RU2294040C1 - Method for revealing and elimination of synchronous operation of power system - Google Patents
Method for revealing and elimination of synchronous operation of power system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2294040C1 RU2294040C1 RU2005116757/09A RU2005116757A RU2294040C1 RU 2294040 C1 RU2294040 C1 RU 2294040C1 RU 2005116757/09 A RU2005116757/09 A RU 2005116757/09A RU 2005116757 A RU2005116757 A RU 2005116757A RU 2294040 C1 RU2294040 C1 RU 2294040C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- change
- rate
- value
- sign
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Locating Faults (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к системной автоматике, и может быть использовано как средство противоаварийного управления энергосистемой при возникновении в ней асинхронного режима.The invention relates to electrical engineering, in particular to system automation, and can be used as a means of emergency control of the power system when an asynchronous mode occurs in it.
Известен наиболее общий способ выявления и ликвидации асинхронного режима (АР) энергосистем (ЭС), основанный на измерении напряжений и токов в узле ЭС и косвенном определении критического угла между векторами э.д.с. эквивалентных генераторов в защищаемой ЭС. Действие способа основано на использовании реле направления мощности и реле сопротивления, с помощью которых по изменению знака мощности фиксируется наличие АР электропередачи, а по величине и аргументу сопротивления - попадание электрического центра качаний (ЭЦК) в контролируемый противоаварийной автоматикой участок электропередачи [1].The most common method for identifying and eliminating the asynchronous mode (AR) of energy systems (ES) is known, based on measuring voltages and currents in the ES unit and indirectly determining the critical angle between the emf vectors equivalent generators in the protected ES. The action of the method is based on the use of a power direction switch and a resistance relay, by which, by changing the sign of the power, the presence of the power transmission AR is detected, and by the magnitude and argument of the resistance, the electric swing center (ECC) gets into the power transmission section controlled by emergency control [1].
Недостатками данного способа являются его низкие селективность и чувствительность, так как реле направления мощности, используемое в качестве выявительного органа, может привести к излишнему срабатыванию или отказу устройства автоматики, а также к фиксации неправильного знака скольжения в зависимости от режима и структуры электропередачи, в частности от величины и характера нагрузки в узле включения измерительных органов автоматики. Указанный способ не позволяет достоверно фиксировать момент наступления асинхронного режима, обеспечить прогнозирование развития АР и формирование адаптивных управляющих воздействий на энергосистему в зависимости от характера процесса асинхронного режима и в соответствии с известными критериями [2]. Неправильное срабатывание устройства в режиме синхронных качаний и, тем более, задержка или отказ в ликвидации АР, когда это требуется в момент наступления АР по условиям работы энергосистемы, может получить опасное каскадное развитие аварии, как это произошло в энергосистеме США-Канады 14.08.2003 г. Из фиг.1 следует, что АР не был ликвидирован в момент его наступления, получил развитие и перешел в недопустимо длительный многочастотный АР, т.к. устройства автоматики оказались неспособны ликвидировать ни двухчастотный асинхронный режим в момент его наступления, ни многочастотный АР, когда средняя разность частот (более 7 Гц) между некоторыми асинхронно движущимися частями превысила допустимые условия работы устройств автоматики ведущих компаний мира (Siemens, ABB, Areva и др.).The disadvantages of this method are its low selectivity and sensitivity, since the power direction switch used as a detecting body can lead to excessive operation or failure of the automation device, as well as to fix the wrong slip sign depending on the mode and structure of the transmission, in particular the magnitude and nature of the load in the inclusion node of the measuring organs of automation. The specified method does not allow to reliably fix the moment of the onset of the asynchronous mode, to predict the development of AR and the formation of adaptive control actions on the power system depending on the nature of the process of the asynchronous mode and in accordance with the known criteria [2]. Incorrect operation of the device in synchronous swing mode and, moreover, a delay or refusal to eliminate the AR when it is required at the time of the AR occurrence under the conditions of the power system operation, can get a dangerous cascade development of the accident, as happened in the US-Canada power system on 08/14/2003 From figure 1 it follows that the AR was not liquidated at the time of its onset, was developed and moved into an unacceptably long multi-frequency AR, because automation devices were unable to eliminate either the two-frequency asynchronous mode at the time of its onset, or the multi-frequency AR, when the average frequency difference (more than 7 Hz) between some asynchronously moving parts exceeded the permissible operating conditions of automation devices of leading world companies (Siemens, ABB, Areva, etc. )
Задачей изобретения является селективное выявление и ликвидация асинхронного режима автоматики независимо от изменений параметров энергосистемы, связанных с изменением режима и структурной схемы ее работы в процессе эксплуатации, а также с отклонениями частоты от синхронной в асинхронном режиме, формирование адаптивных управляющих воздействий на энергосистему в зависимости от характера процесса асинхронного режима.The objective of the invention is the selective identification and elimination of the asynchronous mode of automation, regardless of changes in the parameters of the power system associated with changes in the mode and structural diagram of its operation during operation, as well as frequency deviations from synchronous in asynchronous mode, the formation of adaptive control actions on the power system depending on the nature asynchronous mode process.
Сущность изобретения заключается в том, что в узле электропередачи, являющегося одним из концов контролируемого устройством автоматики участка передачи, измеряют напряжения и токи, вычисляют комплексные величины сопротивлений по контурам фаза-фаза по отношению измеренных напряжений и токов и величину скорости их изменения во времени по величине первой производной зависимости сопротивления от времени, а на обоих концах контролируемого участка передачи измеряют частоту напряжения, передают текущую информацию о частоте на противоположный конец контролируемого участка передачи по каналу связи для передачи информации, вычисляют величину и определяют знак скорости изменения частоты напряжения обоих концов контролируемого участка во времени по величине и знаку первой производной зависимости частоты от времени, фиксируют изменение знака и направление изменения знака скорости изменения частоты в узле измерения напряжений и токов, сравнивают вычисленные величины с заданными уставками, а знак скорости изменения частоты - со знаком скорости изменения частоты на противоположном конце контролируемого участка передачи. По результатам сравнения фиксируют наличие асинхронного режима в энергосистеме с размещением электрического центра качаний на контролируемом участке передачи по признакам фиксации снижения величины любого из вычисленных сопротивлений меньше меньшей из двух уставок, заданной из условия несрабатывания в асинхронном режиме при размещении электрического центра качаний на противоположном конце контролируемого участка, и недостижения величины скорости его изменения уставки, заданной из условия отстройки устройства автоматики от коротких замыканий в зоне контроля уставкой сопротивления, и по признаку фиксации превышения величины скорости изменения частоты в узле измерения напряжений и токов ее грубой уставки, заданной из условия отстройки устройства автоматики от максимально возможной величины скорости изменения частоты в режиме синхронных качаний энергосистемы, в момент возникновения асинхронного режима, когда угол передачи проходит свое критическое значение, не ожидая момента достижения им 180°, или по признакам фиксации разных знаков скоростей изменения частоты на концах контролируемого участка передачи, и одновременной с этим фиксации превышения величиной скорости изменения частоты ее чувствительной уставки, заданной из условия обеспечения достаточной чувствительности к асинхронному режиму с размещением электрического центра качаний на контролируемом участке передачи. Если контроль величины скорости изменения частоты только ее грубой уставкой не обеспечивает этой чувствительности, фиксируют снижения величины сопротивления меньше большей из двух уставок, заданной из условия срабатывания в асинхронном режиме при размещении электрического центра качаний в любой точке контролируемого участка передачи, и недостижения величиной скорости его изменения уставки, заданной из условия отстройки устройства от коротких замыканий в зоне контроля уставкой сопротивления, либо в момент, когда текущее значение угла передачи проходит значение 180° по признаку фиксации изменения знака скорости изменения частоты в узле измерения напряжений и токов, и одновременно с этим снижения величины сопротивления меньше меньшей из двух уставок, заданной из условия несрабатывания в асинхронном режиме при размещении электрического центра качаний на противоположном конце контролируемого участка, недостижения величины скорости его изменения уставки, заданной из условия отстройки устройства от коротких замыканий в зоне контроля уставкой сопротивления. При работе устройства автоматики в многоступенчатом режиме дополнительно определяют каждый период асинхронного режима измерением промежутков времени между моментами фиксации асинхронного режима, когда текущее значение угла передачи проходит значение 180°, вычисляют величину средней разности частот между асинхронно движущимися частями энергосистемы как величину, обратную периоду, величину ее средней скорости изменения в каждом периоде асинхронного режима, как отношение изменения средней разности частот за каждый период к продолжительности периода, определяют знак средней разности частот по зафиксированному направлению изменения знака скорости изменения измеряемой частоты, величину средней разности частот сравнивают с уставкой, заданной из условия контроля превышения допустимой средней разности частот по условию обязательной ресинхронизации асинхронно движущихся частей энергосистемы, рассчитывают величину превышения средней разности частот над заданной уставкой, определяют число циклов асинхронного режима по числу его фиксаций и формируют управляющие воздействия на энергосистему.The essence of the invention lies in the fact that in the power transmission node, which is one of the ends of the transmission section controlled by the automation device, the voltages and currents are measured, the complex values of the resistances along the phase-phase contours are calculated in relation to the measured voltages and currents and the magnitude of their rate of change in time in magnitude the first derivative of the dependence of resistance on time, and at both ends of the monitored transmission section, the voltage frequency is measured, current frequency information is transmitted to the opposite side. the end of the monitored section of the transmission over the communication channel for transmitting information, calculate the value and determine the sign of the rate of change of the voltage frequency of both ends of the monitored section in time by the magnitude and sign of the first derivative of the frequency versus time, record the sign change and the direction of the sign of the sign of the frequency change rate measuring voltages and currents, comparing the calculated values with the given settings, and the sign of the rate of change of frequency - with the sign of the rate of change of frequency against the right end of the monitored transmission site. Based on the comparison results, the presence of an asynchronous mode in the power system with the placement of the electric swing center in the controlled transmission section is detected according to the signs of fixing a decrease in the value of any of the calculated resistances less than the lower of the two settings specified from the condition of failure in the asynchronous mode when the electric swing center is placed at the opposite end of the controlled section , and the failure to achieve the rate of change of the setpoint specified from the condition for the detuning of the automation device from short faults in the control zone by the resistance setpoint, and by the indication of the excess of the magnitude of the rate of change of frequency in the node for measuring the voltages and currents of its coarse setpoint, specified from the condition of the detuning of the automation device from the maximum possible value of the rate of change of frequency in the synchronous swing mode of the power system, at the time of the occurrence of asynchronous mode, when the transmission angle passes its critical value, without waiting for the moment it reaches 180 °, or by signs of fixing different signs of the frequency of change of frequencies s at the ends of the controlled transmission section, and at the same time fixing the excess of the rate of change of the frequency of its sensitive setpoint set from the condition of ensuring sufficient sensitivity to the asynchronous mode with the placement of the electric swing center on the controlled transmission section. If monitoring the magnitude of the rate of change of frequency only by its rough setting does not provide this sensitivity, a decrease in the resistance value is recorded less than the larger of the two settings specified from the condition for operation in asynchronous mode when the electric swing center is placed at any point in the controlled transmission section and the rate of change is not achieved the setpoint specified from the condition for the device to be short-circuited in the control zone by the resistance setpoint, or at the moment when the current value of and the transmission passes a value of 180 ° by the sign of fixing a change in the sign of the rate of change of frequency in the node for measuring voltages and currents, and at the same time, the decrease in the resistance value is less than the smaller of the two settings specified from the condition of failure in the asynchronous mode when placing the electric swing center at the opposite end of the controlled section, failure to achieve the magnitude of the rate of change of the setpoint specified from the condition of the device detuning from short circuits in the control zone by the resistance setpoint. When the automation device operates in multi-stage mode, each period of the asynchronous mode is additionally determined by measuring the time intervals between the moments of fixing the asynchronous mode, when the current value of the transmission angle passes a value of 180 °, the average frequency difference between the asynchronously moving parts of the power system is calculated as the reciprocal of the period, its value the average rate of change in each period of the asynchronous mode, as the ratio of the change in the average frequency difference for each period to To determine the sign of the average frequency difference in the fixed direction of change of the sign of the rate of change of the measured frequency, the value of the average frequency difference is compared with the setting specified from the condition for controlling the excess of the permissible average frequency difference under the condition of mandatory resynchronization of asynchronously moving parts of the power system, the excess of the average frequency difference is calculated over a given setting, determine the number of cycles of the asynchronous mode by the number of its fixations and form control Procedure on the grid.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.2 представлена схема электропередачи, для которой осуществляется предлагаемый способ, на фиг.3 - блок-схема устройства автоматики.The invention is illustrated by drawings, where figure 2 presents the power transmission diagram for which the proposed method is carried out, figure 3 is a block diagram of an automation device.
Схема электропередачи включает:The power transmission circuit includes:
Г1, Г2 - асинхронно движущиеся генераторы двухмашинной системы,G1, G2 - asynchronously moving generators of a two-machine system,
H1, Н2, НА, НВ - нагрузки соответственно узлов электропередачи 1, 2, А, В,H1, H2, HA, HB - loads, respectively, of
1, 2, А и В - узлы электропередачи,1, 2, A and B - power transmission nodes,
АВ - контролируемый устройством автоматики участок электропередачи,AB is a power transmission section controlled by an automation device,
3, 4 - устройства автоматики.3, 4 - automation devices.
Блок-схема устройства автоматики включает: блок измерения напряжения в узле А электропередачи (1), блок измерения тока по контролируемому участку АВ электропередачи в узле А (2), блок измерения частоты напряжения в узле А электропередачи (3), канал связи для передачи информации между узлами А и В электропередачи о текущем значении измеряемой частоты (4), блок приема в узле А текущей информации о частоте напряжения узла В и передачи текущей информации о частоте напряжения узла А в узле В (5), блок преобразования и запоминания сигнала частоты при глубоком снижении напряжения и выходе его величины за допустимый диапазон измерения частоты (6), блок вычисления комплексной величины сопротивления (7), блок вычисления величины первой производной зависимости сопротивления от времени (8), блок вычисления величины первой производной зависимости частоты узла А от времени (9), блок вычисления в узле А первой производной зависимости частоты узла В от времени (10), блок фиксации снижения величины сопротивления меньше большей из двух заданных уставок (11), блок фиксации снижения величины сопротивления меньше меньшей из двух заданных уставок (12), блок фиксации непревышения величиной первой производной зависимости сопротивления от времени заданной уставки (13), блок фиксации превышения величиной первой производной зависимости частоты узла А от времени грубой уставки (14), блок фиксации превышения величиной первой производной зависимости частоты узла А от времени чувствительной уставки (15), блок фиксации превышения величиной первой производной зависимости частоты узла В от времени чувствительной уставки в узле А (16), блок фиксации разных знаков скорости изменения частоты в узлах А и В (17), блок фиксации изменения знака скорости изменения частоты узла А и определение направления его изменения (18), схемы «и» (19), (20), (21), (22) и (23), схема «≥1» (24), блок вычисления периода асинхронного режима (25), блок вычисления средней разности частот между асинхронно движущимися частями энергосистемы (26), блок вычисления величины превышения средней разности частот над заданной уставкой (27), блок определения средней разности частот (28), блок вычисления средней скорости именения разности частот между асинхронно движущимися частями энергосистемы (29), счетчик циклов асинхронного режима (30), блок фиксации достижения числа циклов асинхронного режима заданной уставки (31), блок формирования управляющих воздействий на энергосистему с целью деления асинхронно движущихся частей энергосистемы (32), блок формирования управляющих воздействий на энергосистему с целью ресинхронизации ее асинхронно движущихся частей (33).The block diagram of the automation device includes: a voltage measurement unit in the power transmission node A (1), a current measurement unit for the monitored section of the AV power transmission in the node A (2), a voltage frequency measurement unit in the power transmission node A (3), a communication channel for transmitting information between nodes A and B of a power transmission about the current value of the measured frequency (4), a unit for receiving in node A current information about the voltage frequency of node B and transmitting current information about the voltage frequency of node A in node B (5), a unit for converting and storing the frequency signal at g low-voltage reduction of voltage and its value beyond the permissible range of frequency measurement (6), a unit for calculating the complex value of resistance (7), a unit for calculating the value of the first derivative of the dependence of resistance on time (8), a unit for calculating the value of the first derivative of the dependence of the frequency of node A on time ( 9), the calculation unit in node A of the first derivative of the frequency dependence of node B versus time (10), the block for fixing the decrease in the resistance value is smaller than the larger of the two preset settings (11), the block for fixing the decrease in the resistance value is I am smaller than the smaller of the two preset settings (12), the non-exceeding fixation block by the value of the first derivative of the dependence of the resistance on the time of the given setpoint (13), the fixation block of exceeding the value of the first derivative of the frequency dependence of the node A on the coarse-tuning time (14), the block of the excess exceeding the first derivative of the dependence of the frequency of the node A on the time of the sensitive setting (15), the unit for fixing the excess of the value of the first derivative of the frequency of the frequency of the node B on the time of the sensitive setting on the node A (16), the fixing unit is different signs of the rate of change of frequency at nodes A and B (17), a block for fixing a change in the sign of the rate of change of frequency of node A and determination of the direction of its change (18), schemes “and” (19), (20), (21), (22) and (23), the circuit "≥1" (24), the unit for calculating the period of the asynchronous mode (25), the unit for calculating the average frequency difference between the asynchronously moving parts of the power system (26), the unit for calculating the excess of the average frequency difference over the set point (27) , unit for determining the average frequency difference (28), unit for calculating the average speed of naming the frequency difference between asynchronously moving parts of the power system (29), asynchronous mode cycle counter (30), a unit for fixing the number of asynchronous mode cycles of a given setpoint (31), a control action generation unit for the power system to divide asynchronously moving parts of the power system (32), a control action generation unit to the power system in order to resynchronize its asynchronously moving parts (33).
Способ осуществляется следующим образом. На фиг.2 устройствами автоматики (3) и (4), установленными соответственно в узлах А и В электропередачи, контролируют участок АВ электропередачи выполнением операций в соответствии с блок-схемой устройства автоматики.The method is as follows. In figure 2, the automation devices (3) and (4) installed in the power transmission nodes A and B, respectively, control the power transmission section AB by performing operations in accordance with the block diagram of the automation device.
Блоками (1), (2), (3) осуществляется измерение соответственно напряжения узла, тока по контролируемому участку и частоты напряжения узла.Blocks (1), (2), (3) measure the voltage of the node, the current in the controlled area and the frequency of the voltage of the node, respectively.
По двум самостоятельным каналам связи (4) осуществляется передача информации в обоих направлениях о текущем значении частоты. Сигнал о текущем значении частоты с выхода блока измерения частоты (3) поступает на первый вход блока преобразования и запоминания сигнала частоты (6), в котором осуществляются преобразование этого сигнала в сигнал, способный управлять генерацией приемопередатчиком (5) сигнала для передачи по каналу связи (4) и запоминание сигнала о текущем значении частоты при периодическом глубоком кратковременном снижении напряжения во время асинхронного режима электропередачи ниже уровня допустимого по условию точности измерения частоты устройством автоматики. Время запоминания определяется промежутком времени, в течение которого напряжение оказалось ниже допустимого уровня. Управление формированием сигнала на выходе блока (6) осуществляется в основном сигналом о текущем значении частоты, поступающем на первый вход, и лишь кратковременно за счет памяти блока (6) в зависимости от уровня напряжения, подаваемого на второй вход блока (6) от выхода блока измерения напряжения (1) и допустимого уровня снижения напряжения по условию точности измерения частоты. Измеренные напряжения и токи с выхода соответственно блоков (1) и (2) поступают на вход блока (7), где вычисляются комплексные величины сопротивлений по контурам фаза-фаза. С выхода блока (7) сигналы о величинах сопротивлений поступают на вход блока (8), где вычисляются величины их первых производных. Сигнал о текущем значении частоты в узле установки устройства автоматики с выхода блока (6) подается на вход блока (9), где вычисляется величина ее первой производной. Сигнал о текущем значении частоты узла, противоположного месту установки устройства автоматики, с выхода блока (5) поступает на вход блока (10), где вычисляется величина ее первой производной. Two independent communication channels (4) transmit information in both directions about the current frequency value. A signal about the current frequency value from the output of the frequency measuring unit (3) is supplied to the first input of the frequency signal conversion and storage unit (6), in which this signal is converted into a signal capable of controlling the generation of a signal transceiver (5) for transmission over a communication channel ( 4) and storing a signal about the current value of the frequency during periodic deep short-term voltage drop during the asynchronous power transmission mode below the level allowed by the condition of accuracy of frequency measurement by the device automatics. The memorization time is determined by the period of time during which the voltage is below the permissible level. The formation of the signal at the output of the block (6) is controlled mainly by the signal about the current frequency value supplied to the first input, and only briefly due to the memory of the block (6) depending on the voltage level supplied to the second input of the block (6) from the output of the block voltage measurement (1) and the acceptable level of voltage reduction according to the condition of accuracy of frequency measurement. The measured voltages and currents from the output of blocks (1) and (2), respectively, are fed to the input of block (7), where the complex values of the resistances along the phase-phase contours are calculated. From the output of block (7), signals about the values of resistances arrive at the input of block (8), where the values of their first derivatives are calculated. A signal about the current frequency value in the installation unit of the automation device from the output of the block (6) is fed to the input of the block (9), where the value of its first derivative is calculated. A signal about the current value of the frequency of the node opposite the installation location of the automation device from the output of the block (5) is fed to the input of the block (10), where the value of its first derivative is calculated.
Комплексная величина сопротивления с выхода блока (7) поступает на вход блоков (11) и (12) для сравнения с заблаговременно заданными и хранящимися в их памяти уставками. Уставка сопротивления для блока (11) задана из условия обеспечения достаточной чувствительности к асинхронному режиму независимо от места размещения электрического центра качаний (ЭЦК) на контролируемом участке АВ (большая уставка), а для блока (12) - из условия несрабатывания в асинхронном режиме при размещении ЭЦК на противоположном конце контролируемого участка, т.е. с охватом 85% контролируемого участка АВ (меньшая уставка). В случае снижения сопротивления ниже заданной большей из двух уставок фиксируется это событие появлением сигнала на выходе блока (11). В случае ее снижения сопротивления ниже меньшей из двух заданных уставок - это событие фиксируется появлением сигнала на выходе блоков (11) и (12) одновременно. Величина первой производной зависимости сопротивления от времени с выхода блока (8) поступает на вход блока (13) для сравнения с заблаговременно заданной и хранящейся в его памяти уставкой. В случае непревышения контролируемой величиной заданной уставки это событие фиксируется появлением сигнала на выходе блока (13).The complex resistance value from the output of block (7) is fed to the input of blocks (11) and (12) for comparison with the settings set in advance and stored in their memory. The resistance setting for block (11) is set from the condition of ensuring sufficient sensitivity to the asynchronous mode, regardless of the location of the electric swing center (ECC) in the controlled area AB (large setting), and for block (12) - from the condition of failure in the asynchronous mode when placing ECC at the opposite end of the controlled area, i.e. with coverage of 85% of the controlled area AB (lower setting). In the event of a decrease in resistance below a given larger of the two settings, this event is recorded by the appearance of a signal at the output of block (11). If it decreases resistance below the smaller of the two preset settings, this event is recorded by the appearance of a signal at the output of blocks (11) and (12) simultaneously. The value of the first derivative of the dependence of the resistance on time from the output of the block (8) is supplied to the input of the block (13) for comparison with the setpoint set in advance in its memory. In case of non-exceeding of the set value by the controlled value, this event is recorded by the appearance of a signal at the output of the block (13).
Величина первой производной зависимости от времени частоты в месте установки устройства с выхода блока (9) поступает на вход блоков (14) и (15) для сравнения с заблаговременно заданными и хранящимися в их памяти уставками. Уставка для блока (14) задана - грубая - из условия отстройки устройства автоматики от максимально возможной величины первой производной зависимости частоты от времени в режиме синхронных качаний энергосистемы, а для блока (15) - чувствительная - из условия обеспечения достаточной чувствительности устройства к асинхронному режиму независимо от места размещения ЭЦК на контролируемом участке АВ. В случае превышения величиной контролируемого параметра грубой уставки это событие фиксируется появлением сигнала на выходе блоков (14) и (15). В случае же превышения ею только чувствительной уставки это событие фиксируется появлением сигнала только на выходе блока (15). The value of the first derivative of the time dependence of the frequency at the installation site of the device from the output of block (9) is input to the blocks (14) and (15) for comparison with the settings set in advance and stored in their memory. The setting for block (14) is set to - coarse - from the condition of tuning the automation device from the maximum possible derivative of the first derivative of the frequency versus time in the synchronous swing mode of the power system, and for block (15) - sensitive - from the condition of ensuring sufficient sensitivity of the device to the asynchronous mode independently from the location of the ECC in the controlled area AB. If the controlled parameter exceeds the coarse setting, this event is recorded by the appearance of a signal at the output of blocks (14) and (15). If it exceeds only the sensitive setting, this event is recorded by the appearance of a signal only at the output of the block (15).
Сигнал о величине первой производной зависимости от времени частоты узла противоположного месту установки устройства с выхода блока (10) поступает на вход блока (16) для сравнения с заблаговременно заданной и хранящейся в памяти блока уставкой. Уставка задана из условия обеспечения достаточной чувствительности к асинхронному режиму независимо от места размещения ЭКЦ на контролируемом участке АВ. В случае превышения величиной контролируемого параметра уставки это событие фиксируется появлением сигнала на выходе блока (16). Сигналы с выходов блоков (15) и (16) поступают на вход блока (17) для сравнения их знаков. В случае разных знаков сигналов это событие фиксируется появлением сигнала на выходе блока (17). The signal about the value of the first derivative depending on the time of the frequency of the node opposite the installation location of the device from the output of the block (10) is supplied to the input of the block (16) for comparison with the setpoint set in advance and stored in the memory of the block. The setting is set from the condition of ensuring sufficient sensitivity to the asynchronous mode, regardless of the location of the ECC in the controlled area AB. If the value of the controlled parameter exceeds the setting, this event is recorded by the appearance of a signal at the output of the block (16). The signals from the outputs of the blocks (15) and (16) are fed to the input of the block (17) to compare their signs. In the case of different signs of the signals, this event is recorded by the appearance of a signal at the output of the block (17).
В случаях, когда грубая уставка, заданная в блоке (14), обеспечивает достаточную чувствительность к асинхронному режиму независимо от расположения ЭЦК на контролируемом участке АВ, можно отказаться от использования канала связи (4) и блоков (5), (10), (16), (17).In cases where the coarse setting specified in block (14) provides sufficient sensitivity to the asynchronous mode, regardless of the location of the ECC in the controlled area AB, you can refuse to use the communication channel (4) and blocks (5), (10), (16 ), (17).
Кроме вышеизложенного с выхода блока (15) сигнал поступает на вход блока (18). В случае изменения знака сигнала это событие фиксируется блоком (18) и на его выходе появляется импульс, знак которого определяется направлением изменения знака на входе блока. In addition to the above, from the output of the block (15), the signal enters the input of the block (18). In the case of a change in the sign of the signal, this event is recorded by the block (18) and an impulse appears at its output, the sign of which is determined by the direction of the change in sign at the input of the block.
Фиксируется одновременное появление сигналов на выходах блоков:The simultaneous appearance of signals at the outputs of the blocks is recorded:
(11) и (13) - появлением сигнала на выходе блока (19);(11) and (13) - the appearance of a signal at the output of block (19);
(12) и (13) - появлением сигнала на выходе блока (20);(12) and (13) - the appearance of a signal at the output of block (20);
(14) и (20) - появлением сигнала на выходе блока (21);(14) and (20) - the appearance of a signal at the output of block (21);
(17) и (19) - появлением сигнала на выходе блока (22);(17) and (19) - the appearance of a signal at the output of block (22);
(18) и (20) - появлением импульсов на выходе блока (23) определенного знака, зависящего от знака импульса на выходе блока (18).(18) and (20) - the appearance of pulses at the output of block (23) of a certain sign, depending on the sign of the pulse at the output of block (18).
Сигналы с выхода блоков (21) и (22) поступают на входы блока (24), на выходе которого появляется сигнал в случае появления сигнала на любом его входе или на обоих входах одновременно.The signals from the output of blocks (21) and (22) are fed to the inputs of the block (24), the output of which appears in the case of a signal at either its input or at both inputs simultaneously.
Появлением сигнала на выходе блока (24) фиксируется момент возникновения асинхронного режима, когда текущее значение угла передачи проходит критическое значение δ≈δкр, с размещением ЭЦК на контролируемом участке АВ. Сигнал с выхода блока (24) поступает на вход блока (32), формирующего управляющие воздействия на энергосистему с целью деления асинхронно движущихся частей энергосистемы при такой необходимости.By the appearance of a signal at the output of block (24), the moment of occurrence of the asynchronous mode is recorded when the current value of the transmission angle passes a critical value δ≈δ cr , with the placement of the ECC in the controlled area AB. The signal from the output of block (24) is fed to the input of block (32), which forms control actions on the power system with the aim of dividing the asynchronously moving parts of the power system if necessary.
Появлением сигнала на выходе блока (23) фиксируется асинхронный режим, когда текущее значение угла передачи проходит значение δ≈180°, с размещением ЭЦК на контролируемом участке АВ. Сигнал с выхода блока (23) поступает:By the appearance of the signal at the output of block (23), the asynchronous mode is fixed when the current value of the transmission angle passes the value δ≈180 °, with the placement of the ECC in the controlled area AB. The signal from the output of block (23) is received:
- на вход блока (32), формирующего управляющие воздействия на энергосистему с целью деления асинхронно движущихся частей энергосистемы при такой необходимости;- to the input of the block (32), which forms the control actions on the power system in order to divide asynchronously moving parts of the power system, if necessary;
- на вход блока (25), который вычисляет период асинхронного режима по промежутку времени между импульсами на его входе;- to the input of the block (25), which calculates the period of the asynchronous mode by the time interval between pulses at its input;
- на вход блока (28), который определяет знак средней разности частот между асинхронно движущимися частями энергосистемы по знаку импульсов на его входе;- to the input of the block (28), which determines the sign of the average frequency difference between asynchronously moving parts of the power system by the sign of the pulses at its input;
- на вход блока (30), который фиксирует число циклов асинхронного режима с размещением ЭЦК на контролируемом участке АВ.- to the input of the block (30), which fixes the number of cycles of the asynchronous mode with the placement of the ECC in the controlled area AB.
С выхода блока (25) сигнал поступает на вход блока (26), который вычисляет среднюю разность частот между асинхронно движущимися частями энергосистемы. С выхода блока (26) сигнал поступает на вход блока (27), где средняя разность частот сравнивается с уставкой, заданной из условия обязательной ресинхронизации несинхронно движущихся частей энергосистемы, вычисляется величина превышения контролируемого параметра над уставкой. Кроме того, с выхода блока (26) сигнал поступает на вход блока (29), где вычисляются величина и знак средней скорости изменения частоты за каждый период асинхронного режима. Сигналы с выходов блоков (27)-(29), характеризующие процесс асинхронного режима с размещением ЭЦК на контролируемом участке АВ по знаку средней разности частот (блок 28), по величине превышения средней разности частот над заданной уставкой (блок 27) и по величине и знаку средней скорости изменения частоты за каждый период асинхронного режима (блок 29), поступают на вход блока (33), формирующего управляющие воздействия на энергосистему с целью ресинхронизации ее асинхронно движущихся частей при такой целесообразности.From the output of block (25), the signal is fed to the input of block (26), which calculates the average frequency difference between asynchronously moving parts of the power system. From the output of block (26), the signal enters the input of block (27), where the average frequency difference is compared with the setpoint specified from the condition for mandatory resynchronization of non-synchronously moving parts of the power system, the excess of the controlled parameter over the setpoint is calculated. In addition, from the output of block (26), the signal enters the input of block (29), where the magnitude and sign of the average rate of change of frequency for each period of the asynchronous mode are calculated. The signals from the outputs of blocks (27) - (29), characterizing the asynchronous mode process with the placement of the ECC in the controlled area AB according to the sign of the average frequency difference (block 28), in terms of the excess of the average frequency difference over the set point (block 27) and in magnitude and the sign of the average rate of frequency change for each period of the asynchronous mode (block 29), is fed to the input of the block (33), which forms the control actions on the power system with the aim of resynchronizing its asynchronously moving parts with such expediency.
Сигнал с выхода блока (30) поступает на вход блока (31) с целью сравнения с заданной и хранящейся в памяти блока уставкой числа циклов асинхронного режима и по достижении контролируемого параметра уставки фиксируется это событие появлением сигнала на выходе блока (31), который поступает на вход блока (32) для деления асинхронно движущихся частей энергосистемы при такой необходимости.The signal from the output of the block (30) is fed to the input of the block (31) with the aim of comparing with the set and stored in the memory of the block the setting of the number of cycles of the asynchronous mode and upon reaching the controlled parameter of the setting, this event is recorded by the appearance of the signal at the output of the block (31), which is fed to block input (32) for dividing asynchronously moving parts of the power system, if necessary.
В зависимости от потребности энергосистемы в моменте ликвидации асинхронного режима, возможностей организации канала связи для передачи информации о текущем значении частоты или исправности этого канала и в зависимости от чувствительности грубой уставки по величине скорости изменения частоты к асинхронному режиму независимо от места размещения электрического центра качаний на контролируемом устройством автоматики участке передачи способ обеспечивает возможность фиксации асинхронного режима с осуществлением одного из нижеприведенных вариантов ближнего резервирования действия выявительного органа устройства автоматики другим иного принципа действия:Depending on the needs of the power system in the moment of elimination of the asynchronous mode, the possibilities of organizing a communication channel for transmitting information about the current value of the frequency or serviceability of this channel and depending on the sensitivity of the coarse setpoint in terms of the rate of change of frequency to the asynchronous mode, regardless of the location of the electric swing center on the controlled the automation device of the transmission section of the method provides the ability to fix the asynchronous mode with the implementation of one of the following options for short-range reservation of the action of the detecting body of the automation device to another different principle of action:
- две основные фиксации асинхронного режима в момент δ≈δкр и резервирующую основные фиксацию - в момент δ≈180° (канал связи есть, грубая уставка обеспечивает достаточную чувствительность);- two main fixations of the asynchronous mode at the moment δ≈δ cr and a backup main fixation - at the moment δ≈180 ° (there is a communication channel, a rough setting provides sufficient sensitivity);
- основную фиксацию асинхронного режима в момент δ≈δкр, дополнительную к основной фиксации - в момент δ≈δкр при близких расположениях ЭЦК и резервирующую основную фиксацию - в момент δ≈180° (канал связи есть, грубая уставка не обеспечивает достаточную чувствительность);- the main fixation of the asynchronous mode at the moment δ≈δ cr , additional to the main fixation - at the moment δ≈δ cr at close proximity of the ECC and the backup main fixation - at the moment δ≈180 ° (there is a communication channel, a rough setting does not provide sufficient sensitivity) ;
- основную фиксацию асинхронного режима в момент δ≈δкр и резервирующую основную фиксацию - в момент δ≈180° (канала связи нет, грубая уставка обеспечивает достаточную чувствительность);- the main fixation of the asynchronous mode at the moment δ≈δ cr and the backup main fixation - at the moment δ≈180 ° (there is no communication channel, a rough setting provides sufficient sensitivity);
- основную фиксацию асинхронного режима в момент δ≈180° и дополнительную фиксацию - в момент δ≈δкр при близких расположениях ЭЦК (канала связи нет, грубая уставка не обеспечивает достаточную чувствительность).- the main fixation of the asynchronous mode at the moment δ≈180 ° and the additional fixation - at the moment δ≈δ cr at close proximity of the ECC (there is no communication channel, the rough setting does not provide sufficient sensitivity).
Для оценки контролируемости величины скорости изменения частоты в узлах электропередачи в момент δ≈δкр на фиг.1 показано зарегистрированное изменение частоты в энергосистеме США-Канады во время асинхронного режима 14.08.2003 г., из которой видно, что скорость изменения частоты в момент δ≈δкр в узле энергосистемы составила 1 Гц/сек, а на фиг.4.1-4.4 показаны зарегистрированные изменения частоты в энергосистеме Армении во время асинхронного режима 19.04.2002 г., из которых видно, что скорость изменения частоты на концах контролируемого участка электропередачи 220 кВ составила более 20 Гц/сек вблизи от электрического центра качаний на стороне Армянской энергосистемы и более 4 Гц/сек, вдали от центра на стороне Иранской энергосистемы, а в удаленном узле на стороне Армянской энергосистемы - более 4 Гц/сек. Характер общей зависимости величины и знака скорости изменения частоты во времени и в зависимости от места расположения узла измерения на электропередаче, полученный на основе аналогичной зависимости частоты [3], приведен на фиг.5.To assess the controllability of the rate of change of frequency in the power transmission nodes at the time δ≈δ cr , Fig. 1 shows the registered frequency change in the US-Canada power system during the asynchronous mode of 08/14/2003, from which it is clear that the rate of change of frequency at the time δ ≈δ cr node grid was 1 Hz / sec, as shown at fig.4.1-4.4 registered frequency change in the power RA during an asynchronous mode of 19.04.2002, from which it is seen that the frequency change rate at the ends of the controlled section electron operedachi 220 kV was more than 20 Hz / s in the vicinity of the electric swing center on the side of the grid and more Armenian 4 Hz / s, the distance from the center on the side of Iranian power system, and a remote node on the side Armenian power - more than 4 Hz / sec. The nature of the general dependence of the magnitude and sign of the rate of change of frequency over time and depending on the location of the measurement unit on the power transmission, obtained on the basis of a similar frequency dependence [3], is shown in Fig.5.
Вышеприведенное доказывает принципиальную контролируемость величины и знака скорости изменения частоты в асинхронном режиме энергосистемы.The above proves the fundamental controllability of the magnitude and sign of the rate of change of frequency in the asynchronous mode of the power system.
Надежную работу устройства автоматики при глубоких снижениях напряжения вблизи электрического центра качаний обеспечивают типовыми решениями точного измерения частоты в широком диапазоне изменения напряжения и с помощью запоминания измеренной частоты на время выхода величины напряжения за допустимый диапазон измерения частоты. Reliable operation of the automation device with deep voltage drops near the electric swing center is provided by typical solutions for accurate frequency measurement over a wide range of voltage changes and by storing the measured frequency for the time the voltage exceeded the permissible frequency measurement range.
Способ обеспечивает по принципу действия и выбором уставок устройства автоматики надежную его отстройку от синхронных качаний, коротких замыканий и иных коммутаций в энергосистеме, аварийных снижений и повышений частоты при сбросах генерации или нагрузки в энергосистеме, а также от асинхронного режима при размещении электрического центра качаний не на контролируемом участке, и, вместе с тем, способ обеспечивает селективную и адаптивную фиксацию асинхронного режима в момент его возникновения, т.е. когда угол передачи проходит свое критическое значение δ≈δкр или при необходимости при δ≈180° при попадании электрического центра качаний в контролируемый устройством автоматики участок электропередачи независимо от изменений режима работы и структуры энергосистемы и независимо от величины отклонений частоты в энергосистеме, т.к. от этих факторов принципиально не зависит ни момент фиксации разных знаков скоростей изменения частоты на концах контролируемого участка, ни момент фиксации изменения знака скорости изменения частоты в узле измерения напряжений и токов, ни момент превышения величиной скорости изменения частоты над заданной уставкой.The method provides, according to the principle of operation and the choice of settings of the automation device, its reliable detuning from synchronous swings, short circuits and other switching in the power system, accidental decreases and frequency increases when the generation or load drops in the power system, and also from the asynchronous mode when the electric swing center is not placed controlled area, and at the same time, the method provides selective and adaptive fixation of the asynchronous mode at the time of its occurrence, i.e. when the transmission angle passes its critical value δ≈δ cr or, if necessary, at δ≈180 ° when the electric swing center gets into the transmission section controlled by the automation device, regardless of changes in the operating mode and structure of the power system and regardless of the frequency deviations in the power system, because . neither the moment of fixing different signs of the frequencies of the frequency change at the ends of the monitored section, nor the moment of fixing the sign of the rate of change of the frequency in the node for measuring voltages and currents, nor the moment the rate of change of the frequency exceeds the preset value depends on these factors.
Способ обеспечивает также селективность и адаптивность управляющих воздействий на энергосистему, формируемых устройством автоматики, с целью реализации мероприятий, способствующих ресинхронизации, т.к. вмешательство устройства автоматики в процесс ресинхронизации происходит только после селективной фиксации асинхронного режима в момент δ≈180°, превышения величиной среднего скольжения в процессе асинхронного режима над допустимой по условию обязательной самостоятельной ресинхронизации, а управляющие воздействия формируются дозированно в зависимости от величины этого превышения, величины и знака средней скорости изменения скольжения, т.е. с учетом прогноза развития процесса асинхронного режима. В случаях же неуспешности ресинхронизации, или ее нецелесообразности, или невозможности устройство осуществляет деление асинхронно движущихся частей энергосистемы.The method also provides selectivity and adaptability of the control actions on the power system generated by the automation device, with the aim of implementing measures conducive to resynchronization, because the automation device intervenes in the resynchronization process only after the asynchronous mode is selectively fixed at a time of δ≈180 °, the average slip value during the asynchronous mode exceeds the allowable condition for mandatory self-resynchronization, and control actions are formed in dosage depending on the magnitude of this excess, magnitude and sign of the average rate of change of slip, i.e. taking into account the forecast of the development of the asynchronous mode process. In cases of unsuccessful resynchronization, or its inappropriateness, or impossibility, the device performs the division of asynchronously moving parts of the power system.
Из вышеизложенного следует, что задача обеспечения способом селективности и адаптивности действия устройства автоматики в изменяющихся условиях работы энергосистемы решена во всех вариантах его использования в зависимости от потребности конкретной энергосистемы.It follows from the foregoing that the task of providing a method for selectivity and adaptability of the operation of an automation device in changing operating conditions of a power system is solved in all variants of its use, depending on the needs of a particular power system.
Реализация предложенного способа выявления и ликвидации асинхронного режима может быть осуществлена на основе использования микропроцессорной техники, в частности на базе микропроцессорных устройств релейной защиты и автоматики для высоковольтных линий электропередачи производства компании Siemens, ABB, Areva и др.Implementation of the proposed method for identifying and eliminating the asynchronous mode can be carried out based on the use of microprocessor technology, in particular, on the basis of microprocessor relay protection and automation devices for high-voltage power lines manufactured by Siemens, ABB, Areva, etc.
Основными преимуществами предложенного способа выявления и ликвидации асинхронного режима энергосистемы являются возможность фиксировать наличие асинхронного режима в момент его возникновения, возможность прогнозирования развития процесса асинхронного режима, адаптивность управляющих воздействий на энергосистему во всех вариантах его использования в зависимости от потребности энергосистемы, отсутствие зависимости его применения от диапазона реальных изменений частоты в асинхронно движущихся частях энергосистемы.The main advantages of the proposed method for identifying and eliminating the asynchronous mode of the power system are the ability to record the presence of the asynchronous mode at the time of its occurrence, the ability to predict the development of the asynchronous mode process, the adaptability of the control actions on the power system in all variants of its use depending on the needs of the power system, and the absence of dependence of its application on the range real frequency changes in asynchronously moving parts of the power system.
Источники информацииInformation sources
1. Гоник Я.Е., Иглицкий Е.С. ″Автоматика ликвидации асинхронного режима″. М., Энергия, 1980.1. Gonik Y.E., Iglitsky E.S. ″ Automatic elimination of asynchronous mode ″. M., Energy, 1980.
2. Хачатуров А.А. ″Несинхронные включения и ресинхронизация в энергосистемах″. М., Энергия, 1977.2. Khachaturov A.A. ″ Non-synchronous switching and resynchronization in power systems ″. M., Energy, 1977.
3. Рабинович Р.С. ″Автоматическая частотная разгрузка энергосистем″. М., Энергия, 1980.3. Rabinovich R.S. ″ Automatic frequency unloading of power systems ″. M., Energy, 1980.
Claims (1)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AMP20040132 | 2004-11-26 | ||
| AM20040132 | 2004-11-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005116757A RU2005116757A (en) | 2006-11-20 |
| RU2294040C1 true RU2294040C1 (en) | 2007-02-20 |
Family
ID=37502104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005116757/09A RU2294040C1 (en) | 2004-11-26 | 2005-06-01 | Method for revealing and elimination of synchronous operation of power system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2294040C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2471274C2 (en) * | 2008-07-07 | 2012-12-27 | Абб Рисерч Лтд | Method and device for quick unlocking of remote protection in case of power oscillation in power system |
| RU2790631C1 (en) * | 2022-10-05 | 2023-02-28 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА" | Method for automatic elimination of the asynchronous mode of the electrical network |
-
2005
- 2005-06-01 RU RU2005116757/09A patent/RU2294040C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2471274C2 (en) * | 2008-07-07 | 2012-12-27 | Абб Рисерч Лтд | Method and device for quick unlocking of remote protection in case of power oscillation in power system |
| RU2790631C1 (en) * | 2022-10-05 | 2023-02-28 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА" | Method for automatic elimination of the asynchronous mode of the electrical network |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005116757A (en) | 2006-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105137363B (en) | A kind of on-Line Monitor Device for transforming plant DC power-supply system | |
| CN104793054B (en) | For monitoring the insulation monitor of the network portion of unearthed power-supply system simultaneously | |
| EP2953225B1 (en) | Method of detection and isolation of faults within power conversion and distribution systems | |
| CN105474494A (en) | DC power generation system and protection method for DC power generation system | |
| US10585133B2 (en) | Electric power fault protection device using single-ended traveling wave fault location estimation | |
| US20110163777A1 (en) | Method for production of a fault signal, and an electrical protective device | |
| CN105182148B (en) | A kind of transforming plant DC power-supply system | |
| CN106463950B (en) | DC grid guard method and its system | |
| RU2662639C1 (en) | Method of the backup power supply fast switching on and device for its implementation | |
| EP3830920B1 (en) | A method and a device for supervision of a voltage transformer | |
| CN102496913A (en) | Circuit test system and circuit test and protection method for direct-current traction power supply feeder unit | |
| KR100694279B1 (en) | Ground fault protective relaying method using distance relay in traction power supply system | |
| RU2294040C1 (en) | Method for revealing and elimination of synchronous operation of power system | |
| CN105242171B (en) | A kind of transforming plant DC ground connection inspection device for possessing route selection Checking Mechanism | |
| US10228406B2 (en) | Detecting a fault, in particular a transient fault, in an electrical network | |
| CN105242163B (en) | A kind of route selection check method of transforming plant DC ground connection inspection | |
| Chen et al. | Field experience with a digital system for transmission line protection | |
| RU2244992C1 (en) | Device for detecting single-phase ground faults in insulated-neutral networks | |
| EP3767314A1 (en) | Fault location in an hvdc system | |
| Duong et al. | A method for predictive out-of-step tripping based on synchrophasors | |
| Esmaeilian et al. | Evaluation of fault analysis tool under power swing and out-of-step conditions | |
| RU165635U1 (en) | DEVICE FOR AUTOMATIC REPEATING OF A CABLE-AIR CABLE ELECTRIC TRANSMISSION | |
| JPH0670445A (en) | Lifetime-forecasting method of section switch | |
| RU194579U9 (en) | REMOTE PROTECTION LOCKING DEVICE IN LOAD OPERATION MODES OF POWER SYSTEMS | |
| RU2468377C2 (en) | Ground fault directional lock |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070602 |