1
(21)4929360/07 (22) 19.04.91 (46)30.11.92. Бюл. №44
(71)Челябинский государственный технический университет
(72)О.А.Петров
(56) Авторское свидетельство СССР N 528654, кл. Н 02 Н 9/08, 1974.
Авторское свидетельство СССР М 1107215, кл. Н 02 Н 9/08, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОМПЕНСАЦИИ ЕМКОСТНОГО ТОКА СЕТИ
(57)Устройство для автоматической компенсации емкостного тока сети. Область использования: для улучшения работы электрических сетей при однофазных замыканиях на землю. Сущность изобретения: в сеть вводят оперативный ток одной частоты (100 Гц), определяют проводимость, затем находят степень расстройки компенсации и по ней осуществляют управление дугогася- щим реактором до настройки на резонансный режим. Устройство содержит по два функциональных преобразователя и делителя, что позволяет повысить точность и быстродействие. 1 з.п. ф-пы, 2 ил,
Изобретение относится к электротехнике, в частности, к разделу электрических сетей. Оно предназначено для компенсации емкостных токов однофазного замыкания на землю (033) в электрических сетях напряжением 6-35 кВ.
Известно устройство для автоматической настройки дугогасящего реактора, содержащее последовательно соединенные подключенный к трансформатору напряжения нулевой последовательности сети орган блокировки и генератор оперативного тока, последовательно соединенные первые избирательный усилитель, преобразователь напряжения и дифференциальный усилитель, выход которого соединен со вторым входом генератора оперативного тока,- последовательно соединенные вторые подключенный к трансформатору тока дугогасящего реактора избирательный усилитель, преобразователь напряжения, первые функциональный преобразователь, блок памяти и блок управления реактором.
Второй выход органа блокировки соединен с разрешающим входом блока памяти.
Недостатки устройства заключаются в недостаточно высокой точности и пониженном быстродействии.
Наиболее близким техническим решением поставленной задачи (прототипом) является устройство для автоматической компенсации емкостного тока однофазного замыкания на землю, содержащее управляемый дугогасящий реактор, включенный между нейтралью трансформатора, подключенного к сети, и землей, последовательно соединенные подключенный к трансформатору напряжения нулевой последовательности сети формирователь команд и генератор оперативного тока, выход которого подключен к дополнительной обмотке управляемого дугогасящего реактора, последовательно соединенные первые подключенный к трансформатору напряжения нулевой последовательности сети заграждающий фильтр, управляемый усилитель, полосовой
ъ
фильтр, преобразователь напряжения, элемент сравнения и интегратор, последовательно соединенные вторые подключенный к трансформатору тока дугогасящего реактора заграждающий фильтр, управляемый усилитель, полосовой фильтр, преобразователь напряжения, первые сумматор, функциональный преобразователь, блок памяти, второй элемент сравнения и блок управления реактором, выход которого через шун- товой резистор подключен к обмотке подмагничивания дугогасящего реактора, блок задания, причем выходы последнего подключены соответственно ко вторым входам первых элемента сравнения и сумматора, выход интегратора подключен к управляющим входам обоих управляемых усилителей, второй выход органа блокировки подключен к разрешающему входу блока памяти, шунтовой резистор соединен со вторым входом второго элемента сравнения, выход (блок-контакты) секционного масляного выключателя соединен с третьим входом сумматора.
Устройство реализует способ, при котором в сеть вводят оперативный ток заданной частоты, измеряют напряжение на емкости сети и ток через нее заданной час- юты, по ним определяют емкостную проводимость сети, по которой и осуществляют настройку дугогасящего реактора.
Недостатки устройства заключаются а недостаточно высокой точности и пониженном быстродействии, в сложности управления реактором при объединении секций подстанции.
Цель изобретения - повышение точности настройки компенсации и быстродействия.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматической компенсации емкостного тока сети введены включен- ные между выходом первого преобразователя напряжения и входом блока управления исполнительным органом по- следовательно соединенные первый и второй делители и сумматор, включенный между выходом первого функционального преобразователя и вторым входом второго делителя второй функциональный преобразователь, первый и второй фильтры низкой частоты, включенные каждый между выходом соответствующего заграждающего фильтра и входом соответствующего полосового фильтра, причем выход второго преобразователя напряжения через элемент сравнения соединен со вторым входом генератора оперативного тока, третий вход первого делителя подключен к выходу органа блокировки, второй вход второго функционального преобразователя подключен к вторичной обмотке трансформатора напряжения сети, соединенной в звезду, вход первого функционального преобразователя
соединен с регулирующим элементом дугогасящего реактора, вторые входы элемента задания и сумматора подключены на задающие напряжения.
Блок деления содержит последовательно соединенные генератор прямоугольных
импульсов, блок направления, реверсивный
счетчик, первый цифроэналоговый преобра, зователь (ЦАП) и элемент сравнения, выход
которого подключен ко второму входу блока
направления, второй ЦАП, включенный между выходом реверсивного счетчика и выходом блока деления, причем второй (счетный) вход реверсивного счетчика подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, вход опорного напряжения первого ЦАП соединен с первым входом блока деления, второй вход элемента сравнения подключен ко второму входу блока деления, а блокирующий вход генератора прямоугольных импульсов - к третьему входу блока деления.
Устройство имеет повышенные точность и быстродействие за счет применения цифровых вычислительных элементов.
К существенным отличительным признакам изобретения относятся два последовательно соединенных делителя и второй функциональный преобразователь со связями, а также связь выхода второго преобразователя напряжения с элементом сравнения.
Генератор оперативного тока может быть выполнен, например, в виде управляемого однофазного двухполупериодного
преобразователя, а второй функциональный преобразователь - в виде блока,реали- зующего функцию
bL;
bi U
лн
Улн +Дил -Ki(5)
где - выходной сигнал первого функционального преобразователя; 6 - регулируемый параметр дугогасящего реактора;
илн - номинальное линейное напряжениеДил - приращение линейного напря- жения сети;
Ki - коэффициент пропорциональности. Штрихи при напряжениях относятся к тем же напряжениям, но измеренным на вторичной обмотке трансформатора напряжения сети.
Напряжение Un в функциональном преобразователе предварительно преобразуется в напряжение постоянного тока.
Орган блокировки представляет пороговое устройство с выдержкой времени на возврат после ликвидации 033 и восстановления нормального режима сети. Преобразователи напряжения - это выпрямители со сглаживающими фильтрами. Блок направления делителя может быть реализован на D-триггере.
Генератор оперативного тока предназначен для введения в высоковольтную сеть оперативного тока непромышленной частоты f0, например, 100 Гц. Орган блокировки разрешает работу автоматического устройства в нормальном режиме сети и блокирует ее при однофазных замыканиях на землю в сети, запрещая работу генератора оперативного тока и переводя в режим хранения информации первый блок деления благодаря блокировке его генератора прямоугольных импульсов.
Первый функциональный преобразователь преобразует регулируемую величину дугогасящего реактора (немагнитный зазор, число витков или ток подмагничивания) в величину, пропорциональную индуктивной проводимости bi дугогасящего реактора.
Второй функциональный преобразователь предназначен для корректировки вели- чины bi при изменении фазного напряжения сети, т.е. учитывает нелинейность вольт-амперных характеристик дугогасящего реактора. Заграждающие фильтры подавляют составляющую промышленной частоты во входных сигналах, а фильтры низких частот - составляющие выше частоты to. Полосовые фильтры выделяют составляющие сигналов частоты f0, a преобразователи напряжения преобразуют их в пропорциональные сигналы постоянного тока.
На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для автоматической компенсации емкостного тока сети; на фиг.2 - функциональная схема блока деления.
К высоковольтной нейтрали силового трансформатора 1 (фиг.1), подсоединенного к электрической сети, подключены последовательно соединенные дугогасящий реактор 2 и трансформатор 3 тока, второй вывод которого подключен к земле.
К вторичной обмотке трансформатора 4 напряжения нулевой последовательности сети, соединенной в разомкнутый треугольник, подключены последовательно соединенные орган 5 блокировки и генератора 6 оперативного тока, выход которого подключен к дополнительной обмотке дугогасящс- го реактора 2,
К входу органа 5 блокировки подключены последовательно соединенные первые 5 заграждающий фильтр 7, фильтр 8 низких частот, полосовой фильтр 9, преобразователь 10 напряжения, блок 11 деления, второй блок 12 деления, сумматор 13, блок 14 управления исполните.,ьным органом и ис
10 полнительный орган 15, выход которого соединен с регулирующим элементом дугогасящего реактора 2.
К вторичной обмотке трансформатора 3 тока подключены последовательно соеди5 ненные вторые заграждающий фильтр 16, фильтр 17 низких частот, полосовой фильтр 18 и преобразователь 19 напряжения, выход которого соединен со вторым входом первого блока 11 деления.
0 К регулируемому элементу дугогасящего реактора 2 подключены последовательно соединенные первый 20 и второй 21 функциональные преобразователи, выход которого соединен со вторым входом второго
5 блока 12 деления, Выход второго преобразователя 19 напряжения через элемент 22 сравнения соединен со вторым (управляющим) входом генератора б оперативного тока. Второй вход элемента 22 сравнения
0 подключен на напряжение задания Uai. Второй вход сумматора 13 подключен на напряжение задания Уз2 1.
Выход органа 5 блокировки соединен с третьим входом второго блока 11 деления,
5 Второй вход второго функционального преобразователя 21 подключен ко вторичной обмотке трансформатора 4 напряжения, соединенной в звезду.
0Блок деления (блоки 11 и 12) содержит
(фиг.2) последовательно соединенные генератор 23 прямоугольных импульсов, блок 24 направления, реверсивный счетчик 25, первый цифроаналоговый преобразователь
5 (ЦАП) 26 и элемент 27 сравнения, выход которого соединен со вторым входом блока 24 направления. К выходу реверсивного счетчика 25 подключен второй ЦАП 28, выход которого соединен с выходом блока де0 ления. Второй (счетный) вход реверсивного счетчика 25 подключен к выходу генератора 23 прямоугольных импульсов. Второй вход (вход опорного напряжения) первого ЦАП 26 соединен с первым входом блока деле5 ния, второй вход элемента 27 сравнения подключен ко второму входу блока деления, а блокирующий вход генератора 23 прямоугольных импульсов - к третьему входу блока деления.
Отметим, что данное автоматическое устройство имеет цифровой выход (выход реверсивного счетчика).
Заменив второй ЦАП на кодопреобразователь, получим цифровую информацию в десятичной системе.
В нормальном режиме сети генератор 6 создает оперативный ток частоты f0. Этот ток loo протекает через обмотку компенсации дугогасящего реактора 2, трансформатор 3 тока, емкость (проводимость) сети относительно земли и первичную обмотку трансформатора 1. В результате на емкости сети появляется напряжение Uoo частоты f0. Это напряжение выделяется фильтрами 7-9 и преобразуется преобразователем 10 в напряжение постоянного тока. Токовая составляющая loo частоты f0 с трансформатора 3 тока поступает на аналогичный канал (блоки 16- 19). В результате на выходе второго преобразователя 19 напряжения имеем сигнал (напряжение) постоянного тока, пропорциональный току loo. На выходе первого блока 11 деления получается сигнал, пропорциональный емкостной проводимости сети относительно земли Ьс К0 л Этот сигнал
и оо
через второй блок 12 деления и сумматор 13 поступает на блок 14 управления исполнительным органом 15, который обеспечивает резонансную (соответствующую) настройку дугогасящего реактора так, что степень расстройки компенсации будет равна нулю v I -К 0.
На выходе функционального преобразователя 21 имеем сигнал, пропорциональный индуктивной проводимости - bi дугогасящего реактора 2. На выходе блока 12 деления
имеем - К - т-- , а на выходе сумматора
13 - степень расстройки компенсации v I - К.
При 033 в сети автоматическое устройство блокируется блоком 5, выдавая информацию о величинах be и v предшествующего режима. При этом блокируется генератор 6 оперативного тока и делитель 11. Формула изобретения 1. Устройство для автоматической компенсации емкостного тока сети, содержащее последовательно соединенные управляемый дугогасящий реактор и трансформатор тока, включенные между нейтралью трансформатора, подсоединенного к зажимам для подключения к электрической сети, и землей, подключенный к трансформатору напряжения нулевой последовательности сети первый заграждающий фильтр, последовательно соединенные первые полосовой фильтр и
преобразователь напряжения, подключенный к вторичной обмотке указанного трансформатора тока второй заграждающий фильтр, последовательно соединенные вторые полосовой фильтр и преобразователь
напряжения, последовательно соединенные подключенный к трансформатору напряжения нулевой последовательности сети орган блокировки и генератор оперативного тока, выход которого подключен к
0 дополнительной обмотке дугогасящего реактора, последовательно соединенные блок управления исполнительным органом и исполнительный орган, выход которого соединен с регулирующим элементом
5 дугогасящего реактора, а также первый функциональный преобразователь, элемент сравнения, от личающееся тем, что, с целью повышения точности настройки компенсации и быстродействия, в него введены
0 включенные между выходом первого преобразователя напряжения и входом блока управления исполнительным органом последовательно соединенные первый и второй делители и сумматор, включенный между
5 выходом первого функционального преобразователя и вторым входом второго делителя второй функциональный преобразователь, первый и второй фильтры низкой частоты, включенные каждый между выходом соответ0 сгвующего заграждающего фильтра и входом соответствующего полосового фильтра, причем выход второго преобразователя напряжения соединен с вторым входом второго блока деления непосредственно и через эле5 мент сравнения с вторым входом генератора оперативного тока, третий вход первого делителя подключен к выходу органа блокировки, второй вход второго функционального преобразователя подключен к вторичной обмотке
0 трансформатора напряжения сети, соединенной в звезду, вход первого функционального преобразователя соединен с регулирующим элементом дугогасящего реактора, вторые входы элемента сравнения и сумматора подклю5 чены к вновь введенному источнику задающего напряжения, выход сумматора подключен к входу блока управления исполнительным органом реактора.
5 выход которого подключен к второму входу блока направления, второй цифроанало- говый преобразователь, включенный между выходом реверсивного счетчика и выходом блока деления, причем счетный
вход реверсивного счетчика подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, вход опорного напряжения первого элемента цифроаналогового преобразователя соединен с первым входом блока деле-
ле
ния, второй вход элемента сравнения подключен к второму входу блока деления, а блокирующий вход генератора прямоугольных импульсов - к третьему входу блока
