Устройство для автоматической настройки компенсации Советский патент 1989 года по МПК H02J3/18 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области электрических сетей, и предназначено для автоматической настройки дугогасящих реакторов в электрических сетях напряжением 6-35 кВо

Цель изобретения - повышение точности настройки и быстродействия регулирования о

На фиго приведена функциональная схема устройства для автоматической настройки компенсации; на ЁЬункциональная схема формирователя стандартных И1-1пульсов

К электрической сети подсоединен трехфазный трансформатор 1, между высоковольтной нейтралью которого и землей включен дугогасящий реактор .2 с подмагннчиваниемо Обмотка подмаг- ничргоания этого реактора питается от тирнсторного преобразователя 3 В цепь подмагнич1-шания включен шун- товой резистор 4с, На тиристорный преобразователь 3 воздействует блок 5 управления тиристорами.,

К электрической сети подключен также трансформатор б напряжения, К обмотке нулевой последовательности этого трансформатора подключены последовательно соединенные однофазный трансформатор 7 и первьй вьшрями- тель 8„ Устройство содержит тагоке последовательно соединекиые фильтр 9 переменной составляющей, первьй сум- миру10Щ1 Ш усилитель 10, фильтр М постоянной составляющей, к выходу которого подключен дифференцирующий.блок 12, а также первьй ключ 13,блок 14 памяти, второй суммирующий усилитель 15а блок 16 зоны нечувствительности, формирователь 17 стандартных импульсов, триггер 18 направления,управляемый усилитель 9э интегратор 20,второй ключ 21, третий суммирующий усилитель 22, выход которого подключен к входу блока 5 управления тиристорами. Выход фильтра И постоянной сос тавляющей через дифференцирующхад блок 12 и второй выпрямитель 23 соединен с управляющим входом управляемого усилителя 19

Вторая обмотка однофазного трансформатора 7 через третий выпрямитель

24соединена с фильтром 9. Вьтход четвертого сут чирующего усилителя

25через инвертор 26 соединен с вто- рьм входом второго cy mиpyнлцeгo усилителя 15„ Первый вьткод блока 16 зо0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ны нечувствительности через формирователь 27 KopOTKi-x импульсов соединен с управляющим входом первого ключа 13 Выход дифференцирующего блока 12 соединен также с вторым входом четвертого усилителя 25, Первый выход интегратора 2П через последовательно соединенные функциональньй преобразователь 28 и третий ключ 29 подключен к первому входу третьего суммирующего усилителя 22, а второй выход интегратора соединен с вторым входом триггера 18 направления,Третья обмотка однофазного трансформатора 7 через последовательно включенные орган 30 блокировки и логический элемент НЕ 31 соединена с управля ап;им входом второго ключа 21 .и блокнр /ю- щим входом интегратора 20 Выход органа 30 блокировки подключен также к управляющему входу третьего ключа 29 о Шунтовой резистор 4 подключен к второму входу третьего суммирующего ус шителя 22 о

Формирователь 17 стандартных импульсов содержит включенные между его входом и выходом последовательно соединенные логический элемент И-НЕ 32, счетчик 33 импульсов и формирователь 34 коротких импульсов, а также последовательно соединенные генератор 35 счетных импульсов и логический злемент И 36, второй вход которого подключен к инверсному выходу счетчика 33 импульсов, а выход - к второму (счетному) входу этого счетчика 33 импульсов Второй вход логического элемента И-НЕ 32 соединен с прямым выходом счетчика 33 импульсов, а выход этого элемента - с установочным входом того же счетчика 33 импульсов„

Второй 23, третий 24 выпрямители, фильтр 9 переменной составляющей и первый суммирующий усилитель 10 образуют малоинерционный преобразователь переменного напряжения в постоянное. На выходе выпрямителя 24 nojty- чается, например, положительное выпрямленное, напряжение, а на выходе выпрямителя 8 - отрицательное«Фильтр 9 на один вход суммирующего усилителя 10 пропускает только переменную составляющую выпрямленного сигнала, а от выпрямителя 8 на второй вход- суммирующего усилителя 10 подается постоянная составляющая и переменная составляющая другого знаквв В результате переменные составляющие выпрямленных напряжений взаимно компенсируются, а на выходе суммирующего усилителя 10 возникает только усиленная постоянная составляющая Применение описанной схемы преобразования переменного напряжения позволило отказаться от фильтра основной частоты, существенно упростить схему и повысить ее быстродействие

Фильтр 11 постоянной составляклцей необходим для сглаживания высокочастотных пульсаций. Дифференцирующий блок 12 предназначен для дифференцирования выходного сигнала фильтра 11 постоянной составляющей, который пропорционален напряжению нейтрали Поэтому на выходе четвертого сумминым нулю и начинается новый цикл определения приращения напряжения нейтрали. Если приращение напряжения и/15 положительно (что говорит о верном движении системы к экстремуму), то в конце цикла на втором выходе блока 16 сигнал не изменяется, Если приращение отрицательное, то на втоР выходе блока 16 зоны нечувствительности появляется единичный логический сигнал, который через фо.рми- рователь 17 стандартных импульсов изменяет состояние триггера 18 направления, а система изменяет направление движения (реверсируется),Из-за инерционности системы после реверса оиа может еще некоторое время дви- 1;аться от экстремума, при этом на

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим сетям. Данное устройство может быть использовано для автоматической настройки дугогасящих реакторов с подмагничиванием. Цель изобретения - повышение точности настройки и быстродействия регулирования. Устройство содержит трехфазный трансформатор 1, дугогасящий реактор 2 с подмагничиванием, тиристорный преобразователь 3, шунтовый резистор 4, блок 5 управления тиристорами, трансформатор 6 напряжения, однофазный трансформатор 7, выпрямители 8, 23 и 24, фильтры переменной 9 и постоянной 11 составляющих, суммирующие усилители 10, 15, 25 и 22, ключи 13, 21 и 29, блок 14 памяти, блок 16 зоны нечувствительности, формирователь 17 стандартных импульсов, триггер 18 направления, управляемый усилитель 20, дифференцирующий блок 12, инвертор 26, формирователи 27 и 34 коротких импульсов, функциональный преобразователь 28, орган 30 блокировки, логические элементы НЕ 31, элементы И-НЕ, И, счетчик импульсов и генератор счетных импульсов. Новым является то, что в зависимости от величины производной напряжения нейтрали изменяется скорость движения регулируемого параметра к экстремальному значению, что позволяет улучшить динамические характеристики системы регулирования. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

рующего усилителя 25 формируется сиг- 20 втором выходе блока 16 может посленал, пропорциональный двум составляющим

+

К,

dUo dt

Используя сигнал можно повысить чувствительность по напряжению нейтрали Uo и быстрее сформировать сигнал реверса системы при прохождении экстремумао В формулах описания изобретения величинами К к К обозначены коэффициенты пропорциональности,

С помощью блоков 13 - 16,26 и 27 производится определение приращения напряжения нейтрали при изменении тока подмагничивания дугогасящего реактора (фиГоЗ), Блок 14-памяти запоминает некоторое текущее значение выходного сигнала и на входы суммирующего усилителя 15 подается указанное запомненное напряжением и инвертированное инвертором 26 напряжение U25

и

К, (и,,

- .5).

If - 14 2S

Выходное напряжение сумматора 15 в блоке 16 нечувствительности срав- штвается с напряжением уставки цст« Когда напряжение U, по абсолютной величине становится больше UUCT з выходе блока возникает единичный сигнал, по переднему фронту которого формирователь 27 коротких импульсов вьщает единичный импульс, которым замыкается ключ 13, а блок 14 памяти запоминает новое текущее значение напряжения , при этом сигнал на выходе усилителя 15 становится равдовать серия сигналов Чтобы при этом не произошел второй (ложный) реверс, в схеме применен формирователь 17 стандартных импульсов, который

5 как на единичный, так и на серию единичных импульсов формирует один выходной стандартный импульс с последующим запретом по входу на определенный промежуток времени. Это пеоб0 ходимо для учета шгерционности системы компенсации

Блок 16 зоны нечувствительности состоит из двух пороговых органов, первый сравнивает положительные при- рашения U,5 с напряжением уставки

и

СГ:

а второй - отрицательные при- с напряжениращения напряжения

Ч

ем и uf т о Выходы пороговых органов

через логический элемент ИЛИ (первый 0 выход блока 16) соединены с входом форм фователя 27 коротких импульсов, а выход второго порогового органа (второй выход блока 27) соединен с входом формирователя 17 стандартных импульсов

5

Нормально на вход формирователя 17 стандартных импульсов поступает нулевой логический сигнал, поэтому на выходе логического элемента И-НЕ 32 и прямом выходе счетчика 33 импульсов будут единичные логические сигналы, а на выходе формирователя 34 коротких импульсов-- нулевой сигнал. В нормальном состоянии счетчик 33 заполнен, на его инверсном выходе логического элемента И 36 присутствуют нулевые сигналы При поступлении на вход формирователя 17 стандартных импульсов единичного сигнала на установочный вход счетчика 33 подан нулевой сигнал, который сбрасывает счетчик 33 в нулевое состоя- ниео На прямом выходе последнего появляется нулевой сигнал, который запрещает прохождение повторных импульсов через логический элемент И-НЕ 32, а через логический элемент И 36 на счетный вход счетчика от генератора 35 поступают счетные импульсы.При сбрасывании счетчика 33 формирователь 34 коротких импульсов выдает единичный прямоугольный импульс, в результате триггер 18 направления изменяет свое состояние на противоположное, т,ео сформирован сигнал на реверс экстремальной системы Пока счетчик 33 считает входные импульсы, вход формирователя 17 стандартных импульсов заблокирован, он не реагирует на последу ощие импульсы Но когда выходные сигналы счетчика 33 импульсов изменяются на противополож- ные, счетные импульсы на его вход перестают поступать и формирователь 17 готов к нового единичного им аульса, -при появлении которого формирователь 17 работает.по описанному алгоритму,

Выходное .напряжение U,g триггера 18 направления с помощью управляемого усилителя 19 изменяется по закону

и,

М9 18(4 К),

где К f(U,4) - функция от a6cojnoT ной величины напряжения U,j. i- ходе дифференцирукяцего блока 12оСле- довательно, скорость изменения напря жения Ujo на выходе интегратора 20 зависит от величины производной

----о Чем больше абсолютная величина

(ЛЪ

этой производной, тем меньше скорост изменения напряжения и медленнее движение экстремальной системы. Интегратор 20 представляет собой аналого-цифровой преобразователь, построенный с использованием ревер- сивного счетчика, который позволяет формировать сигнал реверса (передаваемый на второй вход триггера 18 направления) при подходе к начальному или конечному значению вьтходно- го сигнала интегратора для обеспечения непрерьганого поиска экстремума и запом11иать информацию при однофазном замыкании на землю, когда регу5 О

5

д

д п

лирование настройки компенсации не осуществляется

В нормальном режиме сети ключ 21 замкнут, а ключ 29 разомкнут«Поэтому ток подмагничивания „ дугогасящего реактора 2 пропорционален напряжению интегратора Для того,чтобы исключить влияние возмущений (изменения напряжения питания, температуры обмоток подмагничивания и т.д.) на величину тока подмагиичивания 1„, в схеме имеются шунтовой резистор 4 и обратная связь, подаваемая на второй вход третьего суммирующего усилителя 22, Тово здесь построена система стабилизации, которая функционирует как следящая система.

Орган 30 блокировки представляет собой последовательное соединение преобразователя переменного напряжения в постоянное, порогового органа и блока временно Если напряжение нейтрали сети UQ i 0,3 (нормальный режим сети), то на выходе органа 30 блокировки сигнал нулевой. При этом ключ 29 разомкнут, а ключ 21 замкнут и разрешается нормальное функционирование интегратора 20 (интегрирование сигнала ). Когда UJP становится больше 0,3 Utp (например, при однофазном замыкании на землю) J и на выходе органа 30 блокировки сигнал меняется на единичный,то замыкается ключ 29, размыкается ключ 21f а интегратор 20 переводится в режим хранения информации« Сигнал от интегратора 20 к суммирующему усилителю 22 аередается через Фзгикцио- нальный преобразователь 28,который учитывает нелинейносч-ь характеристик дугогосящего реактора 2 и строится так, чтобы при однофазном замыкании на землю в сети обеспечить резонансную настройку компенсации. При отключении однофазного замыкания на землю напряжение нейтрали U уменьшается и становится менее 0,3 U. На выходе органа 30 блокировки с вьщержкой времени 5-10 с сигнал меняется на нулевой и система возвращается в ис ходное состояние и может обеспечивать автоматическое регулирование настройки компенсации

Рассмотрим функционирование автоматической систеш в целом. Она работает с использованием экстремальной характеристики и, г(1„), которая приведена на фиг.2. Пусть в нормальном режиме сети система включена в работу в точке О, Система,осуществляя постоянный поиск экстремума, двигается (изменять ток подмаг- ничивания 1 дугогосящего реактора 2 к экстремуму, напряжение нейтрали UQ увеличивается, блок 16 зоны нечувствительности фиксирует только положительные приращения и не воздай ствует на триггер 18 направления, сохраняя движение системы неизменным. После прохождения экстремума (точки 1) на втором выходе блока 16 появляется сигнал, который через формирователь 17 стандартных сов изменяет состояние триггера 18 направления, тфе реверсирует систему и она идет к экстремз му После его прохождения последует новый ре- вере и в системе возникнет автоколебательный режим около точки экстремз ма

Введение в схему в трямителя 14 фильтра переменной составляющей 9, дифференцирующего блока 12 и управ- ляемого усилителя 19 делают движение экстремальной системы неравномерным (медленнее), где производная значительна и быстрее там, где эта производная мала. Такое техническое реше- 1Ше. позволяет существенно улучшить динамику экстремальной системы,повысить ее быстродействие и точность настройки на экстремум (отклонения от экстремуму при автоколебаниях).

Применение предлагаемого устройства позволяет повысить надежность функционирования всей системы компенсации и, следовательно, надежность работы компенсированной сети.

Формула изобретения

1, Устройство для автоматической настройки компенсации, содержащее однофазный трансферматор, подключен- ньй к обмотке нулевой последовательности измерительного трансформатора напряжения, к которому подключены соединенные.последовательно первый . вьтрямитель, первый суммирующий уси- литель, фильтр постоянной составляющей, блок памяти, к входу которого подключен первый ключ, к управляющему органу первого ключа подключен выход формирователя коротких импульсов, выход блока памяти подключен к второму суммирующему усилителю, последовательно соединенные формирователь

Q 0

5 п

5

0

-с

стандартных импульсов и триггер направления, последовательно соединенный третий суммирующий усилитель, блок управления тиристорами, тирис- торный преобразователь, выход которого через шунтовой резистор подключен к обмотке подмагничивания дугогася- щего реактора, орган блокировки,вход которого подключен к однофазному трансформатору, а выход - к входу логического элемента НЕ, выход которого подключен к первому входу интегратора и управляющему органу второго ключа, контакты которого включены между первым выходом интегратора и первым входом третьего суммирующего усилителя, шунтовой резистор подключен к второму входу третьего суммирующего усилителя, второй выход органа блокировки соединен с управляющим органом третьего ключа, контакты которого подключены с одного конца к первому входу третьего суммирующего усилителя, а с другого - к выходу функционального преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности настройки и быстродействия регулирования, в него дополнительно введены последовательно включенные дифференцирующий блок, четвертый суммирующий усилитель и инвертор, блок зоны нечувствительности, последовательно включенные второй выпрямитель и управляемый усилитель, третий выпрямитель и фильтр переменной составляющей, при этом вход дифференцирующего блока соединен с выходом фильтра постоянной составляющей, который соединен с вторьш входом четвертого суммирующего усилителя, выход которого через контакты первого ключа соединен с входом блока памяти, а выход инвертора подключен к второму входу второго суммирующего усилителя,выход которого подключен к входу блока зоны нечувствительности, два выхода которого соединены соответственно с входом блока формирователя коротких импульсов и входом блока формирования стандартных импульсов,выход триггера направления подключен к . второму входу управляемого усилителя, выход которого соединен с вторым входом интегратора, второй выход которого соединен с вторым входом триггера направления, вход третьего выпрямителя подключен к однофазному

трансформатору, а выход фильтра переменной составляющей - к второму входу первого суммирующего усилителя

2 о Устройство по По1, отличающееся тем, что формирователь стандартных импульсов содержит включенные между его входом и выходом последовательно соединенные логический элемент И-НЕ, счетчшс импульсов и формирователь коротких импульсов,

152П62612

последовательно соединенные генератор счетных импульсов и логический элемент И, второй вход которого подклй- чен к инверсному выходу счетчика liM- пульсов, а выход - к второму (счетному) входу этого счетчика импульсов, второй вход логического элемента И-НЕ соедшсен с прямым выходом счет- JQ чика импульсовi а выход этого элемента - с установочным входом того же счетчика импульсов о

fe/