Устройство для автоматической настройки компенсации емкостного тока однофазного замыкания на землю в электрической сети переменного тока Советский патент 1980 года по МПК H02H1/02 H02H3/16 

3 при возникновении сколько-нибудь значительных расстроек компенсации, Кроме того, в нем не предусмотре.на работа .в режиме устойчивого замыкания. Известно также устройство для экстремальной компенсации емкостных токов утечки с периодической модуляцией индуктивности, состоящее из последовательно соединенных амплитудного детектора, полосового фильтра, настроенного на частоту поиска 1,5-0,5 Гц в нормальном режиме и на 6,25-0,5 Гц в режим однофазного замыкания на землю, релейного усилителя, множительного звена, инерционного звена с зоной нечувствительности, и нелинейного астатического привода дугогасящего реактора 3. Имея значительно более высокую чувствительность к сигналам поисковой модуляции при больших расстройках и будучи принципиально работоспособным в режиме устойчивого замыкания на землю, оно, однако, обладает недостатком, связанным со значительным диапазоном изменения сигналов во входных цепях регулятора (амплитудный детектор полосовой фильтр) при изменении параметров сети. Это особенно сильно проявляется в режиме устойчивого однофазного. замыкания и связано с широким диапазоном изменений сопротивления места замыкания. Сказаййое обуславливает повышенные требования к технической реализации входных цепей и снижени надежности функционирования устройства. Кроме того, резкие изменения напряжений ha входе устройства вызывают переходные процессы во входных цепях, приводящие к задержке в отработке возникающих расстроек Наиболее близким к описываемому устрой ству является устройство йомпенсации емкостного тока однофазного замыкания на зем лю в электрической сети (4. Оно содержит переключающий элемент, входы которого под ключены на напряжение смещения нейтрали к на фазные напряжения, а выход подключен ко Ёходу соединенных последовательно ампли тудного детектора, логарифматора, полосового фильтра, релейного усилителя, множительного звена, фильтра низких частот и астатического исполнительного устройства, связанного с дугогасящим реактором. В описываемое устрой ство входит также генератор поисковых сигналов, выход которого подан на вход тиристорного ключа, периодически шунтирующего добавочный дроссель, включенный последовательно с дугогасящим реактором, посредством чего в индуктивность последнего вводятся поисковые колебания. Второй вход множител ного звена подключен к выходу генератора поисковых сигналов через фазовращатель. причем второй вход фазовращателя соединен с переключающим элементом. Благодаря наличию логарифматора на выходе амплитудного детектора значительно сужен диапазон изменения сигналов во входных цепях регулятора и ослаблены переходные процессы в них.Однако при этом не полностью устраняется влияние резких изменений входного напряжения,, обусловленных изменениями сопротивления места замыкания на землю, а требования к технической реализации логарифматора оказываются трудновыполнимыми. Рассматриваемое устройство чувствительно к помехам, входящим в амплитуду входного напряжения регулятора. Кроме того, оно требует громоздких устройств для введения поисковых сигналов в индуктивность дугогасящего реактора, если в качестве последнего используется дуго, гасящий реактор плунжерного типа, а наличие логарифиатора дополнительно усложняет регулятор. Цель Изобретения - упрощение и повышение помехоустойчивости устройства. Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее переключающий элемент, входы которого подключены к датчику напряжения смещения нейтрали и к датчикам фазных напряжений, со.единенные последовательно полосовой фильтр, основной релейный усилитель, множительное звено, фильтр низких частот и .астатический исполнительный орган, соединенНЬ1Й с дугогасящим реактором, а также генерйтор поисковых сигналов, выход которого одноврса1е:нно соединен с элементом ввода, поисковых сигналов через тиристорный ключ, и через фазовращатель подключен ко второму входу множитального звена, причем второй вход фазовращателя соединен с первым выходом переключающего элемента, между вторым, выходом переключающего элемента и входом полосового фильтра включены последовательно вновь введенные дополнительный релейный усилитель и фазовый детектор, а элемент ввода поисковых сигналов выполнен в виде резистора. На фиг. 1 показана блок-схема устройства для автоматической настройки компенсации емкостного тока однофазного замыкания на землю в электрической сети; на ф1П-. 2 график зависимости фазы Ц напряжения смещения нейтрали от индуктивйости L дугогасящего реактора при двух крайних значениях добротности Q и Q , соответствующих введенному поисковому сигналу. Блок-схема устройства содержит объект 1 управления - сеть с компенсацией емкостных токов, дугогасящий реактор 2, включенньш в сеть 1, элемент ввода поисковых сигналов. 57 выполненный в ввде резистора 3, подключенны последовательно или параллельно дугогасящему реактору 2, тнристорный ключ 4, соединенный с резистором 3, генератор 5 поискового сигнала, выход которого подключен ко входу ключа 4, переключающий элемент 6, на вход которого поданы фазные напряжения сети , а выход подключен ко входу соединенных последовательно дополнительного релейного усилителя 7, фазового детектора 8, полосового фильтра 9, основного релейного усилителя 10, множительного звена 11, фильтра 12 низких частот и астатического исполнительного органа 13, связанного с дугогасящим реактором 2 а также фазовращатель 14, первый вход которого соединен с выходом генератора 5 поиско вых сигналов, второй вход - с переключающим элементом 6, а выход подключен ко второму входу множительного звена 11. Устройство работает следующим образом. Генератор 5 поискового сигнала вырабатывает периодический сигнал прямоугольной формы, который управляет тиристорным ключом 4, коммут:иру1ощим резистор 3, включенный последовательно или параллельно дугогасящему реактору 2. Коммутации резистора 3 вызывают появление периодической поисковой модуляции добротности контура нулевой после довательности сети 1; шунтирование тиристорным ключом 4 резистора 3 (если последний включен последовательно с дугогасящим реактором 2) или отключение ключом 4 резистора 3 (в случае его параллельного подключения к дугогасящему реактору 2) обуславливает соответственно повыщение добротности контура нулевой последовательности со значения Q до С д и наоборот. В результате в фазе напряжения е(0 на дугогасящем реакторе 2 (в нормальном режиме эксплуатации сети) или в фазе напряжения на поврежденной фазе (пропорционального тОку через место замыкания в режиме устойчивого однофазного замыкания) появляются колебания, несущие информацию о величине и знаке расстройки компенсащш. Действительно пусть в нормальном режиме работы сети индук тивность дугогасящего реактора 2 имеет значение, меньшее резонансного (фнг. 2, точка А). Тогда уменьшение добротности контура в процессе введения поисковых сигналов вызовет уменьшение значения фазы напряжения e{t) а увеличение добротности - увеличениё t. Сказанное является следствием перехода на фиг. 2 с кривой 15, представляющей собой .зависимость фазь Ц напряжения e(t) на дуго гасящем реакторе 2 от его индуктивности при добротности контура нулевой последователь;Ности, равной Qrj , на кривую 16, отображающую аналогичную зависимость при добротности, равной Q 7 (Д Q ,) и обратно. Если индуктивность дугогасящего реактора больше резонансной (фиг. 2, точка В), то уменьшение добротности Q контура вследствие введения поисковых сигналов вызовет увеличение значения фазы Ц и наоборот. В резонансе (фиг. 2, точка С) введение .поисковой модуляции добротности колебательного контура не вызывает колебаний фазы напряжения на дугогасящем реакторе 2. Таким образом, введение поисковых сигналов в добротность колебательного контура путем коммутации резистора 3 ключом 4 вызывает появление в фазе напряжения e(t) на дугогасящем реакторе 2 колебаний, примерно совпадающих по фазе,с поис- ковыми колебаниями при- индуктивности дугогасящего реактора 2 меньшей резонансной, находящихся в противофазе с ними если индуктивность дугогасящего реактора больше резонансной, и равных О в случае резонанса в контуре нулевой последовательности. В режиме устойчивого замыкания на землю, которому соответствуют кривые 17 (при добротности Q) и 18 (при Добротности Q 2, Q Q 7. на фиг. коммутация резистора 3 приводит к .колебаниям фазы напряжения на поврежденной фазе сети (или, что эквивалентно, фазы тока через место замыкания) которые, в противоположность рассмотренному случаю нормального режима эксплуатации сети, находятся в противофазе с коисковыми колебаниями, если индуктивность дугогасящего реактора 2 меньше резонансной, и в фазе с ними в противном случае напряжение C(t ) на дугогасяшем реакторе 2 в нормальном режиме эксплуатации сети или напряжение на поврежденной фазе (t)0- ,3) в режиме устойчивого замыкания подается посредством переключающего элемента б на вход дополнительного релейного усилителя 7. Наличие последнего делает устройство нечувствительным к изменениям амплитуды входного сигнала. Периодические колебания с частотой поиска выделяются из фазы сигнала на выходе дополнительного релейного усилителя 7 с помощью фазового детектора 8 и полосового фильтра 9, настроенного на частоту поиска. Пройдя через основной релейный усилитель 10, они принимают вид сигнала прямоугольной формы с амплитудой, не зависящей от амплитуды сигнала на выходе полосового фильтра 9. Наличие основНого релейного усилителя 10 позволяет также упростить множительное звено 11 до простейшего логического устройства и сделать выполняемое им перемножение To4tn.iM. Множительное звено 11 осуществляет сравнеие фазы сигнала на выходе основного релей1..гё %:-:т 1, Horo усилителя 10 с фазой опорного сигнала (1),в результате чего на его выходе появляется напряжение и{И,медпенная составляющая которого определяется знаком расстройки компенсации. Названнай составляющая выделяется посредством фильтра низ1сих а тот 12 и поступает иа вход астатического исполнительного органа 13, изменяющего индуктивность дугогасяшего реактора 2 в нужную сторону. Опорный сигнал Су()миожительного звена И формируется из поискового сигнала iCfQ(t) с помощью фазовращателч 14, управляемого Переключающим элементом 6. Фазовращатель 1 вносит в поисковый сигнал нулевой фазовьш сдвиг в, нормальном режиме и сдвиг/равный 180° С в режиме устойчивого замыкания, что обеспечивает устойчивость системы в обеих режимах работы. Наличие дополнительного релейного усилите ля 7 после переключающего элемента 6 делает устройство нечувствительным к любым измене ниям входного напряжения регулятора, что особенно важно в режиме устойчивого замыка ПИЯ, поскольку этом режиме диапазон изме нения входного напряжения (напряжения на поврежденной фазе), обусловленный главным образом изменениями сопротивления места замыкания, особенно широк. Изменения параметров объекта управления в случае, когда осуществляется поисковая , модулящм добро ности нулевой последовательности сети, меньще влияют на величину периодических колебаний фазы сигнаЯа, подаваемого на вход регулятора, по сравнению с влиянием аналогичных изменений на величину периодических колебаний в амплитуде входного сигнала в том случае, когда осуществляется поисковая модуляция индуктивности дугогасящего реактора, как это имеет место в устрой стве-прототипе. Это позволяет Существенно ослабить требования к технической реализации входных устройств регулятора И ЯШь1сить надежность его работы. Заявляемое устройство обладает повыщенной помехоустойчивостью по отнощению к помехам, входящим в ампли Туду сигнала, поступающего на вхЪд уст|ройств Резкие изменения сопротивления места замыкания не вызывает возникновения переходных процессов во входных цепях регулятора. Применение заявляемого устройства совместно С д тогасящи1Ли реакторами плунжерного типа позволяет также упростить и удешевить устройства введения Поисковых сигналов,

748620 поскольку для .них не требуется теперь громоздких дополнительных катушек индуктивности.- Из устройства исключен логарифматор, что приводит к его дополнительному упрощению. Таким образом, применение данного устройства позволит повысить надежность и качество функционирования CHcte i автоматической настройки компенсации, а также приведет к их упрощению и удешевлению, что повысит эффективность автоматической настройки компенсации и следовательно - надежность электроснабжения. Формула изобретения Устройство для автоматической настройки компенсации ёмкостного тока однофазного замыкания на землю в электрической сети переменного тока, содержащее переключающий элемент, входы которого подключены к датчик нйпряжейИя смещения нейтрали и к датчикам фазных напряжений сети, соединенные последовательно полосовой фильтр, основной релейньгй усилитель, множительное звено, фильтр низких частот и астатический исполнительный орган, соединенный с дугогасящим реактором, а также генератор поисковых сигналов, выход которого одновременно соединен с элементом ввода прискрвьгх сигналов через тиристорный ключ и фазовращатель подключен ко второму входу множительного звена, причем второй вход фазовращателя соединен с первым выходом переключающего элемента, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения помехоустойчивости и чувствительности, между вторым выходом переключающего элемента и входом полосового фильтра включены последовательно вновь введенные дополнительный релейный усилитель и фазовый детектор, а элемент ввода поисковых сигналов выполнен в виде резистора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 150156, кл. Н 02 J 3/18, 1955. 2.Авторское свидетельство СССР № 491180, кл. Н 02 Н 1/02, 1971. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке N 2366758/07, кл. Н 02 Н 3/16, 01.06.76. 4.Разработка и внедрение автоматической системы управления компенсацией емкостйых токов однофазщх замь1каний в кабельных сетях. Донецкий политехнический институт, 1977, N 77041980.

Ж1

Фа а. 2