SU1081726A1

SU1081726A1 - Device for protection of independent electric power system against voltage decrease

Info

Publication number: SU1081726A1
Application number: SU813346738A
Authority: SU
Inventors: Виктор Алексеевич Андреев; Алексей Валерианович Байко; Александр Геннадьевич Рукавишников; Алексей Аркадьевич Кривошапкин
Original assignee: Предприятие П/Я В-2156
Priority date: 1981-10-06
Filing date: 1981-10-06
Publication date: 1984-03-23

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ АВТОНОМНОЙ ЭЛЕКТРСЗЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ОТ ПОНИЖЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее датчик напр жени , к Выходу которого подключи делитель напр жени , и реагирующий орган, выходом соединенный с исполнительным органом, отличающеес тем, что, с целью повыщени надежности электроснабжени путем повыщени точности устройства,. оно снабженец, запоминающим блоком, вход которого подключен к выходу делител напр жени . причем реагирующий орган выполнен в виде компаратора, входы которого соединены с выходами датчика напр жени и запоминающего блока, а выход подключен к управл ющему входу запоминающего блока.DEVICE FOR PROTECTION OF AUTONOMOUS ELECTRIC ENERGY SYSTEM FROM VOLTAGE REDUCTION, containing a voltage sensor, to the Output of which connect a voltage divider, and a reacting body, connected to an executive body, characterized in that, in order to increase the reliability of power supply by means of the voltage supply, in order to increase the reliability of the power supply by means of the voltage supply. it has a storage unit, the input of which is connected to the output of the voltage divider. the reacting organ is designed as a comparator, the inputs of which are connected to the outputs of the voltage sensor and the storage unit, and the output is connected to the control input of the storage unit.

Description

Изобретение относитс к релейной защите, в частности к устройствам прот воаварийной автоматики, и может быть использовано в бесконтактных ре е напр жени , примен емых в автонииных эпек роэнергетических системах (ЭЭС), где возможны изменени величины ншииналь го напр жени как посто нного тока, та и переменного {дл симметричных режимов работы ЭЭС). Известно устройство дл контрси напр жени , содержащее трехфазный одн полупериодкый выпр митель с делителем к которому через пороговый элемент подключен первый транзисторный ключ с емкостью. К первому транзисторному ключу через дополнительный пороговый элемент подключен второй транзисторны ключ с емкостным фильгрсм С1 3 . Однако устройство обладает недостаточным быстродействием и ограниченными функциональными возможност ми из-эа использовани однопалупериоднвй: схемы измерени и щирртно-шмпульсн схемы сравнени , что ограничивает его применение в быстродействующих системах автоматической защиты. Наиболее близким к изобретению .по технической сущности вл етс устройство дл защиты от понижени напр жени , содержащее последовательно соединенные датчик напр жени и делитель, к выходу которого через пороговый элемент подключен первый транзисторны ключ с емкостью, к которому, в свою очередь, через дополнительный порйЬовы элемент подключен второй транзисторный ключ. Датчик напр жени представл ет собой выпр митель, а к базе первого транзисторного ключа подключена допелните ьна цепь смешени , npHieM йаг4ик и пороговый элемент включены инверсно 12 3 . Известное устройство фиксирует любо снижение контролируемого, измер емого напр жени Uj( , в тем числе и ni сто нного тока, ниже заданнсй уставки, как в статических, так и в динами«еских режимах работы ЭЭС, Из опыта известно, что скорости из- менени контролируемого напр жени дл статических и динамизес . oft / , ких режимов работы ЭЭС резко отличаютс ,f. Стагачески1й режимам присуши скоро ти пор дка 1-10 В/с, динамическим режимам - пор дка 1О5 В/с и более. В автономных ЭЭС, например судовых, где мощности источников электроэнергии соизмеримы с мощност ми потребителей (нагрузки) возможны такие статические режимы, определ емые спецификой работы электроэнергетических станций, в которых величина номинального напр жени UXH может существенно измен тьс в некоторых пределах отУ До хнцч-п В сет х пос-Л нного тока диапазон изменени Ij составл ет 320-175 В, а дл переменного тока 400-28О В. Естественно,, что динамический режим работы ЭЭС может начатьс в любой момент времени и, следовательно, с любого номинального значени контролируемого напр жени из выщеуказанного диапазона, который считаетс нормальным, допустимым дл нагрузки. При этил в известном устройстве его уставка, котора зависит от соотношени сопротивлений п делител и величины порогового опорного напр жени UQ стабилитрона (порогового элемента), остаетс величиной посто нной, жестко заданной С/. ji-Up const. Это пр1водит к тому, что устройство при изменении величины номинального напр жени будет работать с ошибкой (погрешностью в определении величины : отклонени измер емого напр жени ), относительную величину которой сГ можно оценить по формуле . ХНтсхх ХН AHmax ifCT Из формулы (1) следует, что при изменении величины номинального напр жени Uvu от его максимального значени до величины уставки устройства и УСТ погрешность растет от до единицы, что исключает его применение в сет х, указанных выше. Устройства противоаварийнхй автоматики должны оставатьс работоспособными , т,е, сохран ть свю характеристики при всех возможных режимах работы ЭЭС в динамике. Поэтому от этих: устройств требуетс фиксаци не абсолютных значений отклонени напр жени , а значений, отнесенных к фактической величине номинального напр жени сети, т,е. относительных отклонений. Таким образом, известное устройство облада малой точностью определени величин отклонений напр жений при переменной величине U , не огвечает указанному требованию и имеет в св зи с этим ограниченные функциональные возможности .The invention relates to relay protection, in particular, to emergency automation devices, and can be used in contactless voltage systems used in autonomic power supply systems (EES), where variations of the nominal voltage are possible, such as direct current, and variable {for symmetric modes of EES). A device for counter voltage is known, which contains a three-phase one half-period rectifier with a divider to which a first transistor switch with a capacitor is connected through a threshold element. To the first transistor key through the additional threshold element is connected a second transistor key with a capacitive filter capacitor C1 3. However, the device has insufficient speed and limited functional capabilities due to the use of single-period: measurement circuits and a cross pulse comparison circuit, which limits its use in high-speed automatic protection systems. The closest to the invention. According to its technical nature, there is a device for protection against undervoltage, containing a voltage sensor connected in series and a divider, to the output of which a first transistor switch with a capacitance is connected via a threshold element, to which, in turn, through an additional threshold element is connected to the second transistor switch. The voltage sensor is a rectifier, and the base of the first transistor switch is connected to the mix circuit, the npHieMag4ik and the threshold element are switched inversely 12 3. The known device fixes any decrease in the controlled, measured voltage Uj (including the ni current, below the setpoint, both in static and in the dynamic modes of the EPS, It is known from experience that monitored voltage for static and dynamic oft /, which modes of EPS are very different, f. Stagnant modes are inherent in the speed of about 1-10 V / s, dynamic modes are in the order of 1O5 V / s and more. In autonomous EPS, for example ship, where the power sources of electricity are commensurate with An article of consumers (loads) may have such static modes, determined by the specifics of the operation of power plants, in which the magnitude of the nominal voltage UXH may vary significantly within certain limits. Up to hncn-n In the networks of the auxiliary current, the range of change Ij is 320-175 V, and for alternating current 400-28 O. Naturally, the dynamic mode of EPS operation can begin at any time and, therefore, from any nominal value of the monitored voltage from the above range, which counts with normal, valid for the load. With ethyl in a known device, its setpoint, which depends on the ratio of the resistances n of the divider and the magnitude of the threshold reference voltage UQ of the Zener diode (threshold element), remains constant, fixed C /. ji-up const. This leads to the fact that the device, when the magnitude of the nominal voltage varies, will operate with an error (an error in determining the magnitude: deviation of the measured voltage), the relative magnitude of which sG can be estimated by the formula. ХНтхх ХН AHmax ifCT From formula (1) it follows that when the value of the nominal voltage Uvu changes from its maximum value to the device setting value and the MCT, the error increases from one to one, which excludes its use in the networks mentioned above. Emergency automation devices must remain operable, i.e., e, to maintain their characteristics in all possible modes of EPS operation in dynamics. Therefore, these: devices are required to fix not the absolute values of the voltage deviation, but values related to the actual value of the nominal voltage of the network, i.e. relative deviations. Thus, the known device has a low accuracy of determining the values of voltage deviations at a variable value U, does not meet this requirement, and therefore has limited functionality.

Целью изобретени вл етс повыше- 5 ние надежности электроснабжени путем повышени точности устройства.The aim of the invention is to increase the reliability of power supply by increasing the accuracy of the device.

Поставленна цель достигаетс тем, что устройство дл защитыавтономной электроэнергетической системы от пони- ю жеНи напр жени , содержащее датчик напр жени , к выходу которого подключен делитель напр жени , и реагирующий орган.выходсву соединенный с исполнительным органом, снабжено запоминаю- ts щим блоком, вход которого подключен к выходу делител йапр жени , причем реагирующий орган выпшнен в виде компаратора , входы которого соединены с выходами датчика напр жеш и запоминающе- 20 го блока.The goal is achieved by the fact that the device for protection of an autonomous electric power system from understanding the voltage, containing a voltage sensor, to the output of which the voltage divider is connected, and the reacting organ. The output connected to the actuator, is equipped with a storage unit, memory which is connected to the output of the divider voltage, and the reacting body is driven out in the form of a comparator, the inputs of which are connected to the outputs of the sensor of the voltage and the storage unit 20.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, а на фиг. 2 - эпюры напр же НИИ дл системы посто нного тока, по сн ющие принцип работы устройства. 25FIG. 1 is a block diagram of the device, and FIG. 2 - diagrams of the research institutes for the DC system, explaining the principle of operation of the device. 25

Режимы работы ЭЭС: ot -сгатическйй режим (длительность процесса 3600 с), t2t3 еталпическое КЗ (длительность процесса 0,12D с); - наброс, вклю:Чение нагрузки длительность процесса во с), - дуговое КЗ (длительность процесса О,2ОО с). .Operating modes of EPS: ot -sgatic mode (process duration 3600 s), t2t3 electronic short-circuit (process duration 0.12 D s); - intake, including: Chienie load duration of the process in c), - arc short circuit (duration of the process O, 2OO s). .

Устройство состоит из последоватеиь но соединенных датчика 1, делител 2, запоминающего блока 3 и компаратора 4. Причем первый вход компаратора 4The device consists of a sequence of connected sensor 1, divider 2, storage unit 3 and comparator 4. Moreover, the first input of the comparator 4

.соединен с выходом датчика 1, а его второй вход - с выходсж запоминающего блока 3. йыход компаратора 4 подключен к управл ющему входу запоминающего блока 3, Запоминающий блок 3 мсжет быть реализован, например, на активноемкостных элементах 5 - 7 (R - C-R) усилителе 8 и ключе 9, соединенных последовательно. Выход компаратора 4 подключен к исполнительному органу 45 (не показан).It is connected to the output of sensor 1, and its second input is from the output of the storage unit 3. The comparator 4 output is connected to the control input of the storage unit 3, the storage unit 3 can be implemented, for example, on active capacitance elements 5 - 7 (R - CR) the amplifier 8 and the key 9 connected in series. The output of the comparator 4 is connected to the Executive body 45 (not shown).

Устройство работает следующим образом , ..The device works as follows, ..

Напр жение защищаемой системы 0 . поступает на вход датчика 1, который 50 дл сетей переменного тока может быть шлпопнен в виде моста Ларионова, а ДШ-Е сетей посто нного тока в виде моста Греца, Введение в устройство датчика 1 при защите посто нного тока позвсь- 55 |Л етв процессе его монтажа н экспцуа;тац0и подключатьс к сети незав римо ог пол рности его входных клемлЛProtected system voltage 0. enters the input of sensor 1, which 50 for AC networks can be slapped in the form of a Larionov bridge, and LH-E DC networks in the form of a Gretz bridge, Introduction to the device of sensor 1, when protected by direct current, 55 | its installation on the operator; and connect to the network independently of its input terminals.

Далее посто нное напр жение с выхода датчика 1 (U U ) поступает на вход делител 2 и первый вход компаратора 4. Выходное напр жение с делител Next, the constant voltage from the output of the sensor 1 (U U) is fed to the input of the divider 2 and the first input of the comparator 4. The output voltage from the divider

2зависит от соотношени сопротивлений делител и равно 1/2 , . Напр жение L/2повтор ет закон изменени напр жени Ц и пропорционально абсолютной уставке устройства, относительна величина которой при изменении хн будет оставатьс величиной посто нной и равдюй л ( соотношению сопротивлений делител ). Относительную уставку можно варьирс вать, измен это соотношение.2 depends on the ratio of resistance of the divider and is equal to 1/2,. Voltage L / 2 repeats the law of voltage variation C and is proportional to the absolute setting of the device, the relative value of which, when changing xn, will remain constant and equal to R (divider resistance ratio). The relative setting can be varied by changing this ratio.

Напр жение делител 2 U2 поступает на первый вход запоминающего блока (элементы R.-C-R ), с выхода которого напр жение подаетс на второй вход компаратора 4. Компаратор 4 производит сравнение поступивших на его входыThe voltage divider 2 U2 is fed to the first input of the storage unit (elements R.-C-R), from the output of which the voltage is applied to the second input of the comparator 4. The comparator 4 compares the incoming to its inputs

напр жений Ut и Uj Пси резком изменении измер емого напр жени , что при-,voltage Ut and Uj Psi dramatic change in the measured voltage that

суще только динамическим (переходнь;м) режимам (процессам) работы ЭЭС, напр жение на одном входе компаратора 4 станет ниже напр жени с выхода запоминакнщего блика 3. Компаратор изменит свое выходное состо ние (фиг. 2). Напр жение с выхода компаратора 4 Ugbi поступает на управл ющий вход запоминающего блока 3 (на управл ющий вход ключа 9), Ключ 9 по этому сигналу замкнетс , (откроетс ), обеспечив подде1 жание посто нства выходного напр жени запоминающего блока 3 за счет подключени обратной св зи, организованной цепью R-- усилитель 8 - ключ 9, подключенный к первому входу запоминающего блока 3. Напр жение Ui , а следовательно , и Uet,,x будет осгавагьс в таком состо нии до тех пор, пока напр жение и не превысит напр жение на другом входе ксмпаратора 4, после чего компаратор 4 вернетс -в свое первоначал кое состо ние, а ключ 9 paзcsvIKHeтc (закроетс ), тем самым разорвав цепь обратной св зи в запоминающем блоке 3There are only dynamic (transient; m) modes (processes) of EPS operation, the voltage at one input of the comparator 4 will become lower than the voltage from the output of the memory glare 3. The comparator will change its output state (Fig. 2). The voltage from the output of the comparator 4 Ugbi is fed to the control input of the storage unit 3 (to the control input of the key 9), the Key 9 is closed by this signal (opens), ensuring the output voltage of the storage unit 3 is connected by connecting the reverse connection, organized by the circuit R-- the amplifier 8 is a switch 9 connected to the first input of the storage unit 3. The voltage Ui, and hence also Uet ,, x will remain in this state until the voltage exceeds voltage at the other input of ksmpparato 4, after which the the parator 4 returns to its original state, and the key 9 separates cvIKHetts (closes), thereby breaking the feedback circuit in the storage unit 3

Л медленно мен ющихс напр жений Uj( , что соответствует статическим режимам рабога.1 ЭЭС, выход компаратора 4 будет оставатьс неизменным, так как напр жение с выхода запоминающего бдока 3 будет успевать измен тьс вслед , зв изменением U, с некоторой посго нной времени f (Н-1 « R2 ) С, Постоанную времени запоминакхцего блокаL of the varying voltages Uj (which corresponds to the static operating conditions. 1 EPS, the output of the comparator 4 will remain unchanged, since the voltage from the output of the memory bdoc 3 will have time to change following U change, with some fixed time f (H-1 "R2) C, the time spent for memorizing the block

3необходимо выбирать на услови обеспечени задаваемой погрешности о минимальной скоросги иэмеаеыи ковтропн /olDvV руемого напр жени .r в дийам q ftiiclix г режимах, менееималъ ого эначевв (-1.11 величины относжгвпььЬв усмвки п ; 2а...„...п(1-г,)и,Н-п)У Унтах Пр этом дп Kti rpooKpfeMaroneofpen женв (мен к цег(х; , вапрвмер, с век|ь скороеп ю по линевщому ёвкаву} Верхн граница отнори ельнов tocn измерени устройсгоа ооредепнтса по XHrnptjc Сравнива формулы (1) и (3), можно| сдетють вывод о том, что относительна ошибка в работе устройства остаетс меньше некоторой посто нной вели- чины во всем диапазоне изменени номинального напр жени , в то врем как ошибка по формуле (1) возрастает г уменьшением номинального напр - жени , на что указывалось выше. Таким об|)азом, реализаци реагирую- Шего органа в виде компаратора и введение запоминающего блока позвол ет с задаваемой точностью и достаточным быстродействием фиксировать относитель вые огклшени напр жени в сет х посто нно (го и переменного токов при изме н к цемс номинальвом напр жении, длительности эгах опшовений, а также позвол ет использовать уртройство в .. качестве бескоттактных реле напр жени в устройствах протвоаварейной автоматикв Это П1ШВ0ДНТ к повышению надежности раболи автономных ЭЭС.3 It is necessary to choose on the condition of providing the specified error of the minimum speed and the emulsion voltage / olDvV of the controlled voltage .r in diyam qftiiclixg modes, less than the minimum value (-1.11 values relative to the level of the variable; -1a ... ,) and, n) U Untah Pr this dp Kti rpooKpfeMaroneofpen gene (men and women (x;, wi, i, with a vector |) ) and (3), it is possible | to deduce that the relative error in the operation of the device remains less than some value in the entire range of nominal voltage, while the error in formula (1) increases by decreasing the nominal voltage, as indicated above. Thus, the implementation of the reacting organ in the form of a comparator and the introduction of the storage unit allows, with the specified accuracy and sufficient speed, to fix the relative voltage delays in the networks of constant and alternating currents when changing to the nominal voltage, the duration of the offsets, and also allows urtroystvo in .. As beskottaktnyh voltage relay in devices protvoavareynoy avtomatikv This P1SHV0DNT to improve reliability Rabolu autonomous EPS.

Claims

DEVICE FOR PROTECTING AN AUTONOMOUS ELECTRIC POWER SYSTEM FROM UNDERVOLTAGE OF VOLTAGE, containing a voltage sensor, to the output of which a voltage divider is connected, and a reacting organ connected by an output to an executive body, different heme, which, with a circuit to increase the reliability of power supply by increasing the accuracy of the device. it is equipped with a storage unit, the input of which is connected to the output of the voltage divider ^, and the reacting organ is made in the form of a comparator, the inputs of which are connected to the outputs of the voltage sensor and the storage unit, and the output is connected to the control input of the storage unit.

Fig.}>

SU ..., 1081726