряжения сумматора 16, пропорционального сумме р фазовых углов p<) и pzi . Посредством нуль-индикатора 18 фиксируется знак выходного напряжения вычитателя 10, пропорционального Лф. 1 663691 Нуль-индикатор представляет собой компаратор с нулевым опорным напряжением. Логический блок 19 позволяет установить знак взаимного скольжения S>z ЭДС Е1 и Е2 по концам электропередачи в зависимости от сочетания знака Л р и значения Логический блок 20 формирует команду соответствующим различным сочетаниям при а.р. знака взаимного скольжения и положения ЗЦК относительно контролируемой точки. Блоки 19 и 20 могут быть реализованы . на интегральных логических микросхемах. На временныхдиаграммах(фиг.5), поясняющих работу функциональной схемы, приняты следующие обозначения: Оц — напряжения íà J-м выходе .i-ro блока, Up— напряжение срабатывания органа 4, Схема работает следующим образом. Напряжение U> в контролируемой точке электропередачи и ее ток поступает на входы преобразователей напряжения 1 и тока 2 через измерительные трансформаторы, уменьшаясь соответственно в nv и пд раз (пч и пд — коэффициенты трансформации измерительных трансформаторов напряжения и тока). Выходные напряжения 01 и Uz преобразователей 1 и 2, осуществляющих линейное преобразование входных сигналов, пропорциональны U è!ñooòâåòñòвенно: U1 = Ku ЦА, (10) U2= Kl (11) где Ко и Kl — коэффициенты передачи преобразователей. Напряжения 01 и Uz подаются на входы фазового детектора 3, выходное напряжение Оз которого пропорционально фазовому углу между U> и Uz, а следовательно, и yrnypмежду U и I: Оз= Ку. р, (12) где К вЂ” коэффициент пропорциональности, Кроме того, оба напряжения 0> и Uz подаются на входы органа 4 контроля режимного параметра, если им является сопротивление, При контроле напряжения или тока к органу 4 подводится либо напряжение Ul, либо 02. Последнее показано иа диаграмме (фиг,5), поскольку для примера в качестве контролируемого параметра выбран ток i электропередачи. B исходном состоянии, пока Uz < Uo (I< Io), выходное напряжение U4 органа 4 равно нулю, как и выходные напряжения 08, U9 и О!з формирователей 8, 9 и 13 импульсов. При этом напряжение U6 и 07 на выходах устройств 6 и 7 выборки-хранения могут в общем случае иметь произвольные значения предшествующей записи. Напряжения 0!о, 016 и 012 на выходах вычитателя 10, сумматора 16 и формирователя 12 модуля также могут иметь неопределенные значения, поскольку они связаны со значениями 06и U7:, 010 = 06 07, (13) 016= U6 — 07; (14) Un= !ОЮ!= !06-07! . (15) На выходах блоков 14, 17 — 19 имеется одно из двух возможных значений напряжений 014, 017, 018 и 019; нулевое или положительное, которые соответствуют уровням лог. "О" и "1". Однако схема не сработает, 5 10 дении р в пределах, соответствующих нахождению ЭЦК справа от контролируемой точки (а(аэцк), напряжение U>7 на выходе органа 17 сравнения станет положительным, как и напряжение 018 на выходе нуль-индикатора 18 (Qp > О). Работа блока 19 описывается следующей логической функцией: U19 = 017 018 + 017 018 55 (21) 15 так как 01з = О и, следовательно, U15 = Ого.1= 020.2 = U20.3 = Ого.4 = О. Напряжения 06 и 07 на фиг,5 имеют для определенности нулевое значение в исходном режиме. 20 При увеличении тока B а.р, срабатывает орган 4 в момент, когда Uz = Uo. При этом напряжение 04 становится положительным, а на выходе формирователя 8 появляется короткий положительный импульс, в тече25 ние которого напряжение Оз записывается на выходе устройства 7 и напряжение 07 с учетом (12) становится пропорциональным первому измеряемому значению pl! фазового yrna p; 30 02 = К Р1) . (16) После того, как в цикле а.р. напряжение Uz достигнет максимального значения, оно начнет уменьшаться и при Uz = Оо орган 4 возвратится в исходное состояние (04=0). В 35 момент его возврата (спад U4) на выходе формирователя 9 появится положительный импульс Ug, а на выходе устройства 6 запишется другое значение Оз, пропорциональное второму измеряемому значе4О нию i фазового угла р. Напряжение U6 при этом станет равным U6= К р Р2! (17) Теперь напряжения на выходах блоков 10, 16 и 12 с учетом формулы (7) и (13) — (17) 45 равны следующим значениям: 01о= К, (٠— Pl!) = K . Лф; (18) 016= К @2 +Pq!) = КР У z, (19) 012 — = К,р! Л р! = К р! уг! — рп (20) При выполнении условия (8) срабатывает компаратор 14 (014 > О). При нахож1663691 5 15 40 При положительном взаимном скольжении векторов Е1 и Е2 (S12 > О) согласно условиям, приведенным ранее, напряжение U1g равно уровню лог. "1" (U 19 > 0), так как в этом случае напряжения 017 и 01g либо оба равны нулю, либо оба положительны (соответствуют уровням "О" или "1"), Другие сочетания значений 017 и 01а определяют нулевое значение U1g, свидетельствующее о том, что $12 < О, В момент исчезновения импульса Ug no его спаду на выходе формирователя 13 формируется положительный импульс 01з, а так как 014 > О, такой же положительный импульс U1s появляется на выходе логического элемента 15 типа 2И, Выход элемента 15 служит выходом органа 11 и первым выходом устройства в целом (U15=U»), и срабатывание элемента (U1s > О) свидетельствует о возникновении а.р. Выходные напряжения блока 20 могут стать положительными (уровень "1") только при положительном напряжении 015 согласно следующим логическим функциям; 020.1 = 015 017 019, (22) 020.2 = 015 017 019, (23) 020.3 = 015 017 U1g; (24) U20.4 = 015 017 U19 (25) На временных диаграммах (фиг.5) положительный импульс появляется на втором выходе логического блока 20, так как выявлен а.р; (U15> О) при а(аэцк (U17 > 0) и $12 > О (019 > О) . При синхронных качаниях не выполняется условие (8) и, следовательно, не срабатывает компаратор 14 (014=0) и элемент15 (U1s=0), а по условиям (22) — (25) все выходные напряжения блока 20 также останутся равными нулю, В этом режиме схема не срабатывает ни по одному из ее выходов. Формула изобретения 1. Способ выявления асинхронного режима электропередачи, включающий контроль фазового угла между напряжением и. током в точке электропередачи и режимного параметра в этой точке по абсолютной величине, имеющей экстремальные значения при углах между векторами Е1 и Е2 электродвижущих сил по концам электропередачи, равных в асинхронном режиме.О или 180, отличающийся тем, что, с целью повышения селективности и устойчивости функционирования, указанный контроль фазового угла осуществляют путем непосредственного измерения двух значений р1 и pz фазового угла в моменты равенства режимного параметра в каждом цикле его колебаний заданному значению, соответствующему углам между векторами Е1 и Е2, отличным от О или 180О, вычисляют разность Лф измеренных значений р2 и ф1 и по превышению абсолютным значением этой разности установленного значения фиксируют факт возникновения асинхронного режима. 2. Способ по и 1, отличающийся тем, что дополнительно вычисляют сумму р измеренных значений р1 и 92 фазового угла, определяют в каком из диапазонов 2р» или -360 + 2, где уъ — угол эквивалентного сопротивления электропередачи, находится сумма у и, если она находится в диапазоне 2, фиксируют размещение электрического центра качаний ме> ду местом приложения Е2 и контролируемой точкой, а если сумма р находится в диапазоне -360 + 2уЪ, фиксйруют размещение упомянутого центра между местом приложения Е1 и контролируемой точкой, определяют знак разности Л р.и фиксируют его как знак взаимного скольжения $12 и ри размещен ии электрического центра качаний между местом приложения Е2 и контролируемой точкой или фиксируют знак S12 как противоположный знаку h,ð при другом размещении электрического центра качаний. 1663691 1663691 1663691 @ 6 Редактор М, Петрова Заказ 2270 Тираж 331 Подписное 8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 дну а Vr1=uis дну 9 E 19 Ьо Ьаз Составитель К. Фотина Техред М,Моргентал Корректор Т, Палий
