Релейная защита и автоматизация 2010 №1 (Ноябрь)

Подождите немного. Документ загружается.

ПРАКтиКА

научно-практическое издание

ПРАКтиКА разработка и изготовление

Авторы:

к.т.н. А.П. Малый,

к.т.н. А.А. Шурупов,

С.А. Иванов,

Ю.Н. Павлов,

И.А. Кошельков,

ООО НПП «ЭКРА»,

г. Чебоксары

РеАлИзАцИя АвтОМАтИКИ

лИКвИдАцИИ АСИнхРОннОгО

РежИМА в шКАфАх СеРИИ шЭ2607

Дано описание реализации функции АЛАР блока генератор-трансформатор

и АЛАР линии в шкафах типа ШЭ2607. Приведены результаты заводских ис-

пытаний с использованием модели энергосистемы, подтверждающие пра-

вильную работу алгоритма в основных аварийных и рабочих режимах.

Автоматика ликвидации асинхронного

режима (АЛАР) предназначена для выявления

асинхронного режима (АР) в пределах объекта

сети (линии, блока) и выработки соответствую-

щих управляющих воздействий с учётом знака

скольжения для местной (локальной) и систем-

ной противоаварийной автоматики.

В серии ШЭ2607 А ЛАР реализована в шкафах

типов ШЭ2607 103 (шкаф автоматики управления

выключателем блока генератор-трансформатор)

и ШЭ2607 104 (шкаф противо аварийной автомати-

ки линии).

Алгоритм АЛАР в шкафах ШЭ2607 основан

на многолетнем опыте эксплуатации устройств

АЛАР (в основном, релейно-контактных), общие

требования к которым следующие [1, 4, 5]:

1. Селективность. АЛАР должна выявлять

АР и отличать его от режимов нагрузки, синхрон-

ных качаний (СК), КЗ. АЛАР должна срабатывать

при нахождении электрического центра качаний

(ЭЦК) в пределах заданного объекта и не сраба-

тывать при АР в других сечениях.

2. Чувствительность к АР в пределах за-

данного объекта.

3. Быстродействие. При действии АЛАР

на деление энергосистемы на синхронно рабо-

тающие части АЛАР должна срабатывать раньше

времени возможного перехода двухчастотного

АР в многочастотный. При этом время срабаты-

вания  АЛАР  (t

) должно быть больше допусти-

мого времени существования режима синхрон-

ных качаний и времени отключения КЗ с АПВ:

СК

ОТКЛ+АПВ

)<t

ПЕРЕХ. В МНОГОЧАСТ. AP.

где T

СК

– допустимое время существования

режима синхронных качаний;

ОТКЛ+АПВ

– время отключения КЗ с АПВ;

Ключевые слова:

автоматика, асинхронный режим, линия,

блок, испытания

ПЕРЕХ. В МНОГОЧАСТ. AP

– время возможного пе-

рехода двухчастотного АР в многочастотный.

Время t

ПЕРЕХ. В МНОГОЧАСТ. AP

изменяется в пределах

от 15 до 30 с, большее значение – для энергоси-

стем с преобладанием ГЭС.

4. Фиксация  знака  скольжения. Положи-

тельному скольжению s, когда активная мощ-

ность перетекает по контролируемому объекту

«от шин в линию», соответствует положитель-

ный знак скольжения: sign(s)>0; отрицательному 

скольжению при обратном направлении пере-

тока активной мощности соответствует отрица-

тельный знак скольжения: sign(s)<0.

При  sign(s)>0  АЛАР  должна  действовать 

на уменьшение или отключение избыточной

генераторной активной мощности Р

и/или

на повышение (или форсировку) возбуждения

генераторов.

При  sign(s)<0  АЛАР  должна  действовать 

на отключение избыточной активной мощности

нагрузки Р

5. Требования  к  ступеням  АЛАР. При вы-

полнении устройства АЛАР многоступенчатым

первая ступень должна выявлять АР на первом

цикле качаний.

Резервные  ступени  АЛАР  (II  и  III  ступени) 

должны:

•   иметь счётчики АР с уставкой N=(2–4) цикла;

•   контролировать длительность цикла: при пре-

вышении допустимой длительности цикла Т

счётчики циклов должны сбрасываться, а сту-

пени не срабатывать для того, чтобы не пре-

пятствовать возможной ресинхронизации

энергосистемы;

•   контролировать  общую  длительность  АР:  при 

превышении допустимой длительности Т

АР

сту-

пени АЛАР должны срабатывать.

Третья ступень АЛАР должна пускаться че-

рез некоторое время (до 20 с) после срабатыва-

ния II ступени, ожидая окончания реакции энер-

госистемы на управляющие воздействия (УВ)

II ступени.

ПРАКтиКА

40 01 / Ноябрь 2010

разработка и изготовление

Ступени АЛАР могут действовать:

•   на ресинхронизацию (восстановление 

синхронного режима) без деления

путём отключения, уменьшения или

увеличения активной мощности Р

ге-

нераторов Р

или нагрузки Р

– в зави-

симости от знака скольжения;

•   на  деление  энергосистемы  по  сечению 

с ЭЦК на синхронно (с разной частотой)

работающие части;

•   на  деление  по  части  сечения  с  ЭЦК 

с последующей ресинхронизацией от-

делившихся частей энергосистемы.

Выбор направления УВ, формиру-

емого АЛАР, является сложной пробле-

мой, требующей для каждого конкрет-

ного места установки устройства АЛАР

тщательного исследования (с помощью

цифровых программных комплексов)

эффективности выбранного направле-

ния действия АЛАР на восстановления

устойчивой работы энергосистемы.

Реализация АЛАР блока гене-

ратор-трансформатор. В соответствии

с [1] во избежание выделения районов

со значительным избытком генерирую-

щей мощности рекомендуется установ-

ка на энергоблоках АЛАР, имеющих опе-

режающую настройку по отношению

к другим устройствам, действующим

на деление энергосистемы.

АЛАР блока входит в состав шка-

фа типа ШЭ2607 103, вариант схемы при-

вязки которого к оборудованию блока

приведен на рисунке 1.

Ниже алгоритм работы АЛАР бло-

ка рассматривается применительно к

схеме энергосистемы с двумя источни-

ками э.д.с. (рисунок 2).

Рис. 1. Схема привязки

защит и АЛАР блока.

Рис. 2. Расчётная схема

энергосистемы (а), её схема

замещения (б) и векторная

диаграмма токов

и напряжений при АР (в).

На рисунке 2 Е

– э.д.с. генера-

тора Г блока, Е

– эквивалентная э.д.с.

энергосистемы С и I – ток по линии Л

в рабочем режиме, X’

– индуктивное

переходное сопротивление генерато-

ра, X

– индуктивное сопротивление

трансформатора Т блока, X

– эквива-

лентное сопротивление энергосисте-

мы (включая сопротивление линии),

1АР

, I

АР

– изменяющиеся э.д.с. генерато-

ра и ток линии при АР, ω

– угловая час-

тота скольжения (s – скольжение, раз-

ность частот векторов Е

и Е

Структурная схема АЛАР в шкафе

ШЭ2607 103 показана на рисунке 3.

ПРАКтиКА

научно-практическое издание

АЛАР блока содержит сигнальную

и три рабочие ступени.

Измерительными органами (ИО)

АЛАР являются три реле сопротивле-

ния (РС) Z

, Z

 и Z

, реле направления ак-

тивной мощности М и реле тока прямой

последовательности РТI

С помощью реле сопротивления

выполняется сигнальная ступень

АЛАР. С помощью реле сопротивления

, Z

и реле направления активной мощ-

ности М выделяются три зоны, в каждой

из которых предусмотрена одна рабо-

чая ступень действия АЛАР. В дальней-

шем тексте эти зоны называются рабочи-

ми ступенями АЛАР.

Схема АЛАР содержит ряд про-

граммных блоков:

•   блок логики I ступени (В1);

•   блок логики II ступени (В2);

•   блок логики III ступени (В3);

•   блок  разрешения  и  запрета  избыточ-

ных (при положительном скольжении)

и дефицитных (при отрицательном

скольжении) каналов при превышении

допустимого времени АР и допустимо-

го времени цикла соответственно (В4);

•   блок  блокировки  действия  АЛАР  при 

КЗ и при неисправностях в цепях на-

пряжения (В5);

•   блок определения знака 

скольжения (В6);

•   блок логики пуска и сброса счётчиков 

циклов АР (В7).

Знак скольжения s устанавлива-

ется по начальному (в режиме нагруз-

ки) состоянию реле нап равления ак-

тивной мощности М. Если в режиме

нагрузки блок выдаёт мощность в систе-

му (реле М не сработало), знак скольже-

ния s положителен (s>0), блок генератор-

трансформатор является избыточным

по отношению к системе по активной

мощности. При обратном направлении

мощности знак скольжения s отрицате-

лен (s<0), блок генератор-трансформатор

является дефицитным.

На блокировку АЛАР действуют

сигнал от защит линии, сигнал реле по-

ложения «отключено» (РПО) выключате-

ля высокой стороны блока (В

ВН

), сигнал

блокировки при неисправностях в цепях

переменного напряжения (БНН) и сигна-

лы, которые формируются при КЗ от сле-

дующих измерительных органов:

•   РТ  БКЗ  –  реле  тока,  реагирующего 

на скачкообразные изменения тока

прямой и обратной последователь-

ности, для блокировки АЛАР при КЗ

и сбросах/набросах нагрузки;

•   РТ I

– реле тока обратной последо-

вательности для блокировки АЛАР

при несимметричных КЗ;

•   РН

МИН

– реле минимального напряжения,

состоящего из трёх фазных реле напря-

жения, включённых на выходе по схеме

И, для блокировки АЛАР при исчезнове-

нии трёх фаз напряжения.

Для отстройки от срабатывания

при однофазных КЗ реле сопротивления

, Z

 и Z

выполнены как междуфазные

(АВ, ВС, СА), а для отстройки от несим-

метричных режимов работы они дей-

ствуют по схеме «И». Реле направления

активной мощности М состоит из трёх

фазных реле активной мощности, вклю-

чённых по схеме «ИЛИ».

Характеристики ИО АЛАР в ком-

плексной плоскости сопротивлений

представлены на рисунке 4:

разработка и изготовление

Рис. 3. Структурная

схема АЛАР блока.

Рис. 4. Характеристики

измерительных органов

АЛАР блока.

ПРАКтиКА

42 01 / Ноябрь 2010

разработка и изготовление

Здесь:

•   Z

– реле сопротивления сигнальной

ступени;

•   Z

– реле сопротивления первой

и второй ступеней;

•   Z

– реле сопротивления второй

и третьей ступеней;

•   М – реле направления активной 

мощности;

•   1, 2, 3 – траектории сопротивления 

на зажимах РС при АР с ЭЦК в гене-

раторе, трансформаторе и системе

соответственно при положительном

скольжении s.

Траектория (годограф) 2 воспроиз-

водит  в  плоскости  Z  движение  вектора 

сопротивления на зажимах РС, установ-

ленного в начале координат (на линии Л

у шин подстанции ПС) при равенстве мо-

дулей э.д.с. Е

и Е

во время АР, годограф

1 – при Е

<Е

, а годограф 3 – при Е

>Е

Перед началом АР при положитель-

ном направлении активной мощности

(от блока к шинам) вектор нагрузки Z

расположен  в  правой  полуплоскости  Z 

и с началом АР движется влево. При этом

уменьшается сопротивление, измеряе-

мое РС, что соответствует увеличению

передаваемой по линии активной мощ-

ности и угла δ между векторами э.д.с.

и Е

. Показанные на рисунке 4 траек-

тории соответствуют положительному

скольжению (s>0). При АР с отрицатель-

ным скольжением (s<0) годограф сопро-

тивления на зажимах РС перемещается

из левой полуплоскости вправо.

Форма характеристик ИО АЛАР

представлена для чисто реактивной

схемы замещения энергосистемы для

упрощения выбора уставок АЛАР. (Учёт

активного сопротивления энергосисте-

мы оказывает меньшее влияние на ра-

боту АЛАР, чем изменения состава и па-

раметров элементов энергосистемы.)

Характеристика реле Z

имеет фор-

му прямоугольника, симметричного отно-

сительно оси jX, верхняя сторона которо-

го проходит по оси R, нижняя – через точку

(0, X

1 УСТ

), а боковые стороны – через точки

1 УСТ

, 0) и (-R

1 УСТ

, 0). Угол максимальной

чувствительности φ

1 МЧ

 реле Z

равен 270°.

Сопротивление уставки X

1 УСТ

реле

 с запасом (с коэффициентом k) превы-

шает сумму переходного сопротивления

генератора Х’

и трансформатора Х

1 УСТ

 = –k (Х’

+Х

Характеристика  реле  Z

имеет

форму прямоугольника, также симме-

тричного относительно оси X, верхняя

сторона которого проходит через точку

(0, X

2 УСТ

), нижняя – через точку (0, X

2 СМ

а боковые стороны – через точки (R

2 УС Т

, 0)

и (-R

2 УСТ

, 0). Угол максимальной чувстви-

тельности φ

2 МЧ

 реле Z

равен 90°.

Сопротивление уставки Х

2 УСТ

с запа-

сом (с коэффициентом k) больше сопротив-

ления сис темы Х

2 УСТ

 = kХ

Сопротивление смещения Х

2 СМ

характерис тики  реле  Z

в нижнюю по-

луплоскость равно сопротивлению

трансформатора:

2 СМ

= –Х

Таким образом, часть характеристи-

ки реле Z

, не пересекающаяся с характе-

ристикой реле Z

, при АР охватывает со-

противление генератора (зону I ступени), 

общая часть характеристик реле Z

 и Z

–

сопротивление  трансформатора  (зону  II 

ступени), а непересекающаяся часть ха-

рактеристики  реле  Z

– сопротивление

линии вместе с сопротивлением системы

со стороны, противоположной подстан-

ции (зону III ступени).

Характеристика  реле  Z

сигналь-

ной ступени выполнена в форме лин-

зы (с вертикальной осью, направленной

по оси X), которая составлена из дуг двух

окружностей. Каждая дуга опирается

на сумму сопротивлений (X

1 УСТ

2 УСТ

причём любая точка дуги соответствует

углу δ

УСТ

между векторами э.д.с. генера-

тора и системы.

Угол δ

И УСТ

для избыточных ступе-

ней регулируется в диапазоне от 90°

до 180°, а угол δ

Д УСТ

для дефицитных

ступеней – от 270° до 360°. Значение

угла δ

УСТ

выбирается равным критиче-

скому углу δ

КР

(по условиям динамиче-

ской устойчивости).

Реле направления активной мощ-

ности М используется для отстройки

от режима нагрузки, фиксации знака

скольжения, а также для счёта циклов

АР. Угол максимальной чувствительно-

сти реле М равен 180° (реле срабатыва-

ет при направлении мощности от шин

к трансформатору блока). Штриховкой

на рисунке 4 показана область несраба-

тывания реле М.

Реле тока прямой последователь-

ности  РТI

предназначено для вывода

АЛАР из работы при токах нагрузочного

режима (меньших номинального тока).

Так как в каждом цикле АР значение то-

ка блока может снижаться ниже значения

номинального тока, в блоке логики АЛАР

предусмотрено продление сигнала от ре-

ле  РТI

на время, большее, чем допусти-

мая длительность цикла АР.

По появлению сигналов срабаты-

вания  реле  Z

,  Z

 и Z

АЛАР фиксирует

начало АР, местонахождение ЭЦК в ге-

нераторе  (I  ступень),  трансформаторе 

(II ступень) или в системе (III ступень).

Сигнальная ступень срабатывает

при пересечении годографом Z грани-

цы  характеристики  реле  Z

и вызыва-

ет свечение светодиода «Асинхронный

режим» на дисплее комплекта, лампы

«Срабатывание» шкафа с действием

на подстанционную сигнализацию.

Первая ступень АЛАР фиксирует

расположение ЭЦК в генераторе, что

соответствует прохождению годогра-

фа входного сопротивления Z через об-

ласть срабатывания реле Z

и несраба-

тывания реле Z

Вторая ступень АЛАР срабатывает

при расположении ЭЦК в трансформа-

торе, что соответствует прохождению

годографа Z через общую область сра-

батывания реле Z

 и Z

Третья ступень АЛАР срабатывает

при расположении ЭЦК вне блока, в си-

стеме, что соответствует прохождению

годографа Z через область срабатывания

реле Z

 и несрабатывания реле Z

Для отстройки АЛАР от режимов

нагрузки и синхронных качаний дей-

ствие её рабочих ступеней на внешние

устройства предусмотрено при превы-

шении заданного для каждой ступени

числа циклов АР.

Для счёта числа циклов АР ис-

пользуется факт пересечения годогра-

фом Z границы характеристики реле на-

правления мощности М.

При положении ЭЦК в зоне

I  или  II  ступеней  (в  блоке  генератор-

трансформатор) АЛАР по заданию за-

казчика действует на отключение

ПРАКтиКА

научно-практическое издание

разработка и изготовление

блока, как избыточная ступень, незави-

симо от знака скольжения.

При  положении  ЭЦК  в  зоне  III 

ступени (в энергосистеме, вне блока

генератор-трансформатор)  III  ступень 

АЛАР в зависимости от знака скольже-

ния s выдаёт сигналы на сброс гене-

раторной мощности станции или от-

ключение прилегающей нагрузки. Для

этого третья ступень имеет два выхо-

да: «III ступень АЛАР изб.» и «III ступень 

АЛАР  деф.».  Сигнал  на  выходе  «III  сту-

пень АЛАР изб.» появляется, если блок

является избыточной частью по отно-

шению к системе (s>0), а сигнал на вы-

ходе «III ступень АЛАР деф.» появляется, 

если блок является дефицитной частью

по отношению к системе (s<0).

При превышении длительностью

всего АР заданного значения времени

АР

 («затянувшийся» АР) I, II и III ступени 

АЛАР срабатывают независимо от чис-

ла завершённых циклов АР.

Действия  I,  II  и  III  ступеней  АЛАР 

блокируются при превышении длитель-

ностью цикла АР максимально возмож-

ного значения длительности цикла (Т

)

АР – для предотвращения срыва ре-

синхронизации, которая может проис-

ходить под действием синхронизирую-

щих моментов самой энергосистемы.

Для избыточного (s>0) и дефицит-

ного (s<0) каналов действия АЛАР значе-

ния уставок Т

и Т

АР

задаются отдельно.

Предусмотрена выдержка вре-

мени  срабатывания  III  ступени  АЛАР 

III

, предназначенная для согласова-

ния с действием устройства АЛАР,

установленного на противоположном

конце линии, отходящей от шин ВН

блока. При наличии на линии ответ-

вления с нагрузкой меньшее время

срабатывания III ступени должно уста-

навливаться со стороны дефицитной

энергосистемы.

Предусмотрены выходы рабочих

ступеней АЛАР на отключение выклю-

чателя В

ВН

, а также на отдельные вы-

ходные реле для действия на другие

устройства ПА.

Испытания АЛАР. Проверка АЛАР

может производиться двумя способами:

•   испытание  устройства  АЛАР 

на модели энергосистемы со-

вместно с другими устройствами

противоаварийной автоматики, та-

кими как АЧР, АПНУ, АОПЧ, АОСЧ,

АОПН. Управляющие воздействия

от этих устройств, действуя на вы-

ключатели и устройства регули-

рования частоты, напряжения, ак-

тивной и реактивной мощности

элементов энергосистемы, долж-

ны сохранять или восстанавливать

устойчивую работу энергосисте-

мы. Для проверки эффективности

противоаварийной автоматики при

этом необходимы подробные све-

дения о динамических свойствах

системы. В настоящее время для

таких испытаний используются ги-

бридные электродинамические мо-

дели, на смену им приходят циф-

ровые модели, например, RTDS

(фирма  RTDS,  Technologies  Inc.,  Ка-

нада). Такие модели, отражающие

актуальный состав первичного

и вторичного оборудования, пред-

полагается в дальнейшем иметь

в каждой крупной энергосистеме,

и они будут использоваться для ис-

пытаний АЛАР;

•   испытание  устройства  АЛАР,  пред-

назначенного для выявления АР,

на упрощенной модели энергоси-

стемы, путём имитации АР, когда

АЛАР должна срабатывать, и режи-

мов, при которых АЛАР не должна

срабатывать (нагрузочный режим,

качания, КЗ), с использованием ав-

томатизированных испытательных

комплексов, например, типа СМС

(фирма  OMICRON,  Австрия)  или 

РЕТОМ (НПП «Динамика», РФ). Этот

способ не требует подробных све-

дений о динамических свойствах

системы, в которой используется

АЛАР, он предназначен и использу-

ется в настоящее время при выпуске

и наладке АЛАР.

Ниже приводятся результаты

приёмо-сдаточных испытаний АЛАР

по второму способу с помощью програм-

мы NetSim программно-испытательного 

комплекса СМС (OMICRON) и программы 

RL-модель  (РЕТОМ,  «Динамика»).  Досто-

инством  NetSim  является  возможность 

видеть на плоскости Z заданные характе-

ристики РС, а достоинством RL-модели – 

наличие в ней динамической векторной

диаграммы (рисунки 5 а и 5 б).

Рис. 5 а. Окна программы

NetSim СМС

при испытаниях

АЛАР блока.

ПРАКтиКА

44 01 / Ноябрь 2010

разработка и изготовление

Испытания АЛАР блока генератор-трансформатор.

Соответствие параметров сети, модели и уставок АЛАР блока показано на рисунке 6.

Рис. 5 б. Окна программы

RL-модель РЕТОМ

при испытаниях

АЛАР блока.

Рис. 6. Соответствие

параметров сети,

уставок РС терминала

и модели (СМС, РЕТОМ).

ПРАКтиКА

научно-практическое издание

разработка и изготовление

Рис. 7. Уставки ИО

и уставки по времени

АЛАР блока.

Сеть Уставки реле сопротивления NetSim RL-модель

LINE

 + Z1

source2

+ X

+ X’

source1

Испытания проводились применительно

к схеме энергосистемы рисунка 2. Моделиро-

вание АР производилось изменением частоты

энергосистемы Е

до заданного скольжения. Мо-

дули э.д.с. Е

и Е

принимались равными.

Начальный угол между векторами

и Е

принимался равным 45° для избыточно-

го режима работы энергосистемы Е

, когда ЭДС

опережает ЭДС Е

, или 315° для дефицитного

режима энергосистемы Е

. Длительность пред-

варительного нагрузочного режима выбиралась

равной 5 с, асинхронного режима – 10 с.

Для того, чтобы при равенстве Е

и Е

го-

дограф Z, проходящий посередине между Х

1 УСТ

и Х

2 УСТ

(прямая 2 на рисунке 4), попадал в зо-

ну действия проверяемой ступени, параме-

тры энергосистемы и уставки ступеней АЛАР

варьировались.

Анализ действия АЛАР при испытаниях

от СМС и РЕТОМ производился с использовани-

ем комплекса программы анализа аварийных

осциллограмм  WNDR  для  терминалов  БЭ2704. 

При этом записывались и воспроизводились

осциллограммы токов и напряжений, подавае-

мых от испытательной установки, а также вы-

ходные сигналы ИО и ступеней АЛАР.

Уставки АЛАР выбирались с учётом мини-

мизации времени, требуемого для проведения

испытаний (рисунок 7).

Моделировался переток активной мощ-

ности от блока к шинам (избыточный режим)

и от системы к шинам ВН блока (дефицитный

режим). Выбраны: число циклов АР n=5, период

одного  цикла  –  t

=2 с, длительность асинхрон-

ного режима – t

АР

=10 с.

На рисунках 8–11 приведены с пояснения-

ми осциллограммы некоторых проверок.

Осциллограмма на рисунке 8 иллю-

стрирует  срабатывание  I  ступени  (сигнал  98) 

на  первом  цикле  и  несрабатывание  II,  III

ИЗБ

и III

деф

ступеней АЛАР (сигналы 125, 121, 122)

при нахождении ЭЦК в зоне I ступени (в гене-

раторе), когда срабатывает реле сопротивле-

ния Z

(сигналы 7, 8, 9) и не срабатывает реле

сопротивления Z

(сигналы 10, 11, 12). Сраба-

тывание ступени фиксируется при выходе го-

дографа Z  из  области  срабатывания  реле  Z

(«с выходом по Z») при токе, меньшем макси-

мального тока АР.

Осциллограмма на рисунке 9 иллюстриру-

ет блокировку I, II, III

ИЗБ

 и III

ДЕФ

ступеней АЛАР при

нахождении  ЭЦК  в  зоне  I  ступени,  если  реаль-

ное время цикла АР (t

=2 с) превышает уставку

по максимально допустимому времени цикла АР

(Т

=1,9 с). Этим предотвращается излишнее дей-

ствие АЛАР на втором цикле, что могло бы пре-

пятствовать ресинхронизации.

ПРАКтиКА

46 01 / Ноябрь 2010

разработка и изготовление

Рис. 8.

Осциллограмма

срабатывания I ступени

АЛАР по Z.

∆f=0,5 Гц; s>0;

= N

III

=1 цикл;

II и III ступени АЛАР

не срабатывают.

Рис. 9.

Осциллограмма

блокировки АЛАР в зоне

I ступени (по Z) при t

с больше допустимого

=1,9 с; ∆f=0,5 Гц; s>0;

III

=2 цикла.

II и III ступени также

не срабатывают.

Осциллограмма на рисунке 10 иллюстриру-

ет срабатывание III

ДЕФ

ступени АЛАР при нахожде-

нии ЭЦК в зоне III ступени через время 6,24 с после 

фиксации АР (после истечения времени Т

АР

=5 с)

и раньше, чем III

ДЕФ

ступень сработала бы по счёт-

чику  циклов  (t=N

IIIД

/∆f=5/0,5=10  c).  Срабатывание 

происходит «с выходом по М», сразу же после воз-

врата реле направления активной мощности М

(сигналы 13, 14, 15), быстрее, чем «c выходом по Z» 

(сигналы 10, 11, 12), но при максимальном токе АР.

ПРАКтиКА

научно-практическое издание

разработка и изготовление

Рис. 10.

Осциллограмма

срабатывания III

ДЕФ

ступени «с выходом по М»

до наступления 5-го цикла.

∆f=0,5 Гц; s<0; N

IIIД

=5.

Рис. 11.

Осциллограмма

несрабатывания АЛАР

при качаниях ∆f=0,5 Гц, s>0,

III

=1, δ

СИГН

=140 (70°),

=2,1 с, Т

АР

=10 с.

БНН и БКЗ не введены.

Осциллограмма на рисунке 11 иллюстри-

рует несрабатывание ступеней АЛАР при качани-

ях (из-за несрабатывания реле направления ак-

тивной мощности М – сигналы 13, 14, 15) с тем же

скольжением, что и при АР на рисунке 10. Размах

качаний – от 5° до 90° (Е

опережает Е

ПРАКтиКА

48 01 / Ноябрь 2010

разработка и изготовление

Реализация  АЛАР  линии.  Алго-

ритм работы АЛАР линии разработан

применительно к схеме замещения энер-

госистемы на рисунке 12, которая состо-

ит из предвключённой части (система 1)

с э.д.с. Е

и внутренним сопротивлением

С1

и системы 2 с э.д.с. Е

и внут ренним со-

противлением Х

С2

(система 2), между кото-

рыми включена линия с сопротивлением

(рассматривается схема замещения без

учёта активных соп ротивлений). Устрой-

ство АЛАР установлено на подстанции 1.

На рисунке 12 б сопротивления Х

С1

и Х

С2

показаны на комплексной пло-

скости Z. Место установки АЛАР соответ-

ствует началу координат. Точки, соответ-

ствующие начальному (нагрузочному)

режиму (1 или 2) и асинхронному режи-

му (точки (3–6)) показаны в предположе-

нии, что э.д.с. Е

и Е

равны по модулю.

При этом точки (1–6) лежат на горизон-

тальной прямой 1 (годографе Z), прохо-

дящей через середину суммарного со-

противления участков моделируемой

энергосистемы (Х

С1

+Х

С2

Точка 1 (Z

НАЧ1

) комплексной пло-

скости сопротивлений соответству-

ет режиму, при котором ток протекает

от шин подстанции 1 в линию и э.д.с.

опережает Е

, то есть система 1 яв-

ляется избыточной. Угол δ между э.д.с.

и Е

равен углу между прямыми,

проведёнными из точки годографа Z

к концам суммарного сопротивления

системы. При условии, что угол δ отсчи-

тывается от Е

против часовой стрелки,

начальный угол δ

НАЧ1

в режиме 1 мень-

ше 90° (по условиям устойчивости на-

грузочного режима). В точке 2 (Z

НАЧ2

напротив, ток протекает от линии к ши-

нам, Е

опережает Е

, угол δ

НАЧ2

больше

270°. Переход угла δ через 180° при АР

эквивалентен изменению направления

активной мощности.

Структурная схема АЛАР линии, со-

держащей три рабочие ступени, приве-

дена на рисунке 13.

АЛАР линии имеет одну зону ра-

боты, охватывающую линию, и реагиру-

ет на прохождение ЭЦК через сопротив-

ление линии ХЛ (точка 5 на рисунке 12 б).

АЛАР линии содержит три ступени.

Измерительными органами АЛАР

линии являются реле сопротивления

 и Z

, реле направления активной

мощности М и реле тока прямой после-

довательности РТI

(рисунок 13).

Реле сопротивления АЛАР Z

 и Z

состоят из трёх междуфазных реле

(АВ, ВС и СА), включённых по логиче-

ской схеме «И» для отстройки от КЗ

Рис. 12. Схема системы (а) и ха-

рактеристики измерительных

органов АЛАР линии (б).

Рис. 13.

Структурная схема

АЛАР линии.