Устройство для защиты автономной электроэнергетической системы от понижения напряжения Советский патент 1984 года по МПК H02H3/24 

Изобретение относится к релейной защите, в частности к устройствам прот воаварийной автоматики, и может быть использовано в бесконтактных реяе напр жения, применяемых в автонииных эпек роэнергетических системах (ЭЭС), где возможны изменения величины ншииналь го напряжения как постоянного тока, та и переменного {для симметричных режимов работы ЭЭС). Известно устройство для контрсия напряжения, содержащее трехфазный одн полупериодкый выпрямитель с делителем к которому через пороговый элемент подключен первый транзисторный ключ с емкостью. К первому транзисторному ключу через дополнительный пороговый элемент подключен второй транзисторны ключ с емкостным фильгрсм С1 3 . Однако устройство обладает недостаточным быстродействием и ограниченными функциональными возможностями из-эа использования однопалупериоднвй: схемы измерения и щирртно-шмпульсн схемы сравнения, что ограничивает его применение в быстродействующих системах автоматической защиты. Наиболее близким к изобретению .по технической сущности является устройство для защиты от понижения напряжения, содержащее последовательно соединенные датчик напряжения и делитель, к выходу которого через пороговый элемент подключен первый транзисторны ключ с емкостью, к которому, в свою очередь, через дополнительный порйЬовы элемент подключен второй транзисторный ключ. Датчик напряжения представляет собой выпрямитель, а к базе первого транзисторного ключа подключена допелнитеяьная цепь смешения, npHieM йаг4ик и пороговый элемент включены инверсно 12 3 . Известное устройство фиксирует любо снижение контролируемого, измеряемого напряжения Uj( , в тем числе и ni стоянного тока, ниже заданнсй уставки, как в статических, так и в динами«еских режимах работы ЭЭС, Из опыта известно, что скорости из- менения контролируемого напряжения для статических и динамизес .oft / , ких режимов работы ЭЭС резко отличаются,f. Стагачески1й режимам присуши скоро ти порядка 1-10 В/с, динамическим режимам - порядка 1О5 В/с и более. В автономных ЭЭС, например судовых, где мощности источников электроэнергии соизмеримы с мощностями потребителей (нагрузки) возможны такие статические режимы, определяемые спецификой работы электроэнергетических станций, в которых величина номинального напряжения UXH может существенно изменяться в некоторых пределах отУ До хнцч-п В сетях пос-Лянного тока диапазон изменения Ij составляет 320-175 В, а для переменного тока 400-28О В. Естественно,, что динамический режим работы ЭЭС может начаться в любой момент времени и, следовательно, с любого номинального значения контролируемого напряжения из выщеуказанного диапазона, который считается нормальным, допустимым для нагрузки. При этил в известном устройстве его уставка, которая зависит от соотношения сопротивлений п делителя и величины порогового опорного напряжения UQ стабилитрона (порогового элемента), остается величиной постоянной, жестко заданной С/. ji-Up const. Это пр1водит к тому, что устройство при изменении величины номинального напряжения будет работать с ошибкой (погрешностью в определении величины : отклонения измеряемого напряжения), относительную величину которой сГ можно оценить по формуле . ХНтсхх ХН AHmax ifCT Из формулы (1) следует, что при изменении величины номинального напряжения Uvu от его максимального значения до величины уставки устройства и УСТ погрешность растет от до единицы, что исключает его применение в сетях, указанных выше. Устройства противоаварийнхй автоматики должны оставаться работоспособными, т,е, сохранять свю характеристики при всех возможных режимах работы ЭЭС в динамике. Поэтому от этих: устройств требуется фиксация не абсолютных значений отклонения напряжения, а значений, отнесенных к фактической величине номинального напряжения сети, т,е. относительных отклонений. Таким образом, известное устройство обладая малой точностью определения величин отклонений напряжений при переменной величине U , не огвечает указанному требованию и имеет в связи с этим ограниченные функциональные возможности.

Целью изобретения является повыше- 5 ние надежности электроснабжения путем повышения точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для защитыавтономной электроэнергетической системы от пони- ю жеНия напряжения, содержащее датчик напряжения, к выходу которого подключен делитель напряжения, и реагирующий орган.выходсву соединенный с исполнительным органом, снабжено запоминаю- ts щим блоком, вход которого подключен к выходу делителя йапряжения, причем реагирующий орган выпшнен в виде компаратора, входы которого соединены с выходами датчика напряжешя и запоминающе- 20 го блока.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, а на фиг. 2 - эпюры напряже НИИ для системы постоянного тока, поясняющие принцип работы устройства. 25

Режимы работы ЭЭС: ot -сгатическйй режим (длительность процесса 3600 с), t2t3 еталпическое КЗ (длительность процесса 0,12D с); - наброс, вклю:Чение нагрузки длительность процесса во с), - дуговое КЗ (длительность процесса О,2ОО с). .

Устройство состоит из последоватеиь но соединенных датчика 1, делителя 2, запоминающего блока 3 и компаратора 4. Причем первый вход компаратора 4

.соединен с выходом датчика 1, а его второй вход - с выходсж запоминающего блока 3. йыход компаратора 4 подключен к управляющему входу запоминающего блока 3, Запоминающий блок 3 мсжет быть реализован, например, на активноемкостных элементах 5 - 7 (R - C-R) усилителе 8 и ключе 9, соединенных последовательно. Выход компаратора 4 подключен к исполнительному органу 45 (не показан).

Устройство работает следующим образом, ..

Напряжение защищаемой системы 0 . поступает на вход датчика 1, который 50 для сетей переменного тока может быть шлпопнен в виде моста Ларионова, а ДШ-Е сетей постоянного тока в виде моста Греца, Введение в устройство датчика 1 при защите постоянного тока позвсь- 55 |Ляетв процессе его монтажа н экспцуа;тац0и подключаться к сети незав римо ог полярности его входных клемлЛ

Далее постоянное напряжение с выхода датчика 1 (U U ) поступает на вход делителя 2 и первый вход компаратора 4. Выходное напряжение с делителя

2зависит от соотношения сопротивлений делителя и равно 1/2 , . Напряжение L/2повторяет закон изменения напряжения Ц и пропорционально абсолютной уставке устройства, относительная величина которой при изменении хн будет оставаться величиной постоянной и равдюй л ( соотношению сопротивлений делителя). Относительную уставку можно варьирсявать, изменяя это соотношение.

Напряжение делителя 2 U2 поступает на первый вход запоминающего блока (элементы R.-C-R ), с выхода которого напряжение подается на второй вход компаратора 4. Компаратор 4 производит сравнение поступивших на его входы

напряжений Ut и Uj Пси резком изменении измеряемого напряжения, что при-,

суще только динамическим (переходнь;м) режимам (процессам) работы ЭЭС, напряжение на одном входе компаратора 4 станет ниже напряжения с выхода запоминакнщего блика 3. Компаратор изменит свое выходное состояние (фиг. 2). Напряжение с выхода компаратора 4 Ugbi поступает на управляющий вход запоминающего блока 3 (на управляющий вход ключа 9), Ключ 9 по этому сигналу замкнется, (откроется), обеспечив подде1 жание постоянства выходного напряжения запоминающего блока 3 за счет подключения обратной связи, организованной цепью R-- усилитель 8 - ключ 9, подключенный к первому входу запоминающего блока 3. Напряжение Ui , а следовательно, и Uet,,x будет осгавагься в таком состоянии до тех пор, пока напряжение и не превысит напряжение на другом входе ксмпаратора 4, после чего компаратор 4 вернется-в свое первоначал кое состояние, а ключ 9 paзcsvIKHeтcя (закроется), тем самым разорвав цепь обратной связи в запоминающем блоке 3

Ляя медленно меняющихся напряжений Uj( , что соответствует статическим режимам рабога.1 ЭЭС, выход компаратора 4 будет оставаться неизменным, так как напряжение с выхода запоминающего бдока 3 будет успевать изменяться вслед , зв изменением U, с некоторой посгоянной времени f (Н-1 « R2 ) С, Постоанную времени запоминакхцего блока

3необходимо выбирать на условия обеспечения задаваемой погрешности о минимальной скоросги иэмеаеыия ковтропн /olDvV руемого напряжения .r в дийам q ftiiclix г режимах, менееималъяого эначеввя (-1.11 величины относжгвпььЬв усмвки п ; 2а...„...п(1-г,)и,Н-п)У Унтах Пря этом дпя Kti rpooKpfeMaroneofpen женвя (менякяцег(х;я, вапрвмер, с век|ь скороеп ю по линевщому ёвкаву} Верхняя граница отнори ельнов tocn измерения устройсгоа ооредепнтса по XHrnptjc Сравнивая формулы (1) и (3), можно| сдетють вывод о том, что относительная ошибка в работе устройства остается меньше некоторой постоянной вели- чины во всем диапазоне изменения номинального напряжения, в то время как ошибка по формуле (1) возрастает г уменьшением номинального напря- жения, на что указывалось выше. Таким об|)азом, реализация реагирую- Шего органа в виде компаратора и введение запоминающего блока позволяет с задаваемой точностью и достаточным быстродействием фиксировать относитель вые огклшения напряжения в сетях постоянно(го и переменного токов при изме някяцемся номинальвом напряжении, длительности эгах опшовений, а также позволяет использовать уртройство в .. качестве бескоттактных реле напряжения в устройствах протвоаварейной автоматикв Это П1ШВ0ДНТ к повышению надежности раболи автономных ЭЭС.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ АВТОНОМНОЙ ЭЛЕКТРСЗЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ОТ ПОНИЖЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее датчик напряжения, к Выходу которого подключи делитель напряжения, и реагирующий орган, выходом соединенный с исполнительным органом, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности электроснабжения путем повыщения точности устройства,. оно снабженец, запоминающим блоком, вход которого подключен к выходу делителя напряжения. причем реагирующий орган выполнен в виде компаратора, входы которого соединены с выходами датчика напряжения и запоминающего блока, а выход подключен к управляющему входу запоминающего блока.