RU1784928C - Установка дл электродинамических испытаний устройств релейной защиты и автоматики - Google Patents

Abstract

Использование: предназначено дл  испытаний при исследовании,разработке, наладке , настройке, диагностировании и производственной эксплуатации устройств релейной защиты и автоматики. Сущность изобретени : устройство содержит генератор тестовых воздействий, логический инвертор , формирователи короткого импульса, двоичный счетчик, логический элемент, RS- триггер, переключатель блоков, дешифратор , генератор тактовых импульсов, цифроаналоговые преобразователи. 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к релейной защите, и может быть использовано дл  исследовани , разработки , испытани , наладки и диагностировани  устройств релейной защиты и автоматики, в том числе и многоплечевых быстродействующих дифференциальных защит.

Известны устройства дл  воспроизведени  и моделировани  входных воздействийпридиагностировании функционирующих устройств релейной защиты и автоматики (УРЗА), содержащие ис точник контрольного сигнала, коммутационные аппараты, промежуточные трансформаторы тока (ТТ). Эти устройства предполагают моделирование только установившихс  процессов короткого замыкани  (КЗ) и рекомендуютс  дл  испытани  простых токовых защит неответственных присоединений в схемах электроснабжени  6-35 кВ из-за ограниченного диапазона моделируемых режимов.

Известно устройство испытани  УРЗА в переходных процессам (ПП) путем физического моделировани  ПП в трехфазной цепи , содержащее понижающие трансформаторы, мощный линейный регулируемый дроссель, физические модели ТТ и схему управлени .

Однако это устройство стационарно, громоздко, материалоемко и не позвол ет достаточно полно ибследовать работы дифференциальных защит, т.к. в нем моделируетс  ток короткого замыкани  только дл  одного плеча защиты, и таким образом, исключаетс , например, испытани  дифференциального реле в режимах внутреннего КЗ со сдвинутыми по фазе токами, а также токами со Свободными гармоническими составл ющими и в других режимах.

Известно устройство воспроизведени  ПП дл  испытани  реле в натуральном масштабе времени, содержащее аналоговую вычислительную машину и усилитель мощности собранный по схеме источника тока

со С

VI 00

4 О

к

00

Это устройство позвол ет испытывать простые и сложные реле, например реле направлени  мощности, при переходных процессах с учетом искажений, вносимых измерительными ТТ. Однако оно не позво- 5 л ет исследовать работу реле дифференциальных защит в сложных режимах ПП, например, КЗ со сдвинутыми по фазе токами , ток КЗ с высокочастотными составл ющими . Кроме того, оно занимает весьма 10 большие размеры производственных площадей (гром9здко), сложно и трудоемко в эксплуатации, f.k. Hy KftaeTCJjjB посто нной настройке.

Известно также устройство дл  воспро- 15 изведени  ПП путем моделировани  переходного тока короткого замыкани , которое содержит бл ок запуска, блок моделировани  первичного тока ПП, модели ТТ. фазос- двигающие устройства, усилители тока. По 20 сути и по принципу действи  это устройство  вл етс  электронно-аналоговой моделью ПП входных сигналов дифференциальной защиты, содержащей известную аналоговую модель первичных токов КЗ и электрон- 25 но-аналоговые модели ТТ, выполненные на микроэлектронных элементах и имеющее поэтому уменьшенные массогабаритные размеры. Однако такое моделирование входных сигналов ПП дл  УРЗА имеет огра- 30 ничени  в реализации всего необходимо диапазона режимов дл  проверки работы УРЗА из-за значительного усложнени  и увеличени  количества моделирующих блоков . Например, дл  моделировани  трех- 35 фазного броска намагничивающего тока или тем более тока КЗ с высокочастотными и субгармоническими свободными составл ющими потребуетс  большое количество блоков моделировани  первичного тока, 40 каждый из которых воспроизводил бы свою гармонику и дл  данного режима требующей своей отдельной, точной и длительной настройки. Также дл  моделировани  таких режимов как бросок тока намагничивани  45 силового трансформатора потребуетс  отдельный блок мбделировани  первичного тока такого режима, т.к. требуетс  реализаци  другой математической модели режима. Кроме того, дл  моделировани  вторичных 50 токов различных ТТ, соединенных в разные схемы, в этом устройстве требуетс  индивидуальна  и длительна  настройка блоков нелинейности в модел х ТТ и значительное усложнение последних при моделировании, 55 например, каскадных ТТ,

Известно также устройство воспроизведени  ПП, используемое дл  контрол  метрологических характеристик функциональных преобразователей (его варианты)

то устройство, содержащее управл ющую вычислительную машину (УВМ), три цифро- налоговых преобразовател  (ЦАП), генераор , счетчик, два запоминающих блока (ЗУ), умматор и осциллограф, по приведенной в описании области применени  и структуре ожет примен тьс  лишь только с целью контрол  метрологических характеристик, воспроизводить только сигналы периодичеких функций неизменных от периода к периоду и лишь только дл  контрол  ункциональных слаботочных преобразователей аналоговых вычислительных машин систем автоматики. Это ограничение очевидно из анализа работы по описанию устройства , в котором формирование митационных сигналов производитс  заменой аргумента t на периоде изменени  периодической функции аргументом N/i. Иначе периодическа  функци  на своем периоде замен етс  N значени ми, где N - отношение частоты дискретизации к частое сигнала. Таким образом, задава сь N (например N 256) можно получить определенную и посто нную погрешность преобразовани  на выходе ПАП дл  данной астоты имитируемой периодической функции . Такой структурой построени  достигаетс  высока  точность преобразовани  при расширении диапазона частот.

Однако это устройство по своим возможност м , обусловленным данной структурой , имеет ограниченную область применени  по диапазону испытаний различных УРЗА и не возможности воспроизведени  непериодических ПП. Так, например, при воспроизведении апериодических составл ющих в токах КЗ, в бросках токов на- магничивани ,затухающих

высокочастотных слагающих токов КЗ, насыщени х ТТ в ПП и других непериодических ПП потребовалось бы значительное количество запоминающих блоков с измен емым объемом пам ти и измен емой в каждом периоде структурой управлени . Количество и структура управлени  этих запо- минающих блоков зависела бы от необходимого & данный момент ПП и контролируемого УРЗА. Это усложн ет устройство и не отвечает требованию универсальности, повышает сложность настройки и эксплуатации, увеличивает врем  испытани , ограничивает область применени  и диапазон воспроизводимых ПП в виде периодических функций дл  контролировани  слаботочных отдельно вз тых аналоговых узлов УРЗА.г

Таким образом еречисленн ые устрой- ( ства, в том числе и прототип, имеют ограни- чени  по диапазону характеристик

воспроизводимых сигналов ПП. по диапазону контролируемых УРЗА (например, слож- ные режимы ПП дл  испытани  многоплечевых дифференциальных защит) т.к. они не обладают универсальной струк 5 турой,независимой ни от характера моделируемого ПП, ни от вида замещаемого объекта, ни от вида УРЗА7и не обладают возможностью испытани  УРЗА в целом, не

расчлен   на отдельные функциональные 10 преобразователи, в услови х максимально

приближенных к реальным услови м работы УРЗА в эксплуатации.

В целом, указанные устройства, в том числе и протбтип, не удовлетвор ют совре- 15 менным требовани м универсальности, диапазону функциональных возможностей ни по одному из видов.

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей за счет 20 возможности воспроизведени  непериодических переходных процессов при воздействии на более широкий диапазон номенклатуры контролируемых объектов путем упрощени  и универсализации струк- 25 туры установки дл  электродинамических испытаний устройств релейной защиты и автоматики.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство, содержащее генератор тесто- 30 вых воздействий, генератор тактовых импульсов , счетчик, первый и второй цифроаналоговые преобразователи, клеммы дл  подключени  контролируемого УРЗА , введены первый и второй 35 формирователи коротких импульсов, логический инвертор НЕ, логический элемент И, RS-триггер, дешифратор, переключатель, перва  и втора  группы цифроаналоговых преобразователей.40

В устройстве все признаки, указанные отличительной части формулы изобретени , про вл ют в процессе взаимодействи  присущие им известные свойства, дающие каждый в .отдельности известный 45 положительный эффект. При этом обеспечиваетс  сверхсуммарный технический эффект , обусловленный совокупностью указанных признаков, заключающийс  в обеспечении реализации большего диапа- 50 зона ПП при неизменности и независимости структуры блоков и св зей между ними от форм воспроизводимых сигналов переходного процесса и от вида контролируемого УРЗА, за счет применени  55 цифроаналоговых усилителей тока и напр жени , имеющих однотипную (универсальную ) структуру преобразовани  информации и единую структуру и протокол внешнего управлени  этим преобразованием в каждом канале независимую ни от количества каналов ни от содержани  преобразуемой информации.

На фиг. 1 изображена структурна  схема предлагаемого устройства воспроизведени  переходных процессов в электрических цеп х; на фиг.2 - основные осциллограммы входных и выходных сигналов элементов устройства в процессе преобразовани  информации ПП; на фиг.З- - натурные осциллограммы аналоговых сигналов непериодических ПП на выходе устройства, сфотографированные с индикатора типа ИМ-789 и осциллографа С1-76

Устройство (фиг.1) содержит генератор тестовых воздействий (ГТВ) 1, логический инвертор НЕ 2, вход которого, объединенный с входом первого формировател  короткого импульса ФКИ 1 3 и с входом положительного инкрементировани  единицы двоичного счетчика GT4 , подключен к управл ющему синхровыходу ГТВ 1, управл ющий синхровход которого подключен к выходу второго формировател  короткой импульса ФКИ 2 и 5, вход которого соединен с выходом логического элемента И 6, первый вход которого соединен с выходом- инвертора 2, а второй вход - с инверсным выходом RS-триггера 7, R-вход которого через переключатель блоков S1 8 подключен к соответствующему адресному выходу дешифратора DC 9, управл ющий вход которого соединен с выходом ФКИ 1 3, а адресные входы - с информационными выходами счетчика 4, вход обнулени  которого объединен с S-входом RS-триггера и подключен к выходу генератора тактовых импульсов ГТИ 10.

Генератор ГТИ 10, вырабатыва  сигнал преобразование, подключен своим выходом к синхровходам всех блоков ЦАП, первой 11 и ЦАП второй 12 групп ЦАПов, информационные входы которых объединены и подключены к общей информационной шине, соединенной с выходом информационной шины ГТВ 1. При этом выходы ЦАП первой группы 11  вл ютс  соответствующими выходами установки по току, а второй группы 12 - по напр жению.

В качестве ГТВ 1 может быть использована люба  микроЭВМ либо персональный компьютер, имеющие физические выходы управл ющих и информационнчх шин, инвертор НЕ 2, счетчик 4, олемент И 6, дешифратор 9, ЦАП групп 11 и 12  вл ютс  функционально законченными микросхемными модул ми и подключены по итсест- ным схемам.

Формирователи коротких импульсов ФКИ 1 3 и ФКИ 2 5, генерлор IТИ IO

собраны по известным схемам. Св зи в устройстве выполнены по магистрально-мо- дульному принципу с асинхронным протоколом обмена.

Устройство, согласно предлагаемому изобретению, работает следующим образом . Заранее введенна  любым способом информаци  о необходимом дл  воспроизведени  в данный момент ПП располагаетс  в определенной последовательности в оперативной пам ти ГТВ 1. Переключателем S1 8 выбираетс  необходимое количество i токовых () и j каналов напр жени  О Ю в зависимости от вида и количества (n 1+J) входных электрических цепей данного испытуемого УРЗА, подключенного к выходным клеммам группы ЦАП 11 и группы ЦАП 12.

После пуска программы вывода информации из ГТВ 1 одновременно с по влением первого байта информации на выходе информационной шины, на управл ющем син- хровыходе ГТВ 1 по витс  первый сигнал СИМ (на фиг 2 показаны осциллограммы работы дл  ( 3 + ), который при поступлении через инвертор НЕ 2, логический элемент И 3 и ФКИ2 5 обеспечивает через определенное врем  (необходимое дл  записи информации) по вление сигнала СИП на синхровходе ГТВ 1 дл  подготовки выдачи очередного сигнал СИП и соответствующего байта информации.

Очередной сигнал СИМ, поступа  на вход положительного инкрементировани  единицы счетчика 4 и увеличива  его выходной двоичный код на единицу, подаваемый на адресный вход дешифратора 9, через ФКИ1 3 спуст  врем  (определ емое временем инкрементировани  счетчика 4) поступает также на управл ющий вход дешифратора 9, заставл   его последовательно во времени в соответствии с номерами поступающих сигналов СИМ выставл ть на свих соответствующих выходах сигналы

Запись 1. Запись 2 Запись (I, j) и так

далее. При по влении сигнала СИМ с номером , на n-ном выходе дешифратора, к которому подключен переключатель S1 8, RS-триггер 7 изменит свое состо ние и на втором входе элемента И б исчезнет сигнал логической единицы, что приведет к прерыванию прохождени  ответных сигналов СИП на синхровход ГТВ 1, в результате этого он перейдет в режим ожидани . Таким образом обеспечиваетс  выдача из ГТВ 1 выбранного числа байтов информации о ПП на первом цикле дл  выбранного числа каналов цифроаналогового преобразовани  информации.

При поступлении очередного сигнала Запись (I, j) на вход разрешение записи соответствующего ЦАПа с адресных выходов дешифратора 9 соответствующий байт

информации и устанавливаетс  на входе ЦАПа с соответствующим адресом (номером ).

При генерировании очередного импульса генератор ГТИ 10, подключенный к входу

0 обнулени  счетчика 4 и S-входу RS-триггера 7 переводит в исходное (нулевое) состо ние информационные выходы счетчика и возвращает в исходное состо ние RS-триггер 7, положительным фронтом выходного им5 пульса которого через элемент И 6 ФКИ2 5 вырабатывает ответный сигнал СИП, что позволит ГТВ перейти от режима ожидани  к новому (очередному) циклу преобразовани  информации, при генерировании очередноо го импульса от генератора ГТИ 10 (сигнал Преобразование) по общей линии поступает также на синхровходы всех каналов цифроаналогового преобразовани , которые воспроизвод т в аналоговом виде оче5 редную координату (байт информации) переходного процесса в соответствующей входной цепи подключенного УРЗА. Таким образом достигаетс  синхронное преобразование и воспроизведение ПП на всех вы0 ходах предлагаемого устройства.

По количеству каналов преобразовани  устройство не имеет принципиальных ограничений . Оно Определ етс  лишь выбранным типом счетчика и дешифратора (так,

5 например, при К 155 ИЕ 7 и К156 ИДЗ - оно ограничено 16-ю). Точность воспроизводимых ПП определ етс  быстродействием ГТВ и количеством выбранных каналов (так дл  микроЭВМ Электроника ДЗ-28 и дл 

0 8-МИ каналов можно получить точности воспроизведени  ПП не менее 100 точек на период промышленной частоты). Длительность воспроизоодимых ПП при заданной точности определ етс  объемом оператив5 ной пам ти ПЭВМ.

Таким образом, поставленна  цель изобретени  - расширение функциональных г возможностей устройства воспроизведени  переходных процессов в электрических це0 п х достигаетс  за счет упрощени  и унификации структуры устройства, ее независимостью от параметров, режимов и форм переходных процессов, от видов контролируемых УРЗА,от видов замещаемых

5 объектов. Получены также качественно новые возможности: многократного и точного повторени  ПП; увеличение глубины диагностического контрол  при отсутствии изменений и дополнений во внутренней структуре УРЗА.

Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства завис т от области применени  и использовани  и расчет эффекта в полном объеме не представл етс  возможным из-за отсутстви  отечественных методик технико-экономических расчетов по критери м надежность и устойчивость функционировани  УРЗА, ущербов от ненадежности электроэнергетических систем или аналогичным критери м. Кроме этой составл ющей эффекта, определ емой всесторонней оценкой устойчивости функционировани  и глубиной диагностического контрол  без создани  дополнительных и специально индивидуальных дл  каждого УРЗА устройств диагностировани , предлагаемое устройство имеет составл ющую эффекта от экономии энергетических, материальных и трудовых затрат завис щую на каждом производственном или лабораторном испытании от вида УРЗА, количество которых на крупных эле риче- ских станци х доходит до нескольких сотен, а также при разработке и наладке новых УРЗА, при непредвиденном изменении условий эксплуатации уже установленных или запроектированных к установке УРЗА. Дл  этого достаточно иметь информацию о тех ПП, в которых УРЗА должно быть устойчиво функционировать, полученную при осцил- лографировании аварии в действующей системе , либо зафиксированную при производственных испытани х, полученную на физических модел х или расчетах на ЭВМ

Устройство обладает свойством универсальности применени  и поэтому конкретна  оценка эффективности его использовани  зависит от его распространени  в исследовательских проектных, наладочных и эксплуатационных организаций и предпри тий энергосистем.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Установка дл  электродинамических испытаний устройств релейной защиты и автоматики , содержаща  генератор тестъвих воздействий, первый и второй цкфроанало- говые преобразователи, двоичный счетчик и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом обнулени  двоичного счетчика отличающа с  тем что с целью расширени  функциональных возможностей за счет возможности воспроизведени  непериодических переходных процессов, в него введены первый и второй формирователи коротких импульсов, инвертор , дешифратор, элемент И RS-триггер, переключатель и перва  if втора  группы

   цифроаналоговых преобразователей, информационные входы которых объединены с информационными входами первого и второго цифроаналоговых преобразователей и подключены к выходной информационной

   шине генератора тестовых воздействий, выход первого цифроаналогового преобразовател  и выходы цифроаналоговых преобразователей первой группы  вл ютс  соответствующими выходами установки по

   току, а выход второго цифроаналогового преобразовател  и выходы цифроаналоговых преобразователей второй группы - соответствующими выходами установки по напр жению, входы разрешени  запис и

   всех цифроаналоговых преобразователей соединены через шину с соответствующими адресными выходами дешифратора, один из которых через перекМочате ь подключен к R-входу триггера, соединенного S-входом

   с выходом генератора тактовых импульсов и с объединенными синхровходами цифроаналоговых преобразователей, управл ющий синхровыход генератора тестовых воздействий соединен с входом инвертора,

   объединенным с входом первого формировател  коротких импульсов и со счетным входом двоичного счетчика, управл ющий синхровход генератора тё стовых воздейст- вий подключен к выходу второго формировател  коротких импульсов, вход которого соединен с выходом элемента И, первый вход которого подключен к выходу инвертора , а второй - к инверсному выходу триггера , адресные входы дешифратора

   подключены к соответствующим информационным выходам двоичного счетчика, а вход синхронизации дешифратора соединен с выходом первого формировател  коротких импульсов.

   OD CVJ СТ Т

   со г I -h (Гдюпиос инпт-ыаосЬни

   КI1 I

   JV-iii

   /

   РР

   л //

   llrl

   r + lsU

   Ггй4

   9

   U e

   Г

   1

   „цапнодоеоадозйц

   -Е

   о////

   55ИО/

   П П П П П П

   л

   о

   J

   (Т П П П П ПП П П П П П

   П

   (L

   -д со i.

   со

   М

   со

   Фиг. 2