Устройство для автоматического регулирования тока компенсации Советский патент 1983 года по МПК H02J3/18 H02H9/08 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в высоковольтных кабельных сетях, оборудованных дугогасящимиреакторами для компенсации емкостных токов замыкания на землю. Известно устррйство для автоматического регулирювания тока компенсации, содержащее блокирующий элемент по напряжению смещения нейтрали, измерители частоты, один из которых подключен через блокирукадий элемент на напряжение смещения нейтрали, а другой - к одному из линейных напряжений сети. Выходы измерителей частоты через запоминакядий интегратор подключены к исполнительному органу Регулирование тока компенсации этим устройством осуществляется толь ко- при перемежающемся дуговом замыка НИИ фазы на землю. Для автоматического регулирования тока компенсации в нормальном режиме требуется отдельный регулятор. Этот недостаток устранен в устройстве автоматического регулирования тока компенсации, рабрта.ющем на принципе измерения частоты св.ободных колебаний в контуре нулевой последовательности сети как в нормальном режиме сети, так и в случае возникновения перемежающегося дугового замыкания фазы на землю 23. Известное устройство содержит бло кирутаций элемент по напряжению смещения нейтрали, измерители частоты, один из которых подключен через блокирующий элемент на напряжение смещения нейтрали, а другой - к одному из линейных напряжений сети, тиристорный ключ и трансформатор, подключенный входом на напряжение сетиа выходом - на первый вход тиристорного ключа, второй вход которого сое динен со вторьм выходом блбкируияцего элемента по напряжению смещения ней трали, а выход - с дополнительной о моткой дугогасящего реактора, причем выходы измерителей частоты подключены через запоминающий йнтегра-г тор к исполнительнсмлу органу дугога сящего реактора.В этом устройстве свободные коле бания в нормальном режиме сети созд ются искусственно путем периодической подачи- нгшряжения от постоянног источника в дополнительную обмотку дугогасящего реактора через тиристо ный ключ, который в этом режиме упр ляется генератором прямоугольных импульсов. Свободные колебания здесь возникают в течение времени от тиристоров до последующего их открытия. Таким образом, ти ристоры при отсутствии а сети одноФазного замыкания на землю непрерыв но работают в динамическом режиме, что снижает элементную надежность устройства. Кроме того, непрерывные колебания напряжения нейтрали могут вызывать ложные действия релейной защиты. Целью изобретения является повышение надежности работы устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блокирующий элемент по напряжению смещения нейтрали, измерители частоты, выходы которых подключены через запоминающий интегратор к исполнительному органу, тиристорный ключ с цепями управления и трансформатор, вход которого подключен к фазам сети, а выход - к первому входу тиристорного клю1ча, второй вход которого соединен с первым выходом блокирующего элемента по напряжению смещения нейтрали, а выход - с дополнительной обмоткой дугогасящего реактора, введены дифференцирующий блок, блок фиксации расстройки компенсации и логический элемент ИЛИ, а- цепи управления тиристорньм ключом выполнены в виде генератора прямоугольных импульсов , логического элемента НЕ, логического элемента ИЛИ и логического элемента И, причем выход логического элемента ИЛИ подключен к третьему входу тиристорного ключа, первый вход дифференцирующего блока соединен со вторьм выходом блокирующего элемента по напряжению нейтрали, выход дифференцирующего блока к первому входу логического элемента ИЛИ, входы блока фиксации расстройки компенсации подключены к выхоДам измерителей частоты, .один из которых подключен к выводу для подключения напряжения смещения нейтрали, а другой - к выводу для подключения лин ейного напряжения сети, выход блока фиксаций расстройки компенсации соединен со вторьм входом дифференциругацего блока и со вторьм входом логического элемента ИЛИ, третий вход тиристорного ключа образуют входы тиристорного генератора прямоугольных импульсов и логического элемента НЕ, выходы которых подключены к логическому э.лементу ИЛИ цепей управления тиристорного ключа, а выход упомянутого логического элемента ИЛИ соединён со входом логического элемента И, являющегося вторьм входом тиристорного ключа, выход логического элемента И соединен с управляющими цепями тиристоров. На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временные диаграммы процесса формирования управляющих сигналов в устройстве. Устройство содержит измерители частоты 1 и 2,зёшоминающий интегратор 3, исполнительный орган 4,выход которого подключен к обмотке подмагничи вания дугогасящего реактора 5, тран форматор б , тирис торный ключ 7 с-це пями управления, блокирующий элемен 8, дифференцирующий блок 9, блок фиксации расстройки компенсации 10 логический элемент ИЛИ 11. Цепи управления тиристорного ключа 7 состоят из генератора прямоугольных импульсов 12, логических элементов НЕ 13, ИЛИ 14, И 15 и тиристоров 1 Измеритель частоты 1, подключенвый на напряжение смещения нейтрали Ц,, предназначен дЛя получения сигнала, пропорционального изменению частоты свободных колебаний в кон туре нулевой последовательности сет Выход измерителя частоты 1 подклю-. чен к выходу измерителя частоты 2 и на вход запсяиинающего интегратора 3 Измеритель частоты 2 подключен к одному из линейных напряжений сети OQ и предназначен для получения си нала, пропорционального изменению частоты сети. Выход его подключен к выходу измерителя частоты 1 и на вход запоминающего интегратора 3. Измеритель частоты 2 является корректирующим элементом и совместно с измерителем част:рты. 1 обеспечивае точную настройку тока компенсации при отклонении частоты сети от номи:нальног6 значения. ВБКОД запсминающёго интегратора 3 соединен с ис полнительным органом 4, . Вход трансформатора б подключен на линейное напряжение сети, а выход - через тиристорный ключ- 7 - .к дополнительной обмотке дугогасящего реактора 5. Трансформатор б и тиристорный ключ 7 предназначены для получения свободных колебаний в нормальном режиме сети. Напряжение на вторичной обмотке траисфО «атора 6 выбирается такой величины, при которой иапряжение см ацения нейтрали после включения -тиристорного ключа 7 и завершения йереходного йрощесса- в сети не превьщ ало бы 0,1 фазного напряжения сети. Влокирувш|ий элеметт 8, действующий толыко при Металлическсм или дуговом замыкании фазы на землю, . входом подключен на напряжение смещения нейтрали, а первьм выходе иа второй вход тиристорного ключа 7. Дифференцирующий блок 9, подключенный первьм входом на второй выход.блокирующего элемента 8 и обл дающий направленнЕШ действием, служит для получения кратковременного сигнала при резком уменьшении напря жения смещения нейтрали. Блок фиксации расстройки компенсации 10, выполненный в виде выпр я4ителя, подключён к выходам измерителей частоты 1 и 2. На его выходе появляется сигнал положительно полярностив случае возникновения расстройки компенсации. Выход блока 10 соединен со вторые входом дифференцирующего блока 9 и вторыл входом логического элемента ИЛИ 11, первый вход которого подключен к виосоду дифференцирующего блока 9. При возникновении расстройки KOMneiHcauHH на выходе элемента 11 формируется сигнал, который поступает на третий вход тиристорного ключа 7, Генератор прямоугольных импульсов 12 и логический эланент НБ 13 ,в тиристорном ключе 7 входами подключены к третьему входу тиристорного ключа 7. Генератор прямоугольных импульсов 12 запускается в случае появления сигнгша на его входе, т.е. при возникновении расст- . ройки компенсации. Выходы.блоков 12 И 13 подключены к входам логического элемента ИЛИ 14. Сигналы с выxojtfa элемента 14 и второго входа тиристорного ключа 7 поступают на входы логического элемента И 15, выход которого подключен к цепям управления тиристором 16. Устройство работает олбдующюи образом. При резонансной Иастройке дугогасящего реактора в нормальном режиме сети частота своводиых колеба- ний равна частоте сети и сигнал на выходе измерителей частоты 1 и 2, а следовательно, и сигнал U (фиг.2) на выходе блока 10 отсутствует. В этом режиме сигнал Щ на выходе . дифференцирующего блока 9 также равен нулю. В результате сигнал Ur на выходе логического элемента ИЛИ 11 также отсутствует, что приводит к блокированию работы геИератора прямоугольных импульсов 12 и формированию непрерывного сигнала Ug на выходе логического элемента ИЛИ 14. Наличие двух сигналов V и 3g на входах логического элемента И 15 приводит к появлению сигналаUu на ero выходке и открытию тиристоров 16. B результате.постоянно создается напряжение смещения нейтралн, величина .которого при резонансной настройке реактора не превышает 0,15-: фазного напряжения сети. Возникновение расстройки компенсации в момент времени Ц. (фиг. 2) обуславливает уменьшение напряжения нейтрали Ц на выходе блока 8, которое фиксируется дифференцирующим блоксм 9 и на его выходе появляется кратковременный импульс Ug. На выходе, блока 11 появляется сигнал Uy, кото1 М запускает генератор 12. В результате на выходе блока 15 возникают период|ические колебания U, кото{Ж1е управляют тиристоргии|и 16. Периодическое отксклне и закрытие тиристоров создает свободные коле- .

бания в контуре нулевой последовательности сети.

Напряжение свободных колебаний поступает на измеритель частоты 1 и на его выходе фондируется сигнал, полярность и величина которого определяется расстройкой компенсации. -Этот сигнал отрабатывается исполнительным органом 4 до перевода реактора в резонансное положение. Одновременно этот сигнал поступает через блок 10 на входы дифференцирующего блока 9 и логического элемента ИЛИ 11. При этом блокируется работа дифференциатора, а работа генератора 12 поддерживается сигналом 04..

При достижении резонансной настройки реактора в момент времени tj. . частота свободных колебаний становит ся равной частоте сети и напряжение на выходе блока 10 уменьшается до нуя, что приводит к исчезновению сигнала Uj на выходе элемента 11 и деблокированию с некоторой выдержкой времени работы дифферюнцирующего блока 9. Далее работа элементов тиристорного ключа 7 повторяется аналогично рассмотренному случаю резонансной настройки дугогасящёго реактора-.. .

Блокировка дифференцирукхцего блока 9 от выходного сигнала блока 10 необходима для того, чтобы сигнал на выходе дифференциатора в нормальном режиме сети появлялся только от моента возникновения расстройки компенсации до появления сигнала на выходе блока 10. При достижении резонансной настройки реактора нейтраль сети работает в динамическом режиме и сигнал на выходе дифференциатора, который формируется только при уменьшении напряжения нейтрали, а следовательно, при каждом отключении тиристоров, препятствует отключение генератора 12, еслр не блокировать его работу.

При возникновении перемежающегося дугового замыкания (момент времени t- на фиг.2) напряжение смещения нейтрали превышает 0,15-фазное напряженйе сети, что приводит к срабатывани блокирукядего элемента 8, который первым выходом блокирует работу тиристорного ключа 7 (исчезает напряжение и на выходе логического элемента И 15). Источником свободных колебаний в этом режиме является перемежающаяся дуга.

В момент времени tj блокируется также подача напряжения нейтрали Uj с второго выхода блокирующего элемента 8. Скачкообразное уменьшение напряжения и, до нуля вызывает появление кратковременного импульса Uj на выходе дифференциатора 9. Если при этом имеет место расстройка компенсации, то на выходе блока 10 появляется сигнал расстройки компенсации 114. В результате на время настройки дугогасящёго реактора к резонансу (к моменту , как и в нормальном режиме сети, генератор 12 генерирует прямоугольные импульсы. Однако отсутствие сигнала U на входе логического элемента И 15 исключает работу тиристоров (они закрыть до тех пор, пока существует дуга). Закрытие тиристоров происходи также и при металлическом замыка.нии фазы на землю, так как в этом режиме напряжение нейтрали превышает. 0,15-фазное.

Таким образом, в нормальиом режиме сети периодическая работа тиристоров и динамический режим сети имеют место только во время настройки тка компенсации. При резонансной настройке Дугогасящёго реактора тиристоры постоянно открыты. При этсм непрерывно существующее напряжение смещения нейтрали, создаваемое от постоянного источника, служит для обнаружения внезапного появления расстройки компенсации.

Таким образом, предлагаемое устройство увеличивает ресурс тиристоров за счет спорадической их работы только при изменениях емкости сети, а также увеличивает надежность работы сети за счет устранения непрерывных колебаний йапряжения нейтрали в нормальном режиме.

MyipSot aoHtmanut HQ Jew/0

устройстве ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА КОМПЕНСАЦИИ, содержащее блокирующий элемент по напряжению с 11гщения нейтрали, измерители частоты, выходы которых подключены через интегратор к исполнительному органу, тиристорный ключ с цепями управл1ения и .трансфо 1атор, вход которого подключен к фазам сети, а выход - к первому входу тиристррного клзача, второй вход которого соединен с дервьм выходсял блокирующего элемента по напряжению смещения нейтрали, а выход - с дополнительной ойроткой дугогасящего реактора, о тличающееся тем, что, с целью повыщения надежности работы устройства, оно снабжено дифференциальном блоком, блоком фиксации расстройки компенсации и логическим элементе ИЛИ, а цепи упрайления тиристорным ключсии йлполнены в виде генератора прямоугольных импульсов, логического элемента НЕ, логического элемента ИЛИ и логического элемента И, причем выход логического элемента ИЛИ подключен к третьему входу тиристорного ключа, первый вход дифференцирующего блока срединев с вторым выходом блокирующего элемента по напряжению нейтрали,выход кяфференiцирующего блока - к первому входу логического элемента ИЛИ, входы блока фиксации расстройки компенсации подключены к выходам измерителей частоты, один из которых, подключен к выводу для подключения напряжения смещения нейтрали, а яругой - к вы- § воду для подключения.линейного напряО) жения сети, выход блока фиксации расстройки кстпенсации соединен со вторьм входом диффёренцир ощего блока и со вторьм входом логического элемента ИЛИ, третий вход тиристор- S ного ключа образуют входы ген&ратора прямоугольных импульсов илогичесS кого эп&лента НЕ; выходы которых подключены к логическому элементу N9 Э ИЛИ цепей управления тиристорного клю.ча, а выход упомянутого логического элемента ИЛИ соединен со входом Логи:д ческого элемента И, являющегося втоND рам входом тиристорного ключа, вы|Ход логического элемента И соединен с управляющими цепями THpficTopoB.