Устройство автоматической настройки дугогасящего реактора Советский патент 1992 года по МПК H02J3/18 H02H9/08 

Устройство относится к области электротехники и предназначено для регулирования компенсации емкостного тока замыкания на землю в сетях с компенсированной нейтралью, оснащенных регулируемыми дугогасящими реакторами (ДГР).

Устройство обеспечивает настройку ДГР в резонанс с сетью (резонансную настройку) по условию равенства индуктивного сопротивления ДГР X и емкостного сопротивления сети Хс.

Настройка производится воздействием на механизм изменена индуктивности ДГР - привод или ток подмагничмвания в зависимости от конструкции дугогасящего реактора. Известно устройство и ряд его модификаций, осуществляющие регулирование

компенсации по фазному способу - путем измерения фазового угла в последовательном резонансном контуре ДГР-сеть с введением искусственной емкостной несимметрии с помощью разбалансирую- щей емкости. Указанные устройства применимы только в кабельных сетях, обычно имеющих незначительную емкостную несимметрию. В воздушных и смешанных сетях, где емкостная несимметрия велика и нестабильна, эти устройства неприменимы вследствие некомпенсируемой погрешности измерения, приводящей к ложному действию. Кроме того, установка асимметрирующей емкости для создания опорного сигнала требует дополнительного высоковольтного оборудования, что при 4 К 00

Os

ю

раниченных площадях подстанций может затруднять реализацию способа,

Известно устройство, определяющее настройку ДГР без асимметрирующей емкости - по величине модулированного приращения опорного тока, создаваемого путем периодического включения опорной ЭДС промышленной частоты непосредственно в нейтраль, последовательно с ДГР. Устройство отстроено от несимметрии и других паразитных параметров контура ДГР- сеть и с этой точки зрения универсально. Недостатком его является применение дополнительной аппаратуры для создания опорного тока и необходимость ее высоковольтной защиты от возможного пробоя изоляции в режимах замыкания на землю, что усложняет схему и делает систему по современным требованиям, недостаточно технологичной.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по существу и получаемому эффекту является устройство, создающее опорный ток путем подачи ЭДС промышленной частоты в контур через вторичную- обмотку ДГР и осуществляющее настройку компенсации в резонансном контуре ДГР- сеть по величине фазового угла контура. Это устройство обеспечивает создание опорного сигнала в контуре наиболее просто и с минимальным количеством аппаратуры, однако оно, как и первое устройство, не отстроено от емкостной несимметрии и может применяться только в кабельных сетях.

Устройство содержит источник опорного напряжения промышленной частоты, подключенный через балл астный дроссель ко вторичной обмотке дугогасящего реактора, и фазочувствительный .измеритель с трехпозиционным релейным выходом,входы которого соединены с дополнительной обмоткой дросселя и вторичной обмоткой дугогасящего реактора, а выход со схемой управления индуктивностью дугогасящего реактора.

Фазочувствительный измеритель выделяет угловой параметр опорного тока, протекающего в контуре нулевой последовательности, по заданному значению которого исполнительный орган устройства осуществляет настройку ДГР в резонанс с сетью.

Целью изобретения является повышение надежности.

.Указанная цель достигается тем, что в устройство автоматической настройки дугогасящего реактора, содержащее источник опорного напряжения, балластное сопротивление, например, дроссель и фазочувствительный измеритель, один из входов

которого соединен с отпайкой балластного сопротивления, введены модулятор, ко мму- татор, опорный трансформатор, формирователь приращения и трехпозиционный

нуль-орган, выход которого соединен со схемой управления индуктивностью дугогасящего реактора, а вход через формирователь приращения - с выходом фазочувствитель- ного измерителя, второй вход которого соединен с потенциальным выводом источника опорного напряжения и входом модулятора и через замыкающий рабочий контакт коммутатора -со входом балластного сопротивления, выход которого соединен со вводом

низковольтной обмотки опорного трансформатора, второй ввод которой соединен с заземленным выводом источника опорного напряжения, высоковольтная обмотка опорного трансформатора подключена параллельно силовой обмотке ДГР, а выход модулятора соединен с управляющим входом коммутатора.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Схема содержит источник опорного напряжения (Eon) 1 коммутатор (К) 2, модулятор (М) 3, опорный трансформатор (ОТ) 4, балластное сопротивление (БС) 5, дугогася- щий реактор (ДГР) 6, фазочувствительный

измеритель (ФЧИ) 7, формирователь приращения (ФП) 8, нуль-орган (НО) 9. Потенциальный выход источника опорного напряжения 1 соединен с опорным входом фазочувствителмного измерителя 7 и входом модулятора 3 и через замыкающий контакт коммутатора 2 с входом балластного сопротивления 5, выход которого соединен с выводом низковольтной обмотки опорного трансформатора 4, второй вывод которой

соединен с заземленным выводом источника опорного напряжения 1, высоковольтная обмотка опорного трансформатора 4 подключена параллельно силовой обмотке дугогасящего реактора 6, отпайка балластного

сопротивления соединена с измерительным входом-фазочувствительного измерителя 7, выход которого через формирователь приращения 8 соединен с входом нуль-органа 9, выход последнего соединен со схемой

управления индуктивностью дугогасящего реактора 6, а выход модулятора 3 с управляющим входом коммутатора 2.

В режиме нормальной работы модулятор 3 формирует и подает на управляющий

вход коммутатора 2 управляющие импульсы заданной частоты, что обеспечивает периодическую коммутацию опорной ЭДС Е0п в питающей цепи и соответственно модуляцию опорного тока.

В процессе модуляции фазочувстви- тельный измеритель постоянно измеряет падение напряжения на балластном сопротивлении и выделяет составляющую, совпадающую с опорной ЭДС при индуктивном и отстающую на 90° при активном балластном сопротивлении. Тактовые значения выходных сигналов фазочувствительного измерителя 7 UM, Urii. пропорциональные упомянутой составляющем и измеренные в ходе модуляции в I и II тактах, поступают в формирователь приращения 8, где вычисляется их тактовая разность - модулированное приращение;

AUrM-Uri-Urii.

При принятом способе ввода опорного питания в контур нулевой последовательности опорный ток контура, протекающий через балластное сопротивление 5, изменяется по закону резонанса токов и носит U-образный характер, а выделяемый формирователем приращения 8 сигнал AUrM пропорционален реактивной составляющей опорного тока в рассматриваемом параллельном резонансном контуре и явля- ется показателем его настройки. Он поступает в нуль-орган 9, где в зависимости от его величины и знака формируется соответствующий регулирующий сигнал, выдаваемый в схему управления индуктивностью ДГР 6 и направленный на сведение Д к нулю, что соответствует режиму резонанса.

Снятие измерительного сигнала с балластного сопротивления позволяет обойтись без трансформатора тока, измеряющего тот же векторный сигнал, и при этом получить достаточно высокий уро- . вень сигнала на входе фазочувствительного измерителя 7, необходимый по условиям измерения..

В соответствии с изложенным измеряемые тактовые значения определяются следующими выражениями: для первого такта UH Ion ZB sin p + 1Нс ZB xsln (p+a)(1)

для второго такта Urii IHC sin (p + a ) (2) где р - фазовый угол рассматриваемого параллельного RLC-контура; g - угол между Е0п и Енс,

ZB - величина балластного сопротивле- ния.

Тактовая разность получается равной:

A UrM Ur|-Urll lonZBSin р KlonSlfl (р

(3) т.е. выделенный сигнал однозначно зависит

только от опорного тока: I0n ЕОП/ZK, где ZK - эквивалентное сопротивление контура,

и соответственно независим как от н-эсим- метрии Енс, так и от друих паразитнпх параметров контура. Следует отметить, как неблагоприятную, зависимость измерительного сигнала от активного сопротивления контура, обусловливающего нестабильность коэффициента усиления характеристики регулирования Д UrM f(X|), однако возможное ухудшение динамических характеристик устройства в данном случае может быть устранено соответствующим выбором параметров настройки. Кроме того, этот недостаток характерен для большинства известных аналогов,

В режиме резонанса фазовый угол контура равен нулю. Соответственно равен нулю сигнал Д UrM. При отклонении от резонанса sin p будет положительным в режиме перекомпенсации, когда XL Хс и отрицательным в режиме недокомпенса- ции, когда XL Хс, т.е. выделяемый измерительный сигнал изменяет знак при переходе через точку резонанса и может являться показателем настройки резонансного контура. При этом в диапазоне изменения XL от О до бесконечности и конечном значении Хс, т.е. в пределах как реальных, так и теоретических отклонений этот сигнал как функция синуса имеет монотонно возрастающий характер, что гарантирует правильную работу устройства при любых отклонениях.

Изложенное иллюстрируется векторными диаграммами, представленными на фиг. 2.

Из диаграмм фиг. 2 видно, что в режиме резонанса, когда в питающей цепи протекает чисто активный ток ( р 0), его составляющие по оси J Еоп в обоих тактах одинаковы 1н ,откуда выделяемое модулированное приращение Д UrM K(lri - irii) будет равно нулю.

При расстройке контура суммарная реактивность в зависимости от соотношения XL и Хс контура будет иметь индуктивный либо емкостный характер, что определяет как характер тока - отстающий либо опережающий, так соответственно и знак - отклонения положительный или отрицательный. На диаграмме рассмотрен режим перекомпенсации (XL Хс), обусловливающий отставание полного тока контура от вызвавшего его напряжения и соответственно положительный знак sin f и сигнала Д UrM.

При замыкании на землю устройство выводится из работы специальным блокирующим органом. Обратный ввод в работу производится автоматически с выдержкой времени после восстановления нормального режима (на схеме не показано). Подача

опорного питания в контур через низковольтную обмотку ТО и соответственно работа устройства с параллельным резонансным контуром позволяет упростить питающую и измерительную схемы, использовать простейшую фазочувствительную схему выделения составляющей напряжения на заданную ось и получить при этом хорошие характеристики регулирования. Одновременное применение модуляции позволяет при этом выделить измерительный сигнал, не зависящий от паразитных параметров контура, что исключает ложную работу устройства, чем и достигается поставленная цель - повышение надежности. Формула изобретения Устройство автоматической настройки дугогасящего реактора, содержащее источник опорного напряжения, балластное сопротивление, например дроссель, и фазочувствительный измеритель, один из входов которого соединен с отпайкой балластного сопротивления, отличающееся

тем, что, с целью повышения надежности, в него введены опорный трансформатор, модулятор, коммутатор, формирователь приращения и трехпозиционный нуль-орган,

выход которого соединен со схемой управления индуктивностью дугогасящего реактора, а вход через формирователь приращения соединен с выходом фазочув- ствительного измерителя, второй вход которого соединен с потенциальным выводом источника опорного напряжения и входом модулятора и через замыкающий рабочий контакт коммутатора - с входом балластного сопротивления, выход которого соединен

с вводом низковольтной обмотки опорного трансформатора, второй ввод которой соединен с заземленным выводом источника опорного напряжения, высоковольтная обмотка опорного трансформатора подключена параллельно силовой обмотке дугогасящего реактора, а выход модулятора соединен с управляющим входом коммутатора.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для регулирования компенсации емкостного тока ч замыкания на землю в сетях с компенсированной нейтралью, оснащенных регулируемыми дугогасящими реакторами. Цель изобретения - повышение надежности путем улучшения качественных характеристик в результате отстройки от паразитных параметров объекта регулирования, при обеспечении правильного функционирования не только в кабельных, но и в воздушных сетях, имеющих значительную емкостную несимметрию. Сущность изобретения заключается в создании в параллельном контуре, состоящем из дугогасящего реактора и суммарной емкости сети, модулируемого опорного сигнала с последующим выделением модулированных приращений реактивной составляющей опорного тока контура и формированием по полученным измерениям регулирующего воздействия, обеспечивающего резонансную настройку сети. 2 ил. СО С

Фиг.1