Главная > Разное > Автоматика энергосистем
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Принципы выполнения устройств автоматической ликвидации асинхронного режима

В энергосистемах применяется большое количество различных устройств автоматической ликвидации асинхронного режима, отличающихся способом выявления асинхронного режима и параметрами, на которые они реагируют.

В соответствии с характерными признаками асинхронного режима, рассмотренными в начале параграфа, применяются устройства, реагирующие на изменение тока, активной мощности в линии электропередачи, напряжения на шинах подстанции, сопротивления на зажимах реле сопротивления. Часто применяются комбинированные устройства, с помощью которых осуществляется контроль изменения не одного, а нескольких режимных параметров. К устройствам, выявляющим асинхронный режим, предъявляются следующие основные требования: селективность, чувствительность к асинхронному режиму, быстрота срабатывания, способность определения знака скольжения.

Под селективностью понимается свойство устройства отличать асинхронный режим в данном сечении электрической сети от асинхронного режима в смежных сечениях. Синхронные качания представляют значительно меньшую опасность, чем асинхронный режим, так как существуют кратковременно и характеризуются менее глубокими колебаниями режимных параметров.

В зависимости от знака скольжения выбираются мероприятия, которые необходимо выполнить для достижения ресинхронизации.

Ниже рассматривается устройство, разработанное институтом «Энергосетьпроект», которое в основном удовлетворяет поставленным требованиям. На рис. 10.16 показана структурная схема этого устройства. Устройство имеет трехступенчатое исполнение. Первая ступень (I) выявляет асинхронный режим на первом его цикле, вторая ступень (И) действует по истечении двух—четырех циклов асинхронного режима, третья ступень (III) действует с дополнительной выдержкой времени после срабатывания второй ступени. Асинхронный режим выявляется путем фиксирования изменения сопротивления на зажимах реле сопротивления, а также знака мощности электропередачи в этом режиме. Для этой цели в устройстве используется комплект реле сопротивления типа КРС-2, содержащий три направленных реле сопротивления KZ1 - KZ3. Для фиксирования изменения знака мощности используется максимальное реле мощности KW1 с двумя контактами KW1.1 и КW1.2.

Рис. 10.16. Структурная схема устройства автоматической ликвидации асинхронного режима: KZ1-KZ3 - минимальные реле сопротивления; KW1 - максимальное реле мощности; - элементы выдержки времени; Запрет - логический элемент, в котором сквозной сигнал блокируетря сигналом со знаком минус; И - логический элемент; - счетчик циклов; - элемент контроля периода асинхронного режима срабатывающий при условии, что значение превышает критическое значение - выходные цепи трех ступеней устройства с фиксацией ускорения (У) или торможения (Т) генераторов энергосистемы

Применение реле сопротивления обеспечивает повышенную чувствительность по сравнению с другими видами пусковых органов и, кроме того, позволяет определить сечение асинхронного режима, в котором размещается электрический центр качаний. Реле сопротивления имеют независимую настройку и могут иметь в устройстве различное применение в зависимости от вида и расположения характеристики изменения сопротивления на зажимах реле в асинхронном режиме. В качестве примера на рис. 10.17,в показаны характеристики реле сопротивления для одного из вариантов их использования.

Первая ступень устройства. Необходимость действия устройства на первом цикле возникает при нарушении устойчивости, которое сопровождается глубоким снижением напряжения, грозящим серьезным расстройством работы потребителей или дополнительным выходом из синхронизма генераторов в другом узле энергосистемы.

Рис. 10.17. (см. скан) Выявительный орган устройства автоматической ликвидации асинхронного режима: а - схема цепей переменного тока и напряжения; б - схема оперативных цепей выявительного органа второй ступени устройства; в — характеристики срабатывания реле сопротивления; г — угловая диаграмма работы реле

Принцип действия первой ступени устройства, выявляющей асинхронный режим на первом цикле, основан на измерении скорости изменения сопротивления на зажимах реле сопротивления. Эта скорость фиксируется с помощью двух реле сопротивления KZ1 и KZ2, имеющих различные характеристики срабатывания (рис. 10.16 и 10.17,в). При нарушении синхронизма годограф сопротивления на зажимах реле сопротивления последовательно входит сначала в зону срабатывания чувствительного реле сопротивления KZ1, а затем грубого реле KZ2. При срабатывании KZ1 (точка 1 на рис. 10.17,в) пускается элемент времени , имеющий выдержку времени 0,1-0,2 с. Дальнейшее изменение приводит к срабатыванию реле KZ2 (точка 2 на рис. 10.17,в) и появлению логического сигнала на выходе первого элемента И. Чтобы этот сигнал не исчезал вследствие срабатывания элемента Запрет, предусмотрено удерживание сигнала с помощью обратной связи, соединяющей выход элемента И с входом элемента . Поочередное срабатывание двух реле сопротивления означает, что происходит процесс снижения сопротивления, не свойственный процессу снижения сопротивления при коротких замыканиях или неисправности в измерительных цепях напряжения. Однако поочередного срабатывания двух реле сопротивления недостаточно для селективного определения нарушения синхронизма, это срабатывание может иметь место при синхронных качаниях. Вторым условием срабатывания первой ступени устройства является прохождение угла между векторами ЭДС двух частей энергосистемы через критическое значение. Сигнал о прохождении угла через критическое значение поступает от выявительного органа второй ступени устройства на входы элементов И первой ступени, причем этот сигнал существует в одном из двух видов в зависимости от того, ускоряются или тормозятся генераторы той части энергосистемы, в которой установлено устройство. Если имеет место ускорение генераторов, на выходе устройства появляется сигнал , если имеет место торможение генераторов — сигнал .

Характеристика срабатывания реле KZ2 выбирается такой, чтобы обеспечивалось селективное действие устройства при условии расположения ЭЦК в сечении, контролируемом данным устройством. Исходя из этого сопротивление срабатывания реле, фиксирующих ЭЦК, выбирается по двум условиям: по условию отстройки от минимального сопротивления при внешних асинхронных режимах и по условию отстройки от сопротивления в максимальном рабочем режиме. Характеристика срабатывания реле KZ1 согласовывается с характеристикой реле KZ2 с учетом принятого времени .

При коротком замыкании, сопровождающемся срабатыванием реле KZ1 и KZ2, элемент времени не успевает сработать, так как реле KZ2 с помощью элемента Запрет снимает сигнал с его входа, в результате сигнал на выходе устройства не создается.

Следует отметить, что первая ступень устройства может отказать в действии при быстром выпадении генераторов из синхронизма, когда реле KZ2 срабатывает раньше, чем элемент . В этом случае асинхронный режим должен быть прекращен действием второй ступени устройства.

Первая и вторая ступени устройства могут иметь различное использование с целью ликвидации асинхронного режима. Возможны три способа ликвидации асинхронного режима; способ ресинхронизации, способ деления энергосистемы по сечению асинхронного хода на несинхронно работающие части и комбинированный способ, заключающийся в том, что первоначально производится отключение части электрических связей в энергосистеме с целью упрощения схемы энергосистемы и облегчения ресинхронизации, а затем выполняются мероприятия по ресинхронизации, различные в зависимости от того, ускоряются или тормозятся выделенные генераторы.

Вторая, ступень устройства. Во второй ступени устройства используется комбинированный выявительный орган, реагирующий на изменение сопротивления на зажимах реле сопротивления и знака мощности электропередачи. Характеристики срабатывания реле сопротивления, приведенные в качестве примера на рис. 10.17,в, показывают, что возможны асинхронные режимы с ЭЦК, расположенным как в первом квадранте (на линии электропередачи, где включено устройство), так и в третьем квадранте (за шинами подстанции). Поэтому в таком выявительном органе должны использоваться два реле сопротивления KZ1 и KZ3, контакты которых включаются параллельно (рис. 10.17,б; на структурной схеме устройства — рис. 10.16 — показано применение только одного реле KZ3). Условия выбора сопротивления реле KZ3 такие же, как и у реле KZ2. Дополнительное требование к реле KZ1 и KZ3 состоит в том, что их характеристики доджны быть согласованы с характеристикой срабатывания реле мощности KW1. Характеристика срабатывания реле мощности KW1 должна быть выбрана такой, чтобы переориентация реле KW1 происходила при максимальном значении крити ческого угла ( 180°), что свидетельствует о нарушении синхронизма. Для того чтобы отличить переориентацию реле KW1 при 180° от переориентации при 5%, осуществляется контроль положения реле сопротивления: при реле сопротивления KZ1 и KZ3 должны находиться в положении срабатывания, а при — в положении возврата. Таким образом, сочетанием поведения реле мощности и реле сопротивления можно проконтролировать изменение угла в цикле асинхронного режима и переход его за критическое значение.

Требуемая характеристика реле мощности достигается путем применения реле активной или реактивной мощности и выбора фазы напряжения измерительного трансформатора напряжения. Выбор фазы напряжения, подводимого к обмотке напряжения реле KW1 от трансформатора TV, производится с помощью перемычек SX (рис. 10.17,а).

Работу выявительного органа второй ступени устройства можно проследить по структурной схеме (см. рис. 10.16), а также по принципиальной схеме (рис. 10.17,а,б). Принцип работы выявительного органа основан на фиксировании последовательного срабатывания и возврата реле сопротивления в реле мощности в процессе изменения угла На рис. 10.17,г показаны угловые зоны работы реле. При ускорении генераторов энергосистемы с эквивалентной ЭДС , относительно генераторов энергосистемы с эквивалентной ЭДС процесс последовательного срабатывания идет в направлении против часовой стрелки, при торможении — по часовой стрелке.

В исходном доаварийном режиме при направлении активной мощности от шин в линию замкнут замыкающий контакт KW1.1. Реле сопротивления KZ1 и KZ3, входящие в комплект AKZ, а следовательно, выявительный орган в целом не работают. При возникновении асинхронного режима, при котором вектор ЭДС ускоряется относительно ЭДС у происходит увеличение угла 5. При достижении вектором положения срабатывает реле сопротивления KZ1, которое вызывает срабатывание промежуточного реле KL1. Последнее, самоудерживаясь, подготавливает к срабатыванию выходное реле выявительного органа KL3 и блокирует работу промежуточного реле KL2. На структурной схеме самоудерживание показано в виде обратной связи на элементе И, управляемом контактом KW1.1. Когда вектор займет положение , реле мощности KW1 переориентируется, при этом контакт KW1.1 разомкнется, а через небольшое время, необходимое для переключения реле мощности, в момент, когда вектор достигнет положения 0—г, замкнется контакт KW1.2, при этом сработает выходное реле KL3, управляющее счетчиком циклов . Состояние реле при переключении мощности не изменяется. При дальнейшем увеличении угла 5 до значения, определяемого линией , происходит возврат реле сопротивления KZ1 и вслед за ним возврат промежуточных реле КЫ и KL3. Рассматриваемый порядок работы реле выявительного органа повторяется в каждом цикле асинхронного режима. Промежуточное реле в этом режиме не действует.

Если асинхронный режим возникает с торможением вектора относительно вектора , выявительный орган работает аналогично, только за время полного поворота вектора срабатывают реле реле KL1 не действует. Таким образом, промежуточное реле KL1 фиксирует ускорение генераторов энергосистемы с ЭДС а промежуточное реле KL2 — торможение этих генераторов.

Выходное реле выявительного органа KL3 управляет работой счетчика циклов (СЦ) асинхронного режима . По истечении двух—четырех циклов (число циклов устанавливается предварительно с помощью перемычек в схеме счетчика) производится контроль положения ЭЦК. Если ЭЦК располагается в контролируемом сечении энергосистемы, то срабатывают реле сопротивления, фиксирующие ЭЦК.

В результате с помощью счетчика циклов, реле фиксации ЭЦК и реле фиксации ускорения или торможения генераторов формируются выходные сигналы второй ступени устройства . В качестве реле фиксации ЭЦК в рассматриваемом примере (рис. 10.17,в) следует применять два реле сопротивления KZ2 и KZ3 (на рис. 10.16 показано использование одного реле KZ2). По цепям производится действие, направленное на ресинхронизацию, или, если ресинхронизация недопустима, на разделение энергосистемы на несинхронно работающие части. В последнем случае допустимо не фиксировать знак скольжения.

В процессе работы счетчика циклов осуществляется контроль длительности каждого цикла. Если длительность цикла превышает некоторое критическое значение, при котором наступает ресинхронизация, устройство блокируется: производятся сброс счетчика циклов и отключение выявительного органа. Период критического скольжения зависит от параметров энергосистемы и определяется на основании [11].

Счетчик циклов использует принцип поочередной фиксации срабатывания и возврата выходного реле выявительного органа KL3. Каждый цикл фиксируется с помощью двух промежуточных реле. На рис. 10.18 показана схема фиксации одного цикла асинхронного режима. Первое реле счетчика срабатывая после срабатывания выходного реле выявительного органа KL3 (рис. 10.17,б), фиксирует половину цикла асинхронного режима. Второе реле счетчика KL2 фиксирует полный цикл. Оно срабатывает после возврата KL3 с контролем срабатывания первого реле. Сработав, реле KL2 само удерживается, при этом оно размыкает цепь катушки первого реле, чем исключает его действие в последующих циклах, и подготавливает к действию первое реле последующего цикла. Контур RC, включенный параллельно катушке реле KL1, создает небольшую задержку на возврат, чем обеспечивается надежное срабатывание реле KL2.

Рис. 10.18. Схема, поясняющая принцип выполнения счетчика циклов асинхронного режима

Третья ступень устройства применяется в том случае, если первая или вторая ступень действует на ресинхронизацию. В этих условиях третья ступень резервирует действие первых двух. Если в результате управляющих воздействий, направленных на ресинхронизацию, асинхронный режим не ликвидирован, третья ступень устройства с выдержкой времени действует на разделение энергосистемы на несинхронно работающие части. Выдержка времени должна превышать возможную продолжительность ресинхронизации и должна быть меньше допустимой продолжительности асинхронного режима. Обычно эта выдержка времени составляет приблизительно 10—20 с. Наличие асинхронного режима по истечении выдержки времени проверяется по факту повторного срабатывания второй ступени устройства со счетчиком циклов (на структурной схеме на рис. 10.16 фиксация повторного срабатывания второй ступени устройства не показана).

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление