Устройство для проверки аппаратуры релейной защиты и автоматики Советский патент 1991 года по МПК H02H3/00 

фильтров нижних частот (ФНЧ) 20,21, 22, блока управления 11, Диагностируемое устройство релейной защиты s диапазоне заданного времени готово к восприятию диагностического воздействия с блока 9. Устройство позволяет за счет автоматического фор13

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для формиро вания в цепях проверяемой релейной защиты я автоматики электрическ:нх параметров аварийных режгшов работы защищаемого объекта

Цель изобретения повышение надежности и расширение функциона.«ьных возможностей пyтe автоматизации формирования диагностическшс параметров

На фиг. 1 приведена функцион,альна электрическая схема устройства для проверки аппаратуры релейной защиты и автоматики,(РЗА)5 на фиг. 2-4 - электрические функциональные блок- схемы соответственно кoм гyтaтopaJ фазорегулятора и блока управления„

Устройство для проверки аппаратуры релейной защиты и автоматики содержит регулятор 1 напряжения3 выполненный, напримерJ на основе автотрансформатора, первый вход которого соединен с питающей сетью, а выход с входом преобразователя 2 напряжение - ток, выход которого соединен .с входом измерительного преобразовй- теля 3, вьтолненного, например, на основе трансреактора,первый выход Которого соединен с четвертым входом коммутатора 4, четыре выхода ко7орО го нагружены на входные токовые цепи РЗА, коммутатор выполнен на баае силовьгх полупроводниковых злементов, второй выход измерительного преобразователя 3, выполненного на базе трансреактора,соединен с входом прецизионного выпрямителя 5, вьшолнекно го, например, на основе операционнык усилителей, пятый выход коммутатора А и второй выход измерительного пре- образователя 3 подключены на входы усилителей-ограничителей 6 и 7 соот ветственно, выполненных на базе операционных усилителей, вьосоД ыпрями1319131

мнроваиия заданных (с перфокарты, ручного устройства ввода, микро-ЭВМ) параметров уменьшить время на подготовку и проведение тестового испы- тания как простых, так и сложных устройств релейной защиты и автоматики 4 ил,

теля 5 через ФНЧ 8 соединен с неин- вертирующим входом компаратора 9, с :инвертиругош;им входом которого соеди нен ЦАП 10, вьтолненный, например,

йа интегральной микросхеме, входная шина которого соединена с одним из выходов блока 11 управления, вьтолненного, например, на микросхемах средней и большой степени интеграции, выход компаратора 9 соединен с 13ХОДОМ схемы. 12 управления электродвигателем привода регулятора 1 напряжения, шина управления коммутатора 5соединена с выходом блока 11

управления. Фазорегулятор 13, выполненный, например, на полупровод- никовыз злемекта:, подключен первым йходом к трем фазам питающей сети, . три выхода подключены соответственно

на первые входы управляемых усилителей 14-16;, выполненньк, например, на,мощных полупроводниковых элементах и операционных усилителях, выходы усилителей напряжения нагружены

на входные цепи напряжения РЗА и соединены с входами прецизионных вьтря- мителей 17 19, аналог ичных выпрями- . телю 5э а таюке с первым, вторым и третьим входами Напряжение коммутатора 4 выпрямр{теля 17-19 соедине- ны с активнь ми 20-22 ФНЧ соответственно, выхо; ь1 которьпс соединены с инвертирующими входами компараторов 23-25 соотв€;тственно, на неинвертирующие входь5 которых подключены со- отвей ственно ЦАП 26-28, входные тины которых соединены, с выходом блока 11 управлен&Шл выходы компараторов 23-25 подключены яа управлякядие входы ключей 29 и 30, 31 и 32, 33 и 34 соответственно., которые управляют работой интеграторов 35-37, вьшол- иенных, например на базе операционных усилителей с большим входным

313

сопротивлением, выходы интеграторя одключены на вторые управляющие входы управляемых усилителей 14-16, усилители-ограничители 6 и 7 соединены с первым и вторым входами элеента 38, сравнишагощего фазы сигнаов, поступающих от усилителей-ограничителей, и преобразующего эту разницу и постоянное положительное на- . Преобразователь выполне 5 на микросхемах малой степени интеграции. Выкод его соединен с инверти- рунзщим.; входом компаратора 39, не- инвертирующий вход которого соединен с ЦАП 40, а вьжод через две ключа А1 и А2 соединен с первым н вторым вхот дами интегратора 43, выходы строби- рования ключей А1 и 42 подключены к шине управления, выход интегратора подключен к управляющему втopo fy входу фазорегулятора 13. Блок 11 управления соединен выходиьвми шинами со всеми ЦАП 10,26,27,28 и 40 и коммутатором 4, а также с входами стробирования ключей 41 и 42. ВУЭД блока 11 управления при необходимости может быть подключен к внешней микро-ЭВМ.

Устройство работает следующим образом.

Получив информацию о параметрах воздействия, блок It управления под- Ьотавливает к формированию воздействия канал тока, для этого по шине управления на коммутатор 4 подаются байт информации о режиме Коммутации и сигнал стробирования, т.е. создает - ся цепь: питающая сеть, регулятор t напряжения, преобразователь 2 напряжение - ток, измерительный преобразователь 3, коммутатор 4, токовые цепи (выбранных фаз РЗА). По шине управления на UAH 10 подается от блока 11 управления байт информации о величине тока задания, на выходе которого формируется постоянное напряжение, пропорциональное по величине цифровому коду задания. Это напряжение поступает на инвертирующий вход компаратора 9, а на неинверти рующий вход подается напряжение,пропорциональное току, протекающе у по цепям РЗА, снимаемое с второго ntixo да измерительного преобразователя 3, выпряипенное прецизионным выпрямителем 5 К прошедшее ФНЧ 8. Компаратор 9 сравнивает зти два напряжения, и, если напряжение задания, поступаю-

9П14

щее с ПАИ 10, больше ияпрп ро1П1ч, rto- ступяюп(его с .тра 8, то на пьгходр компаратора 9 Появляется отрицатрль- ное напряжение, которое, (1осту11ая нп е электропривод со схемой 12 управления, заставляет регулятор 1 напркже- ння поднимать напряжение иа выходе до тех пор, пока на обоих входак компаратора 9 напряжение не сравня- fO ется.

Если по какт -либо напряжение на HeiiHsepfupyKimeM входе Bbmie чем на ннаертирукядем, то на выходе компаратора 9 гапряжвние по- f5 ложктельно и злектропривод, вращая регулятор 1 напряжения, понижает напряженке на выходе, а следовательно, и ток в цепях РЗА. На этом этап подготовки канала тока закончен, 0 блок 11 управлен11я снимает строби- рование со схемы 12 управления двигателем и команду стробирования коммутации с шины управле1 ия коммутатором 4, прерьшая протекание тока по 5 цепям РЗА..

В цепях напряжения устройства напряжение трех фаз из питающей сети поступает на первый вход фазорегулятора 13, который обеспечивает за- 0 держку каждой фазы на угол 0-360 в зависимости от приложенного управляющего напряжения, поступающего иа второй вход фазорегулятора 13 от ин- те ратора 43. С фазорегулятора сдви- 5 нутое относительно тока напряжение поступает на три кдентичньгх канала напряжения, охваченных управляемой обратной связью. Рассмотрим работу одного из них, например, фазу А. С - 0 фазорегулятора 13 синусоидальное напряжение поступает на вход управляемого усилителя 14, а с его выхода в цепи напряжения РЗА,чна прецизионный. выпрямитель 17 и на коммутатор 4, а S с выпрямителя 17 через ФНЧ 20 на инвертирующий вход компаратора 23, .на неинвертирующий вход которого подается напряжение задания , поступакИдее с выхода ЦАП 26, гфопорциональное 0 цифровому коду задания, в случае если напряжение задания, поступающее на неинвертирующий вход компаратора 23, больше чем на инвертирующем , {т.е. выходное напряжение меньше 5 заданного), то выходное напряжение компаратора положительно.

«

Выходное напряжение компаратора

23 приложено к двум ключам 29 и 30,

римем ключ 29 открыпяетпя при пода- р п его вход положительного потеи мяма, а второй клтч 30 при подаче огрицательного потетгиаяа.

1 оложительный потенциал компаратора 23 включает ключ 29, которьй разрешает зарядку цнтег-ратора 35, ийг ряжение на выходе Главно, нарастает ув еличивая коэффициент i cwieHHs управляемого усилителя 14. Если по каким-либо причинам вьссодное капря жение усилителя больше заданного, компаратор 23 выключает ключ 29 и включает клич 30, которьй производит разрядку интегратора 35 до срав- tiertim заданного и сформированного иапрпкеиий. В этом случае на.1 рктиенке ма выходе компаратора равно нулю, ключи 29 и 30 закрыты и интегратор 35 хранит Ту величину напряженияj при которой обеспечивается ьравнекий заланно го и сформирова нпогс напряже - «ий. Каналы напряжений остальных фаз рабоТдат анапЬгично i .Одшовременио с подачей кода уп равлейия на коммутатор 4 и на ЦАП - и 40 блок 11 управления подает стробирукиций сигнал, на айалого- вые ключи 41 и 42, которые произво-- дят регулировку фазовогр соотиошения между т«ком и нйпряжен11ем. Йа базкг ную величину выбран ток, протекающий ho выбраииым коммутатором цепям РЗА Измерительный тфеобразова:тель 3 п 5едставляет собой трансреактор, на- пряжение на выходе которого пропорционально протекающему s цепях РЗА то tcy. Это напряжение через усшгатель ограничитель 6 поступает на элемент 38 сравнения, иа второй вход которо го поступает напряжение, прогаедшее усил тель-ограни итель 7, которое несет инфорМащло о фйзе напряжения в выбранном коммутатором 4 сочетанш-з фаз. Коммутирующими элементами ЯВХЕЯ- ются сильноточные симисторы, управление которыми осу1чествляется от гар- :коновых реле К.,-Кд. Одновременно с управлением скмисторов реле К.|--Кд производят коммутацию цепей ндпря- .жения к согласу1си1 ему трансформатору ТР1, вьтход которого подключен к зле менту 38 сравнения через усилитель- ограничитель 7 .(фиг. О. Работой реле управляет постониное за .поминающее устройство (ПЗУ) D1,

Рассмотрим, например, работу коммутатора при комаидр - б.пок.ч 1 1 уп

равления о включении тока на сочетание фаз АВ. Двоичный четырехразрядный кодл поступающий с блока, управления на ко гмутатор шифруется ПЗУ позиционный KOAj иа выходах й я А D1 появляется потенциал логической , что приводит к сраба- тьшзншо реле К., и К, которые сврнми контактами включгшт симисторы замыкающие токовую цепь через сочетание фаэ АВ проверяемого устройства РЗА, Одновременно р«5ле К., и К -другими , ко «тактани подклюпае выход фаз АВ . ароверочиого .устройства на согласу- тйЕНЙ трансформатор ТР1 р загруженный на усилитель-ограничктсель 7,

Усялители-ограни .штели 6 г (фиг. 1) подкл очешэ к входам з-лемен- та 38 сравнекня, вштолзгенного isa микросхемах малой и средней степени нктеграции. Элемент 38 сравнивает фазы сигналов, пр гходящих от усяни- гелей-ограничителей 6 и 7 к преобразует эту разницу в постоянйое ,поло 5 жнтельное напряжение, поступающее на № вертирующий вход компаратора 39 яеннвертируюш,ий вход которого подклю- ; чен к вьтходу ПАП АО. Напряжение зада- кия,, юступа1ош;ее .сЦАЛ 40, сравииве- |i етсй с напряжением,, пропорциональным напряжениям поступающим от элемента напряжение задания боль- ше 1ч на выходе компаратора появляется положительньй уровень, который включает ключ 41 разрешакзщий зарядку интегратора 43, Напряжение на выходе которого плавно нарастает. Это . - .напряжение является управляющим для ф.зорегулятора 13 СтроСирование у ключей 41 и 42 предотвращает разряд- - Ry интегратор; 43 после подготовки . воздействия, .

Управление фазовращателем (фиг.3) осуществляется путем изменения вели-, j чяны сопротивлеиий оптопар А и А,, Каж:дое кз фазосдвигающнх звеньев обеспечивает изменение фазового .сд.вн га в диапазЬне 0-130 эл.град, в висимости от тока череэ светодиоды Ьптопар А, и Aj, С целью линеаризации йзрактеристик светодкодов, интенсив- йокттэ излучения кото|4ых линейно--за- . ВИСИТ от протекакяцего через иия тока и нелинейно от прьшоженнсг-о к ним, . SB яйпркжения, прсяедние включены s цепь О П5т.ательной о раткоё: свйзи опаргци- яяного усилителя Aj, .

Согласуюгцкй трансформатор TPI предказяачен для сН1жеяия иапряжения

5

V 71Л19

питающей сети до уровня 1В и гальванической развязки устройства от сети.

Всем устройстпом управляет блок управления.

Блок 11 управления (фиг.4) содер- 5 жнт узел 44 перфокартного к ручного ввода (УПРВ) даМных о значениях пара- метроэ диагностирования,, фсрмируёмьтх в виде диагностических воздействий5 уэеп А5 программного управления (УГТУ) 0 с блоками автоматизированного устройства формирования диагностических воздействий, оперативное запоминающее .устройств о (ОЗУ) 46, постоянное запомннакяцее устройство (ПЗУ) 47, iS ком гутатор (К) 48 каналов управления, уэ.ел 49 со гласова 1яя (Уе) с микро- ЭВМ,

Причем У11У 45 свонми входами под- .клзочено к УС 49 с ЭВМ, а также к кон- о тактам выходного реле РЗА, выходы УПУ 45 подключены к К 48 каналов управления, ОЗУ 46 и УПРВ 44, который, в свою очередь, выходом подклю чен к входу ОЗУ 46, к коммутатору 48 25 каналов подключены выходы ОЗУ 46, УПУ 45 и ПЗУ 47 (вьтход К 48 каналов подключен и ЦАП 10,26,27,28 и 40, ключами 41,42 и схеме t2 управлекия двигателем (фиг, 1).30

.Ввод;перфокарты с записанными на ней Кодами параметров диагностирования вызьгаает запуск механизма транс- портировки, перемещающего перфокарту до тех пор, пока не будут считаны и 35 ззписдны в ОЗУ 46 (фиг.4).шесть восьмиразрядных слов (байтов). Слова несут следующую информациго о формируемом диагиостическом воздействии: первое слово - значение тока; второе 40 слово - управляющая команда о выбранном сочетании токовых фаз РЗА; тре- тье - пятое слова - значение напряже- НИИ соответственно в фазах шестое слово - значение угла сдвига фазы If напряжения относительно тока

После заполнения шестой ячейки ОЗУ 46 сигнал от УПУ 45 останавлива- ет перфокарту и разрешает прохожде Q ние через К 48 (фиг,4) на блоки устройства управляющей информации из ОЗУ 46, Реализуется так называекый , этап подготовки диагностического , .., йоздействия, устанавливается на зы- ходе устройства необходимое значение тока и напряжений, сдвинутое по фазе на заданный угол. По окончании формирования тока и напряжепий уп

313

равлпюший cTtriK4jT ГУ 43 порг-ключпет К (8 (фиг. А) п положение -ститьгппнял информации n:i ПУ 47 пгрдстлплн1о- щей также последопятельность из шести байтов, нпсупптх .няформлцито о .пьмом рся1пче рлботы эащтппчс- мого объектя,

В данном случае : 1В ОА; U(g. Ug(p, c(f5 В .(индекс (В) 03- нзчзет, что велнчиыы вторичные).

Дпительность нормального режима РЗА может регулироваться в диапазоне от 2 до 15 с. Диагностируемое устройство. ГЗА 3S это время возвращается в Исходное состояние и готовб к восприяти о яиаг ностического воздействия, сформированного рпнеа.

По cnriiany с выхода устройства РЗА, если оно срабатывает или по истечении 10 с, если оно не срабятыва- ет,диагностическое воздействие с РЗА снимается, |одается команда на сброс cxeNM УПУ и на очередной запуск УПРВ. Операции по формированию следующего диагностического воздействия повторяются. Если на предьщущем шаге реализации nporpaiiMb считаны с перфока1: ты последние шесть значага5 х байтовj. т.ео перфокарта окончена, послед- няп возвращается в исходное состояние. Таким образом, программа диагностирования, зйписанная на перфока, те, реализована.

Значительно расширяется ва-лйож- ность устройства при задании програ. мы от внешнего управля1оа1его звена, j качестве которого может быть исполь зована микро-ЭВМ. В этом случае ре- апизуются условные пpoгpa t ы, т.е. програм,. следующтй шаг которых, и том числе и значение формируемой л выходе устройства электрических величин, зависят от исхода реализации предыдущего иага. Параллельно при этом производится обработка диаг нос тической информации, .

В полуавтоматическом режяме (яи-- лякйцамся дополнительным ) На выходе устройства формируется ступ м чато возраст:аюга;11Й ток в рыбранипм сочетании фаз (кпи напряжояис). При этом можно задать подрежиму no-.jp.icr. ния тока (напряжения) до M;IKCUM,TIII,- но возможного значения мли до мом{ и та срабатывания диагйостирукмого объекта.

В ручном режиме с пульта упрлши ния задается фиксироваянос знлчрми.

. . -.. 9 . 131913 bitei или напряжения в выбраином со- ета.нии фаэ РЗА.

Устройство ДЛИ проверки аппарату ы релейной защиты и автомазчикн позоляет за счет автоматического форми- заданных (с перфокарты с учного устройства ввода,, с мйкро-« РМ) параметров уменьшить время на одготовКу и проведение тестового испытания как простьж, так и еложньвс 10 стройств РЗА,

За счет, обеспечения сопряжения устройства с микро ЭВЯ обеспе.1ивает- си возможность полной автонатязац5 й всего процесса диагностирования (тев. 15 ndctaHOBKa задачи выбор параметров воздействия, формирование заданных параметров,.сбор информации ответа РЗА Ни поданное воздействиеs обработка информации результатов совокупное-да тивофдействшЧ на дисш:{ее с указакн™ ем,неисправного блока и эле-:1екта).

Г - ;, .- : . .

А1йтч)матизация проверочных проЦё

дур Сокращает трудозатраты, повыта- 2S ет достоверность полученных реэуль- татой, снижает требования квалифи- KdiwM обслуживающего персонала, что в конечном итоге приводит к повышен м эксплуатационной надежности релейной зо защиты я автоматики энергосистем.

Фор м у л а и 3 о б р е т е н к п

., I- - - . - ,

Устройство для проверки аппарату- jj ргы релейной защиты и автоматики (РЗА)у

содержащее регулятор напряжения,пер- вый йход которого подключается к питаю™ щей сети, преобразователь напряжение- ток, вход которого соединен с выхо- 0 дом регулятора напряжения, комкгута тор, четЬтре выхода которого подключаются к токовым цепям РЗА, фазорегу

лятор, первьй вход которого подклнз- чается к питающей сети, о т л и ч а- 45 ю щ е е с я тем, что, с целью «овы™ шения надежности и расширения функцн- овальных возможностей путем автоматизации формирования диагностииескшс параметров, в него дополнительно вве-5Э дёны измерительный преобразователь, четыре прецизионных выпрямителя че- :тыре фильтра нижних частот (ФНЧ), пять компараторов, четыре шгтеграто- ра, восемь аналоговых ключей, пять 5S ЦИфроанало овых преобразователей (ЦАЛ), электропривод регулятора напряжения, два усилителя-ограничителяв элемент сравнения, три управляемыэе

10

усилителя мощности, блок управления, при этоН выход преобразователя напряжение - ток подключен к входу измерительного преобразователя, первый выкод которого поДкгпочен к четверто- }.у вкоду комт-зутатора, а второй вы- ж«5Д-- к входам первого прецизионного эыйрямителя и первого усилителя-ограничителя, выкод первого прецизиокпо- го выпрямители соединен с входом первого ФНЧ, выкод которого подключен к неинвертирующе1угу входу перйого компаратора., р инзертиругощим входом ко- горог о соединен выхоД г ервого ЦАП - выход первого компаратора подключен к входу электропривода регулятора напрйжения, выход которого соединен с вторым входом регулятора напряже- ., П51ТЫЙ выкод комм тэтора подключен к входу второго усилителя-ограничителя, выходы первого и второго. усипг телей-ограничителей подключены соответственно на первый и второй входы элемента сра внёния, выход которого подключен к инверт1фующему вкоду второго компаратора, с неин- йерт фу1ощим входом которого соединен выкод второго ЦАП, выход второго компаратора подключен к входам первого и второго ключей, выходы кото- рьк подключены к первому и второму вкоД|ам первого интегратора, выход первого интегратора соединен с вТо- рым входом фазорегулятора, первый, второй и тр етий выходы фазорегулятора подключены соответственно к пер- вът :зходам первого, второго и третьего управляемых усилителей, выходы которых подключакггся к- входным цепям напряжения устройства РЗА, а также. к первому, второму и третьему входам комм;7татора и входам второго, третьего я четвертого прецизионных вьтря- митапей соответственно, выходы второго s третьего и четвертого прецизи- оннмк вьтрямителей подключены соответственно к Еходг второго, третьего и четвертого) ФНЧу выходы которых йодк-пючены соответственно К ннверти входам третьего, четвертого. и пятого компараторов, некнвартиру- кзпдае выходы которых соединены соответственно с выходами третьего, чет- .аертого и пятого ЦАП, выходы тре ть- его., четвертого я пятого компарйто- ров подалючены соответствеино к входам третьего и четвертого,пятого к шестогОб седьмого м восьмого ключей, вмкоцы KbTopi jf: подй,гшчеиы к первым к

иI3t9i:n 12

вторым входам второго, третьего и второго и третьего управляемых усшгн- четвертого интеграторов соответствен- телей, входы первого, второго, тре- но, выходы второго, третьего и чет- тьего, четвертого, пятого ПАП и пя- вертого интеграторов подключены к тый вход коммутатора соединены с вьтвторым входам соответственно первого,5 oflHbiM каналом блока управления.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для формирования в цепях проверяемой релейной .защиты и автоматики электрических параметров аварийных режимов работы защищаемого объекта. Цель изобретения - повьппение надежности и расширение функциональных возможностей путем автоматизации формирования диагностических параметров. Цель достигается введением в устройство измерительного преобразователя 3, пре- цезионных выпрямителей 17.18,19, и n/moio- U4eu сети (Л 00 ;о 00 Фив.1

Кусшнапелю- щш1ичител101

ГЛ

II

сэ 5 b«t

I

I

i;/

i;

Фк111

Т

От нинро Э5 1