Блок приращений параметров самонастраивающейся модели линии электропередач Советский патент 1988 года по МПК H02H3/40 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в релейной защите линий электропере- дач,

I Цель изобретения - расширение - I функциональных возможностей, ; На фиг, 1 представлена структурная схема устройства; на фиг, 2 - :. схема одного из звеньев модели длин- ной линии; на фиг. 3 - стрзп :турная схема звена,.формирующего выходные напряжение и ток модели длинной линии; . на фиг, 4 - структурная схема модели длинной линии; на фиг. 5 - схема устройства, использующего в своем составе описьюаемый блок; на фиг, 6 - характеристики срабатывания устройства.

Блок приращений параметров самонастраивающейся модели линии ЭЛ&У:ТТ передачи содержит самонастраивающуюся модель 1 длинной линии, в ходы; кото- рой являются входами 2 и 3 блока, модель 4 линии небольшой протяженности, выполненную на двух умножителях 5 и 6, первый вход одного из которых через дифференциатор 7 соединен с аналогичным входом другого и подключе к входу 8 модели 4, а их вторые входы являются промежуточными входами модели и подключены к одноименным входам блоков 9 и 10, и сз мматоре 11, выход которого является выходом модели 1 , вычитатель 12, один из входов которого соединен с выходом модели 4 линии небольшой протяженности, модель 13 чувствительности невязки по настраиваемому параметру модели длин- ной линии и три оконечных умножителя 14-16, первые входы которых сое- динены с выходом вычитателя 12, а вто вторые входы - соответственно с вы- ходом модели 13 невязки, входом и выходом дифференциатора 7 Токовый вы

г

0 - 0 :

5

ход 17 модели 1 длинной линии подключен к входу 8 модели, а выход напряжения 18 - к свободному входу вычитателя 12, Модель 13 невязки включает в себя схему 19 формирования выходного напряжения и тока модели длинной линии, схему 20 формирования выходного напряжения модели неболь- шой протяженности и вычитатель 21, выход которого является выходом модели 13 невязки, причем вход 22 схемы 20 формирования выходного напряжения модели небольшой протяженности соединен с вьрсодом 23 схемы формирования тока схемы 19 формирования выходного напряжения и тока модели длинной линии, выход 24 схемы формирования напряжения, как и выход схемы 20 чувствительности выходного напряжения модели небольшой протяженности, подключен к одному из входов вычитателя 21,

Каждое из звеньев 25-27 модели 1 длинной линии содержит два вычитателя 28 и 29, первые входы которых яв ляются входами 30 и 31, а выходы - выходами 32 и 33 напряжения и тока звена, причем выход одного из них (вычитателя 29) соединен с вторым входом другого (вычитателя 28) последова- тельно соединенными дифференциатором 34, выход которого одновременно является однгеи из промежуточных выходов 35 звена, усилителем 36 и умножителем 37, Свободный вход вычитателя 29 через другой умножитель 38 соединен с общей точкой второго промежуточного выхода 39 звена и выхода сумматора 40, входы которого, в :свою очередь, подключены к первому входу вычитателя 28 через усилитель 41 и последовательно соединенные усилитель 42 и дифференциатор 43 соответственно. Кроме того, вход 30 напряжения

31427А66

первого звена 25 подсоединен к входу к промежуточному входу 73, а напряжения 3 модели 1, а токовый выходы оконечных умножителей 14-16- вход 31 - к выходу дополнительного к выходам 74-76. блока, вычитателя 44, один из входов которо- g Устройство защиты (фиг, 5) со- го соединен с токовым входом 2 моде- держит три блока 77-79 приращений ли 1, другой вход через последова- самонастраивающейся модели тельно соединенные дополнительные ум- электропередачи, каналы самонастрой- ножитель 45, усилитель 46 и диффе- ки активного сопротивления (сумматор ренциатор 47 - с входом напряжения ю 80 и интегратор 81) и индуктивности 3 модели 1. Вторые входы умножите- (сумматор 82 и интегратор 83) моделей 37 и 38 каждого из звеньев 23 - ли линии небольшой протяженности и 27 модели 1 объединены между собой, па:раметра модели длинной линии (сум- образуя промежуточный вход звена 48. матор 84 и интегратор 85), линии

Схема 19 формирования выходного 15 задержки 86-89, преобразователь 90 напряжения и тока модели длинной ли- тока в напряжение и блок 91 формиро- нии вьшолнена многозвенной; каждое из вания характеристики срабатывания, звеньев 49-51 содержит сумматор 52 Устройство работает следующим с тремя входами и вычитатель 53, пер- образом.

вые входы которых являются входами 20 Представим, ч.то защищаемая лга1ия 54 и 55, выходы - выходами 56 и 57 электропередачи состоит из участка напряжения и тока звена, причем .выход длинной линии и примыкающего к сумматора 52 через последовательно участка линии небольшой протяженнее- соединенные дифференциатор 58 и ум- ти. Каждому из указанных участкоа со- ножитель 59 подключен к одному из 25 ответствует своя схема замещения: входов первого дополнительного сзмма- участок с длинной линией традиционно тора 60, выход которого соединен со замещается многозвенной RLC-схемой, свободным входом вычитателя 53, дру- а участок с линией небольшой протя- гой вход первого дополнительного сум- женности - Rl-схемой, матора 60 и один иэ свободных входов ЗО Структуру модели защищаемой линии, сумматора 52 промежуточными входами используемой в устройстве примем 61 и 62 соединены с аналогичными вы- аналогичной структуре схемы эамеще- ходами 35 и 39 соответствующего зве- ния. Она состоит из двух самостоя- на модели 1 длинной ЛЭП, Третий вход тельных частей: модели 1 длинной ли сумматора 52 через дополнительный ум- нии и модели 4 линии небольшой протя- ножитель 63 подключен к выходу второ- женности,-Обе кс.цели являются самого дополнительного сумматора 64, вхо- настраивающимися. Но если настройка ды которого соединены с первым входом обоих параметрс)в - активного сопро- вычитателя 53 посредством первого тивления R и индуктивности 1ц мо- усилителя 65 и каскадно соединенных Q дели 4 линии небольшой протяженнос- дифференциатора 66 и второго усилите- ти не представляет трудности, то ля 67, Свободные входы умножителей настройка многозвенной модели 1 длин- 59 и 63 объединены между собой, об- ной линии приводит к значительному разуя третий промежуточный вход 68 усложнению устройства из-за большого звена. Вход 55 схемы формирования числа настраиваемых параметров. Во первого звена 49 подключен к выходу избежание этого вьшолняют все звенья дополнительного дифференциатора 47 модели 1 длинной линии идентичными с модели 1 длинной ЛЭП.активным сопротивлениемjuRo, индукВ качестве схемы 20 формирования тивностью t LO и емкостью jltd, выходного напряжения модели линии не- g- (фиг. 4), где RO, I-c, Сс - первичные большой протяженности использована параметры линий, - настраиваемый дополнительная модель линии небольшой параметр. Это позволит устройству протяженности, содержащая умножители поддерживать соответствие между уча- 69 и 70, дифференциатор 71 и.сумма- стком длинной линии и ее моделью I тор 72.с(. настройкой лишь одного параметра;

Промежуточный вход 48 каждого из - Обе модели ЛЭП настраиваются одно- звеньев 25 - 27 модели 1 длинной ли- . временно. При этом входньп и величина- нии объединен со свободным входом до- ми для модели 1 длинной линии явля- полнительного умножителя 45 и под- ; ются напряжение U и ток ij подводи

мыё к устройствуi а для модели 4 ли- НИИ небольшой протяженности - ток i на выходе модели Г длинной линии.

Задача устройства заключается в настройке параметров/lif, RK и L( та- , КИМ образом, чтобы разность выход- , яых йапряжеиий модели 1 длинной линии U)n. и модели 4 линии яёбольшой протяженности и 1 , , ) - U,(t) (1)

ст1 емШ1ась к нулю. Качество йастрой- ки моделей в ходе изменения параметров JU у RK и Ьц оценивают с помощью некоторого ограниченного снизу функционала Е. Им служит, например, функ- ционал

4).

(2)

«Sjjj. U(t -i:p-U(t -) - не- вязка, при вычислении которой используются сигналы, полученные с задержкой на 25 С О, 1,2) по времени.

Поскольку в ходе настройки моделей 1 и 4 устройство уменьшает невязку С(€; 0), то функционал (2) будет непрерьтно убывать, приближаясь к точке своего минимума. Тогда настройка параметров ,jJi , R( и . сведена пропорционально скорости изменения функционала по этим же параметрам

yvdE

H-is

(3)

где g Я, RI, U;

jO - положительный коэффициент,

величина которого задает скорость настройки параметра g. Знак минус перед правой частью уравнения (3) означает,, что настройка параметра g ведется в сторону убывания функционала Е, Выражение (3) представляет собой общий вид у авиений настройки моделей I и 4. Подставляя в него (1) и (2), получают конкретные уравнения настройки параметров:

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Устройство содержит модель 1 длинной линии, модель 4 линии небольшой протяженности на двух умножителях 5 и 6, дифференциатор 7, сумматор П. Настрой- .ка моделей 1 и 4 ведется непрерывно. Устройство отслеживает любое изменение, происшедшее в режиме работы защищаемой линии. В зависимости от расстояния до к.з. устройство гибко перестраивает и структуру модели защи(Л

dt

Ш . )С f бо- fcit-r fd . ys.it ::Tgil; ©м Z Q V 1

(

У f- с.- . ОГ t .-

-н / Cs- ° К 2 % R fc V -0

ib -«t t n- -« t -- r- Выражение под знаком суммы в правой части кавдого из уравнений (4) задает скорость изменения настраиваемого параметра и вьиисляется в соответствующем блбке приращений 77-79 устройства.

Определяют недостающие частные производные, Снаиала записывают выражения для и и и. Первое из них получают непосредственно из уравнения RL-модели 4, полагая, что к ней под- ток ,.;

U t-Tff) « R(t)i(t- t) +

-Mjt) linip -s:.(5)

(A)

г

,a второе находят, пользуясь фиг, 4, из рекуррентных соотношений, связы- 45 вающих входные и .выходные величины каждого звена модели длинной ЛЭП 12: при ffl / 1

U(t -Те-) в U(t -Тег) - 50 .j(t)Roi,(t -f) - H(t),

55

. i,«(t -) i.,(t -Trf) - -,(t)C.

при m « 1

U, (t -1) - U(t -TG),

i,(t -Те) i(t -r) Ktyc - S i,

(8)

где e- 0,1,2.

При этом величины, участвующие в определении сигналов U(t -fg.) и iirt(t -Tg-) берутся в разные моменты времени: рекуррентные величины - с задержкой на t s по времени, а пара - метры модели ЛЭП RK(t), L,t(t) и f(t) - в текущий момент времени t. Такой порядок вьгчислений задается видом принятого функционала и, как было отмечено вьше, продиктован уело- вием обеспечения однозначности настройки модели ЛЭП С однозначности определения параметров jtt , Rj и L

Выражения для частных производных записьшаготся следующим образом: согласно (5)

-ts-l

ЭК

i,(t-tV); y i|-i:i

RJt)

. Sju

-.) fj .

согласно (6) и (7) при m

t)Ujiit -ед

-V

Уа;.

dju

- Roi.-.(t - f.) - .zM .

-(t)

4

., Sin-lit гГвО

+

40

(11)

- C.

Эя

« l4 : it 3jffi

.

.b(t.-5ffl

. (dy,i|.,5.i. (,.4.i.

45

(12)

Для реализации блока приращений достаточно выражений (1), (6) (12). Как следует из (10), в качестве схемы чувствительности напряжения UK по параметру может быть использована RL-модель линии небольшой протяженности К ее входу должен быть )ве- ден сигнал, пропорциональный ,

Блок в составе устройства защиты, схема которого приведена.на фиг. 5, работает следующим образом.

50

55

,

5

Ю 15

20

25

30

35

40

;

45

)

.

50

55

Если модели линии и 4 настроены, то невязки fx. ( 0,1,2) равны нулю. Также равна нулю и правая часть уравнений (4), в связи с чем устройство находится в равновесии и настройка параметров jy , R и L( не производится.

В случае расстроенных моделей 1 н 4 невязки f- вычисляемые в вычи- тателе 12 соответствующего блока приращений (при G О таким блоком является блок 77, при в 1 - блок 78, при G 2 - блок 79), не равны нулю. Устройство, стремясь уменьшить их, приводит в действие каналы самонасТ ройки. Последние начинают, настройку параметров R|t, и jij моделей 1 и 4, подчиняя их изменение уравнениям (4). По истечении некоторого времени модели 1 и 4 настраиваются и устройство приходит в равновесие.

Как видно из уравнений (А), темп настройки параметров задается произведением ошибки (5fv и производной . Необходимые для вычисления ошибки .g. сигналы U и Цц подводятся к вьгоодам вычитателя 12 с выходов 18 напряжения модели 1 длинной линии и модели 4 линии небольшой протяженности (выход сумматора П), Модель 1 длинной линии состоит из нескольких звеньев, каждое из которых выполнено в соответствии с уравнениями (6) - (8) и схемой, представленной на фиг. 4, и соде-жит схему, определяющую падение via ;ряжения на продольной RL-цепи: диф е енциатор 43, усилители 41 и 42, сумматор 40 и умножитель 38, - и схему, вычисляющую емкостный ток звена: дифференциатор 34, усили тель 36 и умножитель 37.

Необходимые для настройки параметра f-i частные производные , Oifi/fljU вычисляются в модели 13 чувствительности ошибки по настраиваемому параметру 0 Св./ | содержащей две отдельные схемы чувствительности схему чувствительности напряжения U( на в ыходе модели 4 линии небольшой протяженности по параметру JU, предназначенную для определения производной Эи./ , содержащую дифференциатор 71, сумматор 72 и умножители 69 и 7 (реализующую выражение (10) ,и схему чувствительности выходного напряжения тока 1 модели 1 длинной линии по параметруJU, которая используется для вычисления .и

периода сигнала промьппленной частоты)

Таким образом, в предлагаемом блоке настройка моделей 1 и 4 везависимости от расстояния до короткого замыкания оно гибко перестраивает и структуру модели защищаемой линии.

УU2746610

c)if,/3« и выполнена многозвенноймьшшенной частоты), гарантируется

(блоки 49.- 51), Каждое из ее звеньев устойчивая работа устройства и прием- реализует уравнения (6) - (8), гдел мое быстродействие настройки моиндекс m принимает значение на еди- дели (время срабатьшания не более ницу больше номера звена, и подго- тавливает необходимые для последующе- ;ГО звена .сигналы; искомые величины

и c i /Информируются последним, дется непрерьшно, устройство отсле- (п - 1)-м звеном (фиг, 3 и 4) . 10 живает любое изменение, происшедшее

В вычислении 9и /б | и нож- . в режиме работы защищаемой линии, В iHO условно вьделить несколько этапов. ;При определении производной |сначала вычисляется слагаемое в фи1гурных скобках выражения. (11) (с по- 15 регулируя удельный вес той или иной ;мощью дифференциатора 66, усилите-модели линии. Если протяженность залей 65, 67 и сумматора 64), а затемщищаемой линии довольно больщая, то

оно перемножается в умножителе 63 ссоответствие между ней и моделью ЛЭП

сигналом, пропорциональным /i и подве- устанавливается за счет настройки денным к промежуточному входу 68, За-20 преимущественно модели длинной ли- тем полученная таким образом величи- нии, иначе основную нагрузку несет на складьшаётся в сумматоре 52 с сиг- риалами, действующими на его остальных входах: производной и,, и напряжением, падающим на единице дпины линии 25 при протекании по ней тока , Первая из указанных величин снимается с со ответствующего выхода предьдущего звена схемы чувствительности, а вторая вычисляется в соответствующем звене модели длинной линии с помощью дифференциатора 43, усилителей 41 и 42 и сумматора 40 и подводится к промежуточному входу 62, При этом коэффициенты усиления усилителей 41 и 65

равны R, а усилителей 42 и 67 - LS.звеньев) модели длинной линии не

Далее, располагая 0Uf,, вычисляют производную/ ц/ а : сначала определя- ров и не оказьюает влияния на струк- ют величину, заключенную в фигурныетуру устройства защиты.

скобки выражения (12) (дифференциа- дО тор 58, умножитель 59 и сумматор 60 с коэффициентом усиления Со), а затем вычитают ее из в вычитамодель линии 4 небольшой протяженности.

Зона работы устройства задается блоком формирования характеристики, Возможный вариант характеристики срабатьшания представлен на фиг, 6, Он учитьшает структуру принятой мо- 30 дели ЛЭБ: вертикальная ось предостав- оТена параметру fU модели 1 длинной липни, а горизонтальные - параметрам R. и L и модели 4 линии небольшой протяженности.

При этом изменение порядка (числа гньев) модели длинной линии не меняет числа настраиваемых параметТаким образом, наличие конструктивных связей, установленных в блоке приращений параметров самонастраивающейся модели линии электропере теле 53, дачи упрощает его, следовательно, и

Вьгаисление производных 3Uj;/9Rj н .с устройство защиты, использующее его согласно (9) не требует ис- s своем составе, пользования специальных схем чувствительно.сти - они могут быть полу- Формула изобретения чены непосредственно из модели 4 ЛЭП

Блок приращений параметров самонастраивающейся модели линии электропередач, содержапщй самонастрива- ющутося модель линии небольшой протяженности, выполненную на двух умножителях, первый вход одного из которых через дифференциатор соединен с аналогичным входом другого и подклюнебольшой протяженности (Зи,)/9К,; - сигнал на входе 8 модели 1, а OU| / 9L| - сигнал на выходе дифференциатора 7),

Коэффициенты 1ш Xl ifv. системы (А) выбираются из условий сходимости настройки моделей. Исследования показали, что при 1(ц (В), У - ) и 1() ( номинальная угловая частота сигнала про50

55

чен к входу модели, а их вторые входы являются промежуточными входами

периода сигнала промьппленной частоты).

Таким образом, в предлагаемом блоке настройка моделей 1 и 4 ведели (время срабатьшания не более

дется непрерьшно, устройство отсле- живает любое изменение, происшедшее

зависимости от расстояния до короткого замыкания оно гибко перестраивает и структуру модели защищаемой линии.

в режиме работы защищаемой линии, В

устанавливается за счет настройки преимущественно модели длинной ли- нии, иначе основную нагрузку несет

звеньев) модели длинной линии не

ров и не оказьюает влияния на струк- туру устройства защиты.

модель линии 4 небольшой протяженности.

Зона работы устройства задается блоком формирования характеристики, Возможный вариант характеристики срабатьшания представлен на фиг, 6, Он учитьшает структуру принятой мо- дели ЛЭБ: вертикальная ось предостав- оТена параметру fU модели 1 длинной липни, а горизонтальные - параметрам R. и L и модели 4 линии небольшой протяженности.

При этом изменение порядка (числа гньев) модели длинной линии не меняет числа настраиваемых параметчен к входу модели, а их вторые входы являются промежуточными входами

модели и подключены к одноимённым входам блока, и сумматоре, входы которого соединены с выходами умножителей, выход которого является выходом модели, вьгчитатель, один из входов которого соединен с выходом модели линии небольшой- протяженности, и два оконечных умножителя, первые входы которых соедниены с выходом вычитателя, а вторые входы - соответственно, с входом и выходом дифференциатора, отличающий- с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены модели длинной линии, входы которой являются входами блока, и токовый выход которой подключен к входу модели линии небольшой протяженности, а выход напряжения - к свободному входу вычитателя, модель чувствительности яе- вязки по настраиваемому параметру модели длинной линии, включающей в

Чт.

Фиг.З

себя схемы чувствительности выходного напряжения и тока модели длинной линии и выходного напряжения модели линии небольшой протяженности по указанному параметру и вычитатель, выход которого является выходом модели чувствительности невязки, причем вход схемы чувствительности выходного напряжения модели линии небольшой протяженности соединен с выходом чувствительности тока схемы чувствительное- ти выходного напряжения и тока модели длинной линии, выход чувствительности напряжения которой, как и выход схемы чувствительности выходного напряжения модели линии небольшой прб- тяженности, подключен к соответству ющему из входов вычитателя модели

чувствительности невязки, кроме того, в блок дополнительно введен еще один оконечный умножитель, входы которого соединены с выходами упомянутых вы- читателей.

Фиг.5

fput,6