Устройство для компенсации полного тока однофазного замыкания в коротких сетях Советский патент 1992 года по МПК H02H9/08 

Изобретение относится к области электроэнергетики и может использоваться в трехфазных сетях (главным образом высоковольтных, напряжением 6-35 кВ) с малыми емкостными тока- ми однофазных замыканий, например в сетях собственных нужд тепловых электростанций, для предотвращения аварий, вызванных однофазными замыка- ниями на землю (ОЗН) путем полного подавления дугового процесса в месте однофазного замыкания и предельного уменьшения первой гармоники тока через место повреждения.

Известно устройство Т} , содержащее подключенный к нейтрали сети ду- гогасящий реактор (ДГР) с авторегулятором, блок управления, осуществляющий выбор поврежденной фазы, вы- соковольтные выключатели и дроссель, подключаемый указанными выключателями к фазе, опережающей поврежденную.

Недостатками устройства являются сложность и низкая надежность, сея- занные с наличием высоковольтных коммутирующих устройств и нестандартног высоковольтного дросселя, невозмож- ность плавного регулирования компенсации активной составляющей,

От недостатков, связанных с высоковольтными коммутирующими устройствами и высоковольтным дросселем, свободно двухканальное устройство автоматического регулирования компенсации УАРК.2 .

Данное устройство, совместно с сопутствующим оборудованием, образует систему автокомпенсации полного тока ПЗН, содержащую ДГР плунжерного ти- па, подключенный к нейтрали сети при помощи присоединительного трансформатора, многофункциональный силовой модуль, включенный между земляным выводом ДГР и землей, тиристорные разрядники, шунтирующие силовой модуль в случае таких неисправностей, которые приводят к отсоединению земляного вывода ДГР от земли, тиристор- ный управляемый выпрямитель, подключенный к силовому модулю и питаю- щийся от низковольтной трехфазной сети с изолированной нейтралью,. Блок управления, подключенный к сети через датчик напряжений сети, управляет приводом ДГР (посредством ре- версивного тиристорного пускателя) и напряжением управляемого выпрямителя. Многофункциональный силовой

л

л

5 g.

5 5

5

модуль в режиме ОЗНЗ представляет собой однофазный зависимый инвертор, служащий для компенсации активной составляющей токов ОЗНЗ, а в нормальном режиме работы сети он преобразуется в модулятор добротности контура нулевой последовательности сети (КИПС), служащий для автонастройки КНПС.

Недостатками описанного устройства являются повышенная сложность реализации, обусловленная схемой однофазного зависимого инвертора, содержащей пять тиристоров с устройствами гальванической развязки и управления, и необходимостью применения управляемого выпрямителя (еще шесть тиристоров с соответствующими схемами). То обстоятельство, что ти- ристорный выпрямитель необходимо питать только от низковольтной сети с изолированной нейтралью, может приводить либо к дополнительному усложнению устройства за счет специальной обмотки на присоединительном трансформаторе, низковольтного разделительного трансформатора, трансформаторного подключения управляемого выпрямителя к высоковольтной сети, либо к невозможности применения данного устройства, если принять указанные меры по какой-либо причине нельзя. Кроме того, устройство обладает низким быстродействием, обусловленным ДГР плунжерного типа, и принципиально ограниченным диапазоном допустимого изменения активных потерь в сети (для сети 6 кР в случае питания управляемого выпрямителя от сети 380 В, тангенс угла потерь в изоляции сети может изменяться в пределах 3...9%, а для сети 10 кВ - в пределах 2...6%). Гальваническая связь силового модуля с высоковольтной сетью снижает безопасность эксплуатации устройства и усложняет его за счет применения многоступенчатых защит. Отсутствие производства плунжерных ДГР на малые токи делает невозможным применение устройства УАРК.2 в сетях с малыми емкостными токами.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для автокомпенсации емкостных токов однофазных замыканий в коротких сетях 3J , содержащее подключенный к сети тран5

сформатор Бауха, симметричный тирис торный ключ, соединенный последовэ- тельно с дросселем указанного трансформатора Бауха, связанный с управляющими электродами данного ключа формирователь отпирающих импульсов, вход которого совместно с первым входом блока управления подключен к выходу блока управляемой выдержки времени. Управляющий вход блока управляемой выдержки времени соединен с выходом блока управления, а его запускающие входы совместно с вторым и третьим входами блока управления соединены с выходами двух датчиков запирания тиристоров ключа, входы которых подключены параллельно упомянутому симметричному ти- ристорному ключу. Устройство-прототип содержит также связанный с сетью датчик напряжений сети, выходы кото- , рого подключены к входам для напряжений сети блока управления. Описанное устройство относительно просто реализуется, не содержит гальванических связей сигнальных цепей с высоковольтной (первичной) стороной, что делает его безопасным в эксплуатации. Оно может работать в сетях с малыми емкостными токами, обладает предельно высоким быстродействием (любая перестройка компенсации емкостной составляющей (КЕС) токов ОЗНЗ может быть осуществлена не более, чем за полупериод частоты сети) и широким диапазоном изменения компенсируемых емкостных токов.

Недостатками данного устройства являются невозможность компенсации активной составляющей и ограниченные функциональные возможности. Первый недостаток приводит к тому, что дуговые процессы в месте ОЗНЗ, в условиях снижения диэлектрической прочности изоляции в этом месте до уровня ниже амплитуды фазных ЭДС в сети, не прекращаются даже при точной резонансной настройке КНПС, Компенсация емкостных токов в этих условиях может привести только лишь к снижению частоты дуговых пробоев. При этом сохраняются перенапряжения, воздействующие на изоляцию всей сети при каждом пробое, и сохраняется опасность дальнейшего развития аварии, в частности дополнительных повреждений изоляции подключенного к сети электрооборудования, пожаров, пора77199 , 6

жения электротоком. Второй недостаток объясняется невозможностью введения в сеть искусственной несиммет- i рии, например, для подавления в сети

i естественной несимметрии (для снижения напряжения смещения нейтрали в резонансе), или с целью автонастройки в нормальном режиме работы сети.

«Q Целью изобретения является расши- i рение функциональных возможностей и i повышение эффективности подавления дуговых процессов в месте однофазного замыкания, а также повышение безо15 пасности.- -

С указанной целью устройство, содержащее подключенный к сети трансформатор Бауха, блок управления, первый симметричный тиристорный ключ,

20 соединенный последовательно с дросселем указанного трансформатора Бауха, связанный с управляющими электродами данного ключа первый формирователь отпирающих импульсов, вход кото25 рого совместно с первым входом блока управления подключен к выходу первого блока управляемой выдержки времени, управляющий вход которого в свою очередь соединен с первым выхо30 Дом блока управления, а запускающие входы совместно с вторым и третьим входами блока управления соединены с выходами первого и второго датчи- , ков запирания тиристоров ключа, входы которых подключены параллельно упомянутому первому тиристорному ключу, а также связанный с сетью датчик напряжений сети, выходы которого подключены к входам для напряжений сети

д« блока управления, снабх ено первым, вторым и третьим двухконтактными коммутирующими устройствами, дополнительным дросселем, вторым симметричным тиристорным ключом, вторым

лс формирователем отпирающих импульсов и вторым блоком управляемой выдержки времени, а также третьим и четвертым датчиками запирания тиристоров,причем соединенные последовательно втосп рой тиристорный ключ и дополнительный дроссель включены между соединенными между собой вторыми полюсами первых контактов первого, второго и третьего коммутирующих устройств и

.... соединенными между собой первыми поЪЪ

люсами вторых контактов первого, второго и третьего коммутирующих устройств, первый полюс первого контак- та первого коммутирующего устройства

35

подключен к выводу вторичной обмотки трансформатора Бауха, соединенному с его дросселем, первый полюс первого контакта второго коммутирующего устройства совместно с вторым полюсом второго контакта первого коммутирующего устройства подключен к противоположному выводу фазной секции вторичной обмотки трансформатора Бэуха, соединенной с его дросселем, второй полюс второго контакта третьего коммутирующего устройства подключен к выводу вторичной обмотки трансформатора Бауха, соединенному с первым симметричным тиристорным ключом, первый полюс первого контакта третьего коммутирующего устройства совместно с вторым полюсом второго контакта второго коммутирующего устройства подключен к противоположному выводу фазной секции вторичной обмотки трансформатора Бауха, соединенной с первым симметричным тиристорным ключом, управляющие входы первого, второго и третьего коммутирующих устройств подключены соответственно к второму, третьему и четвертому выходам блока управления, управляющие электроды второго симметричного тиристорного ключа соединены с выходами второго формирователя отпирающих импульсов, вход которого подключен к выходу второго блока управляемой выдержки времени, управляющий вход которого в свою очередь соединен с пятым выходом блока управления, а запускающие входы соединены с выходами третьего и четвертого датчиков запирания тиристоров, входы которых подключены параллельно упомянутому второму симметричному тиристорному ключу.

Кроме того, с целью упрощения и улучшения динамических характеристик, в данном устройстве второй блок управляемой выдержки времени Содержит первый логический элемент ИЛИ, первый генератор тактовых импульсов и первый программируемый таймер, причем входы первого логического элемента ИЛИ подключены к запускающим входам второго блока управляемой выдержки времени, выход первого логического элемента ИЛИ подключен к разрешающему входу первого программируемого таймера, выход первого генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом первого программируемого таймера, входы данных и управ0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ления первого программируемого таймера составляют управляющий вход второго блока управляемой выдержки времени, а выход первого программируемого таймера подключен к выходу второго блока управляемой выдержки времени. Кроме того, блок управления содержит нуль-компаратор, первый, второй и третий смещенные компараторы, первый и второй полосовые фильтры, настроенные на частоту сети, второй и третий логические элементы ИЛИ, датчик дуговых пробоев в сети, первый, второй и третий аналоговые ключи с логическим управлением, выходной регистр, второй программируемый таймер, второй генератор тактовых импульсов, контроллер прерываний, процессор с постоянным и оперативным запоминающими устройствами, алгоритм функционирования которого представлен на фиг,5 и фиг. 6, и шину данных, адресов и управления, причем входы нуль- компаратора и первого смещенного компаратора подключены к входу для фазной ЭДС сети, вход второго смещенного компаратора через первый полосовой фильтр совместно с входом датчика дуговых пробоев подключен к входу для напряжения смещения нейтрали, аналоговые входы первого, второго и третьего аналоговых ключей соединены с входами для фазных напряжений соответственно первой, второй и третьей фаз, первый вход контроллера прерываний, первый и второй входы второго логического элемента ИЛИ образуют соответственно первый, второй и третий входы блока управления, восьмой вход контроллера прерываний подключен к выходу второго блока управляемой выдержки времени, первый и второй входы третьего логического элемента ИЛИ подключены соответственно к выходам третьего и четвертого датчиков запирания тиристоров, выходы первого, второго и третьего аналоговых ключей соединены вместе и через второй полосовой фильтр подключены к входу третьего смещенного компаратора, выходы второго логического элемента ИЛИ, первого и второго смещенных компараторов, датчика дуговых пробоев, третьего смещенного компаратора и третьего логического элемента ИЛИ подключены соответственно к второму, третьему, четвертому, пятому, шестому и седьмому входам контроллера прерываний, выход нуль-компаратора подключен к разрешающему входу второго программируемого таймера, на счетный вход которого подан выход второго генератора тактовых импульсов, первый, второй и третий выходы выходного регистра подключены к управляющим входам соответственно второго, третьего и первого аналоговых ключей и образу- ют соответственно второй, третий и четвертый выходы блока управления, а шина данных, адресов и управления подключена к контроллеру прерываний, к выходному регистру, к процессору с постоянным и оперативным запоминающими устройствами, к входам данных и управления второго программируемого таймера и к первому и пятому выходам блока управления.

На фиг.1 показан пример функционально-принципиальной схемы предлагаемого устройства; на фиг,2 - пример функционально-принципиальных схем микропроцессорной реализации первого и второго блоков управляемой выдержки времени и блока управления; на фиг.З векторные диаграммы токов и напряжений в устройстве, показанном на фиг.1 на фиг.) - временные диаграммы токов и напряжений в сети и в устройстве в условиях полного подавления перемежающегося дугового ОЗНЗ в фазе сети с фазной ЭДС E(t) вследствие точной настройки компенсации емкостной составляющей (КЕС) и компенсации активной составляющей КАС); на фиг.5 - упрощенная блок-схема алгоритма работы блока 29 управления в режимах ОЗНЗ; на фиг,6 - упрощенная блок- схема алгоритма функционирования блока 29 управления в нормальном режиме работы сети.

На фиг.1 обозначено: 1 - трехфазная сеть с незаземленной нейтралью; 2 - трансформатор Бауха, например, серийный типа ТАДТМ, с дросселем 3, имеющим индуктивность, равную L ,

и с вторичной обмоткой, состоящей из фазных секций t, 5 и 6, образующих разомкнутый треугольник; 7 и 8 - тиристоры первого тиристорного ключа , 9 - первый формирователь отпирающих импульсов (ФОИ1), запускаемый CHI- налом (jn(t)1, 10 и 11 - первый и второй датчики (Д1 и Д2) запирания ти- ристоров 7 и 8 первого симметричного тиристорного ключа, выходные сигналы If, (t) и $z(t) которых поданы

Q 5 0

5 0 с п

5

0

5

на запускающие входы первого блока . 12 управляемой выдержки времени (УВВ1). К выводам фазных секций ...6 вторичной обмотки трансформатора 2 Бауха подключены первый и второй контакты 13 и 1 первого коммутирующего устройства 15| первый и второй контакты 16 и 17 второго коммутирующего устройства 18, а также первый и второй контакты 19 и 20 третьего коммутирующего устройства 21. Вторые полюсы первых контактов 13, 1б,и 19 и первые полюсы вторых контактов 1А,

17и 20 коммутирующих устройств 15,

18и 21 соединены между собой и подключены к соединенным последовательно второму симметричному тиристорному ключу, образуемому тиристорами 22 и 23, и дополнительному дсосселю 2 с активностью, равной Т„ , Здесь же

25 втооой формирователь отпирающих импульсов (ФОИ2), запускаемый сигналом 6(с) 26 и 27 - третий и четвертый датчик (ДЗ и Д) запирания тиристоров 22 и 23 второго симметричного тиристорного ключа, выходные сигналы f.,(t) и (t) которых поданы на запускающие входы второго блока 28 управляемой выдержки времени (УВВ2)„ Датчики 10, 11, 26 и 2/ (Л,1...Д) запирания тиристоров могут быть выполнены, например, в виде порогового элемента с порогом переключения 1...3 В, снабженного гальванической (например, отронной) развязкой по отношению к блокам 12 и 28 управляемой выдержки времени УВЕЙ и УВВ2, к входам которых они подключены. Формирователи 9 и 25 отпирающих импульсов (ФОИ1 и ФОИ2) могут представлять собой, например, блокинг-ге- нераторы или же гальванически развязанные источники постоянного тока (для каждого тиристора 7, 8, 22 и 23) в сочетании с оптронными ключами, В качестве коммутирующих устройств 15, 18 и 21 с контактами 13, 1г(, 16, 17, 19 и 20 могут применяться например, электромеханические пускатели на соответствующие токи и напряжения с усилителями или электронными ключами, питающими их обмотки, Кроме того на фиг,1 обозначены: 29 - блок управления (БУ), на входы для напряжений сети которого поданы выходы датчика 30 напряжений сети (ДНС), на первый..«шестой входы поданы выходы соответственно блоков 12, 10, 11, 28,

2 6 и 27, а первый ... пятый выходы подключены к входам соответственно блоков 12, 15, 18, 21 и 28, Данный блок (29) задает в частности величи- ны выдержек времени и (Хд /СО первого и второго блоков 12 и 28 управляемой выдержки времени между приходом сигналов % (t) или f (t) и выдачей сигнала ) (для УВВ1), и между приходом сигналов j(t) и Yo-Ct) и выдачей сигнала 6 (t) (для УВВ2), а также включает одно из коммутирующих устройств 15, 18. или 21 (КУ1, КУ2 или КУЗ), В качестве датчи ка 30 ДНС может выступать, например трехфазный измерительный трансформатор напряжения. Первый и второй блок 12 и 28 управляемой выдержки времени УВВ1 и УВВ2, а также блок 29 управ- ления БУ могут быть выполнены, напри мер, на микропроцессорной базе так, как это показано на фиг.2,

На фиг.2 в составе второго блока 28 управляемой выдержки времени УВВ2 обозначены следующие узлы: 31 - первый логический элемент ИЛИ, входы которого образуют запускающие входы блока 28 УЯВ2, 32 - первый генератор (ГТИ1) тактовых импульсов, 33 пер- вый программируемым таймер (Т1), входы данных и управления D которого образуют управляющий вход 28 УВВ2, а выход соединен с выходом блока 28 УВВ2. В составе блока 29 управления БУ обозначены следующие узлы: 34 - нуль-компаратор, 35, 36 и 37 соответственно первый, второй и третий смещенные компараторы4, 38 и 39 соответственно первый и второй полосо- вые фильтры (ПФ1 и ПФ2), настроенные на частоту сети, 40 и 41 - второй и третий логические элементы ИЛИ; 42 - датчик дуговых пробоев в сети (ДДП), 43, 44 и 45 - первый, второй и тре- тий аналоговые ключи с логическим управлением 45 - выходной регистр (ВР), 47 - второй программируемый таймер (Т2), 48 - второй генератор тактовых импульсов (ГТИ2), 49 - конт роллер прерываний (КП), 50 - процессор с постоянным и оперативным запоминающими устройствами (ПРЭУ), 51 - шина данных, адресов и управления. На входы нуль-компаратора 34 и первого смещенного компаратора 35 по- дан сигнал Е(t), пропорциональный фазной ЭДС сети, на входы первого полосового фильтра 38 (ПФ1) и датчика 42 дуговых пробоев ЛЯП подан сигнал e(t), пропорциональный напряжени смещения нейтрали сети, на входы аналоговых ключей 43, 44 и 45 поданы сигналы Ug/t), U3(t) и U(t), пропорциональные напряжениям между фазами сети и землей. Все перечисленные здесь входы блока 29 управления (БУ) составляют входы для напряжений сети блока 29 управления, подключенные к выходам датчика 30 напряжений сети (ДНС), Первый вход 1Г 1 контроллера 49 прерываний (КП), первый и второй входы второго логического элемента ИЛИ 40, восьмой вход 1Г 8 контроллера 49 прерываний (КП), первый и второй входы третьего логического элемента ИЛИ 41 составляют соответственно первый ... шестой входы блока 29 управления. 1мина 51 данных, адресой и управления образует первый и пятый выходы блока 29 управления. Второй, третий и четвертый выходы блока 29 управления являются первым, вторым и третьим выходами выходного регистра 46 (Р-Р) . В составе блока 12 управляемой выдержки времени УВВ1 обозначены следующие узлы. 52 - четвертый логический элемент ИЛИ, входы которого образуют запускающие входы блока 12 УВВ1 , 53 - третий генерйтор тактовых импульсов (ГТИЗ); 54 - третий программируемый таймер (ТЗ), входы данных и управления D которого образуют управляющий вход блока 12 УВВ1, а выход соединен с выходом блока 12 УВВ1. Генераторы 31, 48 и -53 . (ГТИ, ГТИ2 и ГТИЗ), программируемые таймеры 33, 47 и 54 (Т1, Т2 и ТЗ), контроллер прерываний 49, выходной регистр 46 могут быть стандартными большими интегральными микросхемами, например, серии К580} процессор с запоминающими устройствами 50, шинэ 51, компараторы 34...37, логические элементы 31, 40, 41 и 52 и аналоговые ключи 43it.45 также могут быть выполнены на базе стандартных интегральных микросхем.

На фиг.З обозначено: 55... 57 - векторы ЭДС сети Е(, Е и Е, 58...60 - векторы токов IH, , IH2 , IH-j искусственной несимметрии, возникающих при включении соответственно коммутирующих устройств 15 (КУ1), 18 (КУ2) и 21 (КУЗ), 61,..63- векторы соответственно напряжения e(t) смещения нейтрали, напряжения U3(t) фазы сети с

.ЭДС Ej(t) и напряжения Uz(t) фазы сети е с ЭДС Ez(t) при недокомпенса- ции в сети и при включенном коммутирующем устройстве 18 (КУ2) , 6k - вектор тока ImCt) дополнительного дросселя 2k при тех же условияхJ б5..б7 - геометрические места концов вектора напряжения смещения нейтрали при определенном значении выдержки -tf/|/СО времени устройством 28 (УВ2), при изменении степени V расстройки КНПС в пределах (-00, 1) и при включении соответственно коммутирующего устройства 15 (КУ1), 18 (КУ2) и 21 (КУЗ).

На фиг, обозначено: 68 - ЭДС E(t) поврежденной фазы; 69 - ЭДС E2(t) фазы, опережающей поврежденную; 70 напряжение U(t) на фазе, опережающей поврежденную, пропорциональное напряжению ) на цепочке из последовательно соединенных дополнительного дросселя 2k и тирис- торного ключа 22, 23, 71 напряжение ) на поврежденной фазе, 72 - напряжение e(t) смещения нейтрали, пропорциональное напряжению e(t) на разомкнутом треугольнике вторичной обмотки трансформатора 2 Бауха,

73 - ток T(t) матора 2 Бауха,

дросселя 3 трансфор- 1k - ток i(t) дополнительного дросселя 2k.

На фиг.5 позициями 75...97 обозначены блоки упрощенного алгоритма работы процессора блока 29 управления в режимах .

40

На фиг.6 позициями 98...109 обозначены блоки упрощенного алгоритма работы процессора блока 29 управления в нормальном режиме работы сети.

Для рассмотрения работы устройства . . поясним, в первую очередь, функцио- 5

нирование двух идентичных по структуре узлов, включающих в себя последовательно включенные дроссель и ти- ристорный ключ, а также формирователь отпирающих импульсов, датчики запирания тиристоров и блок управляемой выдержки времени (на фиг.1 это позиции 3,7...12, а также позиции 22...28).

При подаче гармонического напряжения

U(t) Um sin C0(t)

(1)

на последовательно включенные дроссель с индуктивностью Т/ и симметричный тиристорный ключ (в качестве которых могут выступать дроссель. 3 трансформатора 2 Бауха с ключом 7, 8 на фиг,1, или дополнительный дроссель 2k с ключом 22, 23)„отпи- рание тиристорного ключа (импульсом блока 9 (МИ 1) или 25 () по сигналу GI (с) или (t)) приводит к появлению в указанной цепи тока

1

l (t) - JuCOdt,

представляющего собой отрезок косинусоиды, В момент прохождения тока I1(t) через ноль тиристорный ключ 7,8 или 22, 23 запирается, датчики запирания тиристоров (10, 11 или 26, 27, сигналами j,(t), ) или ) )) запускают устройство выдержки времени (12 или 28), котороо по истечении заданной выдержки времени 0 /6) (т ,е. Ыц/ G) или о А/со) формирует очередной импульс (Gn(t) или (О) на отпирание тиристорного ключа (7, 8 или 22, 23) . Далее процесс периодически повторяется, В результате ток l (t) имеет вид периодической последовательности отрезков косинусоиды вида

1

г--- (-cosed t + cos r signcoscot), если ЈD t e fT i,

О, если

+fri,

ii+W

+

iTi), i 0, 1,

первая гармоника которого может быть представлена следующим образ ом:

l|(t) cos (COt

Ий COL1

Л. .

-f П ).

(1 6i+sintf ч „ /p ; x

(I

(2)

Сравнение (2) с (1) говорит о том, что первая гармоника тока через по+

A- ( 1

3

ii+W

+

iTi), i 0, 1, 2,.,.,

С

5

следовательно включенные тиристорный ключ ( или 22f 23) и дроссель (3 или 2k) .носит чисто индуктивный характер, а амплитуда ее регулируется в пределах от 0 до U т /СО L1 ве- . личиной выдержки &L /СО времени. Следовательно, подобное последовательное включение тиристорного ключа и дросселя по первой гармонике эквивалентно индуктивности

Ы H-sinoUL3 1, (1 -) , (3)

регулируемой изменением выдержки времени (Ј/(0, причем зависимость (3) L от величины оС(или от выдержки времени сх /СО) носит монотонно убывающий характер.

Для негармонического напряжения U(t) (например, в режиме перемежающегося дугового замыкания), соотношение (3) усложняется, но качественно картина полностью сохраняется.

Благодаря замкнутости магнитопро- вода трансформатора Бауха для магнитного потока нулевой последовательности, ток I(t) дросселя 3 трансформатора Бауха 2 с коэффициентом транс- фо рмации по нулевой последовательност Кт передается в ток l(t) нулевой последовательности сети и таким образом служит для компенсации емкостной составляющей тока ОЗНЗ. Степень V рас- стройки КЕС при этом регулируется величиной выдержки времени , задаваемой для блока 12 УВВ1 блоком 29 управления.

Включение блоком 29 управления одного из коммутирующих устройств 15 (КУ1), 18 (КУ2) или 21 (КУЗ) приводит к замыканию соответствующей пары контактов (13, 11), (16, 17) или (19,20), в результате чего цепочка из после- довательно соединенных дополнительного дросселя 2h и второго тиристорного ключа 22, 23 включается параллельно одной из фазных секций 4, 5 или 6 вторичной обмотки трансформатора 2 Бауха: для КУ1 (15) это секция h, для КУ2 (18) - секция 5, а для КУЗ (21) - секция 6, Упомянутое свойство замкнутости потока нулевой последовательности трансформатора 2 Бауха при- водит здесь к тому, что напряжение Uq,(t) на цепочке из дросселя 2h и ключа 22, 23 оказывается пропорциональным напряжению U(t) между первой фазой сети и землей при включе

нии коммутирующего устройства 15,

напряжению U(t) между второй фазой сети и землей при замыкании коммутирующего устройства 18 или напряжению U3(t) - между третьей фазой сети и землей при замыкании коммутирующе- го устройства 21 (см, фиг,1), с коэффициентом пропорциональности З т:

uj(t) 3KTU(t), i 1, 2, 3.

а ток 1ф(г.) передается в ток l(t) нулевой последовательности сети с коэффициентом пропорциональности (ЗКТГ(.

Если условно заземлить нейтраль сети (точка N на фиг,1), то будет справедливо равенство U(t)3KrE;(t) i 1, 2, 3, а в цепи условного заземления точки N будет протекать ток, первая гармоника которого, с учетом (1) и (2), имеет следующий вид:

т (ЗКт)2Ет ,. tfA+sinltfu

IH; ШЧ U Ъ )Х (4)

X cos

(хН-м + | )l, ,2,3,

л 5

0

0

0

5

где i - номер включенного коммутирующего устройства 15) 18, 21J

Em - амплитуда фазной ЭДС сети.

По определению, выражение (0 описывает ток несимметрии сети.

Таким образом, включение одного из коммутирующих устройств 15, 18 или 21 приводит к появлению в сети искусственного тока несимметрии, отстающего на 1Г/2 от ЗДС фазы сети, соответствующей той фазной секции вторичной обмотки трансформатора 2 Бауха, к которой оказались подключены дополнительный дроссель 24 с ти- РИСТОРНЫМ ключом 22, 23. Указанная первая гармоника тока искусственной несимметрии может использоваться, как показано ниже, для компенсации активной составляющей тока ОЗНЗ, что в условиях должной их настройки совместно с КЕС, приводит к компенсации полного тока ОЗНЗ и достижению цели изобретения. Благодаря хорошим фильтрующим свойствам контура нулевой последовательности сети (НПС) , представляющего собой резонансный контур и в значительной мере подавляющего высшие гармоники, в дальнейшем будем, не оговариваясь специально, вести речь именно о первых гармониках токов и напряжений.

Рассмотрим работу устройства в режиме бестоковой паузы перемежающегося дугового ОЗНЗ с высоким напряжением пробоя в месте замыкания.

Возникновение в сети ОЗНЗ распознается блоком 29 управления по превышению амплитудой ет напряжения e(t) смещения нейтрали определенного уровня, например, 0,15 Em. В случае воз10

17177719918

никновения ОЗНЗ в фазе сети с фазной токов ОЗНЗ в данном устройстве со- ЭДС ) (см. фиг.1), блок управ- ответствует некоторая недокомпенсация ления 29 определяет поврежденную фа- емкостной составляющей. Соответствую- зу и включает коммутирующее устрой- к щая настройка выдержек временив/СО ство 18. В результате в КНПС образуется искусственный ток несимметрии, вектор Ing. которого показан на фиг.З. Теперь, в зависимости от степени V расстройки КЕС (т.е., фактически, в зависимости от выдержки времени Ыр/СО устройством 12 УВВ1), конец вектора ё напряжения e(t) смещения нейтрали будет располагаться в различных точках окружности 66 на фиг.З с центром Оз, находящимся на , векторе искусственного тока несимметрии. Так, при определенной не- докомпенсации (V 0), вектор ё мог.

жет занять положение 61. В резонансе, JQ ления устанавливает такие значения . т.е. при V 0, вектор ё (совпадает выдержек времени tfft/СОи tfR /Q, что по направлению с вектором Еэ. Диаметр

; окружности 66, определяемый величиной

КАС, пропорционален амплитуде тока

и tf ц /G3 производится блоком 29 управления .

Если ОЗНЗ возникло в фазе сети с фазной ЭДС E(t) , то блок управления 29, распознав поврежденную Фазу, включает коммутирующее устройство 15 (см. фиг.1). Вектор 1ц искусственного тока IH((t) несимметрии занима-- ет при этом положение 58 (см. фиг.З), je а конец вектора е напряжения e(t) смещения нейтрали располагается на окружности 65 Для полного подавления первой гармоники напряжения UgCt) на поврежденной фазе блок 29 управвектор е напряжения e(t) смещения нейтрали совпадает с вектрр ом Э,ЛС E.z(t) поврежденной фазы. Днало- 25 гичным образом работает устройство при возникновении ОЗНЗ в фазе сети с фазной ЭДС E((t). В данном случае включается коммутирующее устройство 21, вектор I „,, искусственного тока

Ijj2.(t) несимметрии и поэтому может регулироваться выдержкой времени

: (Уд/СО устройства 28 УВВ2. Изменяя степень расстройки V КНПС изменением выдержки времени сх /(0 ( что приводит

вектор е напряжения e(t) смещения нейтрали совпадает с вектрр ом Э,ЛС E.z(t) поврежденной фазы. Днало- 25 гичным образом работает устройство при возникновении ОЗНЗ в фазе сети с фазной ЭДС E((t). В данном случае включается коммутирующее устройство 21, вектор I „,, искусственного тока

к изменению положения конца вектора 30 несимметрии занимает положение 6 на окружности 66) и амплитуду ис- 60 (см. фиг.З), а конец вектора 4

напряжения e(t) смещения нейтрали располагается на окружности 67.

Таким образом, во всех случаях блок

кусственного тока несимметрии )

изменением выдержки времени 0(д /W

(что приводит к изменению диаметра

окружности 66), можно добиться пол- «с управления 29 включает то коммутирую

ного совпадения вектора ё с вектором щее устройство 15, 18, 21, которое

ЕЗ, т.е. совпадения амплитуд и фаз

напряжения e(t) смещения нейтрали и

фазной ЭДС E(t) поврежденной фазы.

обеспечивает подключение дополнительного дросселя 2 и ключа 22, 23 к той фазной секции 4...6 вторичной обмотки

При этом исчезает первая гармоника лп трансформатора Бауха 2, которая соот- напряжения U:j(t) на поврежденной фа- ветствует фазе сети, опережающей по- .зе, что ведет к полному подавлению врожденную. При этом ток IHl (t) ис- дуговых процессов в месте .°. Из кусственной несимметрии опережает временной диаграммы (см. фиг. k), по- на 30° ЭДС поврежденной фазы, благо- строенной для рассмотренного случая, 45 ДаРя чему компенсирует в основном видно, что напряжение UjCt) повреж- активную составляющую тока.ОЗНЗ, что денной фазы (позиция 70, содержащее требует однако для осуществления ком- только высшие гармоники, относительно пенсации полного тока настройки КЕС .невелико и, как правило, недостаточно с-небольшой недокомпенсацией. для поддержания дугового процесса в Следует отметить, что величины месте ОЗНЗ, Если же диэлектрическая #g/W и (Уд/Q, при которых имеет место компенсация полного тока ОЗНЗ, не зависят от номера поврежденной фазы, от характера ОЗНЗ и от сопротивления места замыкания, а определяются толь

прочность в месте замыкания снизилась настолько, что дуговые пробои тем не менее не прекращаются, то, из-за

низкого напряжения на поврежденной f ..

фазе в момент пробоя, перенапряжения 55 ко ЛИ1иь суммарной емкостью С сети и в.сети1 не будут значительны и не пре- , коэффициентом демпфирования d КНПС.

Следовательно, и при других видах ОЗНЗ (например, бездуговом) работа

представят опасности для изоляции. Из фиг.З следует, что полной компенсации

0

токов ОЗНЗ в данном устройстве со- ответствует некоторая недокомпенсация емкостной составляющей. Соответствую- к щая настройка выдержек временив/СО

Q ления устанавливает такие значения . выдержек времени tfft/СОи tfR /Q, что

и tf ц /G3 производится блоком 29 управления .

Если ОЗНЗ возникло в фазе сети с фазной ЭДС E(t) , то блок управления 29, распознав поврежденную Фазу, включает коммутирующее устройство 15 (см. фиг.1). Вектор 1ц искусственного тока IH((t) несимметрии занима-- ет при этом положение 58 (см. фиг.З), e а конец вектора е напряжения e(t) смещения нейтрали располагается на окружности 65 Для полного подавления первой гармоники напряжения UgCt) на поврежденной фазе блок 29 управления устанавливает такие значения . выдержек времени tfft/СОи tfR /Q, что

вектор е напряжения e(t) смещения нейтрали совпадает с вектрр ом Э,ЛС E.z(t) поврежденной фазы. Днало- гичным образом работает устройство при возникновении ОЗНЗ в фазе сети с фазной ЭДС E((t). В данном случае включается коммутирующее устройство 21, вектор I „,, искусственного тока

несимметрии занимает положение 60 (см. фиг.З), а конец вектора 4

Таким образом, во всех случаях блок

19

стройства происходит аналогично. омпенсация полного тока в режиме ездугового ОЗНЗ приводит к полному исчезновению, первой гармоники из тока замыкания и к существенному сниению его действующего значения.

Очевидно поэтому, что в условиях олной компенсации токов ОЗНЗ измеение электрических свойств места замыкания (сопротивления в режиме ездугового ОЗНЗ или напряжения прооя в режиме дугового ОЗНЗ) никак не сказывается на первых гармониках токов и напряжений в сети. Иначе говоря, на упомянутых первых гармониках не отражается факт устранения и, следовательно, для распознавания перехода сети в нормальный режим работы и восстановления характерной для нормального режима относительной симметрии фазных напряжений, устройство должно выполнить определенную, описанную ниже, послеовательность действий, направленных по сути дела на испытание свойства изоляции поврежденной фазы. Для этого по истечении некоторой заданной выдержки времени, прошедшего с момента возникновения ОЗНЗ (порядка 15...30 с, что,.как правило, достаточно для самовосстановления диэлектрической прочности изоляции в месте повреждения, если подобное самовосстановление оказалось возможным), блок управления 29 производит пробное снятие КАС, устанавливая выдержку времени оЈд/Q равной длительности полупериода промышленной частоты (10 мс). Если в течение последующих 185«.«3 с амплитуда ем напряжения e(t) смещения нейтрали снизится до уровня, не превышающего заданный порог (например, 0,15 t) , и в дальнейшем не будет превышать указанный порог в течение времени порядка 1 с, то считается, что в сети восстановился нормальный режим, а изоляция бывшей поврежденной фазы выдерживает амплитуду фазного напряжения сети. Блок 29 при этом переходит к выполнению действий нормального режима. Если же после пробного снятия КАС произошел дуговой пробой или если амплитуда е напряжения e(t) смещения нейтрали в течение вышеназванных промежут- кое времени не стала ниже указанного порога, то считается, что ОЗНЗ в сети сохранилось. Блок 29 управления в

каи

77719920

этом случае немедленно восстанавливает КАС, установив прежние значения выдержек временив/СО и в блоках 12 и 28. В описанном случае,т.е. когда пробное снятие КАС-не привело к исчезновению ОЗНЗ, автоматически повторять указанные действия нецелесообразно, т.к. уже определено, что данное ОЗНЗ не относится к самоустраняющимся. Последующее снятие КАС (для восстановления нормального режима работы сети) должно производиться вручную (персоналом подстанции) после устранения замыкания.

Функционирование устройства в нормальном режиме работы сети рассмотрим, для определенности, для случая кабельной сети с незначительной естественной несимметрией, которому соответствует наиболее важная область применения предложенного устройства в сетях собственных нужд электростанций. После исчезнования ОЗНЗ и рас25 познавания нормального режима блоком 29 управления, тот коммутирующий элемент 15, 18 или 21, который был включен в режиме ОЗНЗ для компенсации активной составляющей, по сигналу бло30 ка 29 продолжает оставаться включен ным, а величина выдержки времени tfft/COупомянутым блоком 29 значительно увеличивается что приводит к уменьшению амплитуды искусственного тока

ос ) несимметрии и, следовательно, к снижению амплитуды етнапряжения e(t) смещения нейтрали до величины

10

15

20

0

порядка 0,1 Ет. Далее фазовым спо собом производится резонансная настройка КНПС путем соответствующего изменения величины O(R/СО блоком 29 управления. При этом амплитуда искусственного тока IH (t) несимметрии посредством изменения величины вы- держки времени Х.Д /СО регулируется блоком 29 таким образом, чтобы амплитуда е напряжения e(t) смещения нейтрали осталась на уровне 0,1 Ет как в процессе автонастройки КНПС на резонанс, так и в резонансном состоянии. Стабилизация амплитуды е в процессе резонансной настройки, помимо обеспечения условий нормального отпирания тиристоров 7 и 8, приводит к тому, что амплитуда искусственного тока IK;(t) несимметрии в итоге оказывается пропорциональной активным потерям в сети (т,е, величине d), которые несложно определить теперь

0

5

211777199

по необходимой для этого выдержке д/W. В результате блок 29 управления получает информацию, необходимую для того, чтобы в первый же полупериод после возникновения ОЗН установить величины выдержек и , соответствующими полной компенсации токов ОЗНЗ (в предложении, что в мо- мент возникновения ОЗНЗ суммарная емкость сети С и активные потери КНПС не изменились). Это значительно повышает вероятность самоустранения ОЗНЗ и снижает вероятность дальнейшего развития аварии.

Смысл сохранения в нормальном режиме работы сети включенного состояния того коммутирующего устройства 15, 18 или 21, которое было включе22

в результате чего на разрешающий вход Е таймера 5 (или 33) с выхода элемента 52 (или 30 приходит логическая единица. Таймер 5 t (или 33) начинает счет импульсов генератора 53 (или 32), частота которых по меньшей мере на два порядка выше частоты сети, в сторону уменьшения ранее записанного

.JQ в него (через вход D) кода. Данный код как раз и определяет величину (Уц/СО (или (Хд/СО) выдержки времени. По достижении кодом таймера 5 (или 33) нулевого значения указанным тай15 мером формируется кратковременный импульс СГд {или (jft ) , преобразуемый формирователем 9 ФПИ1 (или 25 ФСИ2) в отпирающий импульс соответствующего тиристора 7 и 8 (22 или 23).

но во время предыдущего ОЗНЗ, состо- 20 Таким образом, отпирающий импульс С о ит в том, что при возникновении по- (или (ГА) оказывается задержанным по следующего ОЗНЗ в той же фазе (с ве- отношению к моменту запирания тиристоров 7, 8 (или 22, 23) на величину, определяемую кодом, записанным в 15| 18, 21 и в результате более быст- 25 таймер 5 (или 33). Далее процесс по- рого введения КАС повысится вероят- вторяется.

ность самоустранения ОЗНЗ.Таймер Т2 блока 29 управления (см.

фиг.2) непрерывно ведет счет импульсов, поступающих на его счетный вход например, одновибраторы, а в качест- 30 С от генератора- тактовых импульсов ве блока 29 управления - любой из- 48 и перезапускается передними фронтами импульсов, формируемых нуль-компаратором 3, т.е. в моменты перехода фазной ЭДС E((t) через ноль (из отрицательного значения в положительное) . Таким образом осуществляется общая синхронизация частотой сети работы блока 29 управления. Данная синхронизация состоит, в частности,

роятностью, превышающей 1/3) не потребуется перекоммутация устройства

В качестве устройств 12 и 28 выдержки времени могут использоваться,

вестныи всережимныи авторегулятор компенсации емкостной и активной составляющих. Однако, в связи с достаточной сложностью описанного выше алгоритма,функционирования блока 29 управления целесообразна микропроцессорная реализация указанного блока, например, в соответствии с фиг.2,

Блоки 12 и 28 управляемой выдержки времени, а также блок 29 управления при указанной реализации работают следующим образом,

В случае открытого состояния од35

дл в том, что значение кода счетчика таймера Т1, считанное в некоторый момент времени tc, оказывается пропорциональным фазе, соответствующей этому моменту времени Ц)с (,

ного из тиристоров 7| 8 (или 22, 23) где i - целая часть частного от де- тиристорных ключей, логические сиг- ления cOtc/2 T (если считать, что налы iif, (t), f2(t) (или f(t), )) .фазная Э.лс E,(t) обладает- нулевой

. на входах блока управляемой выдержки начальной фазой). времени 12 (или 28) (см. фиг. 2) рав- Процессор 50 с постоянным и опе- ны. нулю, сигнал на выходе логического в„ ративным запоминающими устройствами элемента 52 (или 31) также равен ну- взаимодействует с таймерами 33,. 7 лю и таймер 5 (или 33) находится в и 5, с контроллером 9 прерываний и заторможенном состоянии. После запирания одного из тиристоров 7 8 (или 22j 23) ключа (в момент прохождения тока этого ключа через ноль) соответ ствующий датчик 10 или 11 (26 или 27 формирует единичный уровень одного

. из сигналов или ( -5, или )

выходным регистром )б следующим образом, - Процессор блока 50 считывает очеODi гредную команду программы (блок-схема которой изображена на фиг.5 и 6) из постоянного запоминающего устройства, декодирует ее и затем выполня199

22

в результате чего на разрешающий вход Е таймера 5 (или 33) с выхода элемента 52 (или 30 приходит логическая единица. Таймер 5 t (или 33) начинает счет импульсов генератора 53 (или 32), частота которых по меньшей мере на два порядка выше частоты сети, в сторону уменьшения ранее записанного

Q в него (через вход D) кода. Данный код как раз и определяет величину (Уц/СО (или (Хд/СО) выдержки времени. По достижении кодом таймера 5 (или 33) нулевого значения указанным тай5 мером формируется кратковременный импульс СГд {или (jft ) , преобразуемый формирователем 9 ФПИ1 (или 25 ФСИ2) в отпирающий импульс соответствующего тиристора 7 и 8 (22 или 23).

30

35

дл в том, что значение кода счетчика таймера Т1, считанное в некоторый момент времени tc, оказывается пропорциональным фазе, соответствующей этому моменту времени Ц)с (,

где i - целая часть частного от де- ления cOtc/2 T (если считать, что .фазная Э.лс E,(t) обладает- нулевой

начальной фазой). Процессор 50 с постоянным и опе- в„ ративным запоминающими устройствами взаимодействует с таймерами 33,. 7 и 5, с контроллером 9 прерываний и

выходным регистром )б следующим образом, - Процессор блока 50 считывает очеODi гредную команду программы (блок-схема которой изображена на фиг.5 и 6) из постоянного запоминающего устройства, декодирует ее и затем выполняет, обращаясь при этом, в соответ- ствии с содержанием команды, к оперативному или постоянному запоминающему устройству блока 50, к таймерам 33, 7 или 5, к контроллеру 9 прерываний или к выходному регистру 6. Фронты .сигналов, поступающих на в

входы 1Г( , 1Г2. Т-РЗ 1М Jpfi Ih7 Irg контроллера 9 прерываний, вызывают запуск отработки процессором с постоянным и оперативным запоминающими устройствами 50 записанных в постоянное запоминающее устройство блока 50 подпрограмм прерываний (по перечисленным входам). Р ходе выполнения этих подпрограмм считываются и заносятся а оперативную память блока 50 коды, представляющие собой содержимое счетмика таймера 7 в момент вызова указанных подпрограмм. Поскольку скважность S импульсов на выходах смещенных компараторов 35 и 36 монотонно убывает с ростом амплитуды А гармонических сигналов н входах указанных компараторов:

Л

S H |arccos -| , если А о ,

где 0 - величина смещения компаратора, то по величинам скважностей S (которые в свою очередь легко определяются по значениям кодов, занесенным в оперативное запоминающее устройство блока 50 подпрограммами обработки прерываний по входам I ру и Т-рф (см. фиг. 2)), то основываясь на соотношении:

/V

А 0 sec , S 2,

О

вычисляются амплитуды фазной ЭДС Er(t) сети и напряжения e(t) смещения нейтрали По кодам, занесенным подпрограммой обработки прерываний по входу 1Г4 определяется также фаза Ц напряжения e(t) смещения нейтрали Вычисленные величины являются исходными данными для выполнения процессором блока 29 управления алгоритма работы в режимах ОЗНЗ, упрощенная блок-схема которого показана на фиг.5.

Как уже отмечалось, наличие в сети ОЗНЗ выявляется по факту превышения вычисленной ранее амплитудой ет напряжения e(t) смещения нейтрали заданной величины,.например 0,15Ет (блок 75 на фиг. 5), В случае рас0

0

5

0

5

0

5

0

5

познавания в сети р,°.НЗ процессор блока 50 выполняет блоки 76...8S алгоритма (см. Фиг. 5), т.е. прежде всего устанавливает выдержку времени (/д /CJ равной длительности Т/2 по лупериода частоты сети (т.е. иными словами, уменьшает до нуля искусственный ток IH; (t) несимметрии, блок 77 на фиг.5) для того, чтобы упомянутая искусственная несимметрия не помешала правильному распознаванию поврежденной фазы и чтобы возможное переключение контактов 13, 1, 16, 17, 19 и 20 коммутирующих устройств 15, 1б и 20 происходило в обесточенном состоянии во избежание их износа и возникновения электромагнитных помех. Для выдержкио/ц /СО сохраняется установленное в нормальном режиме работы сети резонансное значение, т.к. резонансная настройка КНПС является оптимальной при отсутствии КАС. Затем производится определение поврежденной фазы (блок 78 на фиг,5), которое может быть выполнено, например, каким-либо известным способом.

По результатам распознавания поврежденной фазы процессор блока 50 определяет, имеется ли необходимость в изменении включенного коммутирующего устройства 15, 18, 21 или требуемое при повреждении данной фазы коммутирующее устройство 15, 18, 21 уже было включено в нормальном режиме работы сети (блок 79 на фиг. 5). В первом случае процессор блока 50 записывает в регистр 46 логические нули (блок 80 на фиг,5), что приводит к отключению коммутирующих устройств 15, 18, 21, а по истечении времени, необходимого для отключения (блок 81 на фиг.5), записывает в регистр Ь6 код, соответствующий поврежденной фазе, в результате чего на одном из выходов (втором...четвертом) блока 29 управления формируется логическая единица, приводящая к включе- нию нужного коммутирующего устройства 15, 18, 21, По истечении времени, необходимого для включения коммутирующего устройства 15, 18, 21 (блок 83 на фиг.5) выдержка времени ХА/03 уменьшается до заранее вычисленного (в соответствии со сформулированными выше критериями) значения, что означает введение в КНПС тока IH;(t) искусственной несимметрии, необходимого для КАС, т.е. включение КАС. Во вто25

ром случае введение АС выполняется немедленно после распознавания повреж-- денной фазы. После включения КАС (блок 8 на фиг.5) производится увеличение выдержки времени ь(% / СО для введения недокомпенсации емкостной составляющей, о которой говорилось выше (блок Ј5 на фиг.5).

При установке логической единицы на требуемом выходе регистра 6, поимо включения одного из коммутирующих устройств 15, 18 или 21 (фиг.1), о чем говорилось ранее, происходит замыкание соответствующего аналогового ключа 3 или 5, подающего на смещенный компаратор 37 через полосовой фильтр 39 напряжение UK(t), К 1, 2, 3 поврежденной фазы. Так как моменты прохождения фронтов прямоугольных импульсов на выходе компаратора 37 несут информацию об амплитуде и фазе напряжения ), то соответствующей обработкой кодов таймера 7, заносимых подпрограммой обработки прерывания по входу 1гб контроллера 4 9 прерываний в память блока 50 (блоком 86 алгоритма, изображенного на фиг.5), формируются управления Л и для изменения выдержек времени tfR/CO и , определяющих «ЕС и КАС (блоки 87 и 88 на фиг.5) в сторону полной компенсации токов , При этом для формирования управления КАС может использоваться, например, известный способ, заключающийся в синхронном детектировании напряжения UK(t) поврежденной фазы опорным сигналом, пропорциональным ЭДС EK(t) поврежденной фазы. Для формирования управления КЕС может использоваться также известный способ, заключающийся в синхронном детектировании напряжения U|(t) поврежденной фазы опорным сигналом, пропорциональным линейному напряжению EX(t) между неповрежденными фазами. Прохождение перед синхронным детектированием сиг- Нала UK(t) через компаратор 37, смещенный на величину порядка 0,1 Ет, во-первых, устраняет взаимную релей- ность управляющих характеристик системы по КЕС и по КАС (в точке пол- ной компенсации тока ОЗН) и, во- вторых, исключает реагирование настройки КАС и КЕС на падение напряения на проводниках сети от протекания тока нагрузки, которое может су1777199

еж-- 26

0

5

0

щественно нарушить усло зия компенсации в случае ПЗНЗ через малое переходное сопротивление. Алгоритм синхронного детектирования прямоугольны импульсов на выходе смещенного компаратора 37 гармоническим опорным сигналом с осреднением результата по времени в течение периода опорного сигнала (в процессе выполнения блока 86 алгоритма, представленного на фиг.5), сводится к суммированию (в течение периода опорного сигнала) косинусов фаз, соответствующих моментам переключений компаратора 37, с изменением знака очередного слагаемого на противоположный, если имело место переключение компаратора 37 из 1 в О, и без изменения знака в про5

0

тивном случае. Значения фаз моментов переключения компаратора 37, как уже отмечалось, пропорциональны значениям кодов, занесенных в оперативное запоминающее устройство блока 50 из счетчика таймера 7 в моменты выполнения подпрограммы, вызываемой прерываниями по входу Irg контроллера 9 прерываний. Сдвиг фазы опорного сигнала по отношению к сигналу E4(t) учитывается вычитанием (процессором блока 50, в ходе выполнения блока 86 алгоритма) соответствующей величины из кодов, считанных из таймера 7. Результат синхронного детектирования в течение очередного периода опорного сигнала добавляется процессором блока 50 с соответствующим весовым коэффициентом Кг Кд к текущему значению выдержки времени &R /6) (илиЫд/Q), с последующей пересылкой результата в таймер 5 (или в таймер 33), чем достигается интегральный закон регулирования КЕС (или КАС), Описанные действия соответствуют блокам 87 и 88

5 на фиг.5.

Поскольку данные алгоритмы эквивалентны синхронному детектированию именно при гармонических сигналах, то зашумленность напряжения )

Q поврежденной фазы высшими гармониками (см, кривую 71 на фиг.) с принципи- альной точки зрения не существенна. Однако высшие гармоники, вызывая в течение периода частоты сети многос кратные переключения компаратора 37f могут значительно увеличить объем вычислений для процессора блока 50, что вызвало бы повышенные требования к его производительности. Установка

5

0

же полосового фильтра 39 позволяет существенно сократить требования к производительности процессора блока 50 и применить в нем, например, широко распространенный микропроцессор серии К580.

Низкое-сопротивление постоянному току контура, состоящего из элементов 22...24 (4,5 или 6, 13, 16 или 19 и И, 17 или 20 на фиг.1), приводит к возникновению в данном контуре медленных (неколебательных) составляющих тока Icp(t) вследствие возникновения ОЗНЗ, а также любых изменении параметров КНПС и рабочих движений по автонастройке компенсации. Указанные составляющие существенно осложняют процесс настройки компенсации. Проявляются они, в частности, в неравенстве длительностей положительных и отрицательных полупериодов тока (t). Подавление медленных (нёколебательных) составляющих тока I(L(t) улучшает динамические характеристики устройства и в том числе повышает его быстродействие. Чтобы обеспечить это подавление, по кодам, считанным из таймера 7 Т2 (см,фиг.2 (в оперативное запоминающее устройство) в процессе выполнения блоком 50 подпрограмм прерываний по входам 1Г7 и , моменты вызовов которых, как следует из фиг.2 и п.2.формулы изобретения, совпадают с моментами отпирания (Irg) и запирания (1Г7) тиристоров 22 и 23 (и следовательно, совпадают с моментами начала и окончания полупериодов токе l/lCt)), определяются длительности полупериодов указанного тока. Вычисление длительностей производит блок 50. Лалее этим же блоком производится запись в таймер 31 кодов, обеспечивающих Удлинение или укорочение выдержек Ыо/СО на следующем полупериоде тока 1ф (О на величину, пропорциональную отклонению вычисленной длительности данного полупериода от его заданной длительности. Описанная мера эквивалентна повышению српротивления указанного выше контура постоянному то- ку и поэтому способствует подавлению неколебательных составляющих.

Алгоритм пробного снятия КАС и восстановления нормального режима работы сети, описанный выше, изображен на фиг.5 -(блоки 89...97).

Функционирование блока 2U в нормальном режиме работы сети ясно из упрощенной блок-схемы описанного выше алгоритма функционирования систе- мы в данном режиме, показанной на фиг.6. Применение полосового фильтра 32 в этом режиме позволяет избежать погрешностей в измерении ампли- Q туды ети фазы Ц) напряжения e(t) смещения нейтрали, обусловленных высшими гармониками.

Следует заметить, что в качестве генератора тактовых импульсов 32, |8, 52 может выступать один и тот же генератор, совмещенный с тактовым генератором блока 50 ПРЗУ. Кроме того, во многих случаях можно объединить , 0 элементы ИЛИ: 31 с 41 и 52 с 0 (см

фиг.2), V

Предложенное устройство позволяет организовать компенсацию полного токф

5 ОЗНЗ в сетях с малыми токами ОЗНЗ. Поскольку указанный режим обеспечивает подавление дуговых процессов в . , месте ОЗНЗ, то исключаются опасности, связанные с наличием в сети переме0 жающегося дугового ОЗНЗ; развитие аварии и повреждение перенапряжениями изоляции электрооборудования ста- i новится маловероятным, особенно если предлагаемое устройство применяется

f. совместно с разрядниками или ограничителями перенапряжений в фазах сети. Поэтому, в частности, выявление, отключение и ремонт поврежденного присоединения перестают быть срочным деQ лом и могут быть отодвинуты на удобное для потребителя электроэнергии время. Кроме того, существенно повышается вероятность самоустранения ОЗНЗ, когда ремонт не требуется. При

5 необходимости чисто программным путем может быть реализована функция подавления естественной несимметрии в воздушных и воздушно-кабельных сетях, а резонансное значение напряжения сме« щения нейтрали в них может быть снижено до допустимого уровня. Техническая реализация силовой части заяоляе- мого устройства весьма проста и может быть основана на серийных компенсирус ющих устройствах (типа ТАДТМ).

Конечным результатом применения предложенного устройства явится повышение надежности и безопасности электроснабжения.

Формула изобретения

формирователем отпирающих импульсов и вторым блоком управляемой выдержки времени, а также третьим и четвертым датчиками запирания тиристоров, причем соединенные последе ва-- тельно второй тиристорный ключ и дополнительный дроссель включены между соединенными вторыми полюсами первых контактов первого, второго и третьего коммутирующих устройств и соединенными первыми полюсами вторых контактов первого, второго и третьего коммутирующих устройств, первый полюс первого контакта первого коммутирующего устройства подключен к выводу вторичной обмотки трансформатора Бауха, соединенному с его дросселем, первый полюс первого контакта второго коммутирующего устройства

совместно с вторым полюсом второго контакта первого коммутирующего уст771

10

15

20

25

30

35

40

А5

50

55

9930

ройства подключен к противоположному выводу фазной секции вторичной обмотки трансформатора Бауха, соединенной с его дросселем, второй полюс второго контакта третьего коммутирующего устройства подключен к выводу вторичной обмотки трансформатора Бауха, соединенному с первым симметричным тиристорным ключом, первый полюс первого контакта третьего коммутирующего устройства совместно с , вторым полюсом второго контакта второго коммутирующего устройства подключен к противоположному выводу фазной секции вторичной обмотки трансформатора Бауха, соединенной с первым симметричным тиристорным ключом, управляющие входы первого,„второго и третьего коммутирующих устройств подключены соответственно к второму, третьему и четвертому выходам блока управления, управляющие электроды второго симметричного тиристорного ключа соединены с выходами второго формирователя отпирающих импульсов, вход которого подключен к выходу второго блока управляемой выдержки времени, управляющий вход которого соединен с пятым выходом блока управления, а запускающие входы соединены с выходами третьего и четвертого датчиков запирания тиристоров, входы которых подключены параллельно второму симметричному тирис- торному ключу.

держки времени, и, кроме того, блок управления содержит нуль-компаратор, первый, второй и третий смещенные компараторы, первый и второй полосо- вые фильтры, настроенные на частоту сети, второй и третий логические элементы ИЛИ,датчик дуговых пробоев в сети, первый, второй и третий аналоговые ключи с логическим управлением, JQ выходной регистр, второй программируемый таймер, второй генератор тактовых импульсов, контроллер прерываний, процессор с постоянным и оперативным запоминающими устройствами, алгоритм 15 функционирования которого представлен на фиг,5 и фиг,6, и шину данных, адресов и управления, причем входы нуль-компаратора и первого смещенного компаратора подключены к входу 20 для фазной ЭДС сети, вход второго смещенного компаратора через первый полосовой фильтр совместно с входом . датчика дуговых пробоев, подключен

32

вый и второй входы третьего логического элемента ИЛИ подключены соответственно к выходам третьего и четвертого датчиков запирания тиристоров, выходы первого, второго и третьего аналоговых ключей соединены вместе и через второй полосовой фильтр подключены к входу третьего смещенного компаратора, выходы второго логического элементе ИЛИ, первого и второго смещенных компараторов, датчика дуговых пробоев, третьего смещенного компаратора и третьего логического элемента ИЛИ подключены соответственно к второму, третьему, четвертому, пятому, шестому и седьмому входам контроллера прерываний, выход нуль-компаратора подключен к разрешающему входу второго программируемого таймера, на счетный вход которого подан выход второго компаратора тактовых импульсов, первый, второй и третий выходы выходного рек входу для напряжения смещения нейт- 25 гистра подключены к управляющим вхорали, аналоговые входы первого, второго и третьего аналоговых ключей соединены с входами для фазных напряжений, соответственно, первой, второй и третьей фаз, первый вход контроллера прерываний, первый и второй входы второго логического элемента ИЛИ образуют соответственно первый, второй и третий входы блока управления, восьмой вход контроллера прерываний подключен к выходу второго блока управляемой выдержки времени,пер9

32

вый и второй входы третьего логического элемента ИЛИ подключены соответственно к выходам третьего и четвертого датчиков запирания тиристоров, выходы первого, второго и третьего аналоговых ключей соединены вместе и через второй полосовой фильтр подключены к входу третьего смещенного компаратора, выходы второго логического элементе ИЛИ, первого и второго смещенных компараторов, датчика дуговых пробоев, третьего смещенного компаратора и третьего логического элемента ИЛИ подключены соответственно к второму, третьему, четвертому, пятому, шестому и седьмому входам контроллера прерываний, выход нуль-компаратора подключен к разрешающему входу второго программируемого таймера, на счетный вход которого подан выход второго компаратора тактовых импульсов, первый, второй и третий выходы выходного ре

дам соответственно второго, третьего и первого аналоговых ключей и образуют соответственно второй, третий и-четвертый выходы блока управления, а шина данных адресов и управления подключена к контроллеру прерываний, к выходному регистру, к процессору с постоянным и оперативным запоминающими устройствами, к входам данных и управления второго программируемого таймера и к первому и пятому выходам блока управления. .

Хх

i-пф 2,j

ш/у---х /

- / -

оь

w

,Л, т/ г |/-

ЧУЛ

90

ШШ1

4f

gf

Ь/Зермеха. (&nu. пси ы/ючсми.

U

.r6 tcotsAstf a

.rgo /5/8, fj 6 fu t4/Јt pogjbet

top

Ifs

yulllpeako. tpaMtrtet. HO. Stftsot. {

JL

УсПмоЛхъ, pAtftf &btnuc eftHo- lo исходною tts&tsettCbH. ttt- dtt-otb-u, , )

IS

Ke&cstu. e. He9o/cotfn#jfcay n « o Sffftcxfii vetsu /Ь/Зе ьжма.

()

S9

. ®Ц t /ooiЈaHiv f

//«yw.yexWCO WAHOto/&att« A.

fibSoTts сема

fa: (WCcwrA)

ЬогЬлл/л/ой о&а- аетки. nfiep&fy - Ч и ttj б irc °T&tt fUtJU /а.. Ни. Cu lXJbotftfO 43

детЈкги{ ъЈа и,

O&op/ft Afti. tfo..(iJtetiHoi-o Ha., t( fo-ffuvy fteffoSpeeu„ g 1 РЭС ouftf ibyVtfHt,

.ffo &fe/tite oc.,0%Mtflf ла

Te-foucdeix onoA- Ht/r сигнале 6 Ре$% .т« g

OiUf)i t HffOtO

двге-л-ТиАо - U(t

if

. e V.

Vw.

Лйсш/ю м/г м.ц,е. we/rag

ttf/ cij и aif /Си

PCMt.USfU3H

нет: норм, режим

цоано&ко. начального (иЈели /лмю- ю по с ре&саЛ/о/г

ОбНЗ) $ныениц (нЪероахи 4/ы

вычисление ь#яшту0 „(&Ј..,

/70 CH&u-Xt-HOC/Wtt, UMnyAbCOb HCL

torofe .. 36 а 3$

jO-lTPCfyvHU &,.HQ ffm doc7tt.

frpoctitcS a7t настройку AVFC }

Вычисление tXL HOcru. Acf рщ,шц ярения, eft)смещение нейтра

+.4 nfootJxiASAfff . О3#3

$3

/00

Вычисление tXL HOcru. Acf рщ,шццап( ярения, eft)смещение нейтрали

U . (Ј&Ј&, {XL-tn0U 3/Јfec U

KG s /vTaf &j0c4eЈ ucr- роистбо /8; /6fft Сс,и

ОЛ/Л/угиЈуССу0& fC7jt C +c7So/S

« лц JЈ rf, если. frct/fjifTu - /ь лсгуев- yc-T-pccicmgo 2{

106