Устройство для автоматического управления числом параллельно работающих силовых трансформаторов двухтрансформаторной подстанции

 

Изобретение относится к управлению режимами элементов энергосистем и предназначено для автоматического управления числом параллельно работающих силовых трансформаторов двухтрансформаторных подстанций и учета перерасхода электро - энергии от несоблюдения экономичного режима работы подстанции Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем учета перерасхода электроэнергии на потери в трансформаторах от несоблюдения экономичных режимов работы подстанции. Управление числом параллельно работающих силовых двухобмоточных трансформаторов и учет перерасхода электроэнергии на потери в них осуществляется при помощи устройства , реагирующего на величину полной мощности нагрузки подстанции, реализующего алгоритм определения экономичного режима работы подстанции и содержащего блок измерения мощности нагрузки подстанции. 4 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 J 3/46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР,1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4681232/07 (22) 19,04.89 (46) 23,12.91. Бюл. М 47 (71) Украинская сельскохозяйственная академия

Ф (72) А.А.Омельчук, А,Н.Семотюк и

M.À.0ìåëü÷óê (53) 621,314.2.016.32(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1119121, кл. Н 02 J 3/46, 1984.

Авторское свидетельство СССР

N. 942201, кл. Н 92 J 3/46, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ ЧИСЛОМ ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАЮЩИХ СИЛОВЫХТРАНСФОРМАТОРОВ ДВУХТРАНСФОРМАТОРНОЙ ПОДСТАНЦИИИ (57) Изобретение относится к управлению режимами элементов энергосистем и предназначено для автоматического управления

Изобретение относится к управлению режимами элементов энергосистем и предназначено для автоматического управления числом параллельно работающих силовых трансформаторов двухтрансформаторных подстанций и учета перерасхода электроэнергии от несоблюдения экономичного режима работы подстанций.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем учета перерасхода электроэнергии на потери в трансформаторах от несоблюдения экономичных режимов работы подстанции.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг.2 — зависимости потерь активной мощности в трансформаторах от суммарной полной мощности нагруз„„SU „„1700683А1 числом параллельно работающих силовых трансформаторов двухтрансформаторных подстанций и учета перерасхода электроэнергии от несоблюдения экономичного режима работы подстанции. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем учета перерасхода электроэнергии на потери в трансформаторах от несоблюдения экономичных режимов работы подстанции. Управление числом параллельно работающих силовых двухобмоточных трансформаторов и учет перерасхода электроэнергии на потери в них осуществляется при помощи устройства, реагирующего на величину полной мощности нагрузки подстанции, реализующего алгоритм определения экономичного режима работы подстанции и содержащего блок измерения мощности нагрузки подстанции.

4 ил. ки; на фиг.3 — суточный график суммарной полной мощности нагрузки (а) и суточный график работы силовых трансформаторов (б); на фиг.4 — временные диаграммы выходных сигналов функциональных блоков устройства.

На схеме(фиг.1) показана принципиальная схема подстанции с двумя параллельно работающими трансформаторами с указанием вторичных цепей трансформатора напряжения и трансформаторов тока, к которым подключается устройство, и функциональная схема устройства, которая включает блок 1 измерения полной мощности нагрузки подстанции, блоки 2-4 умножения, задатчики 5-7 параметров трансформаторов, суммирующий блок 8, 1700683 блок 9 сравнения, элемент НЕ 10, элементы

11 и 12 выдержки времени, исполнительный блок 13, элементы И 14 и 15 и счетчик 16 перерасхода активных потерь.

На фиг.2 представлены зависимости потерь активной мощности в силовых трансформаторах от суммарной полной мощности нагрузки подстанции при включенном одном 17 (Т1) и двух 18 (Т2) трансформаторах. Абсцисса точки а представляет собой значение граничной полной мощности Sr, соответствующее режиму минимума активных потерь в трансформаторах подстанции. Это значение граничной мощности определяется с помощью блока сравнения, исходя из условия равенства потерь активной мощности в трансформаторах в смежных режимах работы подстанции.

На фиг.3а показаны суточный график, кривая суммарной полной мощности нагрузки подстанции Я, значение(линия) граничной полной мощности $г, а также интервалы времени t1 — t6, соответствующие точкам пересечения линии граничной мощности Яг с кривой текущих ее значений Я, на фиг.3б — суточный график работы силовых трансформаторов Т1, Тг, которые управляются предлагаемым устройством, На фиг,4 приведены временные диаграммы выходных сигналов (Uo — Uts) функциональных блоков предлагаемого устройства, которые показывают его действие в суточный период за интервалы Π— t<, t1 — t2 тг — сд и т.п., соответствующие точкам

-пересечения линии граничной мощности Яг с кривой S íà фиг,3. В случае несоблюдения экономичного режима работы подстанции, т;е, если вместо экономически целесообразного включения двух трансформаторов работает один (интервалы времени ть — t6) или вместо экономичной работы одного включено два трансформатора (интервалы тг — ta), тогда работает счетчик перерасхода активныхх потерь электроэнергии. Здесь A t> и Л to

= уставка по времени на включение и на откл юч ение соответствен но.

Блок 1 измерения осуществляет преобразование напряжения и суммарного тока нагрузки подстанции в аналоговый сигнал полной мощности КЯ . На выходе блока 2 умножения получают сигнал, среднее значение которого пропорционально квадрату действующего значения мощности нагрузки

КЯ, Блок 3 умножения осуществляет перегмножение сигнала KS с постоянным сигг налом, пропорциональным величине K(Pv>/

SHoM1 ), заданным блоком 5, Блок 4 умножения осуществляет перемножение сигнала KSg с постоянным сигналом, г

50 пропорциональным величине K((Pv> +

4Pv2) / ($ном1 )+ Яномг ) ), заданным г г г блоком 6. Суммирующий блок 8 осуществляет сложение входных сигналов, На выхода блока 7 получают сигнал, пропорциональный приведенным потерям холостого хода трансформатора 18 КРсг. Блок 9 сравнения выполняет операцию сравнения двух аналоговых сигналов — К(Я (Рч1/ Яйом < )) и ЯЯ (Рч14

+ Руг)/(зном 1 )+ Яном g )+ Рсг)путем вычи тания от первого сигнала второго.

Здесь $ном1. $ном — номинальная мощность силовых трансформаторов 17, 18 подстанции;

Pvt, Рчг — приведенные потери короткого замыкания трансформаторов 17 и 18.

Блок сравнения выполняется на аналого-дискретных устрбйствах и настраивается в режиме, удовлетворяющем следующим условиям, K(S (Pv,/$.. 1 )) >

> K(Sг- г + Рсг): Х3 =1 (Яном 1 + Яном г )

К($,(Рч iЯ... ))

< K (Sã ч чг + Рсг) Х9и 0

Рч1+ Pv (SHOM 1 + SHOM г ) Логический элемент НЕ 10 выполняет операции логического отрицания путем генерирования на выходе дискретного сигнала, равного единице при нулевом потенциале входного сигнала, и наоборот.

Элементы 11 и 12 выдержки времени предназначены для задержки на определенный регулируемый интервал b tö и Л1о времени выходных сигналов управления.

Исполнительный блок 13 преобразовывает входные управляющие сигналы в команды

"Включить" и "Отключить".

Логические элементы И 14 и 15 осуществляют включение счетчика перерасхоДа: электроэнергии на потери при несоблюдении экономичного режиме работы подстанции: когда устройство дает команду на включение второго трансформатора 18, но продолжает . работать один трансформатор 17, элемент l4 включает счетчик 16, или когда. устройство дает команду исполнительному блоку 13 на отключение трансформатора 18, но продолжают работать оба трансформатора 17 и 18, тогда элемент 15 также включает счетчик 16.

Счетчик 16 осуществляет учет перерасхода потерь электроэнегии, определяющийся по разности потерь активной мощности в

1700683

В интервале Π— t1, tz — тз, t4 — т5, tI —.124 (фиг.3 и

4), когда сигнал Хз < Хз, в соответствии с системой неравенств на втором выходе блока 9 сигнал Xg = О. При нулевом потенциале входного ! сигнала Xg логический элемент НЕ 10 на выхо-!! де генерирует дискретный сигнал Х1о = 1, соответствующий отключению одного силового трансформатора 18 (фиг.3 и 4). В элементах 11 и 12 эти сигналы претерпевают временные смещения и с выхода исполнительного блока 13 на подстанцию воздействует управляющий сигнал на отключение трансформатора 18 (т кл =

О, Уоткл = 1), При увеличении нагрузки подстанции S, т.е, Когда потери мощности в одном трансформаторе 17 больше потерь мощности в двух параллельно работающих трансформаторах (интервал времени t1 tz, t4, R-сб), в

55 экономичном и действительном режимах работы подстанции. устройство работает следующим образом.

Например, в определенный момент вре- 5 мени t включены оба силовых трансформатора. Сигналы напряжения и суммарного тока нагрузки подстанции подаются на входы блока 1, на выходе блока 1 генерируется 10 аналоговый сигнал полной мощности КЯ. нагрузки, значение которой характеризует текущий нагрузочный режим подстанции.

Сигнал Х1 поступает на вход блока 2 умножения, с выхода которого сигнал Х2, пропор- 15 циональный квадрату мощности нагрузки КЯ, 2 поступает на входы блоков 3 и 4 умножения. блок 3 осуществляет перемножение сигнала Х

- KS и сигнала Xs - (Pvt / SHo 1 ), задава2 2 емого блоком 5; блок 4 осуществляет перемножение сигнала Xz с сигналом Хв (Pv1+ 20

Pv2) /(Я„м1 + Я„м2 ), заданным бло2 ком 6. С выхода блока 4 сигнал Х4, пропЬрциональный K Я (PV1 + PV2) /(Яном1 +

Ян, ), поступает на вход блока 8, где 25

2 происходит его суммирование с сигналом Х7

Рс2, заданным блоком 7. С выходов блоков

3 и 8 сигналы Хз KS Pv1 / Яном 1 и Х8 K(S "

2 2 х(Рч1 ++ Pvz)/(Яном 1 + Яном 2 ) + РС2) 30

2 поступают на входы блока 9 сравнения. На первом выходе блока 9 получают сигнал Xg, ! пропорциональный разности сигналов Хз и Хв, которая определяет перерасход потерь мощности в трансформаторах подстанции от несоб- 35 людения экономичного режима ее работы

X)--K(S, 2 Pv1

Яном1 (Я 2 +Рс2).! 40 (Яном1 + Яном2 ) соответствии с системой неравенств на втором выходе блока 9 генерируется дискретный сигнал Xg = 1, соответствующий

II включению трансформатора 18, а на выходе блока 10 X1o = О. Претерпев временное смещение в элементах 11 и 12, эти сигналаы попадают на блок 13, с выхода которого управляющий сигнал воздействует на включение трансформатора 18. В интервале времени 2-тз, р-тл, когда не соблюдается экономичны режим работы подстанции и имеет место перерасход мощности и электроэнергии на потери в трансформаторах, с выхода блока i4 или 15 на второй вход счетчика 16 поступает дискретный сигнал на включение счетчика 16 на первый вход которого поступает сигнал Х9 пропорциональный разности потерь мощности в трансформаторах в двух смежных режимах работы подстанции, которая определяетуказанный перерасход мощности, В интервале времени tz — Q устройство вырабатываетсигнал Х11= 1 на отключение трансформатора 18, который поступает на вход блоков 13 и 14. Если на второй вход блока 14 поступает сигнал о включенном состоянии трансформатора 18 (XTzsvn = 1), то на выходе элемента 14 получаютдискретный сигнал Х14

= 1 на включение счетчика 16. Если на второй вход элемента 14 не поступает сигнал о включенном состоянии трансформатора 18

Xz«n = О, т.е, трансформатор 18 отключился по команде устройства, то Х14 = 0 и счетчик

16 работать не будет. В интервале t — t6 устройство вырабатывает сигнал Xg = 1 на включение трансформатора 18, который через блок 12 поступает на вход блоков 13 и

15.

Если на второй вход элемента 15 поступает сигнал об отключенном состоянии трансформатора 18 Xjzpyyn. = 1, то на выходе элемента 15 получают дискретный сигнал

Х15 = 1 на включение счетчика 16. Если на второй вход элемента 15 не поступает сигнал об отключенном состоянии трансформатора 18 (т.е.. трансформатор 18 включился

ПО КОМаНДЕ УСтРОйСтВа) Хт2о, = О, тО На выходе элемента 15 получают сигнал Х15=

О и счетчик не включается.

Использование в предлагаемом устройстве блоков умножения, суммирующего блока, задатчиков параметров трансформаторов, элементов И и счетчика с целью-определения потерь активной мощности в силовых трансформаторах в двух сравниваемых режимах работы подстанции и учета разности этих потерь, определяющей перерасход активной мощности на потери от несоблюдения экономичных режимов работы подстанции, позволяет с высокой точностью определять границу экономичных режимов работы подI

1700683 станции. отвечающих минимуму потерь активной мощности, а также учитывать перерасход активной мощности на потери в трансформаторах в случае несоблюдения экономичных режимов работы подстанции. 5

Устройство может выполнять функции управления числом параллельно работающих силовых транформаторов с одновременным учетом перерасхода активной мощности на потери от несоблюдения эко- 10 номичных режимов работы подстанции, или только функцию учета перерасхода активной мощности на потери с целью определения-эффективности оптимизационных мероприятий на подстанции. 15

Формула изобретения

Устройство для автоматического управления числом параллельно работающих силовых трансформаторов двухтрансформаторной подстанции, содержащее датчики тока и на- 20 пряжения, соединенные с входом блока преобразования тока и напряжения в сигнал полной мощности, блок сравнения, выход которого соединен с элементом НЕ, суммирующий блок, два элемента выдержки вре- 25 мени, выходы которых соединены с входом исполнительного блока, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей путем учета перерасхода электроэнергии на потери в 30 трансформаторах от несоблюдения экономичных режимов работы подстанции, оно снабжено тремя блоками умножения, счетчиком перерасхода активных потерь, двумя логическими элементами И и тремя задатчи- 35 ками параметров трансформаторов, причем первый задатчик параметров задает параметр, пропорциональный величине

Pv> / Яном1, второй задатчик параметров

2 задает параметр, пропорциональный величине (Р\/1/Р 2 )/(Spp ) + Sgp g ), третий задатчик параметров задает параметр, пропорциональный величине Рс, где

Яном, SvoM2 — номинальная мощность первого и второго силовых трансформаторов подстанции, Pv1, Pv2 — приведенные потери короткого замыкания трансформаторов, Pcg — приведенные потери холостого хода второго трансформатора, выходы первого, второго и третьего задатчиков параметров трансформаторов соединены с пер-, вым и вторым блоками умножения и суммирующим блоком соответственно, входы третьего блока умножения соединены с выходом блока преобразования тока и напряжения в сигнал полной мощности, выход третьего блока умножения соединен с первым и вторым блоками умножения, выходы которы- соответственно соединены непосредственно и через суммирующий блок с блоком сравнения, второй выход которого соединен с элементом выдержки времени, третий выход — со счетчиком перерасхода активных потерь, выход логического элемента КЕ соединен с вторым элементом выдержки времени, на второй вход упомянутого счетчика подключены выходы логических элементов И, входы которых подключены к выходам соответствующих элементов выдержки времени и блок-контактам положения выключателей трансформатора. . ъ

-г

5х

4fVt"4 -. (/ й! 5 /

Äf

С.ф

:; 1ф, i

1 (00683 !

L-=-:)!

/ l

Я, 1700683

Ц»

Уатт

Составитель О.Наказная

Техред М. Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор Н.Тупица

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4474 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5