RU2606373C1 - Устройство наложения контрольного тока - Google Patents

Устройство наложения контрольного тока Download PDF

Info

Publication number
RU2606373C1
RU2606373C1 RU2015129236A RU2015129236A RU2606373C1 RU 2606373 C1 RU2606373 C1 RU 2606373C1 RU 2015129236 A RU2015129236 A RU 2015129236A RU 2015129236 A RU2015129236 A RU 2015129236A RU 2606373 C1 RU2606373 C1 RU 2606373C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
network
series
switches
signal winding
control unit
Prior art date
Application number
RU2015129236A
Other languages
English (en)
Inventor
Николай Владиславович Данилов
Михаил Иванович Петров
Original Assignee
Николай Владиславович Данилов
Михаил Иванович Петров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Владиславович Данилов, Михаил Иванович Петров filed Critical Николай Владиславович Данилов
Priority to RU2015129236A priority Critical patent/RU2606373C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2606373C1 publication Critical patent/RU2606373C1/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

Устройство предназначено для использования в составе автоматики определения и контроля параметров электрической сети среднего напряжения и настройки контура нулевой последовательности посредством создания искусственного возмущения кратковременного действия. Устройство наложения контрольного тока содержит емкостные накопители со схемой заряда конденсаторов, подключенные параллельно сигнальной обмотке дугогасящего реактора через управляемые ключи, а также блок управления ключами. При этом блок управления ключами поочередно открывает ключи, формируя в сигнальной обмотке серию знакопеременных импульсов тока, частота следования которых внутри серии близка или равна собственной частоте контура нулевой последовательности сети. Технический результат изобретения заключается в повышении амплитуды измеряемых параметров и расширении области применения. 3 ил.

Description

Уровень техники
Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам наложения (инжекции) тока в составе устройств измерения и компенсации емкостных токов однофазного замыкания на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью напряжением 6…35 кВ. Задача подобных устройств сводится к созданию в контуре нулевой последовательности (КНП) сети искусственного возмущения кратковременного действия. При этом для получения достаточной амплитуды измеряемого напряжения (отклика на создаваемое возмущение) величина инжектируемого тока должна определяться степенью расстройки КНП, конфигурацией первичного оборудования, а также суммарными потерями сети.
Целью изобретения является повышение амплитуды измеряемых параметров и расширение области применения.
Известно устройство наложения на сеть напряжения непромышленной частоты [1], взятое в качестве первого прототипа, содержащее высокочастотный источник напряжения, подключенный через резистор к вторичной обмотке трансформатора, первичная обмотка которого включена между землей и дугогасящим реактором (ДГР). Параллельно первичной обмотке трансформатора подключены два ключа разнополярной проводимости, которые, в свою очередь, управляются генератором пониженной частоты. Работа устройства основана на том, что управляемые ключи шунтируют высокочастотные импульсы поочередно положительной и отрицательной полярности, что эквивалентно вводу в КНП серий из положительных и отрицательных импульсов, которые заряжают суммарную емкость сети до амплитудного значения, формируя тем самым в КНП периодический сигнал произвольной формы.
Недостаток прототипа состоит в том, что для обеспечения работы устройства требуется дополнительное первичное оборудование в виде двухобмоточного трансформатора и высокочастотного источника напряжения, установочная мощность которых сравнима с мощностью самого реактора. Так как первичная обмотка трансформатора включена последовательно с ДГР, то ток реактора в режиме однофазного замыкания на землю (ОЗЗ), протекая по первичной обмотке трансформатора, может вызвать работу в режиме трансформатора тока, что требует применения специальных мер для устранения перенапряжений на стороне высокочастотного генератора. Кроме того, шунтирование импульсов одной полярности приводит к несимметричному намагничиванию сердечника трансформатора и дополнительным потерям энергии в контуре инжекции, что ограничивает амплитуду отклика в КНП. Учитывая эти факторы, данное устройство не получило широкого применения в устройствах автоматики управления ДГР.
Известно устройство для измерения емкости сети с изолированной нейтралью [2], взятое в качестве второго прототипа, содержащее зарядный блок, подключенный своим входом к питающей сети 220 В, 50 Гц, конденсатор, подключенный через управляемый коммутатор к сигнальной обмотке дугогасящего реактора, который, в свою очередь, подключен к сети 6…35 кВ через стандартный нейтралеобразующий трансформатор напряжения. В нормальном режиме работы электрической сети конденсатор периодически заряжается от зарядного блока до фиксированного значения и разряжается через управляемый коммутатор на сигнальную обмотку реактора. При этом каждый разряд конденсатора сопровождается соответствующим зарядом емкостей фаз сети и смещением нейтрали, которое используется в качестве измеряемого напряжения для определения емкости сети. Кроме того, известны и другие устройства наложения опорного тока [3], работающие по схожему принципу, когда в сигнальную обмотку ДГР подается одиночный импульс через тиристорный или симисторный ключ с вспомогательного трансформатора напряжения.
Недостатком прототипов [2] и [3] являются недостаточная амплитуда измеряемого напряжения и тока.
Известно, что при подаче импульса опорного тока в КНП возникает возмущение пропорционально прикладываемой мощности к обмотке ДГР без учета нелинейности реактора и элементов сети. Для получения максимально точного результата измерений полезный сигнал возмущения должен значительно превышать уровень помех, обусловленных наведенными напряжениями в кабеле и собственными шумами сети. Так как конструктивно сигнальная обмотка выполнена достаточно тонким проводом (1,5-2 мм), то увеличение мощности опорного тока с одной стороны повышает требования к источнику наложения, а с другой может привести к повреждению сигнальной обмотки. На практике одиночный однополярный импульс напряжения, прикладываемый к сигнальной обмотке реактора, не может создать достаточного измеряемого напряжения при большой суммарной емкости сети (более 100 мкФ) из-за нелинейности и магнитных потерь реактора, потерь в подводящем кабеле, длина которого может составлять 100 и более метров. Дальнейшее увеличение мощности импульса приводит к заходу сердечника в область насыщения, что эквивалентно снижению индуктивности. При этом дальнейшее увеличение мощности импульса сопровождается увеличением потерь в токовых ключах, кабеле, сигнальной обмотке ДГР и, как следствие, повышением уровня электромагнитных помех без увеличения амплитуды отклика в КНП. Ситуация усугубляется в случаях, когда сеть работает в режиме объединения секций шин, когда в одной сети может работать до 8-10 параллельно включенных ДГР. Практика показывает, что при объединении секций и в режиме глубокой расстройки компенсации автоматика работает некорректно из-за недостаточной амплитуды отклика достаточной амплитуды на действие устройства наложения тока. Следует отметить, что вышеупомянутые прототипы не позволяют получить достаточный по амплитуде отклик в канале тока реактора даже в идеальных условиях, когда в сети один реактор и имеется предварительная настройка в резонанс. Это обстоятельство не позволяет получить полную информацию о параметрах сети, в частности индуктивности реактора и емкости сети.
Для устранения этих недостатков в сигнальную обмотку реактора предлагается подавать серию из нескольких импульсов разной полярности, частота следования которых внутри серии близка или равна собственной частоте КНП сети. В предлагаемом устройстве для наложения контрольного тока используются емкостные накопители со схемой заряда конденсаторов, подключенных параллельно сигнальной обмотке дугогасящего реактора через управляемые ключи. При этом алгоритм управления ключами определяется внешним устройством в соответствии с резонансными характеристиками контура нулевой последовательности. Инжектируемый в КНП ток в виде импульсов разной полярности, с одной стороны, позволяет устранить эффект одностороннего насыщения сердечника, а с другой, произвести симметричное возбуждение контура серией незатухающих колебаний. В своей работе устройство использует эффект «накачки», когда накопление энергии в резонансном контуре происходит путем многократного внешнего воздействия на него с частотой, близкой или равной собственной частоте. При этом энергия очередного импульса, прикладываемая к контуру, синфазно частоте собственных колебаний, будет увеличивать суммарную энергию контура до тех пор, пока энергия потерь в КНП не сравняется с энергией, получаемой КНП извне. На практике достаточно 3-8 импульсов для получения незашумленных измерительных сигналов в каналах напряжения несимметрии и тока реактора. В результате действия указанного эффекта происходит усиление контрольных сигналов напряжения и тока реактора пропорционально добротности КНП. Так, например, при добротности контура Q=4,8 и использовании 7 импульсов в серии получен эффект усиления контрольных сигналов более чем в 3 раза (см. фигуры 2 и 3) по отношению к одиночному импульсу.
Для пояснения принципа действия устройства на фигуре 1 приведена одна из возможных функциональных схем устройства. Схема содержит электрическую сеть с изолированной нейтралью напряжением 6-35 кВ с эквивалентными фазными емкостями присоединений Cx, нейтралеобразующий трансформатор 1, дугогасящий реактор 2, токоограничивающий резистор 3, полупроводниковые ключи 4 и 7 с блоком управления ключами 9, емкостные накопители 5 и 8, которые заряжаются до заданного уровня с помощью схемы заряда 10, при этом емкостной накопитель 5 заряжается постоянным напряжением положительной полярности, а емкостной накопитель 7 напряжением отрицательной полярности относительно заземленного вывода схемы.
Устройство работает следующим образом: в исходном состоянии емкостные накопители заряжены постоянным напряжением соответствующей полярности. В соответствии с алгоритмом, блок управления ключами 9 формирует начальный одиночный импульс для оценки собственной частоты контура и добротности по переходной характеристике по каналу напряжения КНП. Все последующие воздействия на сигнальную обмотку выполняются сериями разнополярных импульсов, где интервал следования, скважность и количество импульсов определяются внешним устройством в соответствии с измеренными параметрами сети: частоты собственных колебаний и добротности КНП. Использование описанного выше устройства совместно с внешним интеллектуальным устройством позволяет добиться увеличения измеряемых значений пропорционально добротности контура, что увеличивает полезную амплитуду измеряемых величин и, как следствие, достоверность результатов измерений. Кроме того, управляя скважностью и количеством импульсов внутри серии, устройство наложения позволяет простыми средствами регулировать действующее значение накладываемого тока инжекции в процессе возбуждения КНП, что также расширяет область применения устройства. Устройство может применяться в составе автоматики управления ДГР, а также переносных и стационарных измерительных приборах для оперативного контроля и измерения параметров КНП. Заявляемое устройство может быть использовано с любым типом дугогасящего реактора и может функционировать во всем диапазоне регулирования тока ДГР независимо от конфигурации сети.
Литература
1. А.с. 1453501 (Россия). Шулика Н.М., Сирота И.М., Богаченко А.Е., Масляник В.В., Гущин Е.Д. Устройство для наложения на сеть непромышленной частоты. Опубл. БИ 3, 23.01.1989.
2. А.с. 2169375 (Россия). Долгополов А.Г. Устройство для измерения емкости сети с изолированной нейтралью. Опубл. 20.06.2001.
3. Новый метод определения параметров сети. Журнал «Новости электротехники» №2 (92), 2015 г.

Claims (1)

  1. Устройство наложения контрольного тока, содержащее емкостные накопители со схемой заряда конденсаторов, подключенных параллельно сигнальной обмотке дугогасящего реактора через управляемые ключи, а также блок управления ключами, отличающееся тем, что блок управления ключами поочередно открывает ключи, формируя в сигнальной обмотке серию знакопеременных импульсов тока, частота следования которых внутри серии близка или равна собственной частоте контура нулевой последовательности сети.
RU2015129236A 2015-07-16 2015-07-16 Устройство наложения контрольного тока RU2606373C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015129236A RU2606373C1 (ru) 2015-07-16 2015-07-16 Устройство наложения контрольного тока

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015129236A RU2606373C1 (ru) 2015-07-16 2015-07-16 Устройство наложения контрольного тока

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2606373C1 true RU2606373C1 (ru) 2017-01-10

Family

ID=58452822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015129236A RU2606373C1 (ru) 2015-07-16 2015-07-16 Устройство наложения контрольного тока

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2606373C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU421083A1 (ru) * 1972-02-08 1974-03-25 Знамени политехнический институт С. М. Кирова Устройство для селективной защиты от замыканий на землю в обмотке статора генератора
SU1010690A1 (ru) * 1980-12-17 1983-04-07 Томский Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им.С.М.Кирова Устройство дл защиты блока генератор-трансформатор от замыкани на землю
UA55738A (ru) * 2002-05-30 2003-04-15 Національна Гірнича Академія України Способ контроля изоляции и устройство для осуществления способа
RU108232U1 (ru) * 2010-12-23 2011-09-10 Общество с ограниченной ответственностью Внедренческое предприятие "Наука, техника, бизнес в энергетике" Устройство для увеличения активного тока однофазного замыкания на землю в компенсированных электрических сетях с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU421083A1 (ru) * 1972-02-08 1974-03-25 Знамени политехнический институт С. М. Кирова Устройство для селективной защиты от замыканий на землю в обмотке статора генератора
SU1010690A1 (ru) * 1980-12-17 1983-04-07 Томский Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им.С.М.Кирова Устройство дл защиты блока генератор-трансформатор от замыкани на землю
UA55738A (ru) * 2002-05-30 2003-04-15 Національна Гірнича Академія України Способ контроля изоляции и устройство для осуществления способа
RU108232U1 (ru) * 2010-12-23 2011-09-10 Общество с ограниченной ответственностью Внедренческое предприятие "Наука, техника, бизнес в энергетике" Устройство для увеличения активного тока однофазного замыкания на землю в компенсированных электрических сетях с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2475915C2 (ru) Способ настройки компенсации емкостных токов замыкания на землю в электрических сетях
RU2619396C2 (ru) Система и способ контроля приборов высоковольтной техники
CN106646181A (zh) 晶闸管测试电路和测试方法
Rezaei-Zare et al. Impacts of transformer core hysteresis formation on stability domain of ferroresonance modes
WO2016029890A1 (en) Method and device for automatic tuning a continuously and/or discretely tunable arc suppression coil in the compensated network of an electrical system
CN103997029B (zh) 铁磁谐振过电压自适应控制系统及其控制方法
CN106546895B (zh) 一种二极管浪涌性能测试电路及其控制方法
RU156454U1 (ru) Устройство наложения контрольного тока
RU2592253C1 (ru) Устройство для испытания управляемого шунтирующего реактора
RU2606373C1 (ru) Устройство наложения контрольного тока
RU127536U1 (ru) Устройство автоматической настройки компенсации емкостных токов замыкания на землю
RU183180U1 (ru) Устройство для автоматической компенсации тока однофазного замыкания на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью
RU2455742C1 (ru) Способ автоматической настройки плунжерного дугогасящего реактора и устройство для автоматической настройки плунжерного дугогасящего реактора
RU166393U1 (ru) Устройство для возбуждения нейтрали электрической сети, заземлённой через дугогасящий реактор
RU2647700C1 (ru) Генератор импульсов переменной амплитуды
RU148769U1 (ru) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ЕМКОСТНЫХ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В СЕТЯХ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ 6 - 10 кВ
RU2222857C1 (ru) Способ автоматической настройки дугогасящего реактора
RU2148833C1 (ru) Способ измерения емкости сети с изолированной нейтралью (варианты)
Oliveira Design of a low-cost residual current sensor for LVDC power distribution application
RU2508584C1 (ru) Способ автоматической настройки дугогасящего реактора
RU2130677C1 (ru) Способ автоматической настройки дугогасящего реактора и устройство для его осуществления
Korobeynikov et al. High-current testing of frequency dependent device
US11480629B2 (en) Electronic device and method for determining at least one characteristic parameter of a connection set connected between a converter and an electric machine, related power supply chain and computer program
KR20150124918A (ko) 전력 공급 장치 및 전력 공급 장치를 제어하기 위한 방법
Vancata et al. New method of arc suppression coil tuning using truly multifrequency current signal

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170717

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20181003