Устройство для автоматической компенсации емкостного тока однофазного замыкания на землю Советский патент 1984 года по МПК H02H9/08 

11 Изобретение относится к электротехнике, в частности к области элект рических сетей, и может быть использовано для автоматической компенсаци емкостных трков при однофазных замыканиях на ,землю в электрических сетя Известно устройство для автоматической настройки дугогасящей катушки содержащее избирательные усилители, преобразователи напряжения, функциональный преобразователь, блок памяти дифференциальный усилитель, задающий блок и генератор 1. Недостаток устройства заключается в том, что а контур стабилизации напряжения непромышленной частоты в данном случае входит дугогасящая катушка, что ухудшает качество регулированияИзвестно также устройство для автоматической настройки дугогасящей катушки. Содержащее генератор оперативного тока, фильтры, преобразователи напряжения, суммирующий усилитель, схему блокировки, нелинейный потенциометр и блок управления катушкой 2. Недостатком этого устройства является сложность реализации нелинейного потенциометра. Наиболее близким к изобретению является .устройство для настройки дугогасящего реактора, содержащее последовательно соединенные схему блокировки и генератор оперативного тока, последовательно соединенные первый коммутатор, управляемый усилитель, наделяющий фильтр, ripeo6paзователь напряжения, второй коммутатор, суммирующий блок, функциональны преобразователь, первый: блок памяти блок управления реактором и дугогасящий реактор, последовательно сое, диненные второй блок памяти, блок сравнения и усилитель, а также блоки задания, эталонного напряжения и управления Сз . Недостаток известного устройства заключается в пониженном быстродейст ВИИ, что связано с наличием периода стабилизации напряжения, В течение периода стабилизации напряжения возможны изменения емкостного тока сети так как регулирование индуктивности реактора в это время не осуществляется в компенсированной сети возможна рас стройка компенсация. Кроме того, при подключении секционным масляным 5 ..2 выключателем другой секции сбориьк шин (при наличии подключенного к ней дугогасящего реактора) известное устройство работает неточно и в сети возникает расстройка компенсации. Цель изобретения - повьгаение быстродействия и точности настройки компенсации . Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматической компенсации емкостного тока однофазного замыкания на землю, содержащее дугогасящий реактор, подключенный одним выводом к нейтрали силового трансформатора, последовательно сое- . диненные формирователь команд, подключенный к трансформатору напряжения нулевой последовательности сети, и генератор оперативного тока заданной частоты, выход которого подключен к дополнительной обмотке дугогасящего реактора, последовательно соединенные первые управляемый усилитель, .выделяющий фильтр, преобразователь напряжения и сумматор, последовательно соединенные блок задания, второй сумматор, функциональный преобразователь и блок памяти, второй вход которого подключен к вторечу выходу формирователя команд, тиристорный преобразователь, выход которого подключен к обмотке подмагничивания дугогасящего реактора, трансформатор тока, включенньй между нторым выводом дугогасящего реактора и землей, введены первый заграждающий фильтр, интегратор, третий сумматор, резистор и последовательно соединенные вторые заграждающий фильтр, управляемый усилитель, выделяющий фильтр и преобразователь напряжения, выход которого подключен к второму входу второго сумматора, первый заграждающий фильтр включен между трансформатором напряжения нулевой последовательности сети и первым управляемым усилителем, второй заграждающий фильтр подключен к вторичной обмотке трансформатора тока, вход интегратора подключен к выходу первого сумматора, а выход - к входам обоих управляемых усилителей, выход третьего сумматора соединен с входом тиристорного преобразователя, резистор включен в цепь обмотки подмзгничивания дугогасящего реактора, второй выход блока задания подключен к второму входу сумматора, первый вход третьего сумматора соединен с выходом блока памяти второй вход - с резистором. С целью повышения надежности сети при параллельной работе секций сбор- ных шин подстанции, блок-контакты секционного масляного выключателя соединены с третьим входом второго сумматора. Управляемый усилитель имее.т изменяемый коэффициент усиления и может быть выполнен, например, как блок перемножения. Выделяющий фильтр може быть реализован с помопц ю избиратель ного усилителя. Преобразователь напряжений преобразует переменный сигнал в сигнал постоянного тока. В качестве преобразователя может быть использован, например, выпрямитель. Генератор оперативного тока заданной частоты можно выполнить на тиристЪрном преобразователе со схемо управления. Формирователь команд представляет toбoй пороговое устройство, срабатывающее, когда напряжение нейтрали превышает величину 0,3 Уф . На чертеже представлена функциональная схема устройства. К электрической сети подсоединен силовой трехфазный трансформатор 1, к нейтрали которого подключены после довательно соединенные дугогасящий р актор 2 с подмагничиванием и трансформатор 3 тока, второй вывод которо го соединен с землей. К электрическо сети подсоединен также трансформатор 4 напряжения нулевой последовательности сети, который через формирователь 5 команд и генератор 6 оператив ного тока заданной частоты соединен дополнительной обмоткой дугогасящего реактора. К трансформатору напряжения подключены последовательно соеди ненные первые заграждающий фильтр 7, управляемый усилитель 8, выделяю1ций фильтр 9, преобразователь 10 напряжения, сумматор 11. К трансформатору 3 тока подключены последовательно соединенные вторые заграждакмций фильт 12, управляемый усилитель 13, вьщеляю щпй фильтр 14, преобразователь 15 на пряжения, сумматор 16. Выход последнего через функциональный преобразователь 17, блок 18 памяти, третий сумматор 19, тиристорный преобразователь 20 соединен с обмоткой подмагничивания дугогасящего реактора 2, в цепь которого включен резистор 21« Выход сумматора 11 через интегрирую-. щий усилитель 22 соединен с управляющими входами управляемых усилителей |8 и 13. Соответствующие выходы блока 23 задания подключены к вторым входам сумматоров 11 и 16. Третий вход сумматора 16 соединен с блок-контактами секционного масляного вы,кпючателя 24, В нормальном режиме сети генератор 6 обеспечивает введение в электрическую сеть оперативного тока заданной частоты u)p. В воздушных сетях, в которых естественная несимметрия достаточно велика, эта частота не равна промышленной, а в кабельных сетях, в которых естественная несимметрия мала, указанная частота может быть равна промьшшенной. В качестве генератора частоты может быть использован двухполупериодный управляемый тиристорный выпрямитель, и тогда частота оперативного тока равна 100 Гц, С вторичной обмотки трансформатора 4 напряжения типа НТМИ, соединенной в разомкнутый треугольник, напряжение смещения нейтрали поступает на заграждающий фильтр 7, который подавляет сигналы частот, отличных от частоты оперативного тока. Такой фильтр может состоять из двойного Т-образного моста, подавляющего напряжение пррмьшшенной частоты, и активного фильтра второго порядка высоких частот, который подавляет напряжение частот выше частоты оперативного тока. Выходной сигнал фильтра 7 усиливается управляемым усилителем 8 и поступает на фильтр 9. Коэффициент усиления управляемого усилителя может изменяться и зависит от величины сигнала на управляющем входе. Управляемый усилитель может быть реализован, например, на базе модулятора 140МА1, работающего в режиме перемножения двух сигналов, поступакндих с фильтра 7 и интегрирующего усилителя 22, Выделяющий фильтр 9 усиливает только сигнал частоты оперативного тока и может быть реализован на двух активных фильтрах высоких частот второго порядка. Эти фильтры имеют частотные характеристики колебательного динамического звена с резонансными частотами,сдвинутыми относительно частоты оперативного тока на величину 0,1Шд, Выходной сигнал переменного тока ильтра 9 преобразуется в сигнал постоянного тока в преобразователе 10, в качестве которого используется аьтрямитель, В сумматоре (суммирующий усилитель) сигнал постоянного тока алгебраически складьгоается (сравнивается) с сигналом задания от блока 23 и разность этих сигналов подается на интегрирующий усилитель 22. В качестве -блока 23 задания могут быть использованы потенциометры, подключенные к источнику стабилизированного напряжения. В качестве интегрирующего усилителя 22 может быть использован операционный усилитель, охваченный емкостной обратной связью. Интегрирующий усилитель изменяет свой выходной сигнал и коэффициент усиления управляемого усилителя 8 так, что выходной сигнал преобразователя 10 всегда (в установившемся режиме) равен заданному Ц С трансформатора 3 тока сигнал поступает через заграждающий фильтр 12, управлявмый усилитель 13, фильтр 14, вьделяющий заданную частоту, на преобразователь 15 переменного напря жения в постоянное. Функциональные элементы 12 - 15 вьшолнены аналогично функциональньгм элементам 7-10 соответственно. Выходной сигнал преобразователя 15 при идентичности характеристик усилителей 8 и 13 не зависит от уровня напряжения генератора 6. Благодаря наличию блоков 12 - 15 выходной сигнал блока 15 при этом всегда пропорционален емкостной проводимости сети. Из сигнала УПН преобразователя 15 вычитается сигнал Uj2. поступающий из блока 23 задания и пропородональный базовой (нерегулируемой) индуктивной проводимости дугогасящего реактора 2, и полученная разность через функциональный преобразователь 17j блок 18 памяти поступает на систему управления током подмагничивани реактора. Эта система состоит из сум матора 19 (суммирующего усилителя), тиристорного преобразователя 20 и шунта 21, с которого снимается сигна обратной связи, пропорциональный току подмагничивания реактора. Обрат ная связь по току подмагничивания обеспечивает стабилизацию его при изменении параметров обмотки подмагничивания и тиристорного преобразователя, а также при отклонениях питаюп1его напряжение тиристорного пре образователя. Поскольку зависимость тока через компенсирующую обмотку реактора от тока подмагничивания нелинейна, то функциональный преобразователь 17 выполняет роль нелинейного элемента, благодаря которому зависимость тока через компенсирующую обмотку реактора от сигнала, пропорционального емкостному току, делается линейной, функциональный преобразователь может быть выполнен на операцио.нном усилителе с- применением диодов и опорных источников питания. Блок 18 памяти в нормальном режиме работы сети работает как масштабный усилитель, а в режиме однофазного замыкания на земпю как долговременное запоминающее устройство. Блок памяти можно выполнить как цифроаналововое следящее устройство, в котором аналоговый сигнал преобразуется ,в цифровой двоичного кода, а затем обратно в аналоговый. Такая схема построения блока памяти пбзволяет с боль.шой надежностью длительное время (несколько часов) хранить записанную в нем информацию. При подключении к сети :асляным выключателем 24 секции J1 на сумматор 16 поступает сигнал, пропорциональный эквивалентной индуктивной проводимости дугогасящих реакторов, подсоединенных к секции II. Благодаря этому в сети сохраняется резонансная настройка компенсации. При однофазном замыкании на землю напряжение трансформатора 4 напряжения резко возрастает, срабатывает формирователь 5 команд и вьщает сигналы запрета на генератор 6 и блок 18 памяти. При этом генератор 6 блокируется, а блок памяти переводится в режим запоминания информации, предшествующей режиму однофазного замыкания на землю. Соответствующая настройка компенсации сохраняется до ликвидации однофазного замыкания на землю. После ликвидации однофазного замыкания формирователь команд возвращается в исходное состояние с выдержкой времени и работа устройства соответствует нормальному режиму работы сети. Формирователь команд представляет собой пороговое устройство с элементом выдержки времени. В качестве порогового устройства может быть использован ком7паратор, В качестве элемента вьщержки времени могут быть использованы, например, операционный усилитель, охваченньй емкостнор отрицательной обратной связью (интегратор), ключ, шунтирую1ций конденсатор в обратной связи .усилителя, и компаратор, подкгао ченный к выходу усилителя. Управляющ вход ключа подключен к выходу порого вого устройства. На вход интегратора подается сигнал постоянного тока от задающего потенциометра. Величина вьдержкй времени определяется постоянной времени интегратора и величиной входного напряжения интегратора, В нормальном режиме работы сети ключ разомкнут, конденсатор заряжен, выходной сигнал интегратора максимален и на выходе компаратора имеется сигнал логической единицы. При замыкании на землю срабатывает пороговое устройство и замыкает ключ, конденсатор достаточно быстро разряжается, на выходе усилителя имеется сигнал, близкий к нулю, компаратор срабатывает и вьщает сигнал логического нуля. 15 После ликвидации замыкания на землю пороговое устройство возвращается в исходное состояние, ключ размыкается, конденсатор начинает заряжаться и начинает возрастать напряжение на выходе интегратора. При достижении напряжением на выходе интегратора определенной величины на выходе компаратора появляется сигнал логической единицы, который сохраняет свое значение.до повторного замыкания на землю. Таким образом, описанный элемент вьщержки времени обеспечивает выдержку времени устройства при отключении однофазного замыкания на землю. Применение изобретения позволяет повысить точность настройки компенсации, улучшить переходные и установившиеся процессы в сети, а следовательно, и надежность работы сети. Положительный эффект достигается за счет уменьшения числа переходов однофазных замыканий на землю в двух- и трехфазные короткие .

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОМПЕНСАЦИИ ЕМКОСТНОГО ТОКА ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ, содержащее дугогасяпшй реактор, подклкг ченный одним выводом к нейтрали силового трансформатора, последовательно соединенные формирователь команд, подключенный к трансформатору напряжения нулевой последовательности сети, и генератор оперативного тока заданной частоты, выход которого подключен к дополнительной обмотке дугогасящего реактора, последовательно соединенные первые управляемый усилитель, вьщеляющйй фильтр, преобразователь напряЛения и сумматор, последовательно соединенные блок задания, второй сумматор, функциональный преобразователь и блок памяти, второй вход которого подключен к второму выходу формирователя команд, тиристорный преобразователь, выход которого подключен к обмотке подмагничивания дугогасящего реактора, трансформатор тока, включенный между вторым выводом дугогасящего реактора и землей, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности настройки компенсации, в него введены первый заграждающий фильтр, интегратор, третий сумматор, резистор и последовательно соединенные вторые заграладающий фильтр, управляемый усилитель, вьщеляющий фильтр и преобразователь напряжения, выход которого подключен к второму входу второго . сумматора, первый заграждающий фильтр включен между трансформатором напряжения нулевой последовательности сети и первым управляемым усилителем, второй заграждающий фильтр подключен к вторичной обмотке трансформатора тока, вход интегратора подключен к выходу первого сумматора, а выход - к входам обоих управляемых усилителей, выход третьего сумматора соединен с входом тиристорного преобразователя, резистор включен в цепь обмотки подмагничивания дугогасящего N9 СП реактора, второй выход блока задания подключен к второму входу сумматора, первый вход третьего сумматора соединен с выходом блока памяти, а второй вход - с резистором. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности сети при параллельной работе секций сборных шин подстанции, блок-контакты секционного масляного выключателя соединены с третьим входом второго сумматора.