Устройство для автоматической настройки дугогасящего плунжерного реактора Советский патент 1988 года по МПК H02J3/18 

1П

И- оорстение относится к электротехнике, в частности к области электрических сетей,и предназначено для .энтоматической настройки дугогасящих 1еакторов с регулируемым немагнитным зазором в электрических сетях напряжением 6-35 кВ.

Цель изобретения - пооышение точности настройки компенсации и надеж- ности работы электрической сети.

На фиг. 1 и 2 представлены функциональные схемы соответственно системы автоматической компенсации ем костных токов (настройки дугогасящег реактора) и блока контроля.

К электрической сети подключен силовой трехфазный трансформатор ТдМеж ду высоковольтной нейтралью которого и землей включен дугогасящий реактор 2, К дополнительной обмотке дугогася щего реактора 2 подсоединены последовательно включенные вторичная обмотка однофазного низковольтного трансформатора 3, ключ 4 и дроссель 5. К Вторичной обмотке трансформатора 6 Напряжения, соединенной в звезду, подключены последовательно соединенные фазосдвигающий блок 7, первый формирователь 8 прямоугольных импуль сов, фазочувствительный блок 9, суммирующий усилитель 10, первые компаратор 11, элемент 12 запрета и контактор 13 двигателя 14 плунжера дуго гасящего реактора 2.

Между выходом фазочувствительного блока 9 и другим входом суммирующего усилителя 10 включен блок 15 коррекции.

Между вторичной обмоткой, нулевой последовательности, соединенной в разомкнутый треугольник,, трансформатора 6 напряжения и вторым входом фазочувствительного блока 9 последовательно включены ф:(льтр 16 основ- ной частоты и второй формирователь 17 прямоугольных импульсов,

К выходу фазочувствительного блока 9 подключены последовательно соединенные вторые компаратор 18, эле- мент 19 запрета и контактор 20 двигателя 14 плунжера дугогасящего реактора 2. К выходу фапьтра 16 основной частоты подключены последовательно соединенные первый преобразователь 21 напряжения, функциональный преоб рапователь 22 и инвертор 23. К выход (ч1.|,тр,) ь также подключены последо- ; ат«л- Ь 1о сое,тинйнные второй преобра

--,-

0

;

0 5 о

Q

5

5

2

зователь 2А напряжения, дифференци- рующир блок 25, блок 26 контроля правильной работы устройства, RS-триг- гер 27 и логический элемент И 28, Между входом фильтра 16 и управляющим входом ключа 4 включены последовательно соединенные орган 29 блокировки и блок 30 управления ключом 4.

Выходы первого 12 и второго 19 элементов запрета соответственно через первый 31 и второй 32 формирователи коротких импульсов соединены с входами первого логического элемента ИЛИ 33, а его выход через блок 34 времени подключен к управляющему входу контактора 35 торможения.

Выходы элементов 12 и 19 запрета соединены соответственно с первьм и вторым входами логического элемента ШШ 36, выход которого подключен к второму входу блока 26 контроля.

Второй вход логического элемента И 28 соединен с вькодом органа 29 блокировки, третий вход - с инверсным выходом блока 34 времени, а выход - с вторыми входами первого 12 и второго 19 элементов запрета. Выход функционального цреобразователя

22соединен е вторым входом первого компаратора 11,, а выход инвертора

23- с вторым входом второго компаратора 18,

Третий вход блока 26 контроля соединен с выход ом фазочувствительного блока 9, а четвертый вход - с выходом датчика 37 конечных положений плунжера реактора 2.

Блок 26 контроля правильной работы устройства содержит включенные между его первым входом и выходом последовательно соединенные ПОРОГОВЫЙ орган (логический элемент НЕ) 38, первый RS-триггер 39, логический элемент И-НЕ 40, первый логический элемент И 41, вто рой RS-триггер 42, второй логический элемент И 43 и первый блок 44 времени, первый блок 45 зоны нечувствительности, включенный между первым входом блока контроля и вторым входом логического элемента И-НЕ 40, второй блок 46 времени, включенный между вторыми входами блока контроля и первого логического элемента И 41, второй блок 47 зоны нечувствительности, включенньш между третьими входами блока контроля и логического элемента И-НЕ 40, формирователг 48 коротких импульсов, вк;почен ый eждy

вторыми входами блока контроля и второго RS-триггера 42, второй вход первого RS-триггера 39 подключен к второму входу блока контроля, а вто- :рой вход второго- логичвского элемвн- та И 43 соединен с четвертым входом блока контроля 26.

Фазосдвигающий блок обеспечивает сдвиг по фазе переменного сигнала основной частоты и предназначен для настройки фазовой характеристики устройства. Формирователи прямоугольных импульсов преобразуют переменный сигнал основной частоты в прямоугольные импульсы и предназначены для существенного повышения чувствительности устройства. Фильтр основной частоты выделяет из напряжения Uo основную гармонику. Фазочувствительный блок реагирует на фазу между входными сигналами и преобразует ее в напряжение постоянного тока. Блок коррекции представляет собой дифференцирующее звено и предназначен для повышения быстродействия устройства. Компараторы сравнивают по величине поступающие на их входы сирналы, вьщавая на выходе соответственно сигнал логического нуля или единицы и могут быть выпол- нены на операционных усилителях. Элементы запрета запрещают прохождение через них сигналов логической единицы при неисправностях и других состояниях схемы и представляют собой логические элементы И. Контакторы имеют управляющий вход и могут быть выполнены на тиристорах.

Преобразователи напряжения преобразуют переменное напряжение в пос- тоянное (выпрямляют и выделяют постоянную составляющую). В качестве ключа могут быть использованы обычные тиристоры, симисторы или оптотирис- торы. Блок управления ключом пред- ставляет схему, преобразующую единичный логический входной сигнал в серию импульсов частоты 1-10 кГц, а нулевой сигнал - в нулевой выходной сигнал (отсутствие импульсов), т.е. : представляет схему управления тиристорами. В случае применения оптоти- ристоров блок управления ключом представляет собой согласующее устройство (усилитель или преобразователь уровня сигнала).

Блок времени представляет собой временное устройство, имеющее на прямом выходе в нормальном состоянии

Q 5 0 5 0

Q

5

5

нулевой логический сигнал и меняющее его на единичный на время торможения t двигателя плунжера дугогасящего реактора при каждом входном импульсе (кратковременном нулевом логическом сигнале).

Формирователи коротких импульсов представляют собой логические схемы, имеющие нормально на выходе единичный логический сигнал и вырабатывающие на выходе кратковременный нулевой импульс при появлении на выходе единичного логического сигнала (по- ложительног;о фронта) . Датчик конечных положений плунжера реактора нормально выдает единичный логический сигнал, а в конечных положениях плунжера - нулевой сигнал.

Орган блокировки представляет пороговое устройство, содержащее последовательно соединенные преобразователь переменного напряжения в постоянное, пороговый элемент и блок времени. В нормальном режиме сети напряжение UQ мало и на выходе органа блокировки будет единичный логический сигнал. При однофазном замыкании на землю (033) в сети напряжение Uj, резко возрастает, превьшает уставку порогового органа 0,3 и на его выходе появляется нулевой сигнал, который сохраняется длительно. При отключении 033 с выдержкой времени . 5-10 с на выходе органа блокировки вновь появляется логическая единица.

Блок контроля правильной работы устройства предназначен для контроля стабильности фазовой характеристики сети и прежде всего в воздушных сетях. Эта характеристика будет бильной, если неизменны величины и фазы напряжений естественной и искусственной несимметрий сети.

При смещении фазовой характеристики сети блок контроля определяет это и на выходе выр батьшает блокирующий (нулевой) сигнал, обеспечивающий запрет работы автоматического устройства и дающий информацию об этом состоянии оперативному персоналу.

Блоки зон нечувствительности при входном сигнале, близком к нулю, на выходе имеют единичный логический сигнал, а при других значениях входных сигналов - на их выходе нулевое напряжение. Каждый блок нечувствительности содержит на выходе два

включенных независимо операционных усилителя, работающих в режиме компараторов, один с уставкой АЧдц S другой - uUg. Выходг ые сигналы этих усилителей через логический элемент ИЛИ поступают на выход блока зоны нечувствительности.

Первый блок времени при нулевом входном сигнале на выводе имеет логическую единицу. При единичном вход- Яом сигнале он отсчитывает выдержку Времени си через это время на его выходе появляется нулевой сигнал.

При подаче на вход второго блока времени единичного сигнала на его Выходе сразу устанавливается логическая единица, а-при подаче на вход нуля - на выходе с выдержкой времени tgg устанавливается также нулевой уровень напряжения.

В нормальном режиме сети напряжение и„ нулевой последовательности сети ШЛО. На выходе органа 29 блокировки сигнал равен логической единице и разрешает работу блоку 30 уп- равления ключом 4. В результате ключ 4 замкнут и дополнительная обмотка дугогасяиаго реактора 2 подключена через дроссель 5 к вторичной обмотке однофазного трансформатора 3. В первичную цепь сети вводится оперативный ток промьшшенной частоты и возникает искусственное смещение нейтрали (напряжение нейтрали Vg). Напряжение искусственной несимметрии U имеет постоянную фазу. Поэтому по углу VA между напряжениями U, и U можно осуществлять регулирование настройки компенсации в сети. ЗРезонансной наст ройке соответствует угол ц 90 эл. град, недокомпенсацйи - меньше, а перекомпенсации - больше. На один вход фазочувствительного блока 9 от трансформатора 6 напряжения поступает опорное напряжение .и, которое фазосдвигающим блоком 7 корректирует ся по фазе и с помощью формирователя 8 преобразуется в прямоугольные импульсы. На второй вход фазочувствительного блока 9 от трансформатора 6 напряжения поступает напряжение U нулевой последовательности, которое фильтруется с помощью фильтра 16 основной частоты и преобразуется в пря моугольные импульсы формирователем 17. Фазосдвигающий блок 7 настраивается так, чтобы при резонансной настройке компенсации напряжение на

0

5

0

5

Q

5

0

5

выходе фазочувствительного блока 9 было равно нулю,, при недокомпенсацйи меньше, а при перекомпенсации больше нуля. Если расстройка компенсации окажется больше допустимой, то напряжение U(pgno абсолютной величине превысит пороговое напряжение (выходное напряжение функционального преобразователя) входе одного из компараторов 11 или 18. Так, при недокомпенсацйи U превысит ,„ на входе первого компаратора 11. На выходе последнего появится сигнал, который через элемент 12 запрета поступит На управляющий вход первого контактора 13. Он включит двигатель 14 привода плунжера дугогасящего реактора 2, который увеличивает немагнитный зазор сГ в магнитной системе ре- : актора 2 до тех пор, пока расстройка компенсации не станет меньше допустимой. В этом случае напряжение на выходе элемента 12 запрета станет равным нулю, контактор 13 отключит двигатель 14; от сети, а на блок 34 времени через формирователь 31 коротких импульсов и логический элемент ИЛИ 33 поступит запускающий И№т пульс. При этом на прямом выходе блока 34 времени появится единичный сигнал, который включит контактор 35 торможения, а нулевой сигнал на инверсном выходе блока 34 времени через логический элемент И 28 запретит прохождение сигналов на включение двигателя 14, В результате осуществляется торможение двигателя 14 либо путем закорачивания накоротко его статорных обмоток, либо путем подключения к этим обМоткам источников постоянного тока. Через некоторое время (после окончания торможения) выходной сигнал блока 33 времени на прямом выходе станет равным нулю, контактор 35 т&рможения отключается :И запрет с элементов 12 и 19 снимается.

Аналогично работает устройство, - если в сети возникает перекомпенсация более допустимой. В этом случае сигнал от фазочувствительного блока 9 пройдет через компаратор 18 и элемент 19 запрета на управляющий вход второго контактора 20, который включит двигатель 14, и тот начнет уменьшать немагнитный зазор в магнитной системе дугогасящего реактора 2 до тех пор, пока расстройка компенсации

не станет менее допустимая, после чего также осуществляется торможение двигателя 14;

Зона нечувствительности (напряжения , поступающие соответственно на вторые входы компараторов 11 и 18) формируется в зависимости от величины напряжения U с помощью,- блоков 21-23.

С помощью преобразователя 24 напряжения переменное напряжение преобразуется в постоянное. Функциональный преобразователь имеет характеристику с ограничениями снизу и сверху (фиг. 3). Первое ограничение обеспечивает минимальную зону нечувстви-. тельности, а второе - максимальную. Второе ограничение необходимо для задания допустимой величины расстройки компенсации,

С помощью вновь введенной цепоч- ки последовательно соединенных блоков 24-27 обеспечивается контроль правильной работы автоматического устройства.

На дифференцирующий блок 25 поступает постоянное напряжение, пропорциональное напряжению U. При появлении в сети значительной расстройки компенсации напряжение нейтрали U резко уменьшается. Устройство обрабатывает возникшую расстройку компенсации, как описано. При этом напряжение нейтрали U, возрастает. Как известно, нулевому значению угла фазовой характеристики „ сети соответствует максимальное напряжение Uow экстремальной характеристики сети Up, f (tf) . При прохождении экстремума этой характеристики на выходе дифференцирующего блока 25 кратковременно появится нулевой сигнал, который зафиксируется блоком 26 контроля и поэтому его выходной сигнал не изменится, т.е. останется равным логической единице. Устройство будет продолжать нормально функционировать и далее.

Если же в сети (например, воздушной) изменится напряжение естественной несимметрии, то резонансной настройке компенсации уже не соответствует нулевое значение напряжения Up на выходе фазочувствительного блока 9. Блок 25 контроля выявит это несоответствие и выдаст нулевой сигнал, который через логический элемент И 28 запретит прохождение сигналов через

0

5

0

5

U

5

0

5

элементы 12 и 19 на включение контакторами 13 и 20 двигателя 14 реактора 2, а также даст информацию дежурному персоналу о неисправности устройства. При появлении на выходе одного из компараторов 11 (18) и соответствующего элемента 12 (19) запрета логической единицы включается двигатель 14 и на выходе второго логического элемента ИЛИ 36 появляется также логическая единица, которая запускает блок 46 времени. Этот блок изменяет свой выходной сигнал на единичный на время включения двигателя 14 плюс некоторая таъщержка времени, большая выдержка времени первого блока 44 времени. Одновременно при появлении этой логической единицы на выходе элемента 36 на втором входе блока 26 контроля формирователь 48 вырабатывает короткий прямоугольный импульс нулевого уровня, который устанавливает второй RS-триггер 42 в состояние, когда на его выходе будет логическая единица. Если плунжер дугогасящего реактора 2 не находится в одном из крайних положений, то от датчика 37 конечных положений поступает лбгичест кая единица. Поэтому на вход блока

44времени поступает логическая единица, разрешающая работу этому блоку. На выходе блока 44 времени по-прежнему остается логическая единица, но

он начинает отсчитывать выдержку времени Tgj. При движении системы компенсации в сторону резонансной настройки напряжение Uc возрастает и производная его больше уля. На выходе порогового органа (логического элемента) 38 появляется нулевой сигнал, который устанавливает первый RS-триггер 39 в состояние, когда на его прямом выходе логическая единица.

Если нуль фазовой характеристики совпадает с максимумом экстремальной, то единицы на выходах обоих блоков

45и 47 зоны нечувствительности появляются одновременно и на выходе логического элемента И-НЕ 40 появляется логический нуль. Последний устанавливает второй RS-триггер 42 в состояние, когда на его выходе будет нуль. Этот нуль через логичес сий элемент И 43 поступает на вход блока 44 времени и на выходе последнего длительно сохраняется разрешакщий сигнал логической единицы. Если же указанные фазовая и экстремальная характеристики окажутся смещенными относительно друг друга, то логичес- тсие единицы на выходах блоков 45 и 47 появятся в разное время. Нуле- зой сигнал с выхода логического элемента И-НЕ 40 на вход RS-триггера 42 (через первый логический элемент 40 И) не поступает, тот не изменяет своего .состояния и через время блок 44 времени изменяет свой выходной сигнал на нулевой. Последний ус- taнaвливaeт RS-триггер 27 в состояние, когда на его выходе нулевой сигнал. При этом с помощью логического Элемента И 28 дан запрет на прохождение импульсов через элементы 12 и 19, т.е. на работу автоматического устройства.

После отключения двигателя 14 и возвращения второго блока 46 времени в исходное состояние, когда на его выходе появляется логический нуль, второй RS-триггер 42 через персации и, следовательно, надежность работы компенсированной сети.

Формула изобретения

1. Устройство для автоматической .настройки дугогасящего плунжерного реактора, содержащее последовательно соединенные подключенньй к датчику опорного напряжения (Ьяяоспвигяюший блок, первый формирователь прямоугольных импульсов и фазочувствительный блок, последовательно соединенные подключенный к датчику напряжения нулевой последовательности сети фильтр основной частоты и второй формирователь прямоугольных импульсов, выход которого подключен к второму входу фазочувствительного блока, последовательно соединенные первые компаратор, элемент запрета и контактор Вперед двигателя плунжера, последовательно соединенные вторые компара

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области электрических сетей, и может быть исг пользовано для автоматической настройки дугогасящих реакторов с регули- руемьм немагнитнь М зазором в электрических сетях напряжением 6-35 кВ. Цель изобретения - повышение точности настройки компенсации и надежности работы электрической сети. В первичную цепь сети вводится оперативный ток промышленной частоты и возни- кает искусственное смещение нейтрали (напряжение нейтрали U). Напряжение искусственной несимметрии U имеет постоянную фазу. Поэтому по углу V между напряжениями U и U осуществляют регулирование настройки компенсации в сети. Устройство содержит фазосдвигающий блок 7, фильтр основной частоты 16, формирователи 8 и 17 прямоугольных импульсов, фазо увстви- тельньм блок 9, компараторы 11 и 18, орган 29 блокировки, элементы 12 и 19 запрета, логические элементы И 28, ИЛИ 33 и 36, преобразователь 24 напряжения функциональньм преобразователь 22, блок 34 времени, контакторы 13, 20 и 35 управления двигателем 14 дугогасящего реактора 2, датчик 37 конечных положений, RS-триггер 27, дифференцирующий блок 25, суммирующий усилитель 10, трансформатор 3, ключ 4, дроссель 5, блок 30 управления ключом 4, блок 26 контроля и блок 15 коррекции. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. ASC i (Л 00 CD о Сигнал oHfuci f г ро6неа работе М1 М п/«г7 «/я ycmpouemSa u

вый логический элемент И 41 устанав- 25 тор, элемент запрета и контактор Наливается также в исходное состояние, когда на его выходе будет логический нуль.

При включении автоматического устройства в работу RS-триггер 27 автоматически устанавливается в состояние, когда на его выхюде сигнал логической единицы.

При однофазном замыкании на землю в сети напряжение нейтрали U резко возрастает. Оно превышает уставку органа 29 блокировки и на выходе его сигнал изменяется на противоположный, т.е. становится равным логическому нулю. При этом блок 30 управления ключом 4 перестает вырабатывать управляющие импульсы и ключ размыкает цепь оперативного .тока. Через логический элемент И 28 орган 29 блокировки запрещает прохождение импульсов управления через элементы 12 и 19 запрета, поэтому двигатель 14 включиться не может.

При отключении однофазного замыкания на землю в сети напряжение Ug значительно уменьшается и с выдержкой времени 5-10 с на выходе органа 29 блокировки вновь появляется логическая единица, которая разрешает работу автоматического устройства.

Применение предлагаемого устройства позволяет повысить надежность функционирования всей систем. компен0

5

0

5

0

5

зад двигателя плунжера, последовательно соединенные подключенный к выходу фильтра основной частоты первый преобразователь напряжения, функциональный преобразователь и инвертор, выход которого соединен с вторым входом второго компаратора, последовательно соединенные блок времени и контактор торможения двигателя плунжера, логический элемент И и датчик конечных положений плунжера реактора, причем выход функционального преобразователя подсоединен к второму входу первого компаратора, отличающееся тем, что, с-целью повышения точности настройки компенсации и надежности работы электрической сети, в него введены включенные между выходом фазочувствительного блока и первыми входами обоих компараторов последовательно соединенные блок коррекции и суммирующий усилитель, последовательно соединенные подключенный к выходу фильтра основной частоты второй преобразователь напряжения, дифференцир-ующий блок, блок контроля ;правильной работы устройства, RS-- триггер, последовательно соединенные ключ и дроссель, а также два логических элемента ИЛИ, два формирователя коротких импульсов, блок управления ключом, однофазный трансформатор, и соединенный с датчиком напряжения нулевой последовательности ор11ГЗ

ган блокировки, лыход которог о сооци нен с входом блока управления ключом, соединенного с управляющим входом ключа, и вторым входом логического элемента И, выход которого подключен к вторым входам первого и второго элементов запрета, один выво вторичной обмотки однофазного трансформатора подключен к первому выводу дополнительной обмотки дугогасящего реактора, второй вывод - к второму выводу ключа, второй вывод дросселя

.соединен с вторым выводом дополнительной обмотки дугогасящего реакто-

ра, выход каждого элемента запрета через свой формирователь коротких импульсов соединен с соответствующим входом первого логического элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу блока времени, выходы обоих элементов запрета соединены с соответствующими входами второго логического элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу блока контроля, третий вход блока контроля соединен с выходом фазочувствительного блока, а четвертый его вход - с выходом датчика конечных положений плунжера реактора, второй (инверсный) выход блока времени подключен к третьему входу логического элемента И, первый вход которого соединен с-вы

с

0

5

0

ходом К;;-тр11ггера, лыход фязочунст- вите.чыюго Плока соединен с вторым входом суммирующего усилителя.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок контроля правильной работы устройства содержит включенные между его первым входом и выходом последовательно соединенные логический элемент НЕ, первый RS-триггер, логический элемент И-НЕ, первьм логический элемент И, второй RS-триггер, второй логический элемент И и первый блок времени,первый блок зоны нечувствительности, включенный между первым входом блока контроля и вторым входом логического элемента И-НЕ, второй блок времени, включенньпЧ между вторыми входами блока контроля и первого логического элемента И, второй блок зоны нечувствительности, включенный между третьими входами блока контроля и логического элемента И-НЕ, формирователь коротких импульсов, включенный между вторыми входами блока контроля и второго RS-триггера, второй вход второго логического элемента И подключен к четвертому входу блока контроля, второй вход первого RS-триггера подключен к второму входу блока контроля .