RO103585B1 - Aparat pentru detectarea automată a pendulațiilor și deconectare, în caz de nesincronism - Google Patents

Abstract

Invenția se referă la un aparat pentru detectarea automată a pendulațiilor și deconectarea, în caz de nesincronism, format dintr-un bloc de prelucrare semnale analogice, preluate printr-un racord din sistemul de supravegheat, conectat cu un bloc de prelucrare semnale logice, prevăzut cu panou de control și afișare și care comandă un circuit de declanșare , protecție, prelucrarea semnalelor analogice făcîndu-se cu două detectoare de vîrf și o serie de comparatoare și porți de transmitere a semnalului de la un bistabil și două monostabile, iar prelucrarea semnalelor logice se realizează cu două numărătoare decodoare și o serie de porți ce permit trecerea condiționată a semnalelor de la trei bistabile.

Description

Invenția se refera la un aparat care determină automat pendulațiile apărute în sistemele energetice, deconectînd, în situația apariției pendulațiilor, regiuni capabile de a funcționa stabil sau linii de interconexiuni, afectate de acest fenomen:

în scopul depistării pendulațiilor în sistem, se cunosc instalații fie compuse din relee direcționale de putere, relee de curent maxim și relee de frecvență, fie cu relee de de buclaj și convertizoare analog numerice/1/, fie compuse din trei dispozitive ce pun în evidență mersul asicron și sensul alunecării.

Instalațiile și dispozitivele utilizate prezintă, în principal dezavantajele:

- toate instalațiile și dispozitivele au gabarite mari și fiabilitate mai scăzută datorită marii lor complexități;

- instalațiile au preț de cost ridicat.

Scopul invenției este creșterea fiabilității în depistarea defecțiunilor de pendulație în exploatarea sistemului energetic și protejarea prin deconectare.

Problema pe care o rezolvă invenția este realizarea unui aparat pentru detectarea automată a pendulațiilor, separarea față de alte tipuri de defecte ca scurcircuite, variații lente de tensiune și deconectarea, în caz de nesincronism.

Aparatul pentru detectarea automată a pendulațiilor și deconectare în caz de nesincronism, conform invenției, elimină dezavantajele soluțiilor cunoscute, prezentate, prin aceea că este format dintr-un bloc de prelucrare semnale analogice, prelevate, printr-un racord din sistemul de supravegheat, conectat cu un bloc de prelucrare semnale logice, prevăzut cu panou de control și afișare și care comandă un circuit de declanșare protecție, prelucrarea semnalelor analogice făcîndu-se cu două detectoare de vîrf și o serie de comparatoare și porți de transmitere a semnalului de la un bistabil și două monostabile, iar prelucrarea semnalelor logice se realizează cu două numărătoare decodoare și o serie de porți ce permit trecerea condiționată a semnalelor de la trei bistabile. 2

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției, în legătură cu fig.l... ...4, care reprezintă:

- fig.l, schema bloc a aparatului;

- fig.2, schemă logică de realizare a blocului de prelucrare semnale analogice;

- fig.3, schemă de principiu a blocului de prelucrare semnale logice;

- fig.4, organigrama de funcționare a aparatului.

Conform invenției, aparatul pentru detectarea automată a pendulațiilor și deconectare, în caz de nesincronism, este realizat (fig.l) dintr-un bloc prelucrare semnale analogice BPSA printr-un racord R din sistemul supravegheat, conectat cu un bloc prelucrare semnale logice BPSL, prevăzut cu un panou control și afișare PCA și care comandă un circuit declanșare protecție CDP.

Aceste blocuri sînt alimentate de o sursă

SA. .

Blocul de prelucrare a semnalelor analogice BPSA este realizat conform unei scheme logice prezentate în fig. 2 cu circuite integrate și este conectat la sistemul supravegheat prin racordul R, format dintr-un transformator TR_l5 urmat de un redresor în punte PR cu stabiloizator Ί\, asigurîndu-se calitatea semnalului primit.

Acest bloc este format din două detectoare de vîrf, DVj, DV₂, la care se aplică la o intrare tensiunea redresată de la racord Vr_m, Ia altă intrare tensiunea LD_ls respectiv LD₂ de la ieșirea Q respectiv Q a unui bistabil B₂ comandat de tensiunea V, din colectorul tranzistorului Tj, iar la a treia intrare semnalul RST₂ respectiv RST₂ de la ieșirea unor porți SI P₂, respectiv P₂.

Aceste porți au o ieșire comună la care se aplică Vj, la a doua intrare aplicîndu-se tensiunea bistabilului B₂ de la ieșirea Q respectiv Q. Detectoarele de vîrf DVj respectiv DV₂ sînt conectate în continuare cu comparatoare CC₂ CC₂ CC₃ CC₄ la care se aplică semnalele de la ieșire Vvl respactiv Vv2. Ieșirile comparatoarelor CCj CC₂ CC₃ CC₄ constituie cîte o intrare a unor porți SI respectiv P₃P₄P₅P₆ cărora li se aplică pe a doua intrare semnalul de la ieșirea Q a bistabilului Bj la P₃P₅ și de la QlaP₄P_e.

Alte două comparatoare CC₅,CC₆ ale tensiunii comune de referință V ref de la sursa de referință SR de pe un potențio-, metru Rp cu semnalele Vv_1? respectiv Vv₂ sînt conectate prin inversoare la o poartă SI, P₇ și direct la o poartă. SI P_s. Porțile Pj și P₄ respectiv P₂ și P₃ sînt conectate la intrările unor porți SA U P₉ respectiv P₁₀ care, la rîndul lor, sînt conectate la o intrare a uUor porți SI P_n respectiv P₁₂ la un bistabil B₂ ca și prin inversoare I_l5I₂ la intrările unei porți SI Pn, la a treia intrare a acestei porți P₁₃ se aplică un semnal de sincronizare provenit de la două monostobile M_l5M₂ înseriate cu perioadele de 7 ms și 0,15 ms comandate de semnalul V_l5 semnal de sincronizare ce se aplică și porților Ρ₁₃,Ρ₁₂, bistabilului B₂ și unei porți S/,P_J4.

Blocul de prelucrare a semnalelor logice BPSL realizat conform unei scheme de principiu redată în fig.3 este compus din două numărătoare decodoare bistabile NDj respectiv ND₂ care prin porți SI Pn respectiv P₁₆ sînt conectate cu ieșirile porților P_n respectiv P₁₂ la care se obțin semnalele TSC respectiv TCR.

Acest bloc mai include un bistabil B₃ tot la ieșirea porții P₁₄ unde se obține semnalul TMSP și care are la ieșirile Q respectiv Q conectată cîte o poartă SI P₁₇,P₁₈ la ale căror ieșiri se obțin semnalele SR respectiv SA.

A doua intrare a porți P₁₇ e conectată prin inversor I₃ la a patra celulă a numărătorului NDj, iar a doua intrare a porții P₁₅ este conectată la celula a zecea a aceluiași numărător ND₃ ca și la intrarea R a unui bistabil B₄. Ieșirea Q a acestuia e conectată la a doua intrare a porții Pn, iar ieșirea Q constituie o intrare a unei porți SI P₁₉, la cealaltă intrare aplicînduse semnalul TCR, iar la ieșirea sa obținîndu-se semnalul SN. A doua intrare a porții Pjjj este conectată cu a doua intrare a unei porți SI P20 prin care e comandat de către numărătorul ND₂ celula 1, pe intrarea T, un bistabil B_s la a cărui ieșire se obține un semnal CR.

Celulele de numărare 1,2,3, ale numărătorului ND₂ prin inversoare sînt conectate la cîte o intrare a unor porți P₂bp22,I*23 care primesc pe cealaltă intrare comună, semnalul TSC, la ieșirea comună obținîndu-se un semnal CN.

De la celula 4 a ND₂ se obține atît semnal SFP cît și un alt semnal PS.

, Inițializarea numărătoarelor ND₂ respectiv ND₁ se face cu un semnal RST respectiv RST obținut prin inversor sau direct de la ieșirea unui tranzistor T₂ comandat în bază în paralele atît de un circuit de RST la pornire, cît și de un monostabil M₃ declanșat de o poartă SI P₁₇ pe ale cărei intrări se aplică următoarele semnale:

- scădere insuficintă în amplitudine

SR - scădere prea rapidă

SN - scădere insuficientă ca număr

SFP - sfirșit pendulație singulară

CR - creștere prea rapidă

CN - creștere insuficintă ca număr

SP - apariția scăderii după creștere sau invers

- semnal staționar

PS - pendulație singulară

UPM - semnal pentru pendulații multiple- _

Aceleași semnale RST inițializează și circuitele basculante bistabilele B₃B₄B_S.

Funcționarea aparatului este următoarea:

Avînd în vedere că pendulația este asemănătoare unei modulații de amplitudine, durata unei alternanțe este de 10 ms.

Aparatul are rolul de a selecta pendulațiile pînă 5 Hz, aceasta însemnînd o durată de cca.200 ms. din cca.20 semiperioade.

Funcționează foarte bine și pentru pendulații ce durează 1-3 s caracteristice sistemelor de mărime a celui românesc. ·

Se consideră pendulația ca fiind scăderea tensiunii în timpul a cel puțin 10 alternanțe succesive - restul fiind memorate, urmate de o creștere a tensiunii în timpul a cel puțin 4 alternanțe succesive. Pentru simplificare la creștere s-au considerat 4, creșterile următoare fiind memorate. Pentru pendulații de frecvență mai scăzută numărul creșterilor și al .scăderilor este mai ma103585 re ca 10, dar aparatul urmărește numărul 10 la scădere și 4 la creștere, depășirile fiind memorate. Pentru a avea de-a face cu o pendulație sesizată de aparat se mai pun cîteva condiții suplimentare de separare a pendulațiilor generate de alte tipuri de defect. Se fixează o tensiune de referință V_p (tensiune de prag) ce poate fi reglată între (40 - 80)% din tensiunea nominală.

în cazul sucrtcircuitelor tensiunea scade brusc și pentru a nu lucra aparatul la acest tip de defect sesizat de alte protecții se impune condiția că, dacă a patra alternanță este sub V_p ca valoare de vîrf, atunci se resetează totul și aparatul este repus în stare inițială.

De asemenea, dacă a zecea alternanță de scădere nu este sub prag înseamnă că, scăderile de tensiune sînt insuficiente și această abatere a tensiunii este nînsemnată neafectînd siguranța rețelei.

Și în acest caz aparatul este repus în stare inițială de lucru. ,

Pentru ca scăderea să fie suficient de mare s-a impus ca a doua alternanță de creștere să fie sub prag. Creșterile și scăderile trebuie să fie succesive și urmărind legea amintită, neîntrerupte de sens invers sau perioade de staționare ceea ce implică reducerea la 0. Pendulația multiplă ește constituită din una sau mai multe pendulații succesive, neseparate de variații care nu constituie pendulații sau de perioade de staționare.

Aparatul, prin elementele sale principale - detectoarele de vîrf, compară fiecare alternanță cu precedenta, în caz de scăderi se emit impulsuri de scădere TSC tact scădere; în caz de creșteri impulsuri de creștere TCR - tact creștere, iar la staționare SS; declanșare reset staționare, prin intermediul comparatoarelor.

Funcționarea este descrisă simplist de organigrama din fig.4.

Pierderea sincronismului corespunde unei diminuări a tensiunii și se consideră aceasta ca prim tact de scădere.

Compararea are loc numai în sincronism iar numărarea alternanțelor de ace10 lași fel se realizează de către numărătoarele decodoare.

Urmărind organigrama se constată că la a patra alternanță se efectuează o comparație Vrm £ V_p unde Vrm - tensiunea rețelei măsurate, cînd se elimină scurtcircuitele, iar după a zecea alternanță de scădere sau a doua de creștere, scăderile de tensiune nesemnificative. Pendulația simplă P.S. poate conduce la acționarea declanșării sau. să se reseteze urmărind prima pendulație.

Blocul de prelucrare a semnalelor analogice BPSA urmărește tensiunea rețelei controlate și transformă variația amplitudinii în impulsuri electrice, de o anumită durată, care vor fi prelucrate în blocuri pentru prelucrarea semnalelor logice BPST, pentru a determina apariția pendulației.

Detectoarele de vîrf DVj, DV₂ sînt comandate de semnalele logice TTL denumite RST, ștergere și LD încarcă.

Ambele semnale sînt active cînd sînt la nivel logic 1.

Semnalul urmărit se ia prin intermediul transformatorului TR1 din secundarul transformatoarelor de tensiune, secundare ce sînt de 100 V sau 100/4ț/3v -funcție de tipul transformatoarelor TR1. în continuare este redresat bialtemanță de puntea PR sînt tăiate vîrfurile negative și este împiedicată polarizarea inversă a joncțiunii DE a tranzistorului Tj. .

Pentru generarea semnalelor de comandă și a semnalului de sincronizare SINCRO care coordonează funcționarea circuitelor de formare a impulsurilor de date se pornește de la un impuls obținut în colectorul tranzistorului Tj la fiecare trecere prin zero a .tensiunii măsurate Vrm. Durata acestor impulsuri de 0,25 ms, iar perioada de repetiție este de 10 m (în cazul rețelelor de 50Hz).

Cele patru comparatoare CC₂ CC₄ au, CCj și CC₂, Ia ieșire tensiune ridicată 1 TTL atunci cînd V_vl > V_v2, iar CC₃ și CC₄ atunci cînd V_v2 > V_vl.

Pentru a realiza comparația la momentul potrivit ieșirile porților P₉,P_J0 vor fi admise prin porțile P_n,P₁₂ numai la prezența semnalului SINCRO.

Cînd K_v2=K_v2 la intrarea porții P₁₃ avem semnalele logice 1 obținute prin negarea semnalului 0 logic de la P₉ și respectiv a semnalului SINCRO.

Comparatoarele CC5,CC6 împreună cu inversoarele și porțile P₇,P_g,P₁₄ formează încă două semnale ce sînt luate în considerație TMSP și CRVP.

Cînd V_vl și V_v2 sînt mai mici decît V_p la ieșirea porții P₁₄ în prezența semnalului SINCRO obținem TMSP, tact măsurat sub prag.

Cînd V_vl și V_v2 sînt mai mari obținem semnalul CRVP, creștere în funcție de prag.

Cînd V_vl și V_v2 sînt diferite și cuprind V_p atunci nu se pot obține nici unul din semnalele TMSP sau CRVP.

Blocul de prelucrare a semnalelor logice, BPSL activează blocul pentru declanșarea protecției în cazul în care prelucrînd impulsurile de date primite de la BPSA se constată apariția pendulației.

Circuitul de pornire prin intermediul tranzistorului T₂ va genera semnalul RST care împreună cu RST va impune starea inițială pentru numărătoarele și circuitele basculante din schemă.

Starea circuitelor din BPSL rămîne neschimbată pînă cînd nu vine un impuls TSC.

Dacă la al patrulea impuls V_rm<V_p se acționează prin inversorul I₃ la poarta P₁₇ și la RST.

Dacă V_m>V_p se continuă testarea pînă la apariția celui de al zecelea impuls cînd se acționează circuitul basculant B₄ prin intrarea R, și oprește intrarea altor impulsuri de scădere la numărătorul ND₂ blocînd poarta P₁₅. Ieșirea Q a circuitului B₄ deschide poarta astfel încît impulsurile de creștere pot fi înregistrate de către numărătorul ND₂. Dacă a sosit un impuls de creștere prin inversorul I₄ se deschide poarta P₂₁ și se generează semnalul RST.

Poarta P₁₉ care generează un impuls de ștergere la fiecare impuls de creștere atîta timp cît circuitul basculant B₄ nu a fost acționat după sosirea impulsului pe intrarea R a B₄, se blochează.

Dacă primul impuls de creștere este urmat de un al doilea tot decreștere, circuitul basculant B_s verifică dacă nivelul semnalului V^ este sub sau peste V . Cînd al doilea impuls de creștere găsește V_rm>V_p se produce impulsul RST. în caz contrar numărarea impulsurilor'de creștere se continuă. După patru impulsuri succesive de creștere se va forma primul impuls de pendulație singulară. în funcție de programarea efectuată declanșează circuitul de protecție la prima pendulație sau după mai multe pendulații succesive. Aceste impulsuri au o durată de 0,15 ms sincronizare cn SINCRO.

Aparatul pentru detectarea automată a pendulațiilor din sistem și deconectare în caz de nesincronism, conform invenției, prizintă următoarele avantaje:

- realizează supravegherea continuă a sistemului energetic, asigurînd toate datele necesare luării unor decizii corecte, la un moment dat în exploatarea acestora.

- asigură protejarea acestora în regim manual sau automat.

- aparatul asigură o fiabilitate ridicată, realizînd parametrii de exploatare superiori instalațiilor și aparaturii similare existente.

- datorită volumului mic nu necesită volum de investiție suplimentară putînd fi introdus în exploatare în investițiile existente.

- aparatul este util în automatica de sistem pentru situații de insularizare, zonare, descărcări automate sau manuale de sarcină a sistemului energetic.

Claims (3)

1. Revendicări

   1. Aparat pentru detectarea automată a pendulațiilor și deconectare, în caz de nesincronism, caracterizat prin aceea că este format dintr-un bloc de prelucrare semnale analogice (BPSA) prelevate printr-un racord (R) din sistemul supravegheat, conectat cu un bloc de prelucrare semnale logice (BPSL) prevăzut cu un panou de control și afișare (PCA) și care comandă un circuit de declanșare protecție (CDP), aceste blocuri fiind alimentate de la o sursă , de alimentare (SA).
2. 2. Aparat conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că blocurile de prelucrare a semnalelor analogice (BPSA) sînt formate din două detectoare de vîrf (DV₁₉ dv₂) conectate pe de o parte prin redresor (PR) la racord (R), pe de altă parte respectiv cu ieșirile unui bistabil (Bi) comandat de la racord (R) prin redresor (PR) și stabilizator (Ί\) conectarea cu ieșirile bistabilului (Bi) făcîndu-se atît direct, cît și prin cîte o poartă (P₃,P₂) ce are o intrare comună comandată de la stabilizator (Tj), ieșirile detectoarelor (DV_l5DV₂) fiind conectate atît la două comparatoare (CC_S,CC₆) cu o tensiune de referință (Vref.), care printr-o poartă S/(P₈), dau un semnal creștere în funcție de prag (CRVP), iar prin inversoare conectate la o poartă (P₇) urmată de o altă poartă (P₁₄) validată de semnalul de la două monostabile în cascadă (Mj, M₂) comandate de la stabilizator (T-,), un alt semnal tact măsurat sub prag (TMSP), cît și la alte patru comparatoare (CC_l5CC₂, CC₃,CC₄) ce comandă patru porți SI (P₃, P₄,P₅,P₆) cîte două validate de cîte o ieșire a bistabilului (B₃) și care, cîte două, sînt conectate la două porți SAU (P₉,P₁₀) care prin două porți SI (P_11;P₁₂) validate de monostabile (M_l5M₂) dau timpul de scădere după creștere (TSC) respectiv timpul de creștere rapidă (TCR), ieșirile porților SAU (P₉,P₁₀) constituind și intrările unui bistabil (B₂) de la care se obține semnalul de creștere după scădere sau invers (SP) ca și, prin inversoare, intrările unei porți SI (P₁₃) de la care se obține semnalul staționar (SS) la mabele (B₂ și io

   P₁₃) fiind conectat și monostabilul (M₂).
3. 3. Aparat conform revendicării 1, caracterizat prin aceea ca blocul de prelucrare semnale logice (BPSL) este format 5 din două numărătoare decodoare (MD„ MD₂) comandate prin porți (P₁₅,P₁₆) de timp scădere după creștere (TSC), respectiv timp de creștere rapidă (TCR), porți validate de un bistabil (B₄) care printr-o

   10 altă poartă (P₁₉) validată de al doilea semnal (TCR) dă un semnal de scădere insuficientă ca număr (SN) de la primul numărător (NDj) la care se aplică semnal de pendulații multiple (UPM) și care prin

   15 inversor (I₃) fiind atacată o poartă (P₁₇) de la care se obține semnal de scădere prea rapidă (SR) și care e validată de o ieșire a unui bistabil (B₃) cealaltă ieșire comandînd o poartă (P₁₈) la care se obține semnal de

   20 scădere insuficientă în amplitudine (SA), de la a patra ieșire a celui de al doilea numărător (ND₂) obținîndu-se semnal de pendulație singulară negat (PS) și de sfîrșit de pendulație singulară (SFP) în timp ce

   25 de la primele trei ieșiri, prin inversoare (bJsJs) §i P^orP (^P2i>^P22>^P2₃) validate de primul semnal (TSC) se obține semnal de creștere insuficientă ca număr (CN), semnal de creștere prea rapidă (CR) obținîndu-se de la un bistabil (B₅) comandat printr-o poartă (P₂₀), tot de la prima ieșre a numărătorului al doilea (ND₂), semnalele de ieșire ale acestui bloc (SA,SM,CM,SP, SR,SFP,CR,SS) printr-o poartă S/(P₂₄) și monostabil comandînd un tranzistor final (T₂) la care e conectat și circuitul de creștere la pornire și care furnizează semnalul de resetare (RST, RST) a numărătoarelor (NDj, ND₂) și bistabilelor (B₃,B₄,B₅).

   (56)Referințe bibliografice

   Brevet Franța nr.2067708