СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ
METHOD FOR DETECTION OF ASYNCHRONOUS MODE OF ELECTRIC NETWORK

Изобретение относится к области электротехники, а именно, к релейной защите и автоматике.
Известен способ выявления асинхронного режима электрической сети, реализованный в устройстве (Руководство по эксплуатации комплекса противоаварийной автоматики многофункциональный КПА-М-03.04.05.05.06.09.11.15-10001-УХЛ4. ИШМУ.656455.078-01 РЭ. ЗАО «Институт автоматизации энергетических систем», г. Новосибирск, 2013). Согласно ему измеряют фазные токи и на их основе формируют контрольный сигнал, пропорциональный действующему значению тока прямой последовательности в каждый момент времени. Выявляют моменты перехода контрольного сигнала через верхний и нижний пороги. Измеряют длительность цикла асинхронного режима, как интервал времени между двумя соседними одноименными переходами контрольного сигнала. Если контрольный сигнал сначала переходит верхний порог снизу вверх, то одноименным переходом является соседний аналогичный переход контрольного сигнала через верхний порог. Если контрольный сигнал сначала переходит нижний порог сверху вниз, то одноименным переходом является соседний аналогичный переход контрольного сигнала через нижний порог. Выдают сигнал возникновения асинхронного режима или сбрасывают его, если длительность цикла асинхронного режима, измеренная таким образом, соответственно больше или меньше уставки.
Способ имеет следующие недостатки. Первый из них вызван тем, что способ не контролирует последовательность перехода контрольного сигнала через пороги. Это может привести к ложной работе способа при колебаниях тока в рабочих режимах электрической сети, когда появляются переходы контрольного сигнала через верхний порог, но между ними отсутствует переход контрольного сигнала через нижний порог, что характерно и обязательно для асинхронного режима.
Второй недостаток связан с самим принципом определения длительности цикла асинхронного режима. Этот изъян проявляется в начале развития асинхронного режима, в котором процесс потери устойчивости электрической сети обычно носит длительный характер. Это происходит при росте нагрузки в электрической сети, в связи с чем контрольный сигнал может пересечь верхний порог задолго до наступления асинхронного режима. Поскольку моменты одноименных переходов в этом случае определяются переходами контрольного сигнала через верхний порог по направлению «снизу-вверх», то длительность цикла асинхронного режима, отсчет которого будет начат при первом переходе контрольного сигнала через верхний порог задолго до начала асинхронного режима, превысит уставку. Способ уберет эту точку перехода из рассмотрения, в связи с чем пропустит первый цикл асинхронного режима.
Часть недостатков предыдущего аналога устранена в способе, реализованном в типовом устройстве автоматики ликвидации асинхронного режима (Принципиальные схемы устройств автоматического прекращения асинхронного хода. Типовые материалы для проектирования №407-0-174.88. Институт «Энергосетьпроект», 1988). Согласно ему измеряют фазный ток и на его основе формируют контрольный сигнал, пропорциональный действующему значению фазного тока в каждый момент времени. Выявляют моменты последовательного перехода контрольного сигнала через верхний и нижний пороги. Измеряют длительность цикла асинхронного режима, как интервал времени между двумя соседними одноименными переходами контрольного сигнала: верхнего порога по направлению «снизу-вверх» и нижнего порога - «сверху-вниз». Однако способ так же, как и предыдущий аналог, при длительном процессе потери устойчивости в электрической сети пропускает первый цикл асинхронного режима, поскольку моменты одноименных переходов контрольного сигнала и в этом случае определяются переходами верхнего порога по направлению «снизу-вверх». Длительность цикла асинхронного режима, отсчет которого так же будет начат при первом переходе контрольного сигнала через верхний порог, превысит уставку, и способ исключит цикл асинхронного режима из рассмотрения.
Этот способ является наиболее близким к заявляемому способу по использованию, технической сущности и достигаемому техническому результату, и принят в качестве прототипа.
Техническим результатом, достигаемым предлагаемым способом, является повышение надежности выявления асинхронного режима при длительном характере процесса потери устойчивости электрической сети.
С этой целью в известном способе выявления асинхронного режима электрической сети, согласно которому измеряют фазные токи и на их основе формируют контрольный сигнал, сравнивают его с верхним и нижним порогами и выявляют моменты последовательного перехода контрольного сигнала через упомянутые пороги, измеряют длительность цикла асинхронного режима как интервал времени между двумя соседними одноименными переходами и выдают сигнал возникновения асинхронного режима или сбрасывают его, если длительность определенного таким образом цикла соответственно меньше или больше уставки, предлагается измерять длительность первого цикла асинхронного режима по одноименным переходам контрольного сигнала через верхний порог сверху вниз, а длительность остальных циклов асинхронного режима - по переходам контрольного сигнала через верхний порог снизу вверх.
Благодаря новому методу измерения длительности первого цикла асинхронного режима способ приобретает возможность выявления асинхронного режима при длительном процессе потери устойчивости.
В одной из реализации способа, используемой в полнофазном режиме работы электрической сети, контрольный сигнал предлагается формировать пропорционально действующему значению тока прямой последовательности в каждый момент времени.
В другой реализации способа контрольный сигнал формируют пропорционально действующему значению тока нулевой последовательности в каждый момент времени. Этот способ применяется в случае работы электрической сети в неполнофазном режиме (Принципиальные схемы устройств автоматического прекращения асинхронного хода. Типовые материалы для проектирования №407-0-174.88. Институт «Энергосетьпроект», 1988).
Третья реализация, в которой контрольный сигнал формируют пропорционально действующему значению тока одной из фаз в каждый момент времени, применяется для работы в полнофазном режиме электрической сети.
Фиг. 1 и 2 иллюстрируют работу прототипа и предлагаемого способа при выявлении асинхронного режима в случае продолжительного процесса потери устойчивости электрической сети.
кр
Для пояснения сути изобретения сначала рассмотрим принцип действия прототипа в режиме медленной потери устойчивости электрической сети (фиг. 1). Предпосылка к потере устойчивости появляется в точке А, когда ток нагрузки превысит верхний порог и продолжит непрерывно расти. В точке максимума контрольного сигнала (точка В) электрическая сеть теряет устойчивость. Поскольку прототип измеряет длительность цикла асинхронного режима как интервал времени между двумя соседними одноименными переходами контрольного сигнала верхнего или нижнего порогов, то в данном случае прототип начнет отсчет первого цикла уже в точке А, задолго до точки потери устойчивости (точка В). Из-за невысокой скорости развития процесса потери устойчивости отсчет продолжительности первого цикла в этом случае превысит уставку по длительности цикла T. Это приводит к прекращению отсчета продолжительности цикла, и в точке С прототип уберет точку А из рассмотрения и пропустит первый цикл асинхронного режима. Это - основной недостаток прототипа.
В предлагаемом способе этот недостаток прототипа исключается путем начала измерения длительности первого цикла асинхронного режима сразу после потери устойчивости электрической сети. Измерение длительности остальных циклов в предлагаемом изобретении начинают уже с некоторым опережением по одноименным моментам перехода контрольного сигнала через верхний порог снизу вверх, поскольку факт возникновения асинхронного режима уже установлен.
Рассмотрим принцип действия способа. Предлагаемый способ ведет начало отсчета продолжительности первого цикла асинхронного режима с момента перехода контрольного сигнала через верхний порог сверху вниз. В первом цикле асинхронного режима этот момент наступит уже после потери электрической сетью устойчивости, то есть в точке F (фиг. 2). Следовательно, способ начинает оценивать длительность первого цикла асинхронного режима только после потери устойчивости (после точки В на фиг. 2), исключая тем самым из рассмотрения точку А и обеспечивая правильный отсчет продолжительности первого цикла асинхронного режима (интервал времени между точками F и F' - ).
После выявления первого цикла асинхронного режима целесообразно (во избежание затягивания процесса измерения) длительность остальных циклов асинхронного режима измерять как интервал времени между двумя соседними переходами контрольного сигнала через верхний порог снизу вверх (интервал времени между точками Е и Е' - ). Поэтому способ остальные циклы асинхронного режима измеряет по изложенному выше принципу.
Контроль длительности циклов асинхронного режима по переходам контрольного сигнала через верхний порог является принципиально обоснованным, поскольку потеря устойчивости происходит всегда при значительных токах. Для разграничения колебаний контрольного сигнала при асинхронном режиме и колебаний при нагрузочном режиме контролируют присутствие между соседними переходами контрольного сигнала через верхний порог пересечений им нижнего порога (точки D и D').
В способе, предназначенном для работы в полнофазных режимах электрической сети, контрольный сигнал формируют пропорционально действующему значению либо тока прямой последовательности, либо тока одной из фаз в каждый момент времени.
В другой реализации способа, предназначенной для работы в неполнофазных режимах электрической сети, контрольный сигнал формируют пропорционально действующему значению тока нулевой последовательности в каждый момент времени.
Таким образом, предлагаемый способ повышает надежность выявления асинхронного режима электрической сети, благодаря усовершенствованию принципа измерения длительности асинхронного режима при затяжном процессе потери устойчивости электрической сети.