RU2072604C1 - Method for suppression of arc short circuits to earth in load windings and supplying transformers of three- phase supply line with non-grounded neutral wire - Google Patents
Method for suppression of arc short circuits to earth in load windings and supplying transformers of three- phase supply line with non-grounded neutral wire Download PDFInfo
- Publication number
- RU2072604C1 RU2072604C1 RU94006057A RU94006057A RU2072604C1 RU 2072604 C1 RU2072604 C1 RU 2072604C1 RU 94006057 A RU94006057 A RU 94006057A RU 94006057 A RU94006057 A RU 94006057A RU 2072604 C1 RU2072604 C1 RU 2072604C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- emf
- amplitude
- neutral
- network
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Description
Способ относится к электроэнергетике и может использоваться в трехфазных высоковольтных сетях с резонансным заземлением нейтрали, главным образом, в сетях с большим количеством трансформаторных и двигательных нагрузок. The method relates to the electric power industry and can be used in three-phase high-voltage networks with resonant neutral grounding, mainly in networks with a large number of transformer and motor loads.
Известен способ подавления дуговых однофазных замыканий на землю (ОЗНЗ) [1] заключающийся в измерении фазных напряжений и напряжения смещения нейтрали, распознавании ОЗНЗ, распознавании поврежденной фазы, компенсации реактивной составляющей тока однофазного замыкания при помощи дугогасящего реактора и управлении компенсацией емкостной составляющей (КЕС) по проекции вектора напряжения поврежденной фазы на вектор, ортогональный вектору напряжения смещения нейтрали. There is a method of suppressing single-phase arc faults on earth (OZNZ) [1] which consists in measuring phase voltages and neutral bias voltage, recognizing OZNZ, recognizing a damaged phase, compensating the reactive component of the current of a single-phase fault using an arc suppression reactor and controlling the compensation of the capacitive component (CES) by projection of the voltage vector of the damaged phase onto a vector orthogonal to the neutral bias voltage vector.
Недостатком способа является невозможность полного подавления дуговых ОЗНЗ, так как он не предусматривает компенсации активной составляющей тока ОЗНЗ. The disadvantage of this method is the inability to completely suppress the arc OZNZ, since it does not provide compensation for the active component of the current OZNZ.
Известен способ [2] подавления дуговых ОЗНЗ, заключающийся в распознавании режима ОЗНЗ, распознавании поврежденной фазы и искусственном замыкании (шунтировании) поврежденной фазы на землю. A known method [2] of suppressing arc OZNZ, which consists in recognizing the mode of OZNZ, recognition of the damaged phase and artificial short circuit (bypass) of the damaged phase to the ground.
Другой способ [3] использует вместо шунтирования включение между нейтралью сети и землей источника с ЭДС, равной ЭДС поврежденной фазы. Оба эти способа приводят к коротким замыканием в том случае, если замыкание на землю (ЗНЗ) возникло не в фазном проводнике сети, а в обмотке двигателя или трансформатора (питающего или нагрузки), и этим лишь усугубляют аварию, если напряжение на дуговом промежутке больше напряжения Uоб обрыва дуги.Another method [3] uses instead of shunting the inclusion between the network neutral and the ground of the source with an EMF equal to the EMF of the damaged phase. Both of these methods lead to a short circuit in the event that an earth fault (ZN) does not occur in the phase conductor of the network, but in the winding of the motor or transformer (supply or load), and this only aggravates the accident if the voltage on the arc gap is greater than the voltage U about arc break.
Наиболее близким к предлагаемому является способ подавления дуговых замыканий между фазами сети и землей [4] Данный способ состоит в измерении мгновенных значений фазных напряжений сети и напряжения смещения нейтрали, распознавании дугового ОЗНЗ и поврежденной фазы, компенсации емкостной составляющей (посредством трансформатора Бауха, в котором реактор цепи разомкнутого треугольника вторичных обмоток коммутируется тиристорным ключом) и активной составляющей (посредством дополнительного дросселя, коммутируемого другим тиристорным ключом и подсоединяемого параллельно одной из фазных вторичных обмоток упомянутого трансформатора Бауха) и управлении компенсацией указанных составляющих по проекциям вектора напряжения смещения нейтрали на вектор ЭДС поврежденной фазы (для активной составляющей) и на ортогональный ему вектор ЭДС между неповрежденными фазами (для емкостной составляющей). Способ-прототип способен полностью подавлять дуговые процессы при замыканиях между фазными проводниками сети и землей (то есть ОЗНЗ). Он не приводит к коротким замыканиям в тех случаях, когда ЗНЗ произошло в обмотках нагрузки или питающих сеть трансформаторов. Closest to the proposed is a method of suppressing arc faults between the phases of the network and ground [4] This method consists in measuring the instantaneous values of the phase voltage of the network and the neutral bias voltage, recognition of the arc OZZZ and the damaged phase, compensation of the capacitive component (by means of a Bauch transformer in which the reactor the circuit of an open triangle of the secondary windings is switched by a thyristor switch) and the active component (by means of an additional inductor switched by another thyristor lyuchom and being connected parallel to one of the phase windings of said transformer secondary Bauch) and managing these components compensated by projections neutral displacement voltage vector on the EMF vector of the faulty phase (for active component) and an orthogonal vector it emf between intact phases (for capacitive component). The prototype method is able to completely suppress the arc processes during short circuits between the phase conductors of the network and the ground (that is, OZNZ). It does not lead to short circuits in cases where the ZNZ occurred in the load windings or the transformers supplying the network.
Однако данный способ малоэффективен при упомянутых выше видах ЗНЗ. Причиной недостатка является то обстоятельство, что напряжение на дуговом промежутке в указанном случае определяется не разностью напряжения смещения нейтрали и фазной ЭДС сети (как в случае ОЗНЗ в фазном проводнике), а разностью напряжения смещения нейтрали и ЭДС, действующей между точкой ЗНЗ в обмотке и нейтралью сети. Указанная разность, если точка ЗНЗ сколько-нибудь существенно удалена от фазного вывода поврежденной обмотки, значительно отличается (по амплитуде, а если обмотка включена на линейное напряжение сети также и по фазе) от фазной ЭДС сети. В то же время способ-прототип минимизирует именно фазное напряжение (на той из фаз, которая считается поврежденной) и поэтому может довести напряжение на дуговом промежутке в поврежденной обмотке до значительной величины, при которой самоустранение дугового процесса может оказаться невозможным. Если же диэлектрическая прочность изоляции после первого пробоя в обмотке успела восстановиться благодаря защитным свойствам резонансного заземления нейтрали, что введение компенсации активной составляющей (КАС) способом-прототипом приведет к возрастанию напряжения между местом повреждения и землей, что может вызвать новые дуговые пробои. However, this method is ineffective with the above types of ZNZ. The reason for the disadvantage is the fact that the voltage across the arc gap in this case is determined not by the difference between the neutral bias voltage and the phase EMF of the network (as in the case of an OZNZ in a phase conductor), but by the difference between the neutral and EMF bias voltage acting between the point of the short-circuit current in the winding and neutral network. The indicated difference, if the ZNZ point is anyway significantly removed from the phase output of the damaged winding, is significantly different (in amplitude, and if the winding is connected to the line voltage of the network also in phase) from the phase EMF of the network. At the same time, the prototype method minimizes precisely the phase voltage (in that phase, which is considered damaged) and therefore can bring the voltage across the arc gap in the damaged winding to a significant value, at which self-elimination of the arc process may not be possible. If the dielectric strength of the insulation after the first breakdown in the winding has been restored due to the protective properties of the resonant neutral grounding, that the introduction of active component compensation (CAS) by the prototype method will lead to an increase in voltage between the damage site and the ground, which can cause new arc breakdowns.
Цель изобретения подавление дуговых ЗНЗ, произошедших в обмотках двигателей или трансформаторов нагрузки или питающих сеть трансформаторов, независимо от способа их соединения (звезда или треугольник) и от расположения точки ЗНЗ в поврежденной обмотке. The purpose of the invention is the suppression of arc faults that occurred in the windings of motors or load transformers or supply transformers, regardless of how they are connected (star or delta) and the location of the fault point in a damaged winding.
Цель достигается тем, что в способе, включающем в себя измерение мгновенных значений фазных напряжений сети и напряжения смещения нейтрали, распознавание дугового замыкания на землю, компенсацию емкостной и активной составляющих тока однофазного замыкания на землю и автоматическое управление указанной компенсацией, дополнительно определяют значения амплитуды и фазы ЭДС, действующей между точкой замыкания на землю и нейтралью сети, и осуществляют автоматическое управление компенсацией емкостной и активной составляющих таким образом, чтобы амплитуда и фаза напряжения смещения нейтрали поддерживались равными упомянутым выше амплитуде и фазе ЭДС, действующей между точкой замыкания на землю и нейтралью сети. The goal is achieved in that in a method that includes measuring the instantaneous values of the phase voltage of the network and the neutral bias voltage, recognition of an arc fault to earth, compensation of the capacitive and active components of the current of a single-phase earth fault and automatic control of this compensation, the amplitude and phase values are additionally determined EMF acting between the point of earth fault and the neutral of the network, and automatically control the compensation of capacitive and active components in this way so that the amplitude and phase of the neutral bias voltage are maintained equal to the amplitude and phase of the EMF mentioned above, acting between the earth fault point and the network neutral.
Кроме того, для определения амплитуды Еo и фазы β ЭДС, действующей между точкой замыкания на землю и нейтралью сети, выявляют дуговые пробои в месте замыкания на землю, фиксируют мгновенную фазу wt для момента первого дугового пробоя и мгновенное значение е(t1) напряжения смещения нейтрали в этот момент и далее считают амплитуду Еo упомянутой ЭДС равной абсолютной величине напряжения смещения нейтрали в момент t1 первого дугового пробоя, а фазу β этой ЭДС равной мгновенной фазе wt1 момента первого дугового пробоя, взятой с противоположным знаком; если же мгновенное значение е(t1) напряжения смещения нейтрали в момент первого дугового пробоя было отрицательным, то значение фазы β увеличивают на p..In addition, to determine the amplitude of E o and phase β of the EMF acting between the earth fault point and the neutral of the network, arc breakdowns are detected at the earth fault point, the instantaneous phase wt is recorded for the moment of the first arc breakdown and the instantaneous voltage value e (t 1 ) neutral displacements at this moment and further consider the amplitude E o of the said EMF equal to the absolute value neutral bias voltage at time t 1 of the first arc breakdown, and phase β of this EMF equal to the instantaneous phase wt 1 of the moment of the first arc breakdown, taken with the opposite sign; if the instantaneous value e (t 1 ) of the neutral bias voltage at the time of the first arc breakdown was negative, then the value of phase β is increased by p ..
Кроме того, для определения амплитуды Еo и фазы β ЭДС, действующей между точкой замыкания на землю и нейтралью сети, выявляют дуговые пробои в месте замыкания на землю, для каждого из них фиксируют и запоминают мгновенную фазу wti и мгновенное значение е(t1) напряжения смещения нейтрали в момент ti пробоя, и если выявлен только один (первый) пробой, то выполняют действия по п.2 формулы изобретения, то есть величины Еi и β определяют по следующим формулам:
а если выявлено более одного дугового пробоя, то величины Ei и β определяют по следующим формулам:
где ω круговая частота сети, а момент ti-1 предшествует моменту ti,
в том случае, если величина w(ti-1-ti) не кратна π; в противном случае величины амплитуды Еo и фазы b ЭДС, действующей между точкой замыкания на землю и нейтралью сети, считают неопределенными.In addition, to determine the amplitude of E o and phase β of the EMF acting between the point of earth fault and the neutral of the network, arc breakdowns are detected at the point of earth fault, for each of them the instant phase wt i and the instantaneous value e (t 1 ) neutral bias voltage at the time t i of the breakdown, and if only one (first) breakdown is detected, then the steps of
and if more than one arc breakdown is detected, then the values of E i and β are determined by the following formulas:
where ω is the circular frequency of the network, and the moment t i-1 precedes the moment t i ,
if the quantity w (t i-1 -t i ) is not a multiple of π; otherwise, the magnitudes of the amplitude E o and the phase b of the EMF acting between the point of earth fault and the neutral of the network are considered undefined.
Кроме того, значения амплитуды и фазы ЭДС, действующей между точкой замыкания на землю и нейтралью сети, в том случае, если зафиксирован один дуговой пробой, определяют согласно (1) (то есть, согласно п.2 формулы изобретения), а в том случае, если зафиксировано более одного дугового пробоя как средние значения соответствующих величин, полученных согласно (1) (то есть, согласно п.2 формулы изобретения) для первого дугового пробоя и согласно (2), (3) (то есть, согласно п.3 формулы изобретения) для каждого последующего дугового пробоя. In addition, the values of the amplitude and phase of the EMF acting between the earth fault point and the neutral of the network, if one arc breakdown is detected, is determined according to (1) (that is, according to claim 2), and in that case if more than one arc breakdown is recorded as the average values of the corresponding values obtained according to (1) (i.e., according to claim 2) for the first arc breakdown and according to (2), (3) (i.e., according to claim 3 claims) for each subsequent arc breakdown.
Кроме того, значения амплитуды и фазы ЭДС, действующей между точкой замыкания на землю и нейтралью сети, полученные описанным выше способом (то есть, полученные согласно пп. 2-4 формулы изобретения), корректируют, относя место однофазного замыкания к обмотке, включенной на одно из фазных или линейных напряжений сети или же к одному из фазных проводников сети, для чего сначала определяют ту фазу (А, В или С) сети, для которой абсолютная величина отклонения φ значения фазы b ЭДС, действующей между точкой замыкания на землю и нейтралью сети, от значения ai фазы фазной ЭДС не превышает π/3; а затем, если удовлетворяется условие
где E'o корректируемое значение амплитуды ЭДС, действующей между точкой замыкания на землю и нейтралью сети;
Em амплитуда фазной ЭДС сети,
то скорректированную величину Еo амплитуды ЭДС, действующей между точкой замыкания на землю и нейтралью сети, полагают равной амплитуде Еm фазной ЭДС, а скорректированную величину β фазы ЭДС, действующей между точкой замыкания на землю и нейтралью сети, считают равной фазе ai упомянутой фазной ЭДС; в противном случае, т.е. если вышеуказанное условие не удовлетворяется, то проверяют выполнение дpугого условия:
и в том случае, если данное условие выполняется, то скорректированную величину Eo амплитуды ЭДС, действующей между точкой замыкания на землю и нейтралью сети, определяют по формуле:
а скорректированную величину β фазы ЭДС, действующей между точкой замыкания на землю и нейтралью сети, считают равной фазе ai упомянутой фазной ЭДС; в противном же случае скорректированные величины Eo амплитуды и β фазы ЭДС, действующей между точкой замыкания на землю и нейтралью сети, определяют по следующим формулам:
Кроме того, для компенсации активной составляющей, осуществляемой при помощи тока искусственной несимметрии, фазу упомянутого тока устанавливают в соответствии со значением фазы ЭДС, действующей между точкой замыкания на землю и нейтралью сети.In addition, the values of the amplitude and phase of the EMF acting between the earth fault point and the neutral of the network, obtained as described above (that is, obtained according to paragraphs 2-4 of the claims), are corrected by relating the place of a single-phase fault to a winding connected to one from phase or line voltage of the network or to one of the phase conductors of the network, for which first determine the phase (A, B or C) of the network for which the absolute value the deviation φ of the value of the phase b EMF, acting between the point of earth fault and the neutral of the network, from the value a i of the phase phase EMF does not exceed π / 3; and then if the condition is satisfied
where E ' o is the adjusted value of the amplitude of the EMF acting between the point of earth fault and the neutral of the network;
E m the amplitude of the phase EMF network,
then the corrected value E o of the amplitude of the EMF acting between the earth fault point and the neutral of the network is assumed to be equal to the amplitude E m of the phase EMF, and the adjusted value β of the phase of the EMF acting between the earth fault point and the neutral of the network is considered equal to the phase a i of the said phase Emf; otherwise, i.e. if the above condition is not satisfied, then check the fulfillment of another condition:
and if this condition is met, then the adjusted value of E o the amplitude of the EMF acting between the point of earth fault and the neutral of the network, is determined by the formula:
and the adjusted value β of the phase of the EMF acting between the point of earth fault and the neutral of the network is considered equal to the phase a i of the said phase EMF; otherwise, the adjusted values of E o the amplitude and β phase of the EMF, acting between the point of earth fault and the neutral of the network, is determined by the following formulas:
In addition, to compensate for the active component, carried out using an artificial asymmetry current, the phase of the current is set in accordance with the value of the EMF phase acting between the point of earth fault and the neutral of the network.
Кроме того, компенсацией емкостной составляющей управляют по отклонению фазы напряжения смещения нейтрали от фазы ЭДС, действующей между точкой замыкания на землю и нейтралью сети. In addition, the compensation of the capacitive component is controlled by the deviation of the phase of the neutral bias voltage from the EMF phase, acting between the point of earth fault and the network neutral.
Кроме того, компенсацией емкостной составляющей управляют по проекции вектора ЭДС, действующей между точкой замыкания на землю и нейтралью сети, на вектор, ортогональный напряжению смещения нейтрали. In addition, the compensation of the capacitive component is controlled by the projection of the EMF vector acting between the point of earth fault and the neutral of the network, on a vector orthogonal to the neutral bias voltage.
Кроме того, в каждый момент времени определяют знак напряжения смещения нейтрали и управляют компенсацией емкостной составляющей по результату синхронного детектирования упомянутого знака опорным сигналом, ортогональным ЭДС, действующей между точкой замыкания на землю и нейтралью сети. In addition, at each moment of time, the sign of the neutral bias voltage is determined and the compensation of the capacitive component is controlled by synchronously detecting the aforementioned sign with a reference signal orthogonal to the EMF acting between the earth fault point and the network neutral.
Кроме того, для выполнения операции синхронного детектирования знака напряжения нейтрали опорным сигналом, ортогональным ЭДС, действующей между точкой замыкания на землю и нейтралью сети, фиксируют мгновенные фазы моментов изменения знака напряжения смещения нейтрали и далее, в течение каждого периода опорного сигнала суммируют произведения косинусов разностей упомянутых мгновенных фаз моментов изменения знака напряжения смещения нейтрали и фазы ЭДС, действующей между точкой замыкания на землю и нейтралью сети, на знаки напряжения смещения нейтрали, имеющие место сразу после момента изменения данного знака. In addition, to perform the operation of synchronously detecting the sign of the neutral voltage by the reference signal orthogonal to the EMF acting between the earth fault point and the network neutral, the instantaneous phases of the moments of the change in the sign of the neutral bias voltage are recorded and then, for each period of the reference signal, the product of the cosines of the differences mentioned instantaneous phases of moments of change in the sign of the voltage of the neutral bias and the phase of the EMF acting between the point of earth fault and the neutral of the network, on the voltage signs neutral displacements occurring immediately after the change of sign.
Кроме того, компенсацией активной составляющей управляют по отклонению амплитуды напряжения смещения нейтрали от амплитуды ЭДС, действующей между точкой замыкания на землю и нейтралью сети. In addition, the compensation of the active component is controlled by the deviation of the amplitude of the neutral bias voltage from the EMF amplitude acting between the earth fault point and the network neutral.
Кроме того, компенсацией активной составляющей управляют по отклонению произведения амплитуды ЭДС, действующей между точкой замыкания на землю и нейтралью сети, на секанс разности фаз вышеупомянутой ЭДС, действующей между точкой замыкания на землю и нейтралью сети, и тока искусственной несимметрии, от произведения амплитуды напряжения смещения нейтрали на секанс разности фаз напряжения смещения нейтрали и тока искусственной несимметрии. In addition, the compensation of the active component is controlled by the deviation of the product of the EMF amplitude acting between the earth fault point and the network neutral, by the secant of the phase difference of the aforementioned EMF, acting between the earth fault point and the network neutral, and the artificial asymmetry current, from the product of the bias voltage amplitude neutral for the secant of the phase difference of the neutral bias voltage and the current of artificial asymmetry.
На фиг. 1 показаны векторные диаграммы; на фиг.2 укрупненная блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 3 коррекция параметров Еo и β ЭДС, действующей между точкой ЗНЗ и нейтралью сети, путем отнесения ее к одной из обмоток, включенных на фазное или линейное напряжение сети; на фиг.4 схема формирования управлений по компенсации емкостной составляющей (КЕС) и активной составляющей; на фиг.5 и 6 два варианта примеров выполнения дугогасящего аппарата (ДГА) и компенсатора активной составляющей КАС (позиции 21 и 22 на фиг. 2); на фиг.7 функциональная схема примера реализации блока (БУК) управления компенсацией (позиция 23 на фиг.2).In FIG. 1 shows vector diagrams; figure 2 enlarged block diagram of the proposed device; in FIG. 3 correction of the parameters E o and β EMF, acting between the point of the SC and the neutral of the network, by assigning it to one of the windings connected to the phase or linear voltage of the network; figure 4 is a diagram of the formation of controls for compensation of the capacitive component (CES) and the active component; Figures 5 and 6 are two versions of examples of the execution of the arc suppressing apparatus (DGA) and the compensator of the active component of the UAN (
На фиг. 1 показаны: 1,2,3 векторы соответственно фазных ЭДС ЕA(t), EB(t), EC(t) фаз А, В и С сети; 4, 5, 6 векторы соответственно линейных, ЭДС EAB(t), EBC(t), ECA(t); 7 вектор ЭДС Е(t), действующей между нейтралью N сети и точкой G замыкания на землю (ЗНЗ). Предполагается, что ЗНЗ произошло в секции обмотки нагрузки (соединенной в треугольник), включенной между фазами А и С сети. Кроме того, на фиг.1 обозначено: 8 пример вектора напряжения e(t) смещения нейтрали, 9 пример вектора напряжения U(t) между точкой G замыкания в нагрузке и землей О; 10, 11, 12 годографы векторов напряжения е(t) смещения нейтрали при постоянной величине КАС, соответствующей полной компенсации токов ОЗНЗ в одной из фаз и при изменении величины КЕС для тех случаев, когда КАС вводится по аналогии с [4] и подготовлена к работе при ОЗНЗ, соответственно, в фазах А, В или С; 13, 14, 15 точки, разделяющие режимы КАС, осуществляемой по аналогии с [4] (под режимами подразумеваются фазы тока искусственной несимметрии); 16 пример вектора 17 годограф вектора 16 в случае реализации КАС при помощи отрицательного сопротивления в нейтрали сети при точной настройке КАС и расстройке КЕС.In FIG. 1 shows: 1,2,3 vectors respectively phase EMF E A (t), E B (t), E C (t) phases A, B and C of the network; 4, 5, 6 vectors respectively linear, EMF E AB (t), E BC (t), E CA (t); 7 vector EMF E (t), acting between the neutral N of the network and the point G of the earth fault (ZNZ). It is assumed that the ZNZ occurred in the load winding section (connected in a triangle) connected between phases A and C of the network. In addition, figure 1 denotes: 8 example vector neutral bias voltage e (t), 9 example vector voltage U (t) between the point G of the circuit in the load and ground O; 10, 11, 12 hodographs of vectors voltage e (t) of the neutral bias at a constant value of CAS corresponding to the complete compensation of the currents of OZNZ in one of the phases and when the value of CES is changed for those cases when the CAS is introduced by analogy with [4] and is prepared for operation with OZNZ, respectively, in phases A, B or C; 13, 14, 15 points separating the CAS modes, carried out by analogy with [4] (under the modes are meant phases of the current of artificial asymmetry); 16
На фиг. 2 показаны: трехфазная сеть с фазными ЭДС EA(t), EB(t), EC(t) и суммарной емкостью на землю С СA + CB + CC; нагрузка (трансформатор или двигатель) с обмотками 18, 19, 20, соединенными, например, в треугольник, и имеющая ЗНЗ в точке G обмотки 20; дугогасящий аппарат 21 (ДГА), который представляет собой, например, сочетание присоединительного трансформатора и дугогасящего реактора или же трансформатор Бауха с тиристорным ключом, соединенным последовательно с реактором во вторичной цепи (по аналогии с [5] или [6] ). Далее на фиг.2 обозначены: компенсатор 22 активной составляющей КАС, который представляет собой, например, однофазный зависимый инвертор, включенный последовательно с дугогасящим реактором [6] и играющий роль отрицательного сопротивления в нейтрали сети, или же дополнительный дроссель, соединенный последовательно с тиристорным ключом и подсоединяемый посредством коммутационных аппаратов параллельно одной из фазных вторичных обмоток трансформатора Бауха [4] а также блок 23 управления компенсацией (БУК), связанный с сетью через трехфазный измерительный трансформатор напряжений 24. На фиг. 3 показаны: 25-27 векторы фазных ЭДС EA(t), EB(t), EC(t); 28, 29, 30 векторы линейных ЭДС EAB(t), EBC(t), ECA(t); 31-42 линии раздела зон отнесения ЗНЗ либо к одному из фазных проводников сети, либо к обмотке нагрузки или питающего сеть трансформатора, включенной на одно из фазных или на одно из линейных напряжений; 43 и 44 примеры нескорректированного и скорректированного векторов ЭДС Е(t), действующей между нейтралью сети и точкой ЗНЗ в обмотке, включенной на линейное напряжение; 45 и 46 аналогичные примеры при ЗНЗ в обмотке, включенной на фазное напряжение.In FIG. 2 shows: a three-phase network with phase EMFs E A (t), E B (t), E C (t) and the total ground capacitance С С A + C B + C C ; load (transformer or motor) with
На фиг.4 показаны: 47-49 фазные ЭДС, соответственно, фаз А, В и С; 50 - вектор тока q(t) искусственной несимметрии для случая КАС при помощи включения регулируемой индуктивности параллельно обмотке фазы С трансформатора Бауха; 51-53 годографы вектора напряжения смещения нейтрали при изменении величины КЕС в условиях постоянной (соответственно) недокомпенсации, точной компенсации и перекомпенсации активной составляющей для случая, когда вектор ЭДС, действующей между точкой ЗНЗ и нейтралью сети, занимает положение 54; 55-57 векторы напряжения е(t) смещения нейтрали при постоянной перекомпенсации емкостной составляющей и (соответственно) недокомпенсации, точной компенсации и перекомпенсации активной составляющей; 58 вектор , ортогональный векторам 55-57; 59 проекция вектора 54 на вектор 58 ; 60 вектор напряжения е(t) смещения нейтрали при недокомпенсации емкостной составляющей и точной компенсации активной составляющей; 61 вектор , ортогональный вектору 60; 62 проекция вектора 54 на вектор 61 .Figure 4 shows: 47-49 phase EMF, respectively, phases A, B and C; 50 - vector current q (t) of artificial asymmetry for the case of CAS by switching on an adjustable inductance parallel to the phase C winding of a Bauch transformer; 51-53 hodographs of the vector neutral bias voltage when changing the value of CES under conditions of constant (respectively) undercompensation, accurate compensation and overcompensation of the active component for the case when the vector EMF, acting between the point of ZNZ and the neutral of the network,
На фиг. 5 и 6 обозначены: 63 трансформатор Бауха с реактором 64 в цепи разомкнутого треугольника вторичных обмоток 65-67; тиристорный ключ ТК1 68 с датчиком ДЗ1 69 запирания его тиристоров, включенный последовательно с реактором 64; дополнительный дроссель 70; тиристорный ключ ТК2 71 с датчиком ДЗ2 72 запирания его тиристоров, включенный последовательно с дополнительным дросселем 70 и подсоединенный к коммутационному устройству 73. Данное коммутационное устройство 73 на фиг.5 по сигналу "р" "режим" блока БУК (позиция 23 на фиг.2) подключает цепь из элементов 70-72 параллельно одной из фазных вторичных обмоток 65-67 трансформатора Бауха 63 в зависимости от требуемой фазы тока искусственной несимметрии. Аналогичный по назначению коммутационный элемент 73 на фиг.6 по сигналу "р" "режим" блока БУК подключает цепь из элементов 70-72 к одному из линейных (низковольтных,до 1140 В) напряжений питания, приложенных между точками A', B', C' (фиг.6), синфазных с линейными напряжениями первичной цепи, приложенными между точками А, В, С. Точки А, В и С на фиг.5 и 6 подключены к фазам А, В и С сети (фиг.2). Элементы 63, 68, 69 на фиг. 5 и 6 образуют дугогасящий аппарат ДГА (позиция 21 на фиг.2), а элементы 70-73 компенсатор активной составляющей КАС (позиция 22 на фиг.2). In FIG. 5 and 6 are indicated: 63 Bauch transformer with
На фиг.7 показаны: 74 процессор с постоянным и оперативным запоминающими устройствами ПРЗУ; 75 шина данных, адресов и сигналов управления; 76-78 программируемые таймеры Т1, Т2, Т3 со счетными входами "с" и запускающими входами "Е"; 79 контроллер прерываний КП; 80 входной (принимающий информацию) порт; 81 выходной (выводящий информацию) порт; 82 - нуль-компаратор сигнала линейного напряжения сети; 83, 84 формирователи импульсов (Ф1 и Ф2), исключающие дребезг, соответственно, спода и фронта выходного сигнала компаратора 82; 85 датчик дуговых пробоев; 86 смещенный компаратор (с величиной смещения, соответствующей, например, 20% амплитуды фазной ЭДС сети). На фиг.7 показана также схема 87 преобразования во временной интервал мгновенного значения напряжения e(t0+δ) смещения нейтрали в момент времени t0+δ (где to момент скачкообразного изменения напряжения смещения нейтрали, например, вследствие дугового пробоя в месте ЗНЗ, а δ - малая величина). Схема 87 состоит из интегратора, образованного операционным усилителем 88 и конденсатором 89, аналогового коммутатора 90, резисторов 91 и 92, превращающих интегратор в инерционное звено с малой постоянной времени (при положении коммутатора 90, противоположном показанному на фиг.7), резистора 93 цепи преобразования начальные условия интегратора временной интервал и релейного звена 94 с небольшим (порядка 10-30 мВ) гистерезисом. Кроме того, на фиг.7 показан логический элемент 95 "НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ", нуль-компаратор 96 напряжения смещения нейтрали и формирователи 97 и 98 импульсов (ФИ), подающие, соответственно, на входы Ir7 и Ir4 контроллера 79 прерываний короткие импульсы при каждом изменении сигнала, соответственно, на выходах компараторов 96 и 86.Figure 7 shows: 74 a processor with read-only memory and RAM devices; 75 bus data, addresses and control signals; 76-78 programmable timers T1, T2, T3 with counting inputs "c" and triggering inputs "E"; 79 interrupt controller KP; 80 input (receiving information) port; 81 output (output information) port; 82 - zero comparator of the line voltage signal; 83, 84 pulse shapers (F1 and F2), eliminating the bounce, respectively, of the spod and the front of the output signal of the
Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.
При возникновении (в фазном проводнике сети, в обмотке нагрузки или в обмотке питающего сеть трансформатора) дугового ЗНЗ (например, в обмотке 18 нагрузки, фиг. 2) во время существования между точкой G замыкания и землей ионизированного проводящего промежутка потенциал точки G становится близким к потенциалу земли вследствие малости падения напряжения на дуговом промежутке. Напряжение e(t) смещения нейтрали N в этот момент становится равным суммарной ЭДС E(t), действующей между точкой G ЗНЗ и нейтралью N сети (на фиг. 2 это, например, сумма фазной ЭДС EA(t) и противоЭДС в обмотке 20 между точками А и G). После окончания вызванного дуговым пробоем перезаряда емкостей CA, CB, CC ток в месте ЗНЗ, как правило, значительно снижается, и дуга обрывается. Далее, в контуре нулевой последовательности сети (КНПС) протекает колебательный переходный процесс с собственной частотой wC контура при начальных условиях, соответствующих to погасания дуги, то есть е(to)=Е(to). Если выполняется условие резонансной настройки КНПС ωC= ω, то напряжение е(t) смещения нейтрали компенсирует суммарную ЭДС E(t), действующую между точкой G ЗНЗ и нейтралью N сети, так что напряжение U(t) между точкой G и землей первоначально оказывается близким к нулю и медленно возрастает по мере затухания свободных колебаний в КНПС (если не осуществляется КАС). При достижении напряжением U(t) между точкой G и землей напряжения пробоя дугового промежутка (для чего потребуется, возможно, от нескольких периодов до нескольких десятков периодов частоты сети после первого дугового пробоя) происходит новый дуговой пробой, и процесс повторяется. Введя КАС в КНПС и таким образом возмещая потери энергии свободных колебаний, можно предотвратить их затухание [4, 6] Если при этом напряжение е(t) смещения нейтрали будет иметь частоту ω сети и поддерживаться равным по амплитуде и фазе ЭДС Е(t), действующей между точкой G ЗНЗ и нейтралью N сети, то первая гармоника напряжения U(t) между точкой G ЗНЗ и землей будет равна нулю и дуговой процесс в месте ЗНЗ прекратится.In the event of the occurrence (in the phase conductor of the network, in the load winding or in the winding of the supply transformer) of an arc ZNZ (for example, in the load winding 18, Fig. 2) during the existence of an ionized conducting gap between the point G and the ground, the potential of the point G becomes close to earth potential due to the small voltage drop across the arc gap. The voltage e (t) of the neutral bias N at this moment becomes equal to the total EMF E (t) acting between the point G of the SC and the neutral N of the network (in Fig. 2 this, for example, is the sum of the phase EMF E A (t) and the counter-EMF in the winding 20 between points A and G). After the overcharge of the capacitors C A , C B , C C caused by the arc breakdown, the current at the ZNZ site, as a rule, significantly decreases, and the arc breaks. Further, in the circuit of the zero sequence of the network (KNPS), an oscillatory transient takes place with the natural frequency w C of the circuit under the initial conditions corresponding to t o the extinction of the arc, that is, e (t o ) = E (t o ). If the condition for the resonant adjustment of the KNPS ω C = ω is fulfilled, then the neutral bias voltage e (t) compensates for the total EMF E (t) acting between the point G of the SC and the neutral N of the network, so that the voltage U (t) between the point G and ground is initially It turns out to be close to zero and slowly increases with the decay of free oscillations in the CNPS (if CAS is not carried out). When the voltage U (t) between the point G and the ground reaches the breakdown voltage of the arc gap (which will probably require several periods to several tens of periods of the network frequency after the first arc breakdown), a new arc breakdown occurs and the process repeats. By introducing the UAN into the SSC and thus compensating for the energy loss of free vibrations, it is possible to prevent their attenuation [4, 6] If, in this case, the neutral bias voltage e (t) has a frequency of the network and is maintained equal in amplitude and phase to the EMF E (t), acting between the point G of the SCZ and the neutral of the N network, the first harmonic of the voltage U (t) between the point G of the SCZ and the ground will be zero and the arc process at the site of the SCZ will stop.
Сказанное можно пояснить на векторной диаграмме (фиг.1). Замыканию в точке G обмотки нагрузки, соединенной в треугольник, соответствует вектор суммарной ЭДС E(t), действующей между точкой G ЗНЗ и нейтралью N сети. В случае, если обмотка с повреждением включена на линейное напряжение, конец этого вектора лежит на прямой, соединяющей точки С и А, А и В, В и С, если повреждение находится в обмотках СА, АВ или ВС соответственно (для фиг.1 это прямая СА). Если же указанная обмотка включена на фазное напряжение, то конец вектора лежит на прямой, соединяющей точку N с точками А, В или С на фиг. 2, в зависимости от того, в какой из фазных обмоток произошло повреждение. Вектор напряжения U(t) между точкой G замыкания в нагрузке и землей О (фиг.2), равный разности векторов и (напряжения е(t) смещения нейтрали), обращается в нуль только в том случае, если векторы и равны между собой, то есть, когда напряжение е(t) смещения нейтрали и ЭДС, действующая между точкой G ЗНЗ и нейтралью N сети, совпадают по амплитуде и фазе. Регулировать амплитуду и фазу напряжения e(t) смещения нейтрали возможно путем соответствующего управления КАС и КЕС.The aforesaid can be explained on the vector diagram (figure 1). A short circuit at point G of the load winding connected in a triangle corresponds to a vector the total EMF E (t), acting between the point G ZNZ and the neutral N of the network. If the winding with damage is switched on to a linear voltage, the end of this vector lies on a straight line connecting points C and A, A and B, B and C, if the damage is in the windings CA, AB or BC, respectively (for figure 1 this direct CA). If the specified winding is turned on for phase voltage, then the end of the vector lies on a line connecting point N with points A, B or C in FIG. 2, depending on which phase winding has been damaged. Vector voltage U (t) between the point G of the circuit in the load and ground O (figure 2), equal to the difference of the vectors and (voltage e (t) of the neutral bias), vanishes only if the vectors and are equal to each other, that is, when the voltage e (t) of the neutral bias and the EMF between the point G ZNZ and the neutral N of the network coincide in amplitude and phase. It is possible to adjust the amplitude and phase of the neutral bias voltage e (t) by appropriate control of CAS and CES.
Таким образом, для того, чтобы после возникновения дугового ЗНЗ сминимизировать, а затем неограниченно долгое время удерживать напряжение U(t) между точкой G повреждения и землей, близким к нулю, необходимо, распознав дуговое ЗНЗ, во-первых, определить амплитуду и фазу ЭДС Е(t) (которые зависят от схемы включения поврежденной обмотки и от местоположения ЗНЗ в обмотке) и, во-вторых, производить автоматическое управление КАС и КЕС таким образом, чтобы напряжение e(t) смещения нейтрали и ЭДС E(t), действующая между точкой G ЗНЗ и нейтралью N сети, совпадали по амплитуде и фазе. Thus, in order to minimize and then hold the voltage U (t) between the damage point G and the ground close to zero after the occurrence of an arc fault, it is necessary, having recognized the arc fault, first, to determine the amplitude and phase of the emf E (t) (which depend on the connection scheme of the damaged winding and on the location of the fault in the winding) and, secondly, automatically control the CAS and CES so that the neutral bias voltage and EMF E (t) acting between point G ZNZ and neutral N of a network, coincidence Ali in amplitude and phase.
Для решения первой задачи предлагается воспользоваться тем обстоятельством, что мгновенное значение напряжения е(t), спустя короткое время после дугового пробоя, становится практически равным мгновенному значению ЭДС Е(t) в этот же момент времени (благодаря малости падения напряжения на ионизированном дуговом промежутке). Зафиксировав это напряжение, а также тот момент времени to, когда произошел первый дуговой пробой, можно определить амплитуду Еo и фазу β ЭДС
E(t) = E0cos(ωt+β), (4)
действующей между точкой G ЗНЗ и нейтралью N сети, исходя из наиболее вероятного предположения о том, что пробой произошел на максимуме абсолютной величины ЭДС Е(t), который наступает при . Иными словами, для величины Eo и β справедливы соотношения:
Из последнего уравнения находим:
β = -ωt0+0,5π[1-sign e(t0)],
считая, что мгновенная фаза ωt0 приведена к отрезку [0,2π].. Таким образом, для нахождения величин Eo и β достаточно произвести действия, описанные в п.2 формулы изобретения.To solve the first problem, it is proposed to take advantage of the fact that the instantaneous voltage e (t), shortly after the arc breakdown, becomes almost equal to the instantaneous EMF value E (t) at the same time (due to the small voltage drop across the ionized arc gap) . By fixing this voltage, as well as the moment of time t o when the first arc breakdown occurred, it is possible to determine the amplitude E o and phase β EMF
E (t) = E 0 cos (ωt + β), (4)
acting between the point G of the ZNZ and the neutral of the N network, based on the most probable assumption that the breakdown occurred at the maximum of the absolute value of the EMF E (t), which occurs when . In other words, for the values of E o and β the following relations are true:
From the last equation we find:
β = -ωt 0 + 0.5π [1-sign e (t 0 )],
assuming that the instantaneous phase ωt 0 is reduced to the interval [0.2π] .. Thus, to find the values of E o and β it is enough to perform the steps described in
Для распознавания факта возникновения дугового ЗНЗ и определения моментов дуговых пробоев можно воспользоваться одним из известных способов, например, фильтрацией напряжения смещения нейтрали (с целью удаления или ослабления составляющих на частотах, близких к промышленной) и сравнением результата фильтрации с некоторым заданным порогом [7]
Если с момента возникновения ЗНЗ зарегистрировано более одного дугового пробоя, то можно повысить достоверность определения параметров ЭДС Е(t), получая из этих пробоев дополнительную информацию и отказываясь от привлекавшегося в п.2 формулы изобретения предположения о том, что пробои происходят при экстремальных значениях Е(t). Для извлечения дополнительной информации о параметрах ЭДС Е(t) необходимо выполнить действия, описанные в п.3 формулы изобретения, смысл которых состоит в следующем. Если зафиксировать мгновенные фазы wti-1,ωti и мгновенные значения е(ti-1), е(ti) напряжения е(t) смещения нейтрали для двух дуговых пробоев, произошедших в моменты времени ti-1, t1 (ti-1 предшествует ti), то параметры Еo и β можно найти из следующей системы уравнений:
которая получена подстановкой величин ti-1, ti, е(ti-1) и е(ti) в (4). Данная система уравнений совместна в случае, если
sin(ωti-1-ωti) ≠ 0,
то есть, если величина ω(ti-1-ti) не кратна π.. Ее решениями являются следующие выражения:
где ω- круговая частота сети.To recognize the fact of the occurrence of arc ZNZ and determine the moments of arc breakdowns, you can use one of the known methods, for example, filtering the neutral bias voltage (in order to remove or attenuate components at frequencies close to the industrial one) and comparing the filtering result with some given threshold [7]
If more than one arc breakdown has been registered since the occurrence of a fault, it is possible to increase the reliability of determining the EMF parameters E (t) by obtaining additional information from these breakdowns and refusing the assumption that breakdowns are involved in extreme values of E (t). To extract additional information about the EMF parameters E (t), it is necessary to perform the steps described in
which is obtained by substituting the quantities t i-1 , t i , е (t i-1 ) and е (t i ) in (4). This system of equations is compatible if
sin (ωt i-1 -ωt i ) ≠ 0,
that is, if the quantity ω (t i-1 -t i ) is not a multiple of π .. Its solutions are the following expressions:
where ω is the circular frequency of the network.
Выражения (7), (8) совпадают с выражениями, приведенными в п.3 формулы изобретения. Заметим, что для реализации указанного пункта достаточно иметь значения ωti и е(ti) только лишь для последнего (на данный момент времени) и предшествовавшего ему пробоев, и следовательно, достаточно зафиксировать и запомнить всего 4 величины: ωti-1,ωti, е(ti-1) и е(ti).Expressions (7), (8) coincide with the expressions given in
Если в течение ЗНЗ имела место серия из нескольких дуговых пробоев, то величины Еo и ω можно определить неоднократно, выполнив действия п.3 формулы изобретения для каждой пары пробоев (например, для 1-го и 2-го, для 2-го и 3-го, для 3-го и 4-го и т.д.). В п.4 формулы изобретения предлагается использовать эту информацию с тем, чтобы повысить точность определения параметров Е(t) путем определения их значений, получаемых обработкой измерений, произведенных на каждом из дуговых пробоев.If during ZNZ there was a series of several arc breakdowns, then the values of E o and ω can be determined repeatedly by following
При вычислении средних значений целесообразно привлекать также и величины Еo и b, полученные после первого пробоя согласно п.2 формулы изобретения. Осреднение можно вести различными способами, из которых простейшими и достаточно эффективными являются определение среднего арифметического по всем произошедшим к данному моменту времени дуговым пробоям или определение скользящего среднего по некоторому заранее заданному числу дуговых пробоев.When calculating the average values, it is also advisable to use the values of E o and b obtained after the first breakdown according to
Дополнительное повышение точности определения параметров указанной ЭДС достигается привлечением априорной информации о том, что конец вектора ЭДС Е(t) (фиг. 1) должен располагаться либо на одной из прямых АВ, ВС или СА, если ЗНЗ произошло в обмотке, включенной на линейное напряжение (то есть в одной из обмоток, соединенных в "треугольник"), либо на одной из прямых NA, NB или NC, если ЗНЗ произошло в обмотке, включенной на фазное напряжение (то есть в одной из обмоток, соединенных в "звезду", п.5 формулы изобретения). Данное требование объясняется тем обстоятельством, что ЭДС Е(t) всегда формируется суммированием одной из фазных ЭДС EA(t), EB(t), EC(t), сети (фиг.2) и (возможно) противоЭДС в обмотке нагрузки. ПротивоЭДС в любой точке обмотки пропорциональна (и, следовательно, синфазна) одной из линейных ЭДС сети, если обмотки соединены в "треугольник". Если же обмотки соединены в "звезду", то противоЭДС пропорциональна (и поэтому синфазна) одной из фазных ЭДС сети (в наиболее распространенном случае симметричной нагрузки). Привлечение указанной априорной информации означает, что, получив (в результате выполнения п.п.1-4 формулы изобретения) величины Еo и β, характеризующие вектор , следует скорректировать данные величины, отнеся конец вектора к ближайшему из отрезков прямых AN, BN, CN, AB, BC или CA (фиг.1). Для этого необходимо: во-первых, определить упомянутую ближайшую прямую; а во-вторых, скорректировать положение вектора спроецировав на нее конец указанного вектора. Решение перечисленных задач иллюстрируется на фиг.3, на котором векторная диаграмма фазных и линейных ЭДС разбита отрезками 31-42 на зоны максимальной близости конца вектора ЭДС, параметры которой определены согласно п.п.1-4 формулы изобретения, к одному из перечисленных выше отрезков AN, BN, CN, AB, BC, CA. Так, положение нескорректированного вектора в позиции 43 на фиг.3 означает, что ближайшим к нему является отрезок СА, следовательно, ЗНЗ произошло, по-видимому, в обмотке, включенной на линейное напряжение между фазами С и А, и проецировать вектор следует на прямую СА. Положение же нескорректированного вектора в позиции 45 на фиг.3 означает, что ближайшим к нему является отрезок BN, и следовательно, ЗНЗ произошло в обмотке, включенной на фазное напряжение фазы В. В этом случае вектор необходимо проецировать на прямую BN.An additional increase in the accuracy of determining the parameters of the indicated EMF is achieved by using a priori information that the end of the vector EMF E (t) (Fig. 1) should be located either on one of the straight lines AB, BC or CA, if the ZZZ occurred in a winding connected to a linear voltage (that is, in one of the windings connected in a "triangle"), or one of the direct NA, NB or NC, if the ZNZ occurred in the winding connected to the phase voltage (that is, in one of the windings connected to the "star",
Линии раздела 31-36 являются биссектрисами углов, соответственно, CAN, BAN, ABN, CBN, BCN и ACN, а линии раздела 37-39 являются биссектрисами углов, соответственно, CNA, ANB и BNC и поэтому образуют углы с векторами ближайших фазных ЭДС, равные, соответственно, 15 и 60o. Линии 40-42 перпендикулярны векторам соответствующих фазных ЭДС. Если конец вектора попадает в один из незаштрихованных секторов, ограниченных на фиг.3 линиями 40, 41 или 42, то его невозможно спроецировать ни на один из отрезков АВ, ВС или СА, то есть ЗНЗ в этом случае невозможно отнести ни к одной из обмоток, соединенных в "треугольник". Наиболее вероятным в данном случае будет предположение о том, что ЗНЗ произошло в фазном проводнике сети (фазы А, В или С для секторов, ограниченных на фиг.3 линиями, соответственно, 40, 41 или 42), и следовательно, вектор должен совпадать с вектором соответствующей фазной ЭДС.The dividing lines 31-36 are the bisectors of the angles, respectively, CAN, BAN, ABN, CBN, BCN and ACN, and the dividing lines 37-39 are the bisectors of the angles, respectively, CNA, ANB and BNC and therefore form angles with the vectors of the nearest phase EMF, equal, respectively, 15 and 60 o . Lines 40-42 are perpendicular to the vectors of the corresponding phase EMF. If the end of the vector falls into one of the unshaded sectors, limited by
Рассмотрим подробнее действия, которые следует предпринять для распознавания ближайшего (к концу вектора ) из вышеперечисленных отрезков. В связи с симметричным расположением линий раздела на векторной диаграмме (фиг. 3) целесообразно определить сначала, в каком из трех равнозначных секторов MNP, PNK или KNM (разграничиваемых линиями раздела 37, 38 и 39) находится проецируемый вектор . Данным сектором, как видно из фиг.3, оказывается тот из них, в котором лежит вектор или (позиции 25, 26 и 27 на фиг. 3), для которого угол ψ между вектором и вектором фазной ЭДС или не превышает (по абсолютной величине) 60o (что равносильно условию определения фазы, сформированному в п.5 формулы изобретения). Так, например, если вектор занимает положение 43 (фиг.3), то его следует отнести к сектору MNP, в котором лежит вектор (25) фазной ЭДС фазы А, а если вектор занимает положение 45 (фиг.3), то его следует отнести к сектору PNK, в котором лежит вектор EB (26) фазной ЭДС фазы В. В пределах каждого сектора положение вектора однозначно определяется углом φ между эти вектором и вектором соответствующей фазной ЭДС (или, что то же самое, отклонением Φ значения фазы b ЭДС, действующей между точкой ЗНЗ и нейтралью сети, от значения фазы ai соответствующей фазной ЭДС). Угол φ лежит в диапазоне [-60o, 60o] что существенно упрощает дальнейшие рассуждения.Let us consider in more detail the actions that should be taken to recognize the nearest (to the end of the vector ) from the above segments. In connection with the symmetrical arrangement of the dividing lines in the vector diagram (Fig. 3), it is advisable to first determine in which of the three equivalent sectors MNP, PNK or KNM (delimited by dividing lines 37, 38 and 39) the projected vector . This sector, as can be seen from figure 3, is the one in which the vector lies or (
Далее следует определить (в пределах выбранного сектора), в какую именно из зон максимальной близости конца вектора к одной из упомянутых прямых (AN, BN, CN, AB, BC или CA на фиг.3) следует отнести вектор (если это возможно) или же к какому из фазных проводников (А, В или С) следует отнести ОЗНЗ, если отнесение к упомянутым прямым на фиг.3 невозможно (то есть, если конец вектора попадает в один из незаштрихованных секторов, ограниченных на фиг.3 линиями 40, 41 или 42). Благодаря симметрии секторов MNP, PNK и KNM относительно векторов фазных ЭДС, соответственно, (25), (26) и (27), уравнения линий 40-42 и 31-36 (в полярной системе координат с полюсом в точке N) имеют следующий вид:
и
где радиус-вектор М и полярный угол λ полярные координаты точек линий раздела 31-36, 40-42. Поэтому, если удовлетворяются условия:
где амплитуда корректируемой ЭДС (t),
то вектор находится в зоне максимальной близости к отрезкам AN, BN или CN и, следовательно, ЗНЗ произошло в обмотке, включенной на фазное напряжение (то есть в одной из обмоток, соединенных в "звезду"). Если не выполняется условие (9) и выполняется условие (10), то вектор находится в зоне максимальной близости к отрезкам АВ, ВС или СА, причем конкретно зона определяется знаком угла Φ: в cекторе MNP v > 0 означает зону СА, а Φ < 0 зону АВ; в секторе PNK Φ > 0 означает зону АВ, Φ < 0 зону ВС; в секторе KNM Φ > 0 означает зону ВС, Φ < 0 зону СА (фиг.3). Таким образом, если не выполняется условие (9) и выполняется условие (10), то можно считать, что ЗНЗ произошло в обмотке, включенной на линейное напряжение (то есть в одной из обмоток, соединенных в "треугольник"). Если же не выполняется условие (10), то, как указывалось выше, ЗНЗ следует отнести к фазному проводнику А, В или С (в зависимости от выбранного сектора MNP, PNK или KNM соответственно).Next, it is necessary to determine (within the selected sector) which of the zones of maximum proximity of the end of the vector one of the mentioned lines (AN, BN, CN, AB, BC or CA in figure 3) should include the vector (if possible) or to which of the phase conductors (A, B or C) should be attributed to OZNZ, if the assignment to the mentioned direct in Fig.3 is impossible (that is, if the end of the vector falls into one of the unshaded sectors, limited in Fig. 3 by
and
where the radius vector M and the polar angle λ are the polar coordinates of the points of the dividing lines 31-36, 40-42. Therefore, if the conditions are satisfied:
Where amplitude of the corrected EMF (t)
then vector It is located in the zone of maximum proximity to the segments AN, BN or CN and, therefore, the short-circuit fault occurred in the winding connected to the phase voltage (that is, in one of the windings connected to the "star"). If condition (9) is not satisfied and condition (10) is satisfied, then the vector is in the zone of maximum proximity to the segments AB, BC or CA, and more specifically, the zone is determined by the sign of the angle Φ: in the sector MNP v> 0 means the zone CA, and Φ <0 the zone AB; in the PNK sector, Φ> 0 means the zone AB, Φ <0 the zone BC; in the KNM sector, Φ> 0 means the BC zone, Φ <0 the CA zone (Fig. 3). Thus, if condition (9) is not satisfied and condition (10) is fulfilled, then it can be considered that the short-circuit protection device occurred in a winding connected to a linear voltage (that is, in one of the windings connected in a "triangle"). If condition (10) is not fulfilled, then, as indicated above, the ZNZ should be assigned to the phase conductor A, B, or C (depending on the selected sector, MNP, PNK, or KNM, respectively).
В первом случае (когда условия (9) и (10) выполняются и, следовательно, ЗНЗ произошло в обмотке, включенной на фазное напряжение, параметры вектора корректируют, спроецировав данный вектор на вектор или соответствующего сектора. При этом скорректированную величину Eo амплитуды данной ЭДС определяют по формуле:
а скорректированную величину фазы β данной ЭДС считают равной фазе ai этой же фазной ЭДС, как и указано в п.5 формулы изобретения. Во втором случае (когда условие (9) не выполняется, а условие (10) выполняется и, следовательно, ЗНЗ произошло в обмотке, включенной на линейное напряжение, параметры вектора корректируют, спроецировав данный вектор на соответствующую прямую АВ, ВС или СА (фиг.3) соответствующего сектора. При этом, благодаря симметрии перечисленных прямых относительно векторов фазных ЭДС, выражение для скорректированной величиной Еo амплитуды данной ЭДС не зависит от того, на какую именно прямую (из перечисленных выше) в данном секторе производится проецирование. Данное выражение имеет следующий вид:
Кроме того, в связи с упомянутой симметрией, выражения для скорректированной величины фазы β,, полученные для случаев проецирования на каждую из двух прямых АВ, ВС или СА, относящихся к данному сектору, совпадают с точностью до знака φ:
В третьем случае (когда условие (10) не выполняется и, следовательно, имеет место ОЗНЗ в фазе А, В или С) амплитуду Еo и фазу β следует принять равными амплитуде Em и фазе ai соответствующей фазной ЭДС сети, что и отражено в п.5 формулы изобретения.In the first case (when conditions (9) and (10) are satisfied and, therefore, the short-circuit fault occurred in the winding connected to the phase voltage, the parameters of the vector correct by projecting this vector onto a vector or relevant sector. In this case, the adjusted value of E o the amplitude of this EMF is determined by the formula:
and the adjusted value of phase β of this EMF is considered equal to phase a i of the same phase EMF, as indicated in
In addition, due to the mentioned symmetry, the expressions for the adjusted value of the phase β obtained for the cases of projecting onto each of the two straight lines AB, BC or CA related to this sector coincide up to the sign of φ:
In the third case (when condition (10) is not satisfied and, therefore, there is an SCD in phase A, B or C), the amplitude E o and phase β should be taken equal to the amplitude E m and phase a i of the corresponding phase EMF network, which is reflected in
Решение второй задачи (которая сводится к автоматическому управлению КАС и КЕС таким образом, чтобы напряжение е(t) смещения нейтрали совпадало по амплитуде и фазе с ЭДС Е(t), действующей между точкой G ЗНЗ и нейтралью сети (фиг. 2), параметры Eo и β которой были определены в соответствии с вышеизложенным) определяется выбранным способом компенсации активной составляющей. Если для КАС используется введение в КНПС отрицательного сопротивления, например, в виде однофазного зависимого инвертора, включенного последовательно с дугогасящим реактором [6] или же в виде параметрической подкачки энергии в КНПС [8] то управление КЕС определяет частоту автоколебаний в КНПС, то есть на языке векторных диаграмм скорость вращения вектора (16 на фиг.1) по окружности 17 (фиг.1), а управление КАС радиус этой окружности. Очевидно, что каких-либо изменений режима КАС в зависимости от местоположения точки G ОЗЗ в данном случае не требуется, однако необходимо учитывать интегральный характер связи управления по КЕС с фазой е(t) (так как фаза напряжения е(t) является интегралом его частоты). Другим способом введения КАС, который можно использовать в составе предлагаемого изобретения, является введение в КНПС регулируемого по амплитуде тока естественной несимметрии, например, путем подключения регулируемой (углом отпирания тиристорного ключа) индуктивности параллельно одной из фазных вторичных обмоток трансформатора Бауха [4] то есть введением регулируемой индуктивности в одну из фаз сети. В этом случае регулирование КЕС приводит к перемещению вектора напряжения е(t) смещения нейтрали по одной из окружностей 10, 11 или 12 в зависимости от того, параллельно какой именно из вторичных обмоток трансформатора Бауха включена регулируемая индуктивность. Управление же КАС приводит к изменению диаметра соответствующей окружности 10, 11 или 12 (фиг.1). Очевидно, что при данном способе введения КАС местоположение точки G должно определять режим КАС в отношении выбора фазы вводимой искусственной несимметрии, так как диапазон фазовых сдвигов, привносимых КНПС в фазу напряжения е(t) смещения нейтрали при различных расстройствах КЕС, здесь принципиально ограничен интервалом (-90o, 90o) (п.2 формулы изобретения).The solution to the second problem (which is reduced to the automatic control of CAS and CES in such a way that the neutral bias voltage e (t) coincides in amplitude and phase with the EMF E (t) acting between the GZ point GZ and the network neutral (Fig. 2), parameters E o and β of which were determined in accordance with the foregoing) is determined by the selected method of compensation of the active component. If for KAS the introduction of negative resistance into the KNPS is used, for example, in the form of a single-phase dependent inverter connected in series with an arc suppression reactor [6] or in the form of parametric pumping of energy in the KNPS [8], then the control of the KES determines the frequency of self-oscillations in the KNPS, that is, vector diagram language vector rotation speed (16 in FIG. 1) around the circumference 17 (FIG. 1), and the CAS control is the radius of this circle. Obviously, in this case, no changes in the UAN mode depending on the location of the G point G of the OZZ are required, however, it is necessary to take into account the integral nature of the connection between the CES control and phase e (t) (since the voltage phase e (t) is an integral of its frequency ) Another way of introducing CAS, which can be used as part of the present invention, is to introduce natural asymmetry in amplitude regulated current in the KNPS, for example, by connecting an adjustable (unlocking angle of the thyristor key) inductance parallel to one of the phase secondary windings of a Bauch transformer [4] that is, by introducing adjustable inductance in one of the phases of the network. In this case, the regulation of the CES leads to the displacement of the vector voltage e (t) of the neutral bias along one of the
Если условно ограничить КАС величиной, необходимой для точной компенсации токов ОЗНЗ в данной сети, и предположить, что регулируемая индуктивность включена параллельно вторичной обмотке фазы С трансформатора Бауха, то регулированием КАС и КЕС можно добиться того, что конец вектора 8 напряжения е(t) смещения нейтрали (фиг.1) будет располагаться практически в любой точке круга, ограниченного окружностью 10, проходящей через начало N координат. Центр О этого круга лежит на пересечении вектора тока искусственной несимметрии (который отстает на 90o от фазной ЭДС фазы С) с отрезком 6 СА, изображающим вектор линейного напряжения ECA. Если предположить теперь, что регулируемая индуктивность включена параллельно вторичной обмотке фазы В трансформатора Бауха, то вектор будет располагаться в круге, ограниченном окружностью 12 на фиг.1. Исходя из сказанного и приписав (условно) нулевое значение фазы линейной ЭДС EBC(t) (на фиг.1 ей соответствует вектор 5), приходим к выводу, что для значений фазы β ЭДС E(t), действующей между точкой G ЗНЗ и нейтралью N сети, лежащих в интервале (0o, 120o) (окружность 12 на фиг. 1), необходимо включать регулируемую индуктивность параллельно вторичной обмотке фазы В трансформатора Бауха для значений фазы b, лежащих в интервале (120o, 240o) (окружность 11 на фиг.1), необходимо включать регулируемую индуктивность параллельно вторичной обмотке фазы А трансформатора Бауха, а для значений фазы β, лежащих в интервале (240o, 360o (окружность 10 на фиг.1), необходимой включать регулируемую индуктивность параллельно вторичной обмотке фазы С указанного трансформатора. Из того факта, что отрезки NA, BN, CN, AB, DC и CA, на которых может располагаться конец вектора при всевозможных локализациях ЗНЗ в обмотках, целиком находятся в кругах, ограниченных окружностями 10, 11 и 12 (фиг.1), следует также, что для подавления ЗНЗ в любой точке обмоток нагрузок и питающих сеть трансформаторов требуется величина КАС, не превышающая той ее величины, которая необходима для подавления дуговых замыканий между фазными проводниками сети и землей. Поэтому для реализации заявляемого способа можно использовать исполнительные органы компенсаторов активной составляющей, реализующих известные способы [4] [6]
Рассмотрим далее предлагаемые способы автоматической настройки КАС и КЕС при подавлении дуговых процессов в обмотках нагрузки и питающих сеть трансформаторов. Каждый из указанных способов в качестве необходимого свойства должен обеспечить соответствие знака управления по регулируемой (емкостной или активной) составляющей компенсации знаку расстройки сети по этой составляющей в условиях точной настройки по другой (соответственно, активной или емкостной) составляющей, и нулевые значения управлений по обеим составляющим в условиях полной компенсации токов ЗНЗ. Желательна также (для улучшения динамических характеристик процессов автонастройки) взаимная независимость управлений, то есть чтобы управление по емкостной составляющей не зависело от расстройки по активной составляющей и наоборот.If we conditionally limit the CAS to the value necessary for the exact compensation of the current in the given arrester, and assume that the adjustable inductance is connected in parallel with the secondary winding of phase B of the Bauch transformer, then by controlling the CAS and CEC, we can achieve the end of the vector 8, the neutral bias voltage e (t) (Fig. 1) will be located at almost any point in the circle bounded by a circle 10 passing through the origin N of coordinates. The center O of this circle lies at the intersection of the vector the current of artificial asymmetry (which is 90 ° behind the phase EMF of phase C) with a segment of 6 CA, depicting the linear voltage vector E CA. If we now assume that the adjustable inductance is connected in parallel with the secondary winding of phase B of the Bauch transformer, then the vector will be located in a circle bounded by a circle 12 in figure 1. Based on the foregoing and attributing (conditionally) a zero value of the phase of the linear EMF E BC (t) (
Further, we consider the proposed methods for automatic tuning of CAS and CES when suppressing arc processes in load windings and transformers supplying a network. Each of these methods, as a necessary property, must ensure that the control sign corresponds to the adjustable (capacitive or active) component of compensation for the sign of network detuning according to this component under conditions of fine tuning to the other (respectively, active or capacitive) component, and zero control values for both components under conditions of full compensation of ZNZ currents. Mutual independence of the controls is also desirable (to improve the dynamic characteristics of auto-tuning processes), that is, that the control over the capacitive component does not depend on the detuning over the active component and vice versa.
При использовании для КАС отрицательного сопротивления в КНПС (согласно [6] ) перечисленные требования соблюдаются в том случае, если управление по КЕС формируется пропорциональным отклонению фазы v напряжения е(t) смещения нейтрали от фазы b ЭДС E(t), действующей между точкой ЗНЗ и нейтралью сети. Указанная фаза b определяется согласно п.п.1-5 формулы изобретения. Управление по КАС формируется в этом случае пропорциональным отклонению амплитуды еo напряжения е(t) смещения нейтрали от амплитуды Еo вышеупомянутой ЭДС (что отражено в п.11 формулы изобретения). Данное обстоятельство связано с тем, что при использовании в качестве компенсатора активной составляющей однофазного зависимого инвертора [6] амплитуда и фаза напряжения смещения нейтрали являются параметрами автоколебаний в КНПС (на его собственной частоте), причем амплитуда этих автоколебаний практически полностью определяется (помимо параметров сети) величиной КАС, а частоту (связанную с фазой интегральной зависимостью) определяет величина КЕС.When negative resistance is used for KAS in KNPS (according to [6]), the above requirements are met if the KES control is formed proportional to the deviation of phase v of voltage e (t) of the neutral bias from phase b of the emf phase E (t) acting between the point and network neutral. The specified phase b is determined according to claims 1 to 5 of the claims. CAS control is formed in this case in proportion to the deviation of the amplitude e o of the voltage e (t) of the neutral offset from the amplitude E o of the aforementioned EMF (as reflected in
В другом случае, а именно, когда КАС осуществляется путем введения в КНПС тока искусственной несимметрии, например, при помощи регулируемой индуктивности, подключаемой параллельно одной из фазных вторичных обмоток дугогасящего аппарата, выполненного в виде трансформатора Бауха [4] перечисленные свойства обеспечиваются в том случае, если управление по КЕС формируется пропорциональным проекции вектора ЭДС Е(t), действующей между точкой ЗНЗ и нейтралью сети, на вектор , ортогональный вектору напряжения е(t) смещения нейтрали (как это предлагается в п.8 формулы изобретения), а управление Uα по КАС определяется по формуле:
Uα~ E0sec(β-ν)-e0sec(Φ-ν), (11)
где Ео и β соответственно, амплитуда и фаза ЭДС Е(t), действующей между точкой ЗНЗ и нейтралью сети;
е0 и v соответственно, амплитуда и фаза напряжения е(t) смещения нейтрали;
n фаза тока q(t) искусственной несимметрии,
как это предлагается в п.12 формулы изобретения. Проекция ЭДС Е(t) на вектор , ортогональный вектору напряжения е(t) смещения нейтрали, определяется, например, при помощи синхронного детектирования сигнала Е(t) опорным сигналом постоянной амплитуды, ортогональным напряжению е(t) смещения нейтрали например, меандром промышленной частоты, сдвинутым на 90o по отношению к сигналу е(t), или же вычисляется по известным амплитуде Еo и фазе β ЭДС Е(t), а также фазе v напряжения смещения нейтрали по формуле:
Поясним сказанное при помощи векторных диаграмм, показанных на фиг.4. Пусть в сети имеет место ЗНЗ в обмотке, подключенной к линейному напряжению СА, и вектор ЭДС Е(t), действующей между точкой G ЗНЗ и нейтралью N сети, занимает положение, показанное на фиг.4 в позиции 54. Поскольку угол между векторами 54 по абсолютной величине меньше 60o, то в соответствии с вышеизложенным для осуществления КАС регулируемая индуктивность подключается параллельно вторичной обмотке фазы G трансформатора Бауха, создавая ток индуктивной несимметрии, вектор которого показан на фиг.4 в позиции 50. Годографы вектора напряжения смещения нейтрали при постоянной КАС и меняющейся КЕС представляют собой окружности 51-53, проходящие через начало координат, центры которых располагаются на векторе 50 . Увеличение КАС приводит к увеличению диаметра окружности, увеличение КЕС к перемещению вектора по часовой стрелке, причем постоянной расстройке по КЕС соответствует постоянный угол Φ-ν между векторами (50). Как видно из фиг. 4, перекомпенсации по емкостной составляющей соответствует положительная проекция 59 U
U α ~ E 0 sec (β-ν) -e 0 sec (Φ-ν), (11)
where E about and β, respectively, the amplitude and phase of the EMF E (t), acting between the point of ZNZ and the neutral of the network;
e 0 and v, respectively, the amplitude and phase of the voltage e (t) of the neutral bias;
n phase of the current q (t) of artificial asymmetry,
as proposed in paragraph 12 of the claims. The projection of the EMF E (t) on the vector orthogonal to the vector the neutral bias voltage e (t) is determined, for example, by synchronously detecting the signal E (t) with a constant amplitude reference signal orthogonal to the neutral bias voltage e (t), for example, a power frequency meander shifted 90 ° with respect to the signal e ( t), or is calculated by the known amplitude E o and phase β EMF E (t), as well as phase v of the neutral bias voltage according to the formula:
Let us explain what was said using the vector diagrams shown in figure 4. Let in the network there is a ZNZ in the winding connected to the line voltage SA, and the vector EMF E (t), acting between the point G ZNZ and the neutral N of the network, occupies the position shown in figure 4 at
Описанный в п.7 способ автонастройки КЕС требует информации о фазе напряжения смещения нейтрали, а описанный в п.8 способ требует дополнительной информации об амплитуде указанного напряжения. При значительных расстройках КЕС или при низкой диэлектрической прочности изоляции в месте повреждения, дуговые пробои могут следовать весьма часто (свыше одного пробоя на периоде). Напряжение смещения нейтрали имеет при этом форму, далекую от гармонической, и определить его амплитуду и фазу становится невозможно. В этих случаях автонастройку КЕС предлагается осуществлять согласно п.9 формулы изобретения, то есть по результату синхронного детектирования знака sign е(t) напряжения t(е) смещения нейтрали опорным сигналом E*(t), ортогональным ЭДС Е(t), действующей между точкой ЗНЗ и нейтралью сети. Результат Ur синхронного детектирования описывается формулой:
где черта вверху означает осреднение по времени на периоде опорного сигнала. При гармонической форме напряжения е(t) смещения нейтрали и точной настройке КЕС сигнал е(t) синфазен с ЭДС, действующей между точкой ЗНЗ и нейтралью сети: Φ = β.. Подстановка выражения
e(t) = e0cos(ωt+Φ)
в (13) показывают, что при указанных условиях Ur 0. Из (13) следует также, что расстройка КЕС в ту или другую сторону приводит к появлению ненулевой величины Ur соответствующего знака. Таким образом выполняется сформулированное выше необходимое требование к управлению по КЕС. Для случая гармонического сигнала е(t) выполняются и другие требования к управлению по КЕС (монотонность и инвариантность к расстройке КАС). При наличии частых дуговых пробоев свойства управления (13) по КЕС сохраняются благодаря высокой помехоустойчивости операции синхронного детектирования. Помехоустойчивость в свою очередь объясняется гармонической формой опорного сигнала, которая обусловливает переход в колебательные составляющие и подавление фильтрацией всех компонентов спектра сигнала е(t) за исключением составляющих, близких к промышленной частоте ω (то есть частоте опорного сигнала).The CES auto-tuning method described in clause 7 requires information on the phase of the neutral bias voltage, and the method described in clause 8 requires additional information on the amplitude of the specified voltage. With significant detuning of the CES or with a low dielectric strength of the insulation at the site of damage, arc breakdowns can follow very often (more than one breakdown per period). The neutral bias voltage has a shape that is far from harmonic, and it becomes impossible to determine its amplitude and phase. In these cases, the CES auto-tuning is proposed to be carried out according to claim 9 of the claims, that is, by synchronously detecting the sign e (t) of the voltage t (e) of the neutral offset by the reference signal E * (t) orthogonal to the EMF E (t) acting between ZNZ point and network neutral. The result U r of synchronous detection is described by the formula:
where the bar at the top means time averaging over the period of the reference signal. With the harmonic shape of the neutral bias voltage e (t) and fine-tuning the CES, the e (t) signal is in phase with the EMF between the point of the short-circuit protection and the network neutral: Φ = β .. Substitution of the expression
e (t) = e 0 cos (ωt + Φ)
in (13) show that under the indicated
Операцию синхронного детектирования при микропроцессорной реализации предлагаемого способа целесообразно выполнять в соответствии с п.10 формулы изобретения. Поясним сказанное. Выражение 10 можно переписать в следующем виде:
Если изменения знака напряжения Е(t) на периоде [β,2π+β] опорного сигнала происходили при мгновенных фазах ωt1,ωt2,...ωtN,, то (14) можно представить в следующем виде:
где δ некоторая малая величина, дающая возможность определить направление изменения знака е(t) в момент ti (с "+" на "-" или наоборот). Действия, сформулированные в п. 10 формулы изобретения, как раз и приводят к получению управления по КЕС согласно выражению (15).The operation of synchronous detection with microprocessor implementation of the proposed method, it is advisable to perform in accordance with paragraph 10 of the claims. Let us explain what was said. Expression 10 can be rewritten as follows:
If changes in the sign of the voltage E (t) over the period [β, 2π + β] of the reference signal occurred at instantaneous phases ωt 1 , ωt 2 , ... ωt N ,, then (14) can be represented as follows:
where δ is a small quantity that makes it possible to determine the direction of the sign of e (t) at the moment t i (from "+" to "-" or vice versa). The actions formulated in paragraph 10 of the claims just lead to obtaining control over the CES according to expression (15).
Поскольку диаметр окружности (51-53 на фиг.4), изображающей годограф вектора , пропорционален амплитуде тока θ(t) искусственной несимметрии, которая в свою очередь пропорциональна величине КАС, то перечисленные выше требования применительно к управлению КАС будет удовлетворены, если сформировать указанное управление пропорциональным отклонению диаметра годографа вектора от диаметра данного годографа при точной компенсации КАС (то есть от диаметра окружности 52). Диаметр Do окружности 52 можно определить, воспользовавшись тем обстоятельством, что угол SGN (фиг.4) является прямым, как вписанный угол, опирающийся на диаметр, по следующей формуле:
Величины Еo (амплитуда ЭДС Е(t), действующей между точкой G ЗНЗ и нейтралью N сети), β (фаза данной ЭДС) и n (фаза тока q(t) искусственной несимметрии, вводимого в КНПС для КАС), фигурирующие в данном выражении, известны. Диаметр D годографа вектора (55-57) можно также выразить через амплитуду еo и фазу Φ напряжения е(t) смещения нейтрали (которые легко доступны для измерения), используя тот факт, что углы S1Q1N, S2Q2N, S3Q3N (фиг.4) прямые как вписанные углы, опирающиеся на диаметр. Выражение для данной величины имеет следующий вид:
Сопоставив (16) и (17), приходим к выводу, что выражение для управления Uα КАС
Uα~ D0-D
совпадает с выражением (11), на основе которого построен п.8 формулы изобретения.Since the diameter of the circle (51-53 in figure 4) depicting the hodograph of the vector is proportional to the amplitude of the current θ (t) of artificial asymmetry, which in turn is proportional to the CAS value, then the above requirements with respect to CAS control will be satisfied if the specified control is proportional to the deviation of the diameter of the vector hodograph from the diameter of this hodograph with accurate compensation of the CAS (that is, from the diameter of the circle 52). The diameter D o of the circle 52 can be determined by taking advantage of the fact that the angle SGN (FIG. 4) is straight, as the inscribed angle based on the diameter, according to the following formula:
The values of E o (the amplitude of the EMF E (t) acting between the point G of the SC and the neutral of the N network), β (the phase of this EMF) and n (the phase of the current q (t) of the artificial asymmetry introduced into the FNC for UAN) expression, known. Diameter D of the hodograph of the vector (55-57) can also be expressed in terms of the amplitude e o and phase Φ of the voltage e (t) of the neutral bias (which are easily accessible for measurement), using the fact that the angles S 1 Q 1 N, S 2 Q 2 N, S 3 Q 3 N (FIG. 4) straight as inscribed angles based on diameter. The expression for this quantity has the following form:
Comparing (16) and (17), we conclude that the expression for the control U α CAS
U α ~ D 0 -D
coincides with expression (11), on the basis of which p. 8 of the claims is built.
Вследствие того, что диаметр годографа вектора напряжения смещения нейтрали не зависит от конкретного местоположения вектора на нем, то сформированное подобным образом управление КАС не зависит от расстройки по КЕС. Оно имеет монотонный характер благодаря пропорциональности диаметра годографа вектора амплитуде тока θ(t) искусственной несимметрии. Таким образом, при формировании управления КАС в соответствии с п.12 формулы изобретения также соблюдаются все сформулированные выше требования.Due to the fact that the diameter of the hodograph of the vector neutral bias voltage does not depend on the specific location of the vector on it, then the CAS control formed in this way does not depend on the CES detuning. It has a monotonic character due to the proportionality of the diameter of the hodograph of the vector the amplitude of the current θ (t) of artificial asymmetry. Thus, when forming the UAN control in accordance with paragraph 12 of the claims, all the requirements formulated above are also observed.
Полученные сигналы Ur и Uα можно использовать для интегрального, пропорционально-интегрального или пропорционально-интегрально-дифференциального управления, соответственно, КЕС и КАС.The obtained signals U r and U α can be used for integral, proportional-integral or proportional-integral-differential control, respectively, CES and CAS.
Рассмотрим далее действие предлагаемого способа на примере устройства, реализующего данный способ и изображенного на фиг.2 в предположении, что блоки 21 (ДГА), 22 (КАС) и 23 (БУК) выполнены в соответствии с фиг.5-7. При этом реализован случай, охватываемый пунктами 1-6, 9, 10, 12 формулы изобретения. Применение его наиболее целесообразно в сетях с небольшими емкостными токами ОЗНЗ, например, в сетях собственных нужд электростанций, в карьерных и сельских распределительных сетях. Компенсация емкостных токов ЗНЗ осуществляется здесь при помощи трансформатора 63 Бауха. Эквивалентная индуктивность, вносимая данным трансформатором в нейтраль сети (то есть величина КЕС), регулируется изменением выдержки tr времени между моментом очередного запирания тиристорного ключа 68 ТК1 (которое обнаруживается при помощи датчика 69 ДЗ1 запирания тиристоров ключа 68) и выдачей на ключ 68 следующего отпирающего импульса σ1. Аналогичный способ КЕС предложен и подробно описан в [5] Компенсация активной составляющей тока ЗНЗ в рамках рассматриваемого примера может осуществляться либо так, как это показано на фиг.5, то есть по аналогии с [4] либо в соответствии с фиг.6.Next, we consider the action of the proposed method on the example of a device that implements this method and shown in figure 2 under the assumption that the blocks 21 (DGA), 22 (CAS) and 23 (BUK) are made in accordance with figure 5-7. In this case, the case covered by paragraphs 1-6, 9, 10, 12 of the claims is realized. Its use is most expedient in networks with small capacitive currents of OZNZ, for example, in networks of own needs of power plants, in career and rural distribution networks. Compensation of capacitive currents ZNZ is carried out here with the help of a 63 Bauch transformer. The equivalent inductance introduced by this transformer into the neutral of the network (i.e., the value of CES) is controlled by changing the time delay t r between the time of the next locking of the
В обоих случаях КАС производится при помощи введения в КНПС тока θ(t) искусственной несимметрии. Однако при реализации блока 22 КАС в соответствии с фиг.5 ток θ(t) искусственной несимметрии вводится подключением (при помощи коммутационного устройства 72 КУ) регулируемой индуктивности параллельно одной из вторичных фазных обмоток трансформатора 63 Бауха, что эквивалентно (с учетом коэффициента трансформации) включению регулируемой индуктивности между одной из фаз сети и землей. При реализации же блока 22 КАС в соответствии с фиг.6, ток θ(t) искусственной несимметрии вводится через регулируемую индуктивность и вторичную обмотку 65-67 трансформатора 63 Бауха от одного из линейных напряжений постороннего трехфазного низковольтного (220-1140 В) источника, линейные напряжения которого синфазны с линейными напряжениями UAB(t), UBC(t), UCA(t) сети.In both cases, CAS is performed by introducing into the KNPS a current θ (t) of artificial asymmetry. However, when the CAS block 22 is implemented in accordance with FIG. 5, an artificial asymmetry current θ (t) is introduced by connecting (using a
Первая реализация (фиг.5) более автономна, чем вторая (фиг.6), так как не требует постороннего источника, однако она несколько менее эффективна при ЗНЗ в фазных проводниках и обмотках, соединенных в "звезду", поскольку в первом случае фаза ν тока q(t) искусственной несимметрии отстает на 30o от ближайшей фазной ЭДС (ЕA(t), EB(t), EC(t), (фиг.2) сети, а во втором случае ток θ(t) синфазен с ней. Поэтому при указанных выше видах ОЗНЗ резонансная настройка КНПС, требующая минимальной мощности компенсатора активной составляющей, совпадает с точной настройкой КЕС только для второй реализации (фиг. 6). Кроме того, первая реализация (фиг.5) требует модернизации готового трансформатора 63 Бауха, если используется серийный образец (например, ТАДТМ или УДТМ). В качестве регулируемой индуктивности, через которую вводится ток θ(t) искусственной несимметрии, используется дополнительный дроссель 70, соединенный последовательно с тиристорным ключом ТК2 71. Индуктивность регулируется, как и ранее, за счет изменения выдержки τa времени между моментом очередного запирания тиристорного ключа ТК2 71 (которое обнаруживается датчиком 72 ДЗ2 запирания тиристоров) и выдачей следующего отпирающего импульса σ2.
Указанные выдержки времени и отпирающие импульсы, подаваемые на тиристорные ключи 68, 71, формируются блоком 23 БУК (фиг.1), для чего в данный блок подаются сигналы ζ1(t) и ζ2(t) состояния тиристорных ключей 68 (ТК1) и 71 (ТК2) с датчиков 69 (ДЗ1) и 72 (ДЗ2).The first implementation (Fig. 5) is more autonomous than the second (Fig. 6), since it does not require an extraneous source, however it is somewhat less effective for ZNZ in phase conductors and windings connected to a "star", since in the first case the phase ν current q (t) of artificial asymmetry lags 30 o from the nearest phase EMF (E A (t), E B (t), E C (t), (figure 2) network, and in the second case, the current θ (t) Therefore, with the above types of OZNZ, the resonant KNPS tuning, which requires the minimum power of the active component compensator, coincides with the fine tuning K C only for the second implementation (Fig. 6) .In addition, the first implementation (Fig. 5) requires upgrading the
The indicated time delays and unlocking pulses supplied to the thyristor switches 68, 71 are formed by the
Из-за относительной сложности действий, предусмотренных заявляемым способом, целесообразна микропроцессорная реализация блока 23 БУК, например, в соответствии с фиг.7. В этом случае основу блока 23 БУК составляет микропроцессор 74 с постоянным (ПЗУ) и оперативным (ОЗУ) запоминающими устройствами (ПРЗУ), который следующим образом взаимодействует с другими элементами блока 23. Процессор блока 74 считывает очередную команду программы из ПЗУ, декодирует ее и затем выполняет, обращаясь при этом, в соответствии с содержанием команды, к ОЗУ или к ПЗУ блока 74, а через шину 75 также и к таймерам 76-78, к контроллеру 79 прерываний, к входному порту 80 или к выходному порту 81. При поступлении фронта сигнала на один из входов Ir1 Ir7 контроллера 79 прерываний, последний, взаимодействуя с блоком 74 ПРЗУ, заставляет его прервать выполнение текущей программы, выполнить одну из процедур обработки прерываний, записанных в ПЗУ блока 74, и возвратиться затем к выполнению прерванной программы. Due to the relative complexity of the actions provided by the claimed method, it is advisable microprocessor implementation of
Продолжим теперь рассмотрение процесса управления тиристорными ключами 68 (ТК1) и 71 (ТК2) (фиг.5,6) блоком 23 БУК (фиг.7). Сигналы ξ1 и ξ2, свидетельствующие о запирании тиристоров ключей 68, 71, поступают на запускающие входы "Е" программируемых таймеров 76 (Т1) и 77 (Т2) (фиг.7). Таймеры считают (в сторону уменьшения кодов) импульсы высокочастотного (например, 2 МГц) тактового сигнала, подаваемого на счетные входы "с" указанных таймеров (фиг. 7). Коды, соответствующие требуемым выдержкам τr и τa времени, записываются в таймеры 76 и 77 процессором 74 с постоянным и оперативным запоминающими устройствами ПРЗУ. По достижении кодом любого из таймеров 76 и 77 нулевого значения последний формирует импульс, поступающий на вход (Ir1 или Ir2) контроллера 79 прерываний и свидетельствующий об окончании очередной выдержки (τr или τa) времени. Вследствие этого блок 74 ПРЗУ переходит к выполнению процедуры обработки соответствующего прерывания. Указанные процедуры предусматривают подачу (через порт 81) отпирающего импульса σ1 или σ2 на соответствующий тиристорный ключ 68 или 71 (фиг.5,6) и перезапуск таймера (76 или 77) на выдержку τr и τa времени, равную длительности отпирающего импульса (например, 200 мкс). По истечении данной выдержки следует новое прерывание по тому же входу. Блок 74 ПРЗУ в процессе выполнения процедуры обработки рассматриваемого прерывания снимает (через порт 81) отпирающий импульс с соответствующего тиристорного ключа (68 или 71 на фиг.5,6) и снова устанавливает таймер 76 или 77 на выдержку времени τr или τa, определяющую, в конечном итоге, величину КЕС или КАС соответственно. Регулирование КЕС и КАС сводится, таким образом, к записи в таймеры 76 и 77 новых значений выдержек τr и τa.We now continue to consider the process of controlling thyristor switches 68 (TK1) and 71 (TK2) (Fig.5.6)
Рассмотрим далее процесс общей синхронизации блока БУК (фиг.7) частотой сети. Сигнал UAB(t), пропорциональный линейному напряжению сети между фазами А и В, формируется измерительным трансформатором напряжений 24 (фиг.2), подается на вход нуль-компараторов 82 блока БУК (фиг.7) и далее проходит через формирователи 83 и 84, исключающие дребезг, соответственно, на спаде и на фронте этого сигнала (ценой задержки, соответственно, его фронта и спада). Фронт сигнала на выходе формирователя 83, возникающий практически одновременно с переходом линейным напряжением UAB через "0" (из отрицательных значений в положительные), перезапускает таймер 78, который начинает счет тактовых импульсов, поступающих на его счетный вход "с". Счет начинается с кода, приблизительно соответствующего длительности полупериода сети. В результате по коду, считанному из данного таймера блоков 74 ПРЗУ в любой момент t времени, можно восстановить мгновенную фазу ωt момента t считывания. При описанном способе синхронизации измерение всех фазовых сдвигов осуществляется относительно линейного напряжения UAB(t), которому приписывается нулевой фазовый сдвиг. В момент прохождения кодом таймера 78 нулевого значения формируется импульс на его выходе, который инициирует (посредством контроллера 79 прерываний) вызов блоком 74 ПРЗУ процедуры обработки прерывания по входу Ir3 контроллера 79. Данная процедура предусматривает опрос (посредством порта 80) состояния компаратора 82 в тот момент времени, когда мгновенная фаза ωt по показаниям таймера 78 равна π. Так как в этот момент сигнал UAB(t) должен проходить через "0", по состоянию компаратора 82 (то есть по сигналу на выходе формирователя 84) можно судить о соответствии выдержки времени таймера 78 действительной длительности полупериода при данной частоте сети, а также отрегулировать ее, то есть несколько увеличить эту выдержку, если на выходе формирователя 84 присутствует логический "0" (т.е. UAB < 0), или уменьшить ее в противном случае (что и предусмотрено процедурой обработки прерывания по входу Ir3 контроллера 79). Образовавшаяся таким образом следящая система, отслеживая изменения частоты сети, исключает их влияние на функционирование устройства.Let us further consider the process of general synchronization of the block of beech (Fig.7) network frequency. The signal U AB (t), which is proportional to the line voltage of the network between phases A and B, is generated by a voltage measuring transformer 24 (Fig. 2), fed to the input of zero-
В нормальном режиме работы сети в сигнале напряжения е(t) смещения нейтрали (поступающем на вход блока 23 БУК с выхода измерительного трансформатора напряжения 24, фиг. 2) отсутствуют скачкообразные изменения, а его амплитуда е(t) не превышает 20% той амплитуды еm, которая имеет место при глухом ОЗНЗ. В указанном режиме отсутствуют импульсы на входах Ir4, Ir5 контроллера 79 пpерываний, а блок 87 переведен (сигналом z порта 81) в состояние инерционного звена с малой постоянной времени (для чего аналоговый ключ 90 подсоединяет вход операционного усилителя 88 к точке соединения резисторов 91, 92), и поэтому отслеживает подаваемое на его вход напряжение е(t) смещения нейтрали. Прерывание по входу Ir6 контроллера 79 вызывается в том случае, если сигнал g на выходе порта 81 не соответствует сигналу h на выходе компаратора 94 (вследствие чего на выходе логического элемента 95 "НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ" появляется "1", которая как раз и вызывает данное прерывание). Процедура обработки указанного прерывания приводит в соответствие выходной сигнал g порта 81 с выходным сигналом h компаратора 94, в результате чего такое соответствие и является нормальным состоянием рассматриваемого примера устройства перед возможным возникновением режима ОЗЗ. В нормальном режиме работы сети устройство может также осуществлять предварительную (резонансную) настройку КНПС, реализуя какой-либо из известных способов автонастройки, например, [4]
При возникновении (в момент to) дугового пробоя изоляции в точке G, например, в обмотке нагрузки, как это показано на фиг.2, напряжение е(t) смещения нейтрали претерпевает скачкообразное изменение, которое, во-первых, отслеживается инерционным звеном с малой постоянной времени (элементы 88-92 на фиг. 7), а, во-вторых, выявляются датчиком 85 дуговых пробоев, который формирует при этом импульс на входе Ir4 контроллера 79 прерываний. Последний инициирует вызов соответствующей процедуры обработки прерывания, в процессе выполнения которой блок 74 ПРЗУ считывает и запоминает в ОЗУ содержимое таймера 78, то есть фиксирует информацию о мгновенной фазе ωt0 момента to дугового пробоя, а также посредством порта 80 считывает и запоминает в ОЗУ значение сигнала h, то есть знак мгновенного значения e(t0+δ) напряжения е(t) смещения нейтрали сразу после пробоя. Помимо этого в процессе выполнения данной процедуры блок 73 ПРЗУ изменяет сигнал z на выходе порта 81, вследствие чего блок 87 переходит в режим преобразования во временной интервал того мгновенного значения e(t0+δ) напряжения е(t) смещения нейтрали, которое было зафиксировано сразу же после дугового пробоя. При этом аналоговый ключ устанавливается в положение, показанное на фиг.7, и выходное напряжение интегратора (на элементах 88, 89 и 93) начинает изменяться с постоянной скоростью в сторону уменьшения по абсолютной величине (независимо от знака е(to)). По истечении некоторого отрезка времени Δt (пропорционального мгновенному значению e(t0+δ) напряжения е(t) смещения нейтрали сразу после дугового пробоя) сигнал на выходе указанного интегратора достигнет нуля, а затем изменит знак. В момент смены знака сигнала на выходе операционного усилителя 88 нарушается соответствие между сигналами h и g, в результате чего появляется логическая "1" на выходе элемента 95 и контроллер 79 прерываний инициирует вызов блоком 74 ПРЗУ процедуры обработки прерывания по входу Ir6. Указанная процедура считывает и запоминает в ОЗУ блока 74 содержимое таймера 78 и снова приводит в соответствие сигналы h и g. Устройство оказывается подготовленным к получению аналогичной информации при следующем дуговом пробое (если он произойдет). Кроме того, при каждом изменении знака напряжения е(t) смещения нейтрали коммутируется нуль-компаратор 96, вследствие через формирователь 97 импульсов ФИ подает короткие импульсы на вход Ir7 контроллера 79 прерываний, который инициирует вызов блоком 74 ПРЗУ соответствующей процедуры обработки прерывания. При выполнении данной процедуры считываются и запоминаются в ОЗУ блока 74 содержимое таймера 78 и состояние компаратора 96 (через порт 80). Данными действиями готовится исходная информация для автонастройки КЕС в соответствии с п.п.9, 10 формулы изобретения.In the normal mode of operation of the network, there is no abrupt change in the signal of the voltage of the neutral bias voltage e (t) (coming to the input of the
When an arc breakdown of insulation occurs at time t o at point G, for example, in the load winding, as shown in Fig. 2, the neutral bias voltage e (t) undergoes an abrupt change, which is, firstly, monitored by the inertial link with a small time constant (elements 88-92 in Fig. 7), and, secondly, are detected by the
Далее блок 74 ПРЗУ обрабатывает полученную информацию. На основании разницы в содержимом таймера 78, считанном в момент изменения знака сигнала на выходе интегратора (прерыванием по входу Ir6) и считанном в момент t0+δ дугового пробоя (прерыванием по входу Ir4), определяется абсолютная величина напряжения смещения нейтрали, имеющая место сразу после дугового пробоя, а по состоянию сигнала q (на выходе компаратора 95) в момент пробоя знак этого напряжения. По содержимому таймера 78 в момент t0+δ определяется также мгновенная фаза ωt0 момента пробоя. Выполняя п.2 формулы изобретения, полагают амплитуду Еo ЭДС, действующей между точкой ЗНЗ и нейтралью сети, равной определенному выше значению , а фазу β этой ЭДС величине wt0=, взятой с противоположным знаком и увеличенной на π в случае, если e(t0+δ)<0..Next, the block 74 PRZU processes the received information. Based on the difference in the contents of the
При появлении последующих пробоев устройство работает аналогичным образом, однако информация, собранная процедурами обработки прерываний Ir4 и Ir6, обрабатывается иначе, а именно, в соответствии с п.3 формулы изобретения. При этом величины Eo и β вычисляются блоком 74 ПРЗУ по формулам (7) и (8), причем при каждом новом определении величин Еo и b увеличивают на 1 счетчик определений, расположенный в ОЗУ блока 73.When subsequent breakdowns occur, the device operates in a similar way, however, the information collected by the Ir4 and Ir6 interrupt processing procedures is processed differently, namely, in accordance with
В соответствии с п.4 формулы изобретения величины Еo и b, полученные при каждом новом дуговом пробое, суммируются в ячейках ОЗУ блока 74 ПРЗУ, а полученные суммы делятся на значение счетчика определений, то есть находится среднее арифметическое указанных величин. В итоге оказываются подготовленными все исходные данные для выполнения (блоком 74 ПРЗУ) действий по п.5 формулы изобретения. Результатом указанных действий являются уточненные величины Еo и β амплитуды и фазы ЭДС, действующей между точкой ЗНЗ и нейтралью сети, а также номер той фазы (А, В или С) сети, для которой абсолютная величина
не превышает
После этого согласно п.6 формулы изобретения блок 74 ПРЗУ устанавливает сигналы ρA,ρB,ρC порта 81, определяющие режим компенсатора 22 активной составляющей (в смысле фазы ν тока искусственной несимметрии) в соответствии с фазой b.. Так, если компенсатор 22 выполнен в соответствии с фиг.5, то при сигналами ρA,ρB,ρC передается команда коммутационному устройству 73 подключить цепь дополнительного дросселя 70 параллельно обмотке 67 фазы. С трансформатора 63 Бауха (фиг.5) при данными сигналами передается команда подключить указанную цепь параллельно обмотке 65 фазы А трансформатора 63 (фиг. 5), а при параллельно обмотке 66 фазы В этого трансформатора. Если же компенсатор 22 выполнен в соответствии с фиг.6, то при сигналами ρA,ρB,ρC передается команда коммутационному устройству 73 подключить цепь дополнительного дросселя 70 к линейному напряжению между фазами B' и C' низковольтного источника питания (фиг.6), при этими сигналами передается команда подключить указанную цепь к линейному напряжению между фазами C' и A' источника питания, а при или при к линейному напряжению между фазами B' и C' данного источника. Описанные действия устанавливают требуемую фазу ν вводимого в КНПС тока q(t) искусственной несимметрии.In accordance with
does not exceed
After that, according to claim 6, the RZU unit 74 sets the signals ρ A , ρ B , ρ C of port 81, which determine the mode of the compensator 22 of the active component (in the sense of phase ν of the current of artificial asymmetry) in accordance with phase b .. So, if the compensator 22 is made in accordance with figure 5, then when the signals ρ A , ρ B , ρ C send a command to the
Зафиксированные в ОЗУ блока 74 ПРЗУ значения содержимого таймера 78 в моменты ti смены знака напряжением е(t) смещения нейтрали преобразуются в значения ωti мгновенной фазы этих моментов и затем, с учетом запомненных (процедурой обработки прерывания по входу Ir6) состояний компаратора 96 в моменты ti+δ, вычисляется управление Ur по КЕС согласно выражению (15), то есть, в соответствии с п.п.9, 10 формулы изобретения. Если применяется интегральный закон регулирования КЕС, то данное управление суммируется (с соответствующим коэффициентом) с ранее установленной выдержкой τr, и новая выдержка записывается в таймер 76. Таким образом делается очередной шаг в сторону уменьшения расстройки КЕС, а результатом последовательности подобных шагов является (если не принимать во внимание КАС) существенное снижение частоты дуговых пробоев в месте ЗНЗ.The values of the contents of the
Для осуществления настройки КАС в соответствии с п.12 формулы изобретения требуется дополнительная информация об амплитуде и фазе напряжения е(t) смещения нейтрали. Амплитуда еo напряжения е(t) смещения нейтрали определяется по скважности S импульсов на выходе смещенного компаратора 86. Чтобы определить указанную скважность, процедура обработки прерывания по входу Ir5 контроллера 79 прерываний фиксирует в ОЗУ блока 73 ПРЗУ содержимое таймера 78 в моменты коммутаций компаратора 86. Затем находится разность Δt кодов, считанных из таймера 78 в соседние по времени моменты переключений. Эта разность связана с упомянутой скважностью S, а следовательно, и с амплитудой еo однозначной монотонной зависимостью
где δ смещение компаратора 85.To carry out CAS tuning in accordance with paragraph 12 of the claims, additional information is required on the amplitude and phase of the neutral bias voltage e (t). The amplitude e o of the neutral bias voltage e (t) is determined by the duty cycle S of the pulses at the output of the biased comparator 86. To determine the specified duty cycle, the interrupt processing routine at the input Ir5 of the interrupt
where δ is the comparator offset 85.
Фаза v напряжения е(t) смещения нейтрали определяется блоком 74 ПРЗУ на основе вычисленного ранее (по выражению (15)) управления Ur по КЕС, исходя из того факта, что при гармонической форме напряжения е(t) смещения нейтрали для управления Ur справедливо также и выражение (12). Отсюда находим:
Таким образом, фаза Φ напряжения е(t) смещения нейтрали определяется блоком 74 ПРЗУ по формуле (19). Управление же UA по КАС вычисляется блоком 74 по формуле (11), поскольку все необходимые исходные данные для подстановки в это выражение уже подготовлены. Полученное управление UA имеет смысл только при гармонической форме напряжения е(t) смещения нейтрали и поэтому используется для изменения выдержки времени ta (то есть для управления величиной КАС) только в том случае, если во время сбора исходных данных для вычисления Uα отсутствовали дуговые пробои в месте ЗНЗ. Информация о наличии дуговых пробоев передается программе управления КАС процедурой обработки прерывания по входу Ir4 контроллера 79 путем записи некоторого условного кода (установки флага) в определенной ячейке ОЗУ.The phase v of the neutral bias voltage e (t) is determined by the PRZU block 74 on the basis of the CES previously calculated (by expression (15)) control U r according to the fact that, with the harmonic form of the voltage e (t), the neutral bias is used to control U r expression (12) is also valid. From here we find:
Thus, the phase Φ of the neutral bias voltage e (t) is determined by the PRZU block 74 according to formula (19). The control U A by CAS is calculated by block 74 according to formula (11), since all the necessary input data for substitution into this expression are already prepared. The obtained control U A makes sense only with the harmonic form of the neutral bias voltage e (t) and therefore is used to change the time delay t a (that is, to control the CAS value) only if, during the collection of the initial data, U α were absent arc breakdowns in the place of ZNZ. Information about the presence of arc breakdowns is transmitted to the CAS control program by the interrupt processing routine at the input of Ir4 of
Если для управления КАС применяется интегральный закон, то (при отсутствии дуговых пробоев во время сбора исходной информации) полученное управление Uα суммируется (с соответствующим коэффициентом) с ранее установленной выдержкой ta, и новая выдержка записывается в таймер 76. Таким образом, делается очередной шаг в сторону уменьшения расстройки КАС, а результатом последовательности подобных шагов является полная компенсация токов ЗНЗ.If the integral law is applied to control the UAN, then (in the absence of arc breakdowns during the collection of initial information), the obtained control U α is summed (with the corresponding coefficient) with the previously set shutter speed t a , and the new shutter speed is recorded in
В итоге напряжение между точкой G ЗНЗ и землей становится близким к нулю и дуговой процесс прекращается, вследствие чего сеть может неограниченно долгое время находиться в данном состоянии. As a result, the voltage between the GZZ point G and the ground becomes close to zero and the arc process stops, as a result of which the network can be in this state for an unlimited time.
Следует заменить, что в условиях точной настройки КАС и КЕС изменение параметров ЗНЗ, включая полное восстановление диэлектрической прочности изоляции, никак не сказывается на первых гармониках напряжений и токов в сети. Очевидно поэтому, что для распознавания факта устранения повреждения и восстановления нормального режима работы сети требуется выполнение ряда действий. При этом можно воспользоваться каким-либо известным способом распознавания и восстановления нормального режима работы сети, например, описанным в [4]
Предложенный способ допускает комбинирование с другими (известными) способами подавления дуговых ЗНЗ в тех случаях, когда замыкание произошло между фазным проводником сети и землей.It should be replaced that in conditions of fine-tuning the CAS and CES, a change in the ZZZ parameters, including the complete restoration of the dielectric strength of the insulation, does not affect the first harmonics of the voltage and current in the network. Therefore, it is obvious that a number of actions are required to recognize the fact of repairing the damage and restoring the normal operation mode of the network. In this case, you can use any known method of recognition and restoration of the normal mode of operation of the network, for example, described in [4]
The proposed method can be combined with other (known) methods of suppressing arc faults in those cases when a short circuit occurred between the phase conductor of the network and ground.
Claims (5)
где l(tt) мгновенное значение напряжения смещения нейтрали;
E0(t) амплитуда ЭДС, соответствующая выявленному пробою;
βt фаза ЭДС, соответствующая выявленному пробою;
ω круговая частота сети;
wt мгновенная фаза напряжения смещения нейтрали;
t момент времени: момент tt - 1 предшествует моменту tt,
затем находят значения амплитуды и фазы ЭДС как среднее значение между значениями амплитуды и фазы ЭДС для одного пробоя и значениями амплитуд и фаз ЭДС для всех выявленных последующих пробоев, после чего полученные значения амплитуды и фазы ЭДС корректируют, для чего относят место однофазного замыкания к обмотке, включенной на одно из фазных или линейных напряжений сети или же к одному из фазных проводников сети, для этого определяют ту фазу сети, для которой абсолютная величина отклонения значения фазы ЭДС от значения фазы фазной ЭДС не превышает π/3, а затем, если выполняется условие
где корректируемое значение амплитуды ЭДС;
Em амплитуды фазной ЭДС сети;
абсолютная величина отклонения значения фазы ЭДС,
то скорректированное значение амплитуды ЭДС принимают равным амплитуде фазной ЭДС сети, а скорректированную величину фазы ЭДС принимают равной фазе фазной ЭДС сети, если заданное условие не выполняется, то проверяют выполнение другого условия
а при выполнении этого условия скорректированное значение амплитуды ЭДС определяют по формуле
а скорректированную величину фазы ЭДС принимают равной фазе фазной ЭДС, если другое условие не выполняется, то скорректированные значение амплитуды и фазы ЭДС определяют по следующим формулам:
где αi значение фазы фазной ЭДС.2. The method according to claim 1, characterized in that to determine the amplitude and phase of the EMF acting between the earth fault point and the neutral of the network, arc breakdowns are detected at the earth fault point and, at the time of the first breakdown, the instantaneous phase and instantaneous value of the bias voltage are recorded neutral and, if only one breakdown is detected, the EMF amplitude is taken equal to the absolute value of the instantaneous value of the amplitude of the neutral bias voltage, and the EMF phase is taken to be the value of the instantaneous phase of the neutral bias voltage, taken from false sign for a positive value of the instantaneous phase, and if the value is negative, increase the EMF phase by π, if more than one breakdown is detected, then at the time of each breakdown, the instantaneous phase and the instantaneous value of the neutral bias voltage are recorded and the amplitude and phase of the EMF for each breakdown are determined by the formulas : for w (t t-1 - t) not multiple of π
where l (t t ) is the instantaneous value of the neutral bias voltage;
E 0 (t) EMF amplitude corresponding to the detected breakdown;
β t phase EMF corresponding to the detected breakdown;
ω circular frequency of the network;
wt instantaneous phase of the neutral bias voltage;
t point in time: the moment t t - 1 precedes the moment t t ,
then the values of the amplitude and phase of the EMF are found as the average value between the values of the amplitude and phase of the EMF for one breakdown and the values of the amplitudes and phases of the EMF for all subsequent breakdowns detected, after which the obtained values of the amplitude and phase of the EMF are corrected, for which the place of the single-phase fault is assigned to the winding, connected to one of the phase or linear voltages of the network or to one of the phase conductors of the network, for this the phase of the network is determined for which the absolute value of the deviation of the value of the phase of the EMF from the phase value of the phase EMF is not exceeds π / 3, and then, if the condition
Where Adjustable value of the EMF amplitude;
E m the amplitude of the phase EMF network;
absolute value of the deviation of the EMF phase value,
then the adjusted value of the EMF amplitude is taken equal to the amplitude of the phase EMF network, and the adjusted value of the EMF phase is taken equal to the phase of the phase EMF network, if the specified condition is not met, then check the fulfillment of another condition
and when this condition is met, the adjusted amplitude value of the EMF is determined by the formula
and the adjusted magnitude of the phase of the EMF is taken equal to the phase of the phase EMF, if another condition is not met, then the adjusted value of the amplitude and phase of the EMF is determined by the following formulas:
where α i is the phase EMF phase value.
где Ur проекция вектора ЭДС на вектор, ортогональный вектору напряжения смещения нейтрали;
E0 амплитуда ЭДС;
β фаза ЭДС;
v фаза напряжения смещения нейтрали.5. The method according to claim 3, characterized in that the projection value of the EMF vector on a vector orthogonal to the neutral bias voltage vector is calculated by the formula
where U r is the projection of the EMF vector on a vector orthogonal to the neutral bias voltage vector;
E 0 EMF amplitude;
β phase EMF;
v phase of the neutral bias voltage.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94006057A RU2072604C1 (en) | 1994-02-22 | 1994-02-22 | Method for suppression of arc short circuits to earth in load windings and supplying transformers of three- phase supply line with non-grounded neutral wire |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94006057A RU2072604C1 (en) | 1994-02-22 | 1994-02-22 | Method for suppression of arc short circuits to earth in load windings and supplying transformers of three- phase supply line with non-grounded neutral wire |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94006057A RU94006057A (en) | 1995-08-20 |
RU2072604C1 true RU2072604C1 (en) | 1997-01-27 |
Family
ID=20152751
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94006057A RU2072604C1 (en) | 1994-02-22 | 1994-02-22 | Method for suppression of arc short circuits to earth in load windings and supplying transformers of three- phase supply line with non-grounded neutral wire |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2072604C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107884667A (en) * | 2017-12-18 | 2018-04-06 | 中山市晓明电器实业有限公司 | A kind of arc resistance short-circuit monitoring method of three-phase electric line and device |
RU2664387C2 (en) * | 2015-11-10 | 2018-08-17 | Сименс Акциенгезелльшафт | Steplessly variable saturation compensation choke |
-
1994
- 1994-02-22 RU RU94006057A patent/RU2072604C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 330509, H 02J 3/18, 1970. 2. Авторское свидетельство СССР N 1709459, H 02H 3/16, 1989. 3. Авторское свидетельство СССР N 1737615, H 02H 9/08, 1990. 4. Ефимов Ю.К. и др. Система автоматического подавления дуговых замыканий в сетях собственных нужд энергоблоков 500 МВт, Электрические станции, 1992, N 5, с.71-75. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2664387C2 (en) * | 2015-11-10 | 2018-08-17 | Сименс Акциенгезелльшафт | Steplessly variable saturation compensation choke |
US10056886B2 (en) | 2015-11-10 | 2018-08-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Continuously variable saturable shunt reactor |
CN107884667A (en) * | 2017-12-18 | 2018-04-06 | 中山市晓明电器实业有限公司 | A kind of arc resistance short-circuit monitoring method of three-phase electric line and device |
CN107884667B (en) * | 2017-12-18 | 2024-04-02 | 中山市晓明电器实业有限公司 | Method and device for monitoring arc short circuit of three-phase power transmission and distribution line |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5883796A (en) | Dynamic series voltage restoration for sensitive loads in unbalanced power systems | |
US4224652A (en) | Method and apparatus for detecting ground shorts in the rotor circuit of a generator | |
US5808449A (en) | Method and apparatus for detecting islanding operation of dispersed generator | |
US4470091A (en) | Productive relay apparatus for protection from sub-synchronous current oscillations in a power system | |
US4450497A (en) | Ultra-high-speed relay | |
US5627712A (en) | Transformer differential relay | |
US4589050A (en) | Method and apparatus for the protection of a thyristor power conversion system | |
Tunaboylu et al. | Ride-through issues for DC motor drives during voltage sags | |
RU2072604C1 (en) | Method for suppression of arc short circuits to earth in load windings and supplying transformers of three- phase supply line with non-grounded neutral wire | |
US4208687A (en) | Protective relay apparatus | |
Vovos et al. | Transient stability of ac-dc systems | |
US4743832A (en) | Protection system for thyristor-controlled reactors | |
JP2923572B2 (en) | Change width detector | |
GB858646A (en) | Improvements in or relating to the protection of alternating current generators | |
SU1078526A1 (en) | Method for directional pulse protection against one-phase earth leakage in systems with compensated and isolated neutral | |
El-Sharkawi et al. | Development and field testing of a 15-kV class adaptive var compensator | |
SU1053207A1 (en) | Method of field-loss protection of synchronous machine | |
JP2000092708A (en) | Harmonic current suppression device | |
JPH0271168A (en) | Method for earth detection | |
JPS61221533A (en) | Controller for reactive power compensator | |
Gole | Exciter stresses in capacitively loaded synchronous generators | |
Noosuk et al. | Commissioning experience of the 300 MW Thailand-Malaysia interconnection project | |
Ahmed et al. | Performance Analysis of Voltage Sag Compensation to less Fault Current Interruption by DVR | |
Goody | Overcoming problems associated with impedance measurement in pole slipping protection for Dinorwig | |
JPS58215914A (en) | Line protecting relay |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100223 |