Способ настройки тока компенсации в электрической сети и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК H02J3/18 H02H9/08 

1 .

Изобратение относится к электротехнике и предназначено для контроля и настройки тока компенсации в распределительных сетях 6-35 кР. Область применения предлагаемого изобретения - подстанции распределительных сетей и электростанция с потребителем на шинах генераторного напряжения.

Известен способ настройки по фазовым характеристикам сети. К нейтрали сети подключают источник промышленной частоты или создают искусственную нескмметрию емкостей сети включением дополнительной емкости на одну из фаз, чем обеспечивают протекание принудительного тока через нейтраль (нормально при симметрии емкостей сети ток в нейтрали не протекает). Настройку ведут по реактивной составляющей тока или фазовому углу тока нейтрали. Резонансной настройке соответствует нулевое значение реактивной составляющер или заданное значение угла l .

Однако при пофазной несимметрии емкостей сети данный способ дает большую погрешность и не может быть применен для настройки тока компенсации..

Известен способ настройки тока компенсации, согласно которому создают искусственньй ток в контуре дугогасящий реактор - сеть с помощь источника напряжения, включенного в нейтраль питающего трансформатора сети, изменяют величину этого напряжения, определяют приращение реактивной составляющей тока относительно опорного напряжения и осу.ществляют резонансную настройку сети по условию равенства нулю упомянутого приращения 2 .

Недостатком способа является необходимость включения источника напряжения последовательно в нейтраль трансформатора, что пр.едопределяет обязательность его выбора по номинальному току реактора, т.е. установку дополнительного силового оборудования, а также разработку определенных мер по его защит е . в режиме замыкания на землю.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ, согласно которому создают искусственное смещение нейтрали .

122

путем подключения опорной ЭДС к нейтрали, регулируют фазу опорной ЭДС до выявления экстремума тока в нейтрали, фиксируют значения тока и напряжения нейтрали, после чего изменяют амплитуду опорной ЭДС, определяют приращения напряжения и тока нейтрали, по их отношению определяют величину емкостного сопротивления сети и осуществляют

настройку сети по условию равенства индуктивного сопротивления реактора емкостному сопротивлению сети З . Устройство, реализующее указанньш способ, содержит датчик индуктивного сопротивления дугогасящего реактора (ДГР), источник опорной ЭДС, соединенный через коммутатор с вторичной обмоткой дугогасящего

реактора, трехпозиционный нульорган, выход которого соединен с блоком управления и индуктивностью дугогасящего реактора, а вход - с блоком сравнения, один вход которого соединен с выходом датчика индуктивности дугогасящего реактора, датчик тока нейтрали Sj .

Указанньй способ допускает создание опорного тока путем как последовательного, так и параллельного (через вторичную обмотку ДГР) введения ЭДС в нейтраль , однако существенным недостатком, ограничивающим возможность его применения и прежде

всего его реализацию с помощью

автоматических устройств, является необходимость предварительного поиска экстремума тока в контуре дугогасящий реактор - сеть. Последнее достаточно сложно структурно и требует обязательного применения фазовращателя, серийно нашей промьшшенностью не выпускаемого. Вместе с тем настройка компенсации по

данным прямого измерения емкости

сети является предпочтительной по сравнению с прочими известными способами, что заставляет искать пути упрощения измерения емкости сети.

Целью изобретения является упрощение и расширение области применения .

Указанная цель достигается тем, что согласно способу настройки тока компенсации в электрической сети, заключающемуся в том, что создают искусственный ток в контуре дугогасящий реактор - сеть путем включе3ния в нейтраль опорной ЭДС, коммути руют опорную ЭДС и изменяют величину индуктивного сопротивления дугогасящего реактора так, чтобы разность между ним и емкостным сопротивлением сети имела заданную величину, измеряют полученные в результате коммутации опорной ЭДС приращения активной составляющей напряже ния нейтрали и реактивной составляю щей тока нейтрали и определяют емкостное сопротивление сети как отношение упомянутых приращений. При этом устройство для настройки тока компенсации в электрической сети, содержащее датчик индуктивного сопротивления дугогасящего реактора, источник опорной ЭДС, соединенный через Коммутатор с вторичной обмоткой дугогасящего реактора, трехпозиционный нуль-орган, выход которого соединен с блоком управления индуктивностью дугогасящего реактора, а вход - с блоком сравнения, один вход которого соеди нен с вьпсодом датчика индуктивности дугогасящего реактора, датчик тока нейтрали, снабжено двумя фазочувствительными измерителями, двумя блоками вьщеления приращения и блоком деления, причем первый фазочувствительный измеритель подключен .к зажимам для подключения к первичной обмотке дугогасящего реактора и к источнику опорной ЭДС, второй фазочувствительный измеритель подключен к датчику тока нейтрали и к источнику опорного напряжения, выходы первого и второго фазочувствительных измерителей соединены соответственно с входами первого и второго блоков вьщеления приращения, выходы которых соединены с соответствую щими входами блока деления, а выход последнего - с вторым входом блока сравнения. На фиг.1 представлена функционал ная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 - век торная диаграмма токов и напряжени иллюстрирующая предлагаемый способ. Устройство содержит коммутатор 1 работающий в двухтактном режиме, ;ис точник 2 опорного напряжения, подкл ченный через замыкающий контакт коммутатора 1 ко вторичной обмотке дугогасящего реактора 3, фазочувст- вительные измерители 4 и 5, интегра 124 торы 6,7, блоки 8-11 разности, блок 12 деления, блок 13 сравнения, трехпозиционный нуль-орган 14, блок 15 контроля и управления индуктивностью дугогасящего реактора 3, датчик 16 индуктивности, выход которого пропорционален индуктивному сопротивлению дугогасящего реактора 3, датчик 17 тока нейтрали. Блок 8 разности, интегратор 6 и блок 10 разности первый вход которого через замьисающий контакт коммутатора 1 соединен с первым входом блока 8 разности, выход которого че рез размыкающий контакт коммутатора 1 соединен с входом интегратора 6, а выход последнего - с вторыми входами блоков 8 и 10 разности, представляет собой блок 18 выделения приращения напряжения. Аналогично соединеннЕле блоки 9,11 разности и интеГМтор 7 представляют собой блок 19 вы еления приращения тока. Первые входы блоков 8 и 9 разности и выходы блоков 10 и 11 разности являются соответственно входами и выходами блоков выделения приращения напряжения и тока нейтрали. j Известно, что полное сопротивление нагрузки определяется отношением модуля .приращения напряжения на нагрузке к модулю приращения тока в нагрузке. Применительно к контуру RLC сети можно считать полное сопротивление сети 7(s равным его емкостному сопротивлению X , поскольку емкостное и активное сопротивления сети по модулю несоизмеримы. Соответственно правомерно выражение /bUo/. Однако измерение модулей приращений трудно осуществимо вследствие аппаратных и расчетных ограничений, так как требует проведения сложных вы4ислений. Вместе с тем анализ выражения применительно к RLC-контуру показывает, что Х может быть определено с помощью .достаточно простьрс измерений активной и реактивной со-, ставлякщих тока и напряжения контура путем расчета их отношения, что с .точки зрения реализации значительно проще. Действительно, отношение модулей приращений напряжения на емкости и тока в контуре RLC характеризуется представленными на векторной.днаграмме (фиг,2 а) векторами приращени тока л1 и напряжения uUc создаваемыми приращением опорной ЭДСдЕрр Падение напряжения в емкостном сопротивлении опережает протекающий в нем ток на 90 . В соответствии с векторной диаграммой приращений ТОКО и напряжений, приведенной на фиг,2 а пад-ение напряжения от. приращения то ка U 3 в емкостном сопротивлении jXj. определяется как &1. Разлагая и на активную и реактивную составляющие относительно оси Поп , получаем или «-n C4 jl cU:iKa+ju:iKv) (2) uU,-juUc4(&,-jb:i,cx)Xc. Приравнивая действительные и мнимые части выражения (1), имеем и &Uc4 - Iicu X Соответственно ti йОкч Ька Применительно к рассматриваемому контуру ДГР-сеть напряжение на емко ти равно напряжению нейтрали, а ток в контуре равен току нейтрали. (4). Откуда Upg Ci%4 т.е. л«.1костное сопротивление может быть определено согласно одному из двух равноправных выражений (4) как отношение соответствующих составляющих приращений тока и напряжения нейтрали. , Схема работает следующим образом В нормальном режиме коммутатор 1 осуществляет постоянную коммутацию опорной ЭДС в двухтактном , периодически замыкая и размыкая свои контакты. При отпадании коммутатора 1 на интеграторы 6,7 поступают выход ные сигналы блоков 8.9 разности, которые интегрируются до тех пор, пока выходные сигналы интеграторов не будут равны их входным сигналам, т,е, выходным сигналам фазочувствительных (гермет) измерителей 4,5, Последние соответственно запоминаются на выходах интеграторов 6,7 и дежурят на первых входах соответствующих блоков 10 и 11 разности. При этом на вход делителя 12 поступают сигналы, пропорциональные току и напряжению нейтрали, и на его выходе формируется сигнал, пропорциональный их отношению, который поступает на вход блока 13 сравнения, где сравнивается с выходным сигналом датчика 16 индуктивности. Выходной сигнал блока 13 сравнения в данном такте не имеет физического смысла и не должен быть реализован, поэтому он блокируется временным замыкающим контактом коммутатора 1,. В следующем такте коммутатор 1 срабатывает, происходит переключение его контактов, и на входы блоков 10 и 11 разности поступают выходные сигналы измерителей 4 и 5, пропорциональные составляющим (Jgg, и Qj, данного такта, а с выхода интегратора 6 и 7 - аналогичные сигналы пропорциональные тем же составляющим Ьредшествующего такта. Соответственно на выходах блоков 10 и 11 разности формируются сигналы, пропорциональные разности упомянутьпс составляющих первого и второго такта, определяющие приращения активной составляющей напряжения нейтрали uOoq реактивной составляющей тока нейтрали i ohСигнал, пройорциональнЫй их отношению, т,ё, емкостному сопротивлению сети Xg, поступает с выхода делителя 12 на вход блока 13 сравнения, где сравнивается.с сигналом, пропорциональным Индуктивному со- противлению реактора Х, поступающим с выхода датчика 16 индуктивности. При этом на выходе блока 13 сравнения в данном такте формируется сигнал рассогласования (, поступающий через замкнувшийся кон- . такт коммутатора 1 на вход нуль-органа 14, в котором и формируется регулирующий сигнал, направленный на уменьшение рассогласования д X до величины, определяемой зоной нечувствительность нуль-органа 14 А Х, Во избежание ложного срабатывания нульоргана 14 в процессе формирования приращений, формирующихся по апериодическому закону (интеграторы 6,7 охвачены жесткой отрицательн.ой обратной связью), контакт коммутатора 1 в выходной- цепи блока 13 сравнения . выпЬлняется с выдержкой времени. Режим заданной настройки соответствует условию X -Xfel, где и Хц определяет точность настройки индуктивности реактора.

1. Способ настройки тока компенсаций в электрической сети, заключающийся в том, что создают искусственньй ток в контуре дугогасящий реактор - сеть путем включения в нейтраль опорной ЭДС, коммутирукзт опорную ЭДС и изменяют величину индуктивного сопротивления дугогасящего реактора так, чтобы разность между ним и емкостным сопротивлением сети имела заданную величину, отличающийся тем, что, с целью упрощения и.расширения области применения, измеряют полученные в результате коммутации опорной ЭДС приращения активной составляющей напряжения нейтрали и реактивной составляющей тока нейтрали и определяют емкостное сопротивление сети как отношение упомянутых приращений. 2. Устройство для настройки тока компенсации в электрической сети, содержащее датчик индуктивного сопротивления дугогасящего реактора, источник опорной ЭДС, соединенный через коммутатор с вторичной обмоткой дугогасящего реактора, трехпозиционный нуль-орган, выход которого соединен с блоком управления индуктивностью дугогасящего реактора, а вход - с блоком « сравнения, один вход которого соеди(Я нен о выходом датчика индуктивности дугогасящего реактора, датчик тока нейтрали, отличающееся тем, что, с целью упрощения и расширения области применения, оно .снабжено двумя фазочувствительными измерителями, двумя блоками вьщеле ния приращения и блоком деления, о причем первый фазочувствительный измеритель подключен к зажимам для подключения к первичной обмотке Is9 дугогасящего реактора и к источнику опорной ЭДС, второй фазочувствительный измеритель подключен к датчику тока нейтрали и к источнику опорного напряжения, выходы первого и вто рого фазочувствительных измерителей соединены соответственно с входами первого и второго блоков выделения . приращения, выходы которых соединены с соответствующими входами блока деления, а выход последнего с вторым входом блока сравнения.