SU1149322A1 - Устройство дл синхронного отключени выключател - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИНХРОННОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ, содержащее электромагнит защелки выключател  с удерживающей и размагничивающей обмотками, трансформатор тока, формирователь сигнала, пропорционального производной тока, перемножитель, пороговый элемент и выводы дл  подключени  источника питани , причем удерживающа  -.с в-лаив обмотка электромагнита защелки выключател  соединена с выводами дл  подключени  источника питани , один из выводов размагничивающей обмотки электромагнита защелки выключател  соединен с одним из выводов дл  подключени  источника питани , один из входов перемножител  соединен с выходом датчика тока, другой вход перемножител  подключен к выходу формировател  сигнала, пропорционального производной тока, отличающеес  тем, что, с целью повыщени  надежности отключени  .тока короткого замыкани , в него введены аналого-цифровой преобразователь, процессор и коммутатор с трем  входами и трем  выходами, причем выход перемножител  соединен через пороговый элемент с входом аналого-цифрового преобразовател , СП выход которого подключен к входу процессора , выход процессора соединен с первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с другим выходом дл  подключени  источника питани , а выход - с другим выводом размагничивающей обмотки электромагнита защелки выключател . 4 со 00 tc

Description

2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем. что в него введен усилитель мощности, электромагнит защелки выключател  снабжен синхронизирующей обмоткой, вход усилител  мощности подключен к выходу формировател  сигнала, пропорционального

производной тока, выход усилител  мощности соединен с третьим входом коммутатора, синхронизирующа  обмотка соединена с вторым и третьим выходами коммутатора.

1

Изобретение относитс  к энергетике, а именно к устройствам дл  синхронного отключени  выключателей.

Известно устройство дл  синхронного отключени  выключателей, реализующее способ синхронизации с отсчетом от базисного нул , когда сумма времени выдержки команды на отключение ta и времени упреждени  to равна длительности полупериода тока

tji+ to -2- 3

И содержащее электронный аппарат, который выполн ет роль синхронизатора, определ   в момент перехода тока через нуль величину производной тока цепи если последн   выше некоторого заданного значени , то этот аппарат вырабатывает команды на размыкание контактов выключател  1.

Однако это устройство, использующее дл  управлени  контактами выключател  величину производной тока цепи , может быть использовано преимущественно при коммутации симметричного тока, так как из-за присутстви  в отключаемом токе апериодической составл ющей крива  тока короткого замыкани  представл ет собой чередующуюс  прследовательность «больщих и «малых полуволн тока. Устройство не отличает,величину полуволн тока и при отключении в короткой полуволне использование его может быть неуспешным из-за того, что контакты выключател  не успевают набрать требуемое рассто ние к моменту перехода тока через нуль, поэтому может произойти повторное зажигание дуги в следующей полуволне тока. Прогнозировать степень ассиметрии тока короткого замыкани  невозможно, так как амплитуда и скорость затухани  апериодической составл ющей тока нос т случайный характер .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устройство дл  защиты сетей посто нного тока, имеющее датчик тока цепи, датчик производной тока цепи, устройство перемножени , благодар  чему в устройстве реализуетс  перемножение контролируемого тока короткого замыкани  и его производной и результат перемножени  используетс  в качестве сигнала на отключение коммутационной аппаратуры 2.

5 Недостаток известного устройства заключаетс  в том, что в соответствии с конструктивной схемой этого устройства не ставилась цель синхронизировать момент размыкани  контактов выключател  с моментом

0 перехода тока короткого замыкани  через нулевое значение, а ставилась цель лишь зафиксировать наличие короткого замыкани  в сети посто нного тока.

Кроме того, устройство неприменимо в сет х переменного тока, так как при переменном токе знак произведени  тока короткого замыкани  и его производной будет переменной величиной и в нормальном режиме, при отсутствии короткого замыкани  в сети, что приводит к ложному сраQ батыванию устройства сразу же при его задействовании в сети переменного тока.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности отключени  тока короткого замыкани .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  синхронного отключени  выключател , содержащее электромагнит защелки выключател  с удерживающей и размагничивающей обмотками, трансформаQ тор тока, формирователь сигнала, пропорционального производной тока, перемножитель , пороговый элемент и выводы дл  подключени  источника питани , причем удерживающа  обмотка электромагнита защелки выключател  соединена с выводами дл  подключени  источника питани , один из выводов размагничивающей обмотки электромагнита защелки выключател  соединен с одним из выводов дл  подключени  источника питани , один из входов перемножител  соединен с выходом датчика тока, другой вход перемножител  подключен к выходу формировател  сигнала , пропорционального производной тока, введены аналого-цифровой преобразователь , процессор и коммутатор с трем  входами и трем  выходами, причем выход перемножител  соединен через пороговый элемент с входом аналого-цифрового преобразовател , выход которого подключен к входу процессора, выход процессора соединен с первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с другим выходом дл  подключени  источника питани , а выход - с другим выводом размыкаю щей обмотки электромагнита защелки выключател .

Кроме того, в устройство введен усилитель мощности электромагнит защелки снабжен синхронизирующей обмоткой,, вход усилител  мощности подключен к выходу формировател  сигнала, пропорционального производной тока, выход усилител  мощности соединен с третьим входом коммутатора , синхронизирующа  обмотка соединена с вторым и третьим выходами коммутатора .

Благодар  внесенным в известную конструкцию устройства изменени м над результатом перемножени  контролируемого тока короткого замыкани  и его производной в предлагаемом устройстве производитс  потактное аналого-цифровое преобразование результата перемножени , фиксируютс  моменты перехода результата перемножени  через максимум и по времени второго максимума определ етс  врем  упреждени  отключающего воздействи  на контакты выключател , а отключающее воздействие, кроме того, дополнительно синхронизируетс  с моментом перехода тока короткого замыкани  через нулевое значение по скорости изменени  тока цепи, начина  также с момента второго максимума результата перемножени .

Над напр жением, имеющим двойную частоту сети и полученным в результате перемножени  тока цепи на производную тока цепи, с помощью порогового устройства , аналого-цифрового преобразовател , процессора и коммутатора в течение первого полупериода производитс  р д операций, позвол ющих зафиксировать максимум этого напр жени  и с момента второго максимума прогнозировать момент прохождени  отключаемого тока через нулевое значение и, соответственно, врем  упреж дени  отключающего воздействи . Кроме того, с момента второго максимума через усилитель мощности и контакты коммутатора , управл емого процессором, момент отключающего воздействи  синхронизируетс  также по скорости изменени  тока цепи За счет создани  п ропорционального скорости изменени  тока цепи размагничивающего тока электромагнита защелки выключател .

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого устройства дл  синхронного отключени  выключател ; на фиг. 2 - кривые изменени  тока короткого замыкани  цепи.

изменени  производной тока цепи и изменени  произведени  тока цепи на производную тока цепи.

Устройство дл  синхронного отключени  выключател  содержит трансформатор 1 тока, формирователь 2 сигнала, пропорционального производной тока, перемножитель 3 пороговый элемент 4, аналого-цифровой преобразователь 5, процессор 6, коммутатор 7, усилитель 8 мощности, электромагнит 9 защелки выключател  10 и блок 11 питани . Электромагнит 9 защелки выключател  10 содержит размагничивающую обмотку 12, синхронизирующую обмотку 13 и удерживающую обмотку 14. Коммутатор содержит контакты 15, 16 и 17.

Устройство работает следующим образом .

Наапр жение с трансформатора 1 тока поступает на первый вход перемножител  3, на второй вход которого поступает напр жение с формировател  2 сигнала, пропорционального производной тока, выполненного на основе трансформатора тока, во вторичную обмотку которого включена первична  обмотка трансформатора напр жени , вторична  обмотка которого,  вл юща с  выходной , работает в режиме, близком к режиму холостого хода.

На выходе перемножител  3 действует напр жение, пропорциональное произведению i -jg-, измен ющеес  с удвоенной

частотой по сравнению с частотой тока в рабочей линии.

Действительно, при перемножении тока цепи и производной тока цепи в перемножителе 3 получаетс  напр жение с двойной частотой сети, т. е.

ивыл i -li- ). sin 2 , (1) где i - мгновенное значение тока. А; 1 - амплитудное значение тока А; и; - углова  частота тока, Это по сн етс  следующим С трансформатора 1 тока получают величину, пропорциональную току в рабочей линии. С фбрмировател  получают сигнал, пропорциональный производной тока в рабочей линии . На выходе перемножител  3 имеют ивьк.к-( )-(), (2) где 1дл -апериодическа  составл юща  тока короткого замыкани ;

iycT- - установивщеес  значение тока короткого замыкани ;

(iantiTcr)-производна  тока короткого замыкани  во времени. Осуществл   преобразование (2), напр жение на выходе перемножител  3 UBUX можно представить в виде двух составл ющих:

Usbtx Ubwr 1 UBWX г ,

где l/Bbixi -апериодическа  убывающа  функци  во времени;

Увьисг-составл юща , измен юща с  вовремени с удвоенной частотой ,

UBMXI к i уст. i усг K-Iyci sin u t I ус. COS

K - lYci-sin2oL. t Ki-sin2 , где К, Kj - коэффициенты преобразовани . При этом амплитудные значени  второй составл ющей не меньще, по крайней мере , значений первой составл ющей. Поэтому моменты максимумов и минимумов напр жени  на выходе перемножител  3 UBIMC завис т от характера изменений во времени второй составл ющей U(i««., т.е. sin2tt t.

Однако наличие апериодической составл ющей не позвол ет утверждать, что Usbixi будет точно чередоватьс  с частотой 2te, так как апериодическа  составл юща  порождает чередующуюс  последовательность «больщих и «малых полуволн тока.

Напр жение иьых с перемножител  3 поступает, на пороговый элемент 4, пороговое напр жение которого Ucp определ етс  величиной допустимого тока в рабочей линии. При UebK Ucp пороговый элемент 4 открываетс  и напр жение Увь подаетс  на аналого-цифровой преобразователь 5 (в качестве порогового элемента 4 может быть использован, например, управл емый вентиль). В аналого-цифровом преобразователе 5 осуществл етс  преобразование ана логовой величины с определенным периодом (например, 10-20 мкс).

Выход аналого-цифрового преобразовател  5 подключен к процессору 6, в котором дл  определени  момента первого перехода иеыт через экстремум реализуетс  известлый алгоритм выделени  максимальной по модулю величины; измер ема  величина на текущем такте (Ук) сравниваетс  по абсолютному значению с ранее измеренной и записанной в  чейке величиной /UK-I/. Если /UJL/ /UK-I/, то в  чейку заноситс  /UK. /. Если на j м такте реализуетс  /Uj / /Uj-1/, то фиксируетс  момент прохождени  экстремума, т. е. момент tjiiiKci, и в  чейку заноситс  значение /и j /. Таким же образом осуществл етс  слежение за моментом перехода иьых через второй экстремум Значени  .ci и используютс  дл  определени  момента перехода То тока короткого замыкани  через нулевое значение. Действительно , так как частота UBWX, пропорциональна  произведению тока цепи на производную тока цепи, удвоена по сравнению с частотой тока короткого замыкани , то можно с определенной точностью утверждать , что , +. f т 4. tjwKec-Гл4кс1 1- tjMKCZg

tBaiic2,.c 1

ЧТО графически подтверждаетс  фиг. 2.

Задава сь требуемой величиной времени упреждени  отключающего воздействи  электромагнита 9 выключател  10 А toj. onредел ютс  момент выдачи процессором б 5 управл ющего сигнала t То - Atep. В момент tcp процессор 6 через контактную пару 15 коммутатора 7 подключает размагиичивающук ) обмотку 12 к блоку 11 питани .

Дл  обеспечени  точности отключени  цепи вблизи перехода тока короткого замыкани  через нулевое значение в предлагаемое устройство введена дополнительна  схема синхронизации, включающа  в себ  формирователь 2 сигнала, пропорционального производной тока, усилитель 8 мощности и электромагнит 9 защелки выключател  10. Электромагнит 9 содержит синхронизирующую обмотку 13, котора  через контактные пары 16 и 17 коммутатора 7 подключаетс  процессором 6 в момент tcp к

выходу усилител  8 мощности, подключенного своим входом к выходу формировател  2. В момент перехода тока короткого замыкани  через нулевое значение напр жение на выходе усилител  8 мощности, а

5 следовательно, и размагничивающий ток в синхронизирующей обмотке 13 электромагнита 9 защелки максимальны, что способствует размыканию контактов выключател  вблизи перехода тока цепи через нуль. Сумма размагничивающих потоков

размагничивающей обмотки 12 и синхронизирующей обмотки 13 в момент перехода тока короткого замыкани  через нулевое значение примерно равна и противоположно направлена потоку удерживающей обмотки 14, котораа  запитана от блока 11 питани . Согласованность магнитных потоков размагничивающей обмотки 12 и синхронизирующей обмотки 13 контролируетс  процессором 6 по закону производной тока и обеспечиваетс  соответствующей

0 коммутацией контактных пар 16 и 17 коммутатора 7.

Дл  реализации функций аналого-цифрового преобразовател  5, процессора 6 и коммутатора 7 может быть использован процессор мини-ЭВМ типа СМ-1 с модул ми устройства св зи с объектом типов А-611 -19 и модулем кодового управлени  контактами.

Таким образом, предлагаемое устройство дл  синхронного отключени  выключател  позвол ет с более высокой точностью прогнозировать и осуществл ть размыкание контактов выключател  в момент первого перехода тока короткого замыкани  через нулевое значение.

Применение предлагаемого устройства позвол ет осуществл ть надежное отключение короткого замыкани  в сети в течение первого полупериода с момента его возникновени , что обеспечивает увеличение пропускной способности линий электропередачи при сохранении динамической устойчивости системы. ОИЧИВиС1г1 CK -lClviDi. Кроме того, открываетс  перспектива удешевлени  коммутационной аппаратуры

У/

L dt

tfiOK. 2

Tov/fa HOi/ала лрог/ озо cpaffa /77i}/SaH (/ б/ ю /огпе

, tcp. /77Oi/ cr нае/о а cpff ar/7 Ь/в (7Н(/Я (7/77е/ Я

Фиг. 2 на любые токи и напр жени  за счет удешевлени  системы дугогашени , а также по вл етс  возможность применить существующую коммутационную аппаратуру дл  1JJ ,j .- .--j. j. . . отключени  более высоких значении токов короткого замыкани .

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИНХРОННОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ, содержащее электромагнит защелки выключателя с удерживающей и размагничивающей обмотками, трансформатор тока, формирователь сигнала, пропорционального производной тока, перемножитель, пороговый элемент и выводы для подключения источника питания, причем удерживающая обмотка электромагнита защелки выключателя соединена с выводами для подключения источника питания, один из выводов размагничивающей обмотки электромагнита защелки выключателя соединен с одним из выводов для подключения источника питания, один из входов перемножителя соединен с выходом датчика тока, другой вход перемножителя подключен к выходу формирователя сигнала, пропорционального производной тока, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности отключения тока короткого замыкания, в него введены аналого-цифровой преобразователь, процессор и коммутатор с тремя входами и тремя выходами, причем выход перемножителя соединен через пороговый элемент с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к входу процессора, выход процессора соединен с первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с другим выходом для подключения источника питания, а выход — с другим выводом размагничивающей обмотки электромагнита защелки выключателя.

SU,„, 1149322

X

2. Устройство по π. 1, отличающееся тем. что в него введен усилитель мощности, электромагнит защелки выключателя снабжен синхронизирующей обмоткой, вход усилителя мощности подключен к выходу формирователя сигнала, пропорционального производной тока, выход усилителя мощности соединен с третьим входом коммутатора, синхронизирующая обмотка соединена с вторым и третьим выходами коммутатора.