Устройство для выявления асинхронного режима электропередачи Советский патент 1991 года по МПК H02J3/24 

амплитуде начального цикла более расчетного. Через три-четыре цикла колебаний тока оба эти условия выполняются в течение каждого цикла только при асинхронном режиме. При синхронных качаниях из-за затухания колебаний хотя бы одно из них не выполняется. При этом с помощью формирователя 8 установочных сигналов осуществляется сброс органа 5 и счетчика 11 циклов. Кроме упомянутых блоков устройство содержит пусковой орган 1 с формирователем 2 абсолютного значения напряжения, пропорционального входному току, формирователи 3 и 4 коротких прямоугольных импульсов, орган 9 контроля периода колебаний тока, элемент 10 типа 3 ИЛИ-НЕ и орган 15 выдержки времени. Устройство срабатывает по первому выходу через заданное счетчиком 11 количество циклов колебаний, а по второму выходу еще через время, заданное органом 15, При этом можно раздельно формировать команды на ресинхронизацию и деление системы. 3 ил,

Изобретение относится к электротехнике, а именно к противоаварийной автоматике энергосистем, и может быть использовано в автоматике ликвидации асинхронного режима. Цель изобретения - повышение селективности устройства. Она достигается за счет дополнительно введенного органа 5 контроля отношения амплитуд, который срабатывает только при значениях отношения минимальных амплитуд тока начального и последующих циклов его колебаний к максимальной амплитуде начального цикла менее расчетного, а возвращается в исходное состояние при значениях отношения максимальных амплитуд последующих циклов к максимальной амплитуде начального цикла более расчетного. Через три-четыре цикла колебаний тока оба эти условия выполняются в течение каждого цикла только при асинхронном режиме. При синхронных качаниях из-за затухания колебаний хотя бы одно из них не выполняется. При этом с помощью формирователя 8 установочных сигналов осуществляется сброс органа 5 и счетчика 11 циклов. Кроме упомянутых блоков устройство содержит пусковой орган 1 с формирователем 2 абсолютного значения напряжения, пропорционального входному току, формирователи 3 и 4 коротких прямоугольных импульсов, орган 9 контроля периода колебаний тока, элемент 10 типа 3 ИЛИ-НЕ и орган 15 выдержки времени. Устройство срабатывает по первому выходу через заданное счетчиком 11 количество циклов колебаний, а по второму выходу еще через время, заданное органом 15. При этом можно раздельно формировать команды на ресинхронизацию и деление системы. 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к противоаварийной автоматике энергосистем, и может быть использовано, например, в автоматике ликвидации асинхронного режима (АЛАР).

Цель изобретения - повышение селективности устройства.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие его работу в асинхронном режиме и при синхронных качаниях, на которых обозначены выходные напряжения блоков Uij (I - индекс блока, j - номер выхода), уровень Uo, на котором фиксируется наличие колебаний, период Тк этих колеабний, времена te и tg срабатывания органа контроля периода колебаний тока и органа выдержки времени.

Устройство содержит токовый пусковой орган 1, представляющий собой реле тока с формирователем 2 амплитудного значения напряжения, пропорционального входному току, формирователь 3 импульсов по фронту с прямым и инверсным выходами, формирователь 4 импульсов по срезу с инверсным выходом, орган 5 контроля отношения амплитуд из амплитудного детектора 6, информационный и установочный входы которого являются аналогичными входами органа, и компаратора 7 с регулируемым коэффициентом возврата, прямой и инверсный выходы которого служат аналогичными выходами органа, а входы по- парносоединены с информационным входом и выходом детектора б, блок 8 установочных сигналов, реализующих функции

(D (2) (3)

где xi - X - логические сигналы на одноименных входах блока; yi и у2 - логические

сигналы на одноименных выходах блока; у - вспомогательный логический сигнал, орган 9 контроля периода колебаний тока, представляющий собой элемент выдержки времени, который запускается при положительном входном сигнале и устанавливается в нуль при нулевом, логический элемент 10 типа ЗИЛИ-НЕ, счетчик 11 циклов, состоящий из счетчика-дешифратора

12, счетный и установочный входы которого являются аналогичными входами счетчика циклов, n-входового элемента 13 типа ИЛИ-НЕ и m-входового переключателя 14, входы которых попарно соединены с выходами счетчика-дешифратора, а выходы служат соответственно дополнительным и основным выходами счетчика циклов, орган 15 выдержки времени, задающий время tis, необходимое для осуществления мероприятий по ресинхронизации после срабатывания устройства по дополнительному выходу (основному выходу счетчика 11).

В схеме устройства формирователи 3 и 4 подключены входами к выходу пускового

органа 1, а инверсными выходами попарно соединены с входами Х2 и xs блока 8 установочных сигналов, входы хз и Х4 которого также попарно подключены к прямому и инверсному выходам органа 5 контроля отношения амплитуд, вход хе подключен к прямому выходу формирователя 3, вход х подключен к дополнительному выходу счетчика 11 циклов, вход xi подключен к выходу органа 9, а выходы yi и уа связаны

с установочными входами счетчика 11 и органа 5 соответственно. Информационный вход последнего подключен к выходу формирователя 2 амплитудного значения, а инверсный выход соединен с первым

входом логического элемента 10, второй вход которого, объединенный с входом органа 9, подключен к инверсному выходу формирователя 3, а выход и третий вход соединены попарно со счетным входом и

основным выходом счетчика 11 циклов, являющимся дополнительным выходом устройства и связанным с входом органа 15 выдержки времени, выход которого служит основным выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

Ток I эл.ектропередачи подается на вход пускового органа 1 через датчик тока и преобразуется в пропорциональное ему напряжение U2 на выходе формирователя 2 абсолютного значения этого органа. Он срабатывает при каждом превышении напряжением U2 уровня Uo и его выходное напряжение Ui принимает нулевое значение. Если напряжение U2 становится меньше Ui, пусковой орган 1 возвращается в исходное состояние и его выходное напряжение Ui приобретает положительный знак. В процессе колебаний тока на фиг. 2 и 3 происходят периодические срабатывание и возврат пускового органа в каждом цикле. При этом в моменты срабатывания на выходе формирователя 3 возникают короткие (1-2 мс) импул ьсы положительной Us и отрицательной Us полярности, а в моменты возврата на выходе формирователя 4 появляются импульсы Щ отрицательной полярности. Напряжение U2 поступает также на информационный вход органа 5 контроля отношения амплитуд, в результате чего на выходе амплитудного детектора б этого органа в виде напряжения Ue фиксируются максимальные амплитудные значения тока в каждом начальном после сброса детектора 6 цикле его колебаний. Напряжения U2 и Ue подаются на верхний и нижний входы компаратора 7. выходное напряжение Us которого на прямом выходе органа 5 изменяется с нулевого на положительное значение и наоборот соответственно при

U2 Вер Ue;(4)

U2 Ввр Ue,(5)

где Вер и Вер - регулируемые коэффициенты передачи компаратора 7 по нижнему входу до и после его срабатывания.

Изменение напряжения Us на инверсном выходе органа 5 происходит по тем же условиям, но в обратном порядке. Поскольку U2 и Ue пропорциональны соответственно текущему I и максимальному Макс. амплитудным значениям входного тока, условия (4) и (5) могут быть выполнены только в том случае, если

1мин|/1максо Вер

1макс1/1максо В

ср.

где Мин - минимальное значение амплитуды I входного тока в начальном и последующих циклах его колебаний (1 0, 1, 2...};

1макс0 и максг максимальное значение

амплитуды I входного тока в начальном и

последующих циклах его колебаний 0 1,

Сброс амплитудного детектора 6, сопровождающийся выравниванием U2 и Ue,

производится положительными сигналами Ue.2, поступающими на установочный вход органа 5 с выхода у2 формирователя 8 в соответствии с логической функцией (3). До первого срабатывания пускового органа 1 наличие положительного сигнала Ue.2 обусловлено сработанным состоянием органа 9 контроля периода колебаний тока (Ug 0, xi 1). Он устанавливается в нуль первым отрицательным импульсом

Оз (Us 0, ха 0), в течение которого сигнал Us.2 еще не исчезает, поскольку орган 5 находится в несработанном состоянии (Us 0, хз 0). После прохождения первого импульса из сигнал U82

становится равным нулю (х2 1) и его изменение в интервале времени до следующего отрицательного импульса Us. равном периоду Тк колебаний, возможно только при Тк больше tg (фиг. 2), когда

вновь сработает орган 9. В противном случае орган 9 не успевает сработать, так как в каждом цикле он обнуляется импульсами Оз.

При выполнении условия (4), адекватного условия (6), срабатывает орган 5 и на его прямом выходе напряжение Us становится положительным (хз 1), а на инверсном напряжение Us принимает нулевое значение (х 0). Поэтому „при появлении

отрицательного импульса Us (x2 0) установочный сигнал Ue2 остается равным нулю (у2 0), То же происходит и при возврате пускового органа 1, когда появляется отрицательный импульс U4 (xs 0),

если выполняется условие (5), адекватное условию (7) и обеспечивающее возврат органа 5 к этому моменту (Us О, ХА 1).

Напряжения Us и Us с выходов формирователя 3 и органа 5 поступают на входы

элемента 10 типа ЗИЛИ-НЕ. На его выходе появляются положительные импульсы Uio только при одновременном равенстве нулю напряжений Us и Us, означающем, что в момент срабатывания пускового органа 1

орган 5 находится в сработанном состоянии. Импульсы Uio поступают на счетный вход счетчика 11 циклов и при асинхронном режиме (фиг. 2) после прохождения заданного числа По импульсов на дополнительном

выходе счетчика напряжение Un.i становится положительным (х 1). Поступая на вход х формирователя 8, оно обеспечивает сброс детектора 6 по условию (3) при каждом срабатывании пускового органа, когда появляются положительные импульсы Us (хе 1). При этом максимальная амплитуда напряжения IJ2 фиксируется в виде напряжения Не в каждом цикле колебаний тока и в случае ресинхронизации возврат устройства возможен только при невыполнении условия (6) или превышении периодом Тк колебаний выдержки tg органа 9. Научет условия (7) после выявления асинхронного режима предотвращает ложный возврат устройства при резком снижении тока в результате отключений в системе, производимых противоаварийной автоматикой. В то же время сброс счетчика 11 положительным напряжением Us.1, подаваемым на его установочный вход с выхода yi формирователя 8 в соответствии с функцией (2), после выявления асинхронного режима не производится. В остальных случаях, как видно из формул (2) и (3), установочные сигналы Ue.i и Us.2 положительного знака появляются синхронно (yi уа 1).

После заданного количества циклов N счетчик 11 в асинхронном режиме (фиг. 2) срабатывает по основному выходу, являющемуся дополнительным выходом устройства. При этом положительный сигнал U 11.2 с этого выхода подается на третий вход элемента 10, устанавливая нулевое напряжение Uio на его выходе, и на вход органа 15 выдержки времени, в результате чего через время tjs напряжение Uis на выходе органа 15, являющемся выходом устройства, становится положительным. Дополнительный и основной выходы устройства могут быть использованы для формирования команд на ресинхронизацию и деление системы соответственно.

При синхронных качаниях с большой исходной нагрузкой (левая часть диаграммы на фиг. 3) устройство, работая в начальных циклах колебаний тока так же, как и в асинхронном режиме, возвращается в исходное состояние уже на третьем цикле, когда не выполняется условие (6) из-за затухания колебаний, и орган 5 не срабатывает (Us 0, хз 0). При этом в моменты появления отрицательных импульсов Уз (х2тО) формируются установочные сигналы Ue.1 и Us.2 согласно функциям (2) и (3) (yi - У2 - 1).

При синхронных качаниях с малыми исходными нагрузками (правая часть диаграммы на фиг. 3) устройство возвращается

в исходное состояние положительными импульсами Ue.1 и Us.a в моменты возврата пускового органа 1, когда напряжение 1М равно нулю (хб 0), поскольку не выполняет- ся условие (7) и орган 5 остается в сработанном СОСТОЯНИИ (Об О, Х5 0).

Таким образом, для обеспечения селективности при синхронных качаниях достаточно принять число импульсов п0, после

которого счетчик 11 срабатывает по дополнительному выходу, фиксируя асинхронный режим, равный трем-четырем. Число импульсов до срабатывания устройства по дополнительному выходу может быть

больше п0 для согласования с устройствами, контролирующими другие сечения асинхронного режима. Повышение селективности в сравнении с известным устройством достигается благодаря контролю

затухания максимальной амплитуды тока по условию (7), в связи с чем исключается ложное срабатывание предлагаемого устройства при синхронных качаниях с малой исходной нагрузкой (левая часть диаграммы

на фиг. 3).

Следует отметить, что предлагаемое устройство не реагирует на цикл колебаний тока, проедшествующий срабатыванию органа 5, так как при этом нет положительного

импульса Uio. Упомянутое свойство следует учитывать при выборе п0.

Кроме того, для улучшения условий отстройки от внешнего асинхронного режима пусковой орган 1 устройства может быть

выполнен в виде органа напряжения или сопротивления с подключением их к соответствующим измерительным трансформаторам. При этом в случае отсутствия в пусковом органе формирователя 2 им может

быть снабжен орган 5 контроля отношения амплитуд.

Формула изобретения Устройство для выявления асинхронного режима электропередачи, содержащее пусковой орган, подключенный входом к выходу датчика тока и включающий в себя фор- мирователь амплитудного значения напряжения, пропорционального входному току, орган контроля отношения амплитуд, подключенный информационным входом к выходу упомянутого формирователя амплитудного значения и имеющий в своем составе компаратор с прямым и инверсным выходами, являющимися аналогичными выходами органа, орган контроля периода колебаний тока и орган выдержки времени, выход которого является основным выходом устройства, отличающе-. е с я тем, что, с целью повышения селективности в органе контроля отношения амплитуд, дополнительно введен амплитудный детектор с установочным и информационным входами, являющимися аналогичными входами органа, компаратор выполнен с регулируемым коэффициентом возврата, а его входы попарно соединены с информационным входом и выходом амплитудного детектора, а также дополнительно введены формирователь импульсов по фронту с прямым и инверсным выходами, формирователь импульсов по срезу с инверсным выходом, логический элемент ЗИЛИ-НЕ, счетчик циклов, состоящий из счетчика-дешифратора, счетный и установочный входы которого являются аналогичными входами счетчика циклов, п-входового элемента ИЛИ--НЕ и m-входового переключателя, входы которых попарно соединены с выходами счетчика-дешифратора, а выходы служат соответственно дополнительными и основным выходами счетчика циклов, блок установочных сигналов, реализующий функции

у) хе;

У1 Х2 + хз + XI + у;

У2 У1 + б ху,

где XL Х2, хз, Х4, Х5, хб, х - логические сигналы на одноименных входах блока, yi

V

Vo

и уг - логические сигналы на одноименных выходах блока, у - вспомогательный логический сигнал, причем формирователи импульсов по фронту и по срезу подключены

входами к выходу пускового органа, а инверсными выходами попарно соединены с входами ха и Х5 блока установочных сигналов входы хз и Х4 которого также попарно подключены к прямому и инверсному выходам органа контроля отношения амплитуд, вход Х6-подключен к прямому выходу формирователя импульсов по фронту, вход ху подключен к дополнительному выходу счетчика циклов, вход xi подключен к выходу органа контроля периода колебаний тока, выходы yi и у2 связаны с установочными входами счетчика циклов и органа контроля отношения амплитуд соответственно, инверсный выход последнего соединен с первым входом логического элемента ЗИЛИ-НЕ, второй вход которого, объединенный с входом органа контроля периода колебаний тока, подключен к инверсному выходу формирователя импульсов по фронту, а выход и третий вход соединены попарно со счетным входом и основным выходом счетчика циклов, являющимся дополнительным выходом устройства и связанным с входом органа выдержки

времени

Vb

Vo

Фиг.З