Устройство контроля угла между векторами напряжений в двух точках энергосистемы

 

Использование: в электротехнике, в частности для контроля угла между векторами напряжений в двух точках энергосистемы в устройствах противоаварийной автоматики, реагирующих на увеличение угла между векторами напряжений. Сущность: устройство содержит блоки моделирования векторов контролируемых напряжений и блок разности фаз. В устройство введены дополнительные блоки формирования мгновенных значений фазовых углов контролируемых напряжений, блоки моделирования выполнены трехфазно, блок разности фаз выполнен в виде вычитающего устройства. Три выхода каждого блока моделирования подключены к входам соответствующего блока формирования мгновенного значения фазового угла, а выходы блоков формирования - к входам блока разности фаз, 2 ил. & Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л Н 02 Н 3/28

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ОО

6ä

Ос V 4

C) (гд (21) 4921276/07 (22) 25.03.91 (46) 23.08.93. Бюл. N. 31 (71) Северо-Западное отделение Всесоюзного государственного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института энергетических систем и электрических сетей "Знергосетьпроект" (72) А.А,Меклин(73) Государственный проектно-изыскательский институт по проектированию энергетических систем и электрических сетей

"Севэапэнергосетьпроект" (56) Федосеев А.М, Релейная защита электрических систем. M.: Энергия, 1976, с. 339 394.

Розенблюм Ф.Н. Измерительные органы противоаварийной автоматики энергосистем. М.: Знергоиздат, 1981, с. 118-139. (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ УГЛА МЕЖДУ ВЕКТОРАМИ НАПРЯЖЕНИЙ В ДВУХ

ТОЧКАХ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ

Изобретение относится к электротехнике, в частнОсти для контроля угла между векторами напряжений в двух точках энергосистемы, и предназначено для использования в устройствах противоаварийной автоматики, реагирующих на увеличение угла между векторами напряжений.

Цель изобретения — увеличение быстродействия и точности контроля угла.

Среди устройств автоматики энергосистем имеются устройства, в которых для повышения быстродействия используются мгновенные значения тех или иных параметров, „.,5U „„1836770 АЗ (57) Использование: в электротехнике, в частности для контроля угла между векторами напряжений в двух точках энергосистемы в устройствах противоаварийной автоматики, реагирующих на увеличение угла между векторами напряжений; Сущность: устройство содержит блоки моделирования векторов контролируемых напряжений и блок разности фаз. В устройство введены допол нительные блоки формирования мгновенных значений фазовых углов контролируемых напряжений, блоки моделирования выполнены трехфазно, блок разности фаз выполнен в виде вычитающего устройства. Три выхода каждого блока моделирования подключены к входам соответствующего блока формирования мгновенного значения фазового угла, а выходы блоков формирования — к входам блока разности фаз.

2 ил.

Однако все эти мгновенные значения имеют абсолютный физический смысл (ток, напряжение).

Непрерывный контроль угла между векторами может быть осуществлен только через мгновенные значения фазовых углов этих векторов, которые являются величинами относительными и непосредственному измерению не подлежат, Предлагаемое устройство содержит элементы, обеспечивающие непрерывный контроль угла между векторами.

На фиг.1 приведена схема энергосистемы, в которой необходимо контролировать угол между векторами напряжений на ши1836770 нах подстанций; на фиг.2 — блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство контроля угла между векторами напряжений в двух точках энергосистемы содержит подстанции 1 и, 2, 5 связанных через подстанцию 3 линиями электропередачи 4 и 5.

К подстанциям 1 и 2 примыкают части энергосистемы 6 и 7.

Устройство контроля устанавливается 10 на подстанции 3.

Блок-схема содержит два трехфазных блока моделирования 8 и 9, включающих па три однофазных блока 10 — 12 и 13 — 15, Блоки 10-12 формируют трехфазную 15 систему напряжений 01д, 0 в, U >C подстанции 1, а блоки 13--15 формируют систему напряжений 02А, Огв, 02с подстанции 2.

Трехфазная система напряжений О д, 01в, 0<с с выходов блоков 10-12 подведена 20 к блоку формMpoBBHNsl мгновенного значения фазового угла 16, а система напряжений

Огд, Огв, U2c с выходов блоков 13 — 15 подведена к блоку 17.

Если устройство предназначена для 25 контроля угла между векторами напряжений на шинах подстанции 3 и подстанции 1 или 2, та одна из трехфазных систем напряжений беретсл непосредственно с шин подстанции 3 и соответствующая группа блоков 30 моделирования не требуется.

Блок разности фаз 18 является вычитающим устройствам для сигналов с выходов блоков 16 и 17, Устройство контроля угла между векто- 35 рами напряжений в двух точках энергосистемы работает следующим образам, В установившемся режиме абсолютные фазовые углы р1 и р2 синусоид напряжений меняются с одинаковой скоростью, со- 40 ответствующей единой частоте, и угол д между векторами, определяемый по формуле д =p1 р2 не меняется, 45

Изменение угла д вызывается отклонениями скоростей изменения фазовых углов напряжений в различных частях энергосистемы, Это отражается в характере изменения напряжений ОIA, 01в, 01с, Огд, Огв, Огс. которые формируются в блоках моделирования и поступают на блоки 16 и 17.

Данные блоки являются функциональными преобразователями, определяющими 55 значение фазового угла по мгновенным значениям напряжений в трех фазах.

В блоке 16 определяется фазовый угол р1 по выражению:

Utp, V3

p> = arctg

1в — с а в блоке 17 — по выражению:

Данные выражения для ср< и щ следуют из анализа напряжений в трехфазной синусоидальной симметричной системе, менлющихся по закону

0A = U-sin p, 0B = U siп(p+ 1200), Uc = U sin(p-120 ).

Последние два уравнения могут быть преобразованы к виду

Ов = U(-0,5 sin р + - - cos р ), Л

Ос = 0(-0,5 sinp — - - сов p ). 3

После вычитания получается

Un — Uc =- U V3 cos p.

Б результате деления

0A U sin

Ов — Uc . 3-cosp или р =агсЩ

Un Ю вЂ” Uc

Из этого следует, чта по мгновенным замерам UA, Ов u Uc в любой момент времени может быть определен угол р, являющийся мгновенным значением фазы напряжения UA.

UA V3

Выражение p =Btctg - дает

Ос значения углов в диапазоне ат -90 до +90О, Для контроля за углом в диапазоне от 0 да 360 следует выполнять следующие дополнительныеые преобразования.

Если значение ф оказывается в диапазоне от 0 до 90 то при UA 0 это значение не меняется, а при UA < 0 увеличивается на

180О

Если же ф оказывается в диапазоне от

-90 до О, то при Од < Op увеличивается на

360О, а при UA > 0 на 180 .

Справедливость этих преобразований следует из UA = U sin p с учетом положительности амплитуды О.

Таким образом на выходах блоков 16 и

17 действительно формируются сигналы, пропорциональные углам р< и 02, соответственно.

В блоке 18 определяется требуемое значение угла д в зависимости от углов р> и р2.

Формирование углов ф1 и уг может быть выполнено на аналоговом или цифровом принципе, 1836770

В первом случае обновление значений р1 и (Рг будет происходит непрерывно, во втором случае — через некоторые промежутки времени, определяемые быстродействием цифрового блока. 5

В любом случае это обновление будет производиться значительно чаще, чем в известном устройстве, что и определяет павышение быстродействия.

Повышение точности по сравнению с 10 известным устройством происходит, благодаря тому, что метод вычисления угла д не связан с предположением о неизменности частоты и уменьшается погрешность, обусловленная запаздыванием измерений. 15

Использование устройства предполагается в режимах, характеризующихся незначительной несимметрией и несинусоидальностью электрических величин.

В противном случае в предлагаемом ус- 20 тройстве, как и в известном, увеличивается погрешность и оно должна выводиться из действия.

В соответствии с ГОСТ 13109-87 на качества электрической энергии коэффициен- 25 ты несинусоидальйости и несимметрии не должны Длительно превышать 47ь в сетях

110 кВ и выше.

Анализ многочисленных осциллограмм для режимов асинхронного хода в Яенинг- 30 радской энергосистеме также не выявил больших значений этих коэффициентов.

С помощью специально разработанной программы для 3ВМ был произведен анализ погрешностей определения углов р1 и 35 бг . Анализ показал, что при указанных выше коэффициентах погрешность из-за несимметрии не превышает 1,5", а из-за несинусоидальности 2,5, При одновременном воздействии этих факторов погрешность не превышает 3,5 .

Погрешность угла д будет иметь тот же порядок.

Формула изобретения

Устройство контроля угла между векторами напряжений в двух точках энергосистемы, содержащее два блока моделирования векторов контролируемых напряжений в двух точках энергосистемы и блок разности фаз этих напряжений, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия и точности, оно дополните4ьно снабжено двумя блоками формирования мгновенных значений фазовых углов р1 и rpz контролируемых напряжений, причем блоки моделирования векторов контролируемых напряжений 01А, 018, U1c, U2A, U2B, U2c имеют трехфазное исполнение, а блок разности фаз выполнен в виде вычитающего блока, при этом три выхода каждого блока моделирования подключены к входам соответствующего блока .формирования мгновенного значения фазового угла, выходы которых подключены к входам блока разности фаз, выход которого является выходом устройства, при этом в блоках формирования мгновенных значений фазовых углов ф и ф вычисляют по формуле

=аг т >e — Фс

UãÀ б

" в ив:Огс

1836770

Составитель А.Меклин

Техред M.Mîðãåíòàë

Редактор Л.Письман

Корректор М,Керецман

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

Заказ 3025 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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