Преобразователь тока для линии электропередачи сверхвысокого напряжения Советский патент 1988 года по МПК G01R19/22 H01F38/20 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования в системах релейной защиты линий электропередач как постоянного, так и переменного тока.

Известен преобразователь постоянного тока, содержащий рабочую и дополнительную обмотки, размещенные на магнитопроводе, посторонний источник постоянного тока, подключенный к дополнительной рбмотке, конденсатор, образующий с рабочей обмоткой резонансный контур, к которому подключен генератор частоты и фазочувствительньй детектор.

Недостаток известного устройства состоит в его значительной сложности.

Известен также аналоговый преобразователь переменного тока, содержащий трансформатор с двумя магнитопроводами, одной общей первичной обмоткой и двумя индивидуальными вторичными обмотками, параллельно которым включены цепочки из резисторов и диодов.

Недостаток известного устройства определяется тем, что при повьшенных напряжениях линий электропередач используемая в нем изоляция первичной обмотки оказывается слишком громоздкой и дорогостоящей.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь тока,для линии электропередачи сверхвысокого напряжения, основанный на коммутационном преобразовании первичного тока и содержащий, в частности, измерительный трансформатор с двумя магнитопроводами, общей первичной обмоткой в виде провода линии электропередачи и двумя вторичными обмотками, вспомогательный трансформатор, высоковольтные конденсаторы связи и выходной блок.

Основной недостаток известного устройства связан с возможностью появления значительных помех от тока возникающего в выходном блоке под воздействием рабочего напряжения линии электропередачи относительно земли.

Цель изобретения - повьшение помехозащищенности измерительного устройства.

Для достижения указанной цели в преобразователь тока для линии электропередачи сверхвысокого напряжения, содержащий измерительный трансформатор с двумя магнитопроводами, общей первичной обмоткой в виде провода линии электропередачи и двумя вторичными обмотками, вспомогательный трансформатор, высоковольные конденсаторы и выходной блок, введены

две цепочки смещения, два дросселя и высокочастотный генератор, причем цепочки смещения подключены параллельно вторым обмоткам измерительного трансформатора, общая точка которых соединена с проводом линии электропредачи, первичная обмотка вспомогательного трансформатора выполнена с заземленным средним выводом, дроссели через -конденсаторы

связи подключены к крайним выводам соответствукицих секций первичной обмотки вспомогательного трансформатора и к одноименным выводам вторичных обмоток измерительного трансформатора, а высокочастотный генератор и выходной блок включены в цепь вторичной обмотки вспомогательного трансформатора.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема замещения, иллюстрирующая его принцип действия.

Устройство содержит установленный

на линии 1 электропередачи измерительный трансформатор тока 2 цепочки смещения из резисторов 3 и диодов 4, дроссели 5, конденсаторы 6 связи, вспомогательный трансформатор 7, высокочастотный генератор 8, выходной блок 9. Для пояснения на схеме указаны также силовые элементы

10и 11, не входящие в состав преобразователя, но влияющие на его работу и включенные по концам линии 1 электропередачи между проводом и землей.

В состав силовых элементов 10 и

11на линиях электропередач постоянного тока входят, например, выпрямит

тели и инверторы, а на линиях эЛект- ропередач переменного тока - повышающие и понижающие трансформаторы. В обоих один из полюсов этих аппаратов заземляется. Заземление необходимо для снижения рабочих напряжений на проводах линии и удешевления изоляции. При постоянном токе заземляется средняя точка, а

при переменном токе - нейтраль обмоток высшего напряжения трансформаторов .

В качестве измерительного трансформатора 2 тока применяется трансформатор с двумя магнитопроводами, изготовленными из магнитомягкого материала с характеристикой намагничивания, по возможности приближакяцейся к прямоугольной. Магнитопроводы имеют общую первичную обмотку и две разделенные вторичные обмотки с урановешенными первичными и вторичными ампер-витками. По первичной обмотке которой является, провод линии 1, прходит измеряемый ток, вторичные обмотки соединяются последовательновстречно и через дроссели 5 и конденсаторы 6 связи подключаются к первичной обмотке вспомогательного трансформатора 7, находящегося под потенциалом земли.

Для регулировки оптимальной рабочей точки на характеристике каждого магнитопровода в отдельности, с целью получения линейной зависимости между первичным и вторичным токами, применены две симметричные цепочки смещения из резисторов 3 и диодов 4, средняя точка которых находится под потенциалом линии.

Для сверхвысоких напряжений сопртивление конденсаторов 6 связи представляет значительную величину. Для устранения влияния большого емкостного сопротивления применены высокочастотный генератор 8 и компенсирующие дроссели 5.

Дроссели 5, конденсаторы 6 связи и первичная обмотка вспомогательного трансформатора 7 образуют два одинаковых, но независимых колебательных контура, соединенных параллельно, по отношению к току, создаваемому высоким напряжениям линии 1 электропередачи относительно земли, и настроенных в резонанс на частоту высокочастотного генератора 8. Цепь тока высокой частоты замыкается через вторичные обмотки измерительного трансформатора 2, находящегося под сверхвысоким напряжением линии электропередачи, и через первичную обмотку вспомогательного трансформатора 7. Частота, форма и величина напряжения генератора 8 выбираются из расчета минимальных потерь в резонансном контуре и передачи максимальной мощности.

Генератор 8 и выходной блок 9 включены последовательно во вторичную цепь вспомогательного трансформатора 7, который имеет один магнитопровод, первичную., обмотку со средним вьтодом и одну вторичную обмотку.

Q Под воздействием напряжения линии Цд относительно земли через элементы 10 и 11 заземления линии, толщу земли, заземленный средний вывод первичной обмотки трансформатора 7,

5 трансформатор 2, резисторы 3, диоды 4, дроссели 5 и конденсатор 6 замыкается неизвестная в случае передачи постоянного тока переменная составляющая пульсирующего тока, а

0 в переходных режимах - также свободные составляющие токов, апериодические и периодические. На линиях электропередач переменного тока по указанной цепи замыкаются токи рабочей

5 частоты в нормальном режиме и различные свободные составляющие токов при переходных процессах.

.В общем случае перечисленные токи, складываясь, образуют суммарные помехи в .левой и правой частях ..схемы

ПомИ „ом Токи 1„ом и i; весьма невелики по сравнению с рабочим током линии электропередачи 1д , так как ограничиваются емкостными сопротивленими, но, как показьшают расчеты, они могут быть соизмеримыми, а в некоторых случаях (как в установившемся, так и впереходном режиме) значительно превышать ток полезного сигнала 1 , создаваемый высокочастотным генератором 8.

Следует отметить, что ток 1д, вырабатываемый эквивалентным источником тока, помимо его воздействия на

5 измерительный трансформатор 2, непосредственно практически не ответвляется в детальную измерительную схему ввиду наличия в ней весьма больших емкостных сопротивлений.

Q Токи помехи i;, и l вследствие их небольшой величины, в свою очередь, практически не влияют на трансформатор 2.

При этом условии можно мысленно перенести точки присоединения к линии элементов 10 и 11 в среднюю точку схемы и объединить их в один элемент. Кроме того, для наглядности можно объединить трансформатор 2, резксторы 3 и диоды 4, а также э ементы 10 и 11, в результате чего получается схема замещения, изображенная на фиг.2.

На этой схеме каждый объединенный трансформатор 2, резисторы 3 и диоды 4 представляют собой нелинейное активно-индуктивное сопротивление, управляемое током источника тока 1. Ток высокой частоты , создаваемый генератором 8, замыкается в последовательном колебательном контуре. Величина этого тока полностью определяется упомянутым управляемым сопротивлением и не зависит от сопротивлений дросселей 5 и конденсаторов 6, поскольку они настроены в резонанс

на высокой частоте. Токи помех 1{,ощ, „ замыкаются в двух независимых

ПО ЛЛ

колебательных контурах - левом и правом, присоединенных параллельно к элементам 10 и 11. При условии полной идентичности контуров вьшолняется равенство Х, 1ом. трансформаторе 7 ампер-витки этих токов взаимно уравновешиваются и указанные токи не влияют на выходной блок 9.

Предлагаемое техническое решение позволяет наиболее просто решить проблему передачи сигнала с высокого потенциала на потенциал земли при одновременном уменьшении стоимости высоковольтной изоляции.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОКА ДЛЯ линии ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ СВЕРХВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий измерительный трансформатор с двумя магнитопроводами, общей первичной обмоткой в виде провода линии электропередачи и двумя вторичными обмотками, вспомогательный трансформатор, высоковольтные конденсаторы связи и выходной блок, отличающийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности, в него введены две цепочки смещения, два дросселя и высокочастотный генератор, причем цепочки смещения подключены параллельно вторичным обмоткам измерительного трансформатора, общая точка которых соединена с проводом линии электропередачи, первичная обмотка вспомогательного трансформатора выполнена с заземленным средним выводом, .дроссели через конденсаторы связи подключены к крайним вьшодам соответствующих секций первичной обмотки .с S вспомогательного трансформатора и к одноименным вьшодам вторичных обмоел ток измерительного трансформатора, а высокочастотный генератор и выходной блок включены в цепь вторичной обмотки вспомогательного трансформатора. 4 00 со со О)