SU1357871A1 - Устройство дл измерени параметров электрической сети относительно земли - Google Patents

Abstract

Устройство дл  измерени  параметров электрической сети относительно земли имеет силовые трансформаторы (Т) 1, 2, дуговые реакторы 3, 4, Т 5 тока, Т 6 напр жени  нулевой последовательности сети, формирователь 7 команд, генератор 8 оперативного тока , шунтовой резистор 9, ключи 10, 13, 18, 20, 22, 26. заграждающий фильтр (Ф) 11, Ф 12, 21 нижних частот , управл емые усилители (У) 14, 32, 41, полосовые Ф 15, 23, преобразователи 16, 24 напр жени , элементы 17, 25, 42 сравнени , интегрирующие У 19, 43, блоки 27, 40 пам ти, У 28, 30, 35, 37, сумматоры 29, 31, 36, 38, переключатель 33, измерительный прибор 34, функциональный преобразователь 39 и блок 44 управлени . В описании изобретени  даны электрические схемы генератора 8 оперативного тока и блока 44 управлени . Изобретение повышает точность измерени  и расщи- р ет функциональные возможности устройства путем измерени  индуктивной, проводимости дугогас щих реакторов, степени расстройки компенсации и измерени  в сети с несколькими дугога- с щими реакторами. 2 з.п. ф-лы, 5 ил. (Л с со ел 00

Description

11357871

зобретение относитс  к электроин по по те не во по ны те те

технике, в частности к области измерени , и предназначено дл  измерени  параметров относительно земли электрической сети с компенсированной или изолированной нейтралью.

Цель изобретени  - повьшение точности измерени  и расширение функциональных возможностей путем измерени  индуктивной проводимости дугогас щих реакторов, степени расстройки компенсации и измерени  в сети с несколкими дугогас щими реакторами.

На фиг.1-3 приведены функциональные схемы соответственно устройства измерени , генератора оперативного тока и блока управлени ; на фиг.4 и 5 - диаграммы напр жений соответственно дл  генератора оперативного тока и блока управлени .

Устройство (фиг.1) содержит подключенные к электрической сети два силовых трансформатора 1 и 2, между высоковольтными нейтрал ми которых: и землей включены соответственно два дугогас щих реактора 3 и 4. Последовательно с реактором 3 включен трансформатор 5 тока, и к электрической сети подключен трансформатор 6 напр жени  нулевой последовательности сети. К трансформатору 6 напр жени  подключены последовательно соединенные формирователь 7 команд и генератор 8 оперативного тока, выход которого через шунтовой резистор 9 подсоединен к дополнительной обмотке дугогас щего реактора 3. К трансформатору 6 напр жени  подключены также последовательно соединенные первый ключ 10, заграждающий фильтр 11, первый фильтр 12 нижних частот, второй ключ 13, первые управл емый усилител 14, полосовый фильтр 15, преобразователь 16 напр жени , элемент 17 срав- нени , третий ключ 18 и первый ин- тегрирзгющий усилитель 19, выход которого соединен с управл ющим входом первого управл емого усилител  14. Трансформатор 5 тока через четвертый к,шоч 20 соединен с входом заграждающего фильтра 11. Между выходом заграждающего фильтра 11 и входом первого управл емого усилител  14 включены последовательно соединенные второй фильтр 21 нижних частот и п тьш ключ 22.

Между выходом первого управл емого усилител  14 и входом первого

0

5

5

0

5

0

5

0

5

интегрирующего усилител  19 включены последовательно соединенные вторые полосовой фильтр 23, преобразователь 24 напр жени , элемент 25 сравнени  и шестой клизч 26. К выходу первого преобразовател  16 напр жени  подключены последовательно соединенные первые блок 27 пам ти, усилитель 28 и сумматор 29, вторые усилитель 30, сумматор 31, управл емый усилитель 32, переключатель ЗЗ и измери- тельньй прибор 34,

К выходу первого блока 27 пам ти подключены последовательно соединенные третьи усилитель 35, сумматор 36, четвертые усилитель 37 и сумма- ,тор 38, выход которого подключен к вторым входам второго сумматора 31 и переключател  33. Второй вход четвертого сумматора 38 через функциональный преобразователь 39 соединен с блоком изменени  регулируемого параметра (тока подмагничивани , числа витков, воздушного зазора) дугогас щего реактора 3. Выход второго преобразовател  24 напр жени  через второй блок 40 пам ти соединен с вторыми входами первого 29 и третьего 36 сумматоров. Выход второго усилител  30 соединен с третьим входом переключател  33 и к нему подключены последовательно соединенные третьи управл емый усилитель 41, элемент 42 сравнени  и второй интегрирующий усилитель 43, выход которого соединен с управл ющими входами второго 32 и третьего 41 управл емых усилителей. Соответствующие выходы блока 44 управлени  соединены с управл ющими входами ключей 10, 13, 18,-20,.22 и 26, обоих блоков 27 и 40 пам ти, вторым входом генератора 8 оперативного тока, а вход блока -44 управлени  подключен к выходу формировател  7 команд .

Генератор 8 (фкг.2) оперативного тока содержит однофазный трансформатор 45, подключенньЕЙ к сети. Между первым выводом вторичной обмотки трансформатора 45 и первым выводом генератора,, подключаемым к первому выводу дополнительной обмотки дугогас щего реактора 3, включены последовательно соединенные первые ключ 46, конденсатор 47 и дроссель 48. Параллельно первому конденсатору 47 подключены последовательно соединенные вторые конденсатор 49 и ключ 50.

Третий ключ 51 включен между вторым выводом вторичной обмотки трансформатора 45 и общей точкой, соедин ющей выводы первого ключа 46 и конденсаторов 47 и 49. Нулевой вывод вторичной обмотки трансформатора 45 соединен с вторым выводом генератора 8, подключенным к второму выводу дополнительной обмотки дугогас щего реактора 3.

Между первым входом генератора 8 и управл ющим входом первого ключа 4.6 включены последовательно соединенные первые генератор 52 пилообразного напр жени , компара.тор 53, дифференцирующа  цепочка 54 и импульсный усилитель 55 мощности. Между первым входом генератора 8 и управл ющим входом третьего ключа 51 включены последовательно соединенные вторые генератор 56 пилобразного напр жени , компаратор 57, дифференцирующа  цепочка 58, четвертый ключ 59 и второй импульсный усилитель 60 мощ ности. Второй выход (через второй резистор) второй дифференцирующей цепочки 58 через п тый ключ 61 соединен с входом первого усилител  55 мощности. Второй вход генератора 8 соединен с управл ющими входами второго 50 и четвертого 59 ключей непосредственно , а с входом п того ключа 61 - через логический элемент НЕ 62. Третий вход генератора 8 через последовательно соединенные преобразователь 63 и суммирующий усилитель 64 подключен к вторым входам компараторов 53 и 57. На второй вход усилител  64 подаетс  сигнал задани  Uj .Все ключи генератора 8 могут быть полупроводниковыми , например, первый, второй и третий можно выполнить на тиристорах или симисторах, а четвертый и п тый - на транзисторах.

Блок 44 управлени  содержит последовательно соединенные генератор 63 пр моугольных импульсов, делитель 66 частоты, триггер 67 и первый логический элемент И 68, две пары последовательно соединенных дешифраторов 69 и 70 и логических элементов И 71 и 72 и четвертый логический элемент И 73.

Каждый из дешифраторов подключен к выходам генератора 65, делител  66 и триггера 67. Вторые входы второго 70 и третьего 72 логических элементов И соединены с входом блока 44

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

управлени . Вторые входы первого 68 и четвертого 73 логических элементов И подключены к пр мому выходу делител  66 частоты. Отдельные выходы блока 44 управлени  подключены соответственно к выходам делител  частоты (пр мому), триггера (пр мому), первого логического элемента И, делител  частоты (инверсному), триггера (инверсному), четвертого, второго и третьего логических элементов И и триггеру (пр мому).

Устройство работает следующим образом .

Работой устройства измерени  управл ет блок 44 управлени . Действует он циклически. Каждый цикл состоит из четырех частей. В течение первой и второй частей цикла генератор 8 задает в сеть оперативный ток частоты f . В первой части цикла замкнуты ключи 10, 13 и 18. При этом из напр жени  и нулевой последовательности сети полосовым фильтром 15 вьщел - етс  составл юща   Ug, частоты f , и на выходе первого преобразовател  16 напр жение устанавливаетс  равным заданному U,. Тем самым составл юща  ид, на выходе преобразовател  16 приводитс  к одной и той же величине. В течение второй части цикла замкнуты ключи 20 и 13. На выходе преобразовател  16 по вл етс  сигнал, пропорциональный составл ющей тока частоты f, протекающего через трансформатор 5 тока. Этот сигнал равен (пропорционален ) реактивной проводимости сети Ь относительно земли на частоте f (без учета индуктивной проводимости дугогас щего реактора 3). Сигнал Ь запоминаетс  первым блоком 27 пам ти.

В третьей и четвертой част х цикла генератор 8 генерирует в сеть оперативной ток частоты f. В третьей части цикла замкнуты ключи 10, 22 и 26. Из напр жени  U нулевой пос- . ледовательности сети полосовым фильтром 23 вьщел етс  составл юща  И f, частоты f, и на выходе второго преобразовател  24 напр жение устанавливаетс  равным заданному U . Тем самым составл юща  на выходе этого преобразовател  приводитс  к одной и той же величине. В течение четвертой части цикла замкнуты ключи 20 и 22. На выходе преобразовател  24 по вл етс  сигнал, пропорциональный составл ющей тока частоты f j, протекающей через трансформатор 5 тока. Этот сигнал равен (пропорционален) тивной проводимости сети bj относительно земли на частоте „ (без учета индуктивной проводимости дугога- с щёго реактора 3). Сигнал bj запоминаетс  вторым блоком 40 пам ти. Зна  проводимости сети, можно найти отдельно емкостную проводимост сети bg и индуктивную проводимость всех реакторов Ь на промьшшенной частоте f и степень расстройки компенсации V с помощью следующих формул:

U С

f () f, 1 - (f,)

1 f2 bl - bi(f2/f,)

LO

CoL

po

.(fj/f, )- 1

bL

LO

+ b

L1

де u)

V (be - b,)/bc,

21Г

po

4i

кругова  частота напр жени  сети; емкость сети относительно земли; эквивалентна  индуктивность остальных ду- гогас щих реакторов сети;

индуктивна  проводимость управл емого ду- гогас щего реактора.

С помощью усилителей 28 и 30 и сумматора 29 определ етс  емкостна  проводимость сети Ь, а с помощью сумматора 36 и усилителей 35 ,и 37 Индуктивна  проводимость всех реакторов bi , кроме реактора 3. Индуктивна  проводимость реактора 3 Ь(, функциональным преобразователем 39 задаетс  на второй вход четвертого сумматора 38, и на выходе его получаетс  сигнал (с обратным знаком)

buo+ b,,

С помощью усилителей 32, 41 и 43 и злемента 42, работающих аналогично фильтру 15, преобразователю 16, злементу 17, усилител м 14 и 19, определ етс  степень расстройки компенсации v --:-, Этот

ЬЕ сигнал получаетс  на выходе второго

управл емого усилител  32.

В нормальном режиме сети генератор 8 создает оперативный ток заданной частоты, который протекает в контуре нулевой последовательности электрической сети. Генератор может вырабатывать оперативный ток двух частот f и fJ, например, 100 и 150 Гц. В первом случае на ключи 46 и 51 через

полупериод промышленной частоты поочередно подаютс  отпирающие импульсы , ключ 50 посто нно замкнут. Во втором случае на ключ 46 каждый полупериод промышленной частоты поступают

отпирающие импульсы, ключи 50 и 51 посто нно разомкнуты, ключ 61 замкнут.

На диа.граммах напр жений генератора 8 оперативного тока и блока 44 управлени  (соответственно фиг.4 и 5) буквой и обозначен, напр жени , а индексом при ней указаны блоки, на выходе которых эти напр жени  имеютс . Кроме этого, на диаграмме напр жений (фиг.4) обозначены U и U напр жени  на первой и второй част х обмотки вторичного напр жени  однофазного трансформатора 45; U - напр жение , подаваемое на второй вход суммирующего усилител  64; U напр жение управлени , подаваемое на вторые входы компараторов 53 и 57; вх бх 1 Напр жени  на входах трансформаторов 1 и 2 соответственно; А - дл  случа  генерации частоты 100 Гц; Б - дл  случа  генерации частоты 150 Гц.

На диаграмме напр жений (фиг.5)

0

5

0

обозначены U,

и,

и

и

5

tfc J (,75 J ии (1 к

напр жени  на выходах, соответственно пр мом и инверсном, делител  частоты и триггера.

Диаграммы приведены дл  нормального режима сети.

Claims (3)

1. Устройство дл  измерени  параметров электрической сети относительно земли, содержащее последовательно соединенные, подключенные к обмотке напр жени  нулевой последовательности трансформатора напр жени  сети формирователь команд и генератор оперативного тока, выход которого через шунтовой резистор подключен к дополнительной обмотке дугога- с щего реактора, первый ключ, дополнительный к обмотке напр жени  нулевой последовательности трансформатора

713

напр жени  сети, последовательно соединенные первые преобразователь напр жени , элемент сравнени , третий ключ, первые интегрирующий и управл емый усилители, четвертый ключ, подключенный к вторичной обмотке трансформатора тока, включенного между дугогас щим реактором и землей, последовательно соединенные подклю- ченный к .выходу формировател  команд блок управлени  и первый блок пам ти а также первые полосовой фильтр, сумматор и измерительный прибор, причем второй, третий, четвертый и п тый выходы блока управлени  соединены с управл ющими входами первого, второго , третьего и четвертого ключей, вторые выводы первого и второго ключей соединены, отличающе.е- с   тем, что, с целью повьшени  точности и расширени  функциональных возможностей, в него введены последовательно соединенные заграждающий фильтр, первый фильтр нижних частот и второй ключ, последовательно соединенные второй фильтр нижних частот и п тый ключ, последовательно соединенные вторые полосовой фильтр, преобразователь напр жени , элемент срав- нени  и шестой ключ, последовательно соединенные первый усилитель, первый сумматор, второй усилитель, последовательно соединенные вторые сумматор и управл емый усилитель и переключатель , последовательно соединенные третьи усилитель и сумматор, четвертые усилитель и сумматор, а также второй блок пам ти, последовательно соединенные третий управл емьш усилитель , третий элемент сравнени  и второй интегрирующий усилитель,функ- циональньш преобразователь, причем вход заграждающего фильтра соединен с общим выводом первого и четвертого ключей, выход заграждающего фильтра - с входом второго фильтра нижних частот, общий вьгоод .второго и п того ключей соединен с входом первого управл емого усилител , выход которого соединен с входами лервого и второго полосовых фильтров, выход первого полосового фильтра соединен с входом первого преобразовател  напр жени , выходы первого и второго преобразователей напр жени -соединены с входами соответственно первого и , второго блоков пам ти, выход последнего соединен с входами первого и

8

g ,. 5 п

0

5

0

третьего сумматоров, выход первого блока пам ти соединен с входами первого и третьего усилителей, выход второго усилител  соединен с входом третьего управл емого усилител  и вторым входом переключател , третий вход которого соединен с выходом четвертого сумматора, другой вход которого через функциональный преобразователь соединен с блоком изменени  регулируемого параметра дугогае щего реактора, второй вход генератора оперативного тока соединен с шестым выходом блока управлени , седьмой, восьмой и дев тый выходы которого соединены соответственно с другим входом второго блока пам ти, управл ющими входами п того и шестого ключей, выходы шестого и третьего ключей объе динены, выход переключател  соединен с измерительным прибором.

2. Устройство по П.1, о тл и - чающеес  тем, что генератор . оперативного тока содержит однофазный трансформатор, подключенный к сети , включенные между первым выводом вторичной обмотки этого трансформатора и первым выводом генератора последовательно соединенные первые ключи, конденсатор и дроссель, подключенные параллельно первому конденсатору , последовательно соединенные вторые конденсатор и ключ, третий ключ, который включен между вторым вьшодом вторичной обмотки однофазного трансформатора и общим выводом первого ключа и конденсаторов, включенные между первым входом генератора и управл ющим входом первого ключа последовательно соединенные генератор пилообразного напр жени ,компаратор, дифференцирующа  цепочка и усилитель мощности, включенные между первым входом генератора оперативного тока и управл ющим входом третьего ключа, последовательно соединенные вторые генератор пилообразного напр жени , компаратор, дифференцирующа  цепочка, четвертый ключ и второй усилитель мощности, а также п тый ключ, преобразователь , суммирующий усилитель и логический элемент НЕ, причем нулевой вывод вторичной обмотки однофазного трансформатора соединен с вторым выводом генератора оперативного тока, п тый ключ включен между вторым выходом второй дифференцирующей цепочки и входом первого усилител  мощное-

5135

ти, второй вход генератора оперативного тока соединен с управл ющими входами второго и четвертого ключей непосредственно, а п того ключа - через логический элемент НЕ, третий вход генератора оперативного тока соединен с вторыми входами компараторов через последовательно включенные преобразователь и суммирующий усилитель.

3. Устройство по п.2, отличающеес  тем, что блок управлени  содержит последовательно соединенные генератор пр моугольных импульсов, делитель частоты, триггер и первый логический элемент И, две отдельные пары последовательно соеди- .ненных дешифратора и логического элемента И, а также четвертый логический элемент И, причем первый вход послед1 10

него подключен к инверсному выходу триггера, вторые входы первого и четвертого логических элементов И подключены к пр мому выходу делител  частоты, вторые входы второго и третьего , логических элементов И подключены к входу блока управлени , соответствующие входы дешифраторов подключены к выходу генератора пр моугольных импульсов и пр мым и инверсным выходам делител  частоты и триггера , отдельные выходы блока управлени  подключены соответственно к пр мым выходам делител  частоты, триггера , к выходу первого логического элемента И, к инверсным выходам делител  частоты, триггера, к выходам четвертого, второго и третьего логических элементов И и пр мому выходу триггера.

Фие.г

Ur

Л

У

/ ,/Т У

Р Г

2

(J

и.

Vue.3

и,

гг

м/

к

У

%

г/

фиг.

-ППЛПЛЛЛЛЛШШГ

etj

e7j

Uf3 в6И . On

(J69t 70 П

Ufn 7/

фиг.

Редактор 0.Головач

Составитель Н.Михалев Техред А.Кравчук

Заказ 5994/45Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий .113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Г

L Г

Л

Корректор Г.Решетник