Дистанционный измерительный орган Советский патент 1986 года по МПК H02H3/40 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты линий электропередачи.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - принципиальная схема блока формирования характеристики срабатьгаания} на фиг. 3 - характеристика срабаты- вания в плоскости.

Устройство содержит преобразователи ток напряжение 1 и напряжение - напряжение 2, модель 3 линии электропередачи, подключенную основ- ным входом к выходу преобразователя ток - напряжение, сумматор 4,подключенный одним входом к одному ВЫХОДУ модели 3 линии электропередачи, другим входом - к выходу преобразова- теля 2 напряжение - напряжение, а выходом - к входам перемножителей 5 и 6, выходы которых через интеграторы 7 и 8 подключены к входам блока 9 формирования характеристики срабатывания, а также к управляюпщм входам модели 3 линии электропередачи.

Модель 3 линии электропередачи выполнена в виде дифференциатора 10, подключенного выходом к одному входу перемножителя 11, подключенного выходом к одному входу сумматора 12, к Другому входу которого подключен выход перемножителя 13, а другие вхо д{з1 перемножителей 1 1 и 13 являются управляющими входами модели линии электропередачи.

Блок 9 формирователя характеристики срабатывания (фиг. 2) выполнен в виде четырех элементов 14-17 преобразования, подключенных выходами к входам элемента И 18, при этом каждый из элементов 14 и 15 преобразования содержит последовательно соединенные масштабный усилитель 19 и компаратор 20, элемент 16 преобразования содержит последовательно соединенные сумматоры 21 и 22 и компаратор 23, а элемент 17 преобразования содержит последовательно включенною сумматор 24 и компаратор 25.

Работа устройства основана на отслеживании активного сопротивления и индуктивности линии электропередачи (ЛЭП). Поэтому при возникновении ко- роткого замыкания на основе информации о параметрах короткозамкнутой линии можно судить о том, находится ли

повреждение fe зоне действия защиты и определить его удаленность.

Модель линии электропередачи имеет структуру, аналогичную ЛЭП, представленную активным сопротивлением и индуктивностью. Параметры модели 3 регулируются сигналами, поступающими на ее управлякяцие входы. Такая модель адекватна защищаемой ЛЭП при равенстве соответствующих параметров модели и ЛЭП, т.е.

где

«

RM

R. LM L,

L| - регулируемые параметры модели ЛЭП, активные сопротивление и индуктивность;

Я и L - параметры ЛЭП. Если при этом на модель воздействует входная величина - ток в линии i, то выходной сигнал модели

R-i +

L i dt

(1)

совпадает с Напряжением на ЛЭП.

Рассогласование же выходного сиг- нала модели U с напряжением U на ЛЭП свидетельствует о несоответствии параметров модели параметрам ЛЭП.

В качестве критер ия близости модели к ЛЭП принят функционал Е от рассогласования сигналов и„ и U вида

F

2

(2) (3)

0

S

где е и„ - и.,

Значение функционала (2) всегда является положительным и ограничено снизу минимальным нулевым значением, соответствующим совпадению выходных сигналов модели и ЛЭП. При использовании Для настройки параметров градиентного метода УСЛОВИЯ, обеспечи- ваюпцсе минимизацию функционала, запишутся в виде следующих дифференциальных уравнений:

S3 ь Е dt к ., „

dL dt

KM

, ЭЕ

к -Jf оЬм

LM(O

R« (О) R

(4)

МО

0

где k - коэффициент пропорциональности;

R

Но

и

мо

активное сопротивление и индуктивность модели в начальном моменте настройки. Составляющие градиента функционала Е по направлениям R и L, определяются дифференцированием выражения (2) по параметрам R и Ь„

.t

E ае aE . .ji.

. ч г;

функции чувствительности dS. и характеризуют влияние рассогласования параметров R., и L, на

М М

ошибку . Известно, что при исполь зовании линейной модели по оцениваемым параметрам, они могут быть получены непосредственно из модели. Дпя их определения выражение (1) подстав лнет в выражение (3) и, учитывая, что ток i и напряжение U на ЛЭП не зависит от параметров модели, продифференцируем выражение для f по R и L|, в результате чего получаем ае . . ЭЕ 31

ЭК.

5

at

с учетом этого интегральные уравнения настройки параметров модели в окончательном виде запишутся как

R -kie i . dt + R ;

М МО

„..dt.L„„ )

Полученные уравнения определяют структуру контуров самонастройки па- раметров. Коэффициенты k определяются коэффициентами передачи отдельных элементов контуров самонастройки { перемножителей 5 и 6.ч интеграторов 7 и 8 и сумматоров 4).

Рассмотрим работу устройства, не- пользуя для удобства в качестве обоз начений напряжений, действующих в схеме, обозначения реальных физических величин (i, R и L).

В статике параметры модели R и L настроены до равенства их предаварий ным параметрам электропередачи. При этом выходной сигнал и„ настроенной

М

модели совпадает с иапряжением линии и. Тогда значение выходного сигнала g сумматора 4 в соответствии с уравнением (3) равно нулю/Нулевой сигнал, поступая с сумматора 4 на входы перемножителя 5 и 6, обращает в Нуль сигналы на их выходах, являющиеся входны ми сигналами интеграторов 7 и 8. Состояние интеграторов не изменяется из-за отсутствия входных сигналов, и параметры R- и L поддерживаются постоянными. .

При возникновении короткого замыкания на ЛЭП значения параметров аварийного режима перестают соответствовать ранее установившимся параметрам линии. Поэтому на выходе сумма- тора 4 формируется сигнал , свидетельствующий о рассогласовании моде- ли и ЛЭП. Сигнал f. поступает на пе3894

ремножителм 5 и 6, г де перемножается с выходным сигналом преобразователя ток - напряжение, поступающими на вход перемножителя 6, и с выходным сигналом дифференциатора 10, поступающим -на вход перемножителя 5. При этом на выходе перемножителя 6 формируется сигнал , воздействующий на интегратор 8. Его выходной сигнал изменяется в направлении убывания Е, т.е. в соответствии с выражением (5)

, di Аналогично, сигнал с т- , который

присутствует на выходе перемножителя 5 воздействует на интегратор 7 и также в соответствии с выражением (5 изменяет его выходное напряжение. Таким образом, в процессе преобразования сигналов согласно уравнений 5 обеспечивается приведение величины Е к минимуму и поиск параметров R и L , равных R и L короткозамкнутой ЛЭП.

Направленность действия устройства обеспечивается сменой знаков настраиваемых параметров модели ЛЭП при к.з. за спиной вследствие изменения направления тока в месте йключения. При этом минимизация ошибки возможна лишь при отрицательных значениях R и ,.

Значения параметров с выходов интеграторов 7 и 8, кроме модели ЛЭП, подаются и в блок 9 формирования характеристик. Здесь текущие парамет- ры модели непрерывно анализируются путем подстановки их в неравенства, определякицие собой выбранную характеристику срабатывания защиты.

Например, формирование четырехугольной характеристики срабатывания (фиг. 3) обеспечивается при реализации ел едуюпусх неравенств: L R-tgip,;

L . R tg42; ,6j L :5 Ъ„ + R- t;if;

L (R-R,).tg4.

где RO - наибольшее переходное сопротивление при к.з. в месте установки защиты.

Схема блока формирования характеристик (фиг. 2) реализует условия (6) Блок содержит четыре двухвходовых элемента преобразования (по числу граничных условий). Первьй 14 и вто-- рой 15 элементы преобразования обеспечивают выполнение первого и второго неравенства следукяцим образом.

Масштабный усилитель 19 и компаратор 20 выполняют умножение сигнала R на постоянные коэффициенты К .tg4i и Kj tgi-f и инвертирование правых частей неравенства. Ком- паратор 20 реагирует на знак разности от вычитания левой части из правой части иеравенства. Минусу соответствует нулевой уровень выходного сигнала компаратора (логический нуль) Ппюс вызывает появление на выходе отрицательного сигнала логическая единица), свидетельствующего о выполнении первого неравенства. Третий 16 и четвертый 17 элементы содержат сумматоры 21 и 24, которые помимо умножения сигналов на коэффициенты К К tgM и инвертирования производят сложение двух величин, входящих в правую часть неравенства.

Рассмотрим действие схемы; Отслеживаемые устройством параметры R и L с интеграторов 7 и 8 поступают на входы блока 9. В исходном состоянии, когда устройством отслеживаются пара метры нагрузочного режима электропередачи, одновременно не обеспечиваются условия выполнения всех неравенств (6), В результате воздействия на входы элемента И 18 логических нулей, поступакхцих с компараторов, н выходе элемента 18 отсутствуют разрешающий срабатывание защиты сигнал. После возникновения короткого замыкания в зоне отслежив.аемые устройством параметры ЛЭП удовлетворяют условиям (6). При этом на выходах всех компараторов блока 9 формируются логические единицы, которые поступают на входы элемента И 18 и вызьтают на его выходе сигнал, разрешающий сра- батьшание защиты.

Форма и параметры характеристики срабатывания L, R, tgM ,, tgH , tg f и tg4 . легко могут быть из- . менены простой регулировкой элементов схемы (резисторов).

о s 0

5 о

j

5

Таким обрйзом, рассмотренный блок формирования характеристик позволяет получить характеристики срабатьгоа- ния устройства любой формы, а также в плоскости контролируемых параметров ЛЭП.

Формула изобретения

1.Дистанционный измерительный орган, содержащий преобразователь ток - напряжение, подключенный выходом к основному входу модели линии электропередачи, один выход которой подключен к одному входу сумматора, преобразователь напряжение - напряжение, подключенный выходом к другому входу cyiyoyiaTopa, выход которого подключён

к одним входам двух перемножителей, выход каждого из которых через интегратор подключен к соответствующему .управляющему входу модели линии электропередачи, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введен блок формирования характеристики срабатывания, подключенный входами к выходам интеграторовi а другие входы перемножителей подключены соответственно к выходу преобразователя ток - напряжение и другому выходу модели линии электропередачи.

2.Измерительный орган по п. 1, отличающийся тем, что блок формирования характеристики срабатывания выполнен в виде четырех двухвходовых элементов преобразования, подключенных выходами к входам элемента И, при этом два элемента преобразования содержат последовательно соединенные масштабный усилитель и компаратор, третий элемент преобразования содержит последовательно соединенные два сумматора и компаратор, а четвертый элемент преобразования содержит последовательно включенные сумматор и компаратор.

Изобретение относится к области электротехники - релейной эащите и может быть использовано для защиты линии электропередачи. Цель изобретения - распшрение функциональных возможностей . Измерительный орган содержит преобразователи 1 и 2 ток - напряжешш и напряжение - напряжение. Преобразователь 2 напряжение - напряжение непосредственно и преобразователь 1 ток - напряжение через модель 3 линии присоединены к сумматору 4, выходы которого через перемножители 5 и 6, а также интеграторы 7 и 8 присоединены к входам блока 9 формирования характеристики срабатывания. Блок 9 присоединен к управляющему входу модели 3. Выполнение блока 9 формирования в виде четырех элементов преобразования, соединенный параллельно и подключенных к элементу И, позволяет получить характеристики срабатывания любой формы в плоскости контролируемых параметров. Значения параметров с выхода интеграторов 7 и 8 кроме мс ,ли 3 подают на вход блока 9 При возникновении короткого замыкания на линии в зоне защиты на выходе дистанционного измерительного органа появляется разрешающий сигнал для работы защиты. I з.п. ф-лы, 3 ил. О)

Редактор И. Дербак

Фиг-З

Составитель Т. Щегольковд

Техред М.ХЬданич Корректор В. Бу.тяга

Заказ 5132/53 Тираж 612Подписное

ВНИЙПИ Государственного комитета CCCiP

по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4