SU1390704A1 - Устройство дл автоматической настройки дугогас щего плунжерного реактора - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к области электрических сетей, и может быть исг пользовано дл  автоматической настройки дугогас щих реакторов с регули- руемьм немагнитнь М зазором в электрических сет х напр жением 6-35 кВ. Цель изобретени  - повышение точности настройки компенсации и надежности работы электрической сети. В первичную цепь сети вводитс  оперативный ток промышленной частоты и возни- кает искусственное смещение нейтрали (напр жение нейтрали U). Напр жение искусственной несимметрии U имеет посто нную фазу. Поэтому по углу V между напр жени ми U и U осуществл ют регулирование настройки компенсации в сети. Устройство содержит фазосдвигающий блок 7, фильтр основной частоты 16, формирователи 8 и 17 пр моугольных импульсов, фазо увстви- тельньм блок 9, компараторы 11 и 18, орган 29 блокировки, элементы 12 и 19 запрета, логические элементы И 28, ИЛИ 33 и 36, преобразователь 24 напр жени  функциональньм преобразователь 22, блок 34 времени, контакторы 13, 20 и 35 управлени  двигателем 14 дугогас щего реактора 2, датчик 37 конечных положений, RS-триггер 27, дифференцирующий блок 25, суммирующий усилитель 10, трансформатор 3, ключ 4, дроссель 5, блок 30 управлени  ключом 4, блок 26 контрол  и блок 15 коррекции. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. ASC i (Л 00 CD о Сигнал oHfuci f г ро6неа работе М1 М п/«г7 «/  ycmpouemSa u

Description

1П

И- оорстение относитс  к электротехнике , в частности к области электрических сетей,и предназначено дл  .энтоматической настройки дугогас щих 1еакторов с регулируемым немагнитным зазором в электрических сет х напр жением 6-35 кВ.

Цель изобретени  - пооышение точности настройки компенсации и надеж- ности работы электрической сети.

На фиг. 1 и 2 представлены функциональные схемы соответственно системы автоматической компенсации ем костных токов (настройки дугогас щег реактора) и блока контрол .

К электрической сети подключен силовой трехфазный трансформатор ТдМеж ду высоковольтной нейтралью которого и землей включен дугогас щий реактор 2, К дополнительной обмотке дугогас  щего реактора 2 подсоединены последовательно включенные вторична  обмотка однофазного низковольтного трансформатора 3, ключ 4 и дроссель 5. К Вторичной обмотке трансформатора 6 Напр жени , соединенной в звезду, подключены последовательно соединенные фазосдвигающий блок 7, первый формирователь 8 пр моугольных импуль сов, фазочувствительный блок 9, суммирующий усилитель 10, первые компаратор 11, элемент 12 запрета и контактор 13 двигател  14 плунжера дуго гас щего реактора 2.

Между выходом фазочувствительного блока 9 и другим входом суммирующего усилител  10 включен блок 15 коррекции .

Между вторичной обмоткой, нулевой последовательности, соединенной в разомкнутый треугольник,, трансформатора 6 напр жени  и вторым входом фазочувствительного блока 9 последовательно включены ф:(льтр 16 основ- ной частоты и второй формирователь 17 пр моугольных импульсов,

К выходу фазочувствительного блока 9 подключены последовательно соединенные вторые компаратор 18, эле- мент 19 запрета и контактор 20 двигател  14 плунжера дугогас щего реактора 2. К выходу фапьтра 16 основной частоты подключены последовательно соединенные первый преобразователь 21 напр жени , функциональный преоб рапователь 22 и инвертор 23. К выход ( ч1.|,тр,) ь также подключены последо- ; ат«л- Ь 1о сое,тинйнные второй преобра

--,-

0

;

0 5 о

Q

5

5

2

зователь 2А напр жени , дифференци- рующир блок 25, блок 26 контрол  правильной работы устройства, RS-триг- гер 27 и логический элемент И 28, Между входом фильтра 16 и управл ющим входом ключа 4 включены последовательно соединенные орган 29 блокировки и блок 30 управлени  ключом 4.

Выходы первого 12 и второго 19 элементов запрета соответственно через первый 31 и второй 32 формирователи коротких импульсов соединены с входами первого логического элемента ИЛИ 33, а его выход через блок 34 времени подключен к управл ющему входу контактора 35 торможени .

Выходы элементов 12 и 19 запрета соединены соответственно с первьм и вторым входами логического элемента ШШ 36, выход которого подключен к второму входу блока 26 контрол .

Второй вход логического элемента И 28 соединен с вькодом органа 29 блокировки, третий вход - с инверсным выходом блока 34 времени, а выход - с вторыми входами первого 12 и второго 19 элементов запрета. Выход функционального цреобразовател 

22соединен е вторым входом первого компаратора 11,, а выход инвертора

23- с вторым входом второго компаратора 18,

Третий вход блока 26 контрол  соединен с выход ом фазочувствительного блока 9, а четвертый вход - с выходом датчика 37 конечных положений плунжера реактора 2.

Блок 26 контрол  правильной работы устройства содержит включенные между его первым входом и выходом последовательно соединенные ПОРОГОВЫЙ орган (логический элемент НЕ) 38, первый RS-триггер 39, логический элемент И-НЕ 40, первый логический элемент И 41, вто рой RS-триггер 42, второй логический элемент И 43 и первый блок 44 времени, первый блок 45 зоны нечувствительности, включенный между первым входом блока контрол  и вторым входом логического элемента И-НЕ 40, второй блок 46 времени, включенный между вторыми входами блока контрол  и первого логического элемента И 41, второй блок 47 зоны нечувствительности , включенньш между третьими входами блока контрол  и логического элемента И-НЕ 40, формирователг 48 коротких импульсов, вк;почен ый eждy

вторыми входами блока контрол  и второго RS-триггера 42, второй вход первого RS-триггера 39 подключен к второму входу блока контрол , а вто- :рой вход второго- логичвского элемвн- та И 43 соединен с четвертым входом блока контрол  26.

Фазосдвигающий блок обеспечивает сдвиг по фазе переменного сигнала основной частоты и предназначен дл  настройки фазовой характеристики устройства . Формирователи пр моугольных импульсов преобразуют переменный сигнал основной частоты в пр моугольные импульсы и предназначены дл  существенного повышени  чувствительности устройства. Фильтр основной частоты выдел ет из напр жени  Uo основную гармонику. Фазочувствительный блок реагирует на фазу между входными сигналами и преобразует ее в напр жение посто нного тока. Блок коррекции представл ет собой дифференцирующее звено и предназначен дл  повышени  быстродействи  устройства. Компараторы сравнивают по величине поступающие на их входы сирналы, вьщава  на выходе соответственно сигнал логического нул  или единицы и могут быть выпол- нены на операционных усилител х. Элементы запрета запрещают прохождение через них сигналов логической единицы при неисправност х и других состо ни х схемы и представл ют собой логические элементы И. Контакторы имеют управл ющий вход и могут быть выполнены на тиристорах.

Преобразователи напр жени  преобразуют переменное напр жение в пос- то нное (выпр мл ют и выдел ют посто нную составл ющую). В качестве ключа могут быть использованы обычные тиристоры, симисторы или оптотирис- торы. Блок управлени  ключом пред- ставл ет схему, преобразующую единичный логический входной сигнал в серию импульсов частоты 1-10 кГц, а нулевой сигнал - в нулевой выходной сигнал (отсутствие импульсов), т.е. : представл ет схему управлени  тиристорами . В случае применени  оптоти- ристоров блок управлени  ключом представл ет собой согласующее устройство (усилитель или преобразователь уровн  сигнала).

Блок времени представл ет собой временное устройство, имеющее на пр мом выходе в нормальном состо нии

Q 5 0 5 0

Q

5

5

нулевой логический сигнал и мен ющее его на единичный на врем  торможени  t двигател  плунжера дугогас щего реактора при каждом входном импульсе (кратковременном нулевом логическом сигнале).

Формирователи коротких импульсов представл ют собой логические схемы, имеющие нормально на выходе единичный логический сигнал и вырабатывающие на выходе кратковременный нулевой импульс при по влении на выходе единичного логического сигнала (по- ложительног;о фронта) . Датчик конечных положений плунжера реактора нормально выдает единичный логический сигнал, а в конечных положени х плунжера - нулевой сигнал.

Орган блокировки представл ет пороговое устройство, содержащее последовательно соединенные преобразователь переменного напр жени  в посто нное , пороговый элемент и блок времени. В нормальном режиме сети напр жение UQ мало и на выходе органа блокировки будет единичный логический сигнал. При однофазном замыкании на землю (033) в сети напр жение Uj, резко возрастает, превьшает уставку порогового органа 0,3 и на его выходе по вл етс  нулевой сигнал, который сохран етс  длительно. При отключении 033 с выдержкой времени . 5-10 с на выходе органа блокировки вновь по вл етс  логическа  единица.

Блок контрол  правильной работы устройства предназначен дл  контрол  стабильности фазовой характеристики сети и прежде всего в воздушных сет х . Эта характеристика будет бильной, если неизменны величины и фазы напр жений естественной и искусственной несимметрий сети.

При смещении фазовой характеристики сети блок контрол  определ ет это и на выходе выр батьшает блокирующий (нулевой) сигнал, обеспечивающий запрет работы автоматического устройства и дающий информацию об этом состо нии оперативному персоналу .

Блоки зон нечувствительности при входном сигнале, близком к нулю, на выходе имеют единичный логический сигнал, а при других значени х входных сигналов - на их выходе нулевое напр жение. Каждый блок нечувствительности содержит на выходе два

включенных независимо операционных усилител , работающих в режиме компараторов , один с уставкой АЧдц S другой - uUg. Выходг ые сигналы этих усилителей через логический элемент ИЛИ поступают на выход блока зоны нечувствительности.

Первый блок времени при нулевом входном сигнале на выводе имеет логическую единицу. При единичном вход- Яом сигнале он отсчитывает выдержку Времени си через это врем  на его выходе по вл етс  нулевой сигнал.

При подаче на вход второго блока времени единичного сигнала на его Выходе сразу устанавливаетс  логическа  единица, а-при подаче на вход нул  - на выходе с выдержкой времени tgg устанавливаетс  также нулевой уровень напр жени .

В нормальном режиме сети напр жение и„ нулевой последовательности сети ШЛО. На выходе органа 29 блокировки сигнал равен логической единице и разрешает работу блоку 30 уп- равлени  ключом 4. В результате ключ 4 замкнут и дополнительна  обмотка дугогас иаго реактора 2 подключена через дроссель 5 к вторичной обмотке однофазного трансформатора 3. В первичную цепь сети вводитс  оперативный ток промьшшенной частоты и возникает искусственное смещение нейтрали (напр жение нейтрали Vg). Напр жение искусственной несимметрии U имеет посто нную фазу. Поэтому по углу VA между напр жени ми U, и U можно осуществл ть регулирование настройки компенсации в сети. ЗРезонансной наст ройке соответствует угол ц 90 эл. град, недокомпенсацйи - меньше, а перекомпенсации - больше. На один вход фазочувствительного блока 9 от трансформатора 6 напр жени  поступает опорное напр жение .и, которое фазосдвигающим блоком 7 корректирует с  по фазе и с помощью формировател  8 преобразуетс  в пр моугольные импульсы . На второй вход фазочувствительного блока 9 от трансформатора 6 напр жени  поступает напр жение U нулевой последовательности, которое фильтруетс  с помощью фильтра 16 основной частоты и преобразуетс  в пр  моугольные импульсы формирователем 17. Фазосдвигающий блок 7 настраиваетс  так, чтобы при резонансной настройке компенсации напр жение на

0

5

0

5

Q

5

0

5

выходе фазочувствительного блока 9 было равно нулю,, при недокомпенсацйи меньше, а при перекомпенсации больше нул . Если расстройка компенсации окажетс  больше допустимой, то напр жение U(pgno абсолютной величине превысит пороговое напр жение (выходное напр жение функционального преобразовател ) входе одного из компараторов 11 или 18. Так, при недокомпенсацйи U превысит ,„ на входе первого компаратора 11. На выходе последнего по витс  сигнал, который через элемент 12 запрета поступит На управл ющий вход первого контактора 13. Он включит двигатель 14 привода плунжера дугогас щего реактора 2, который увеличивает немагнитный зазор сГ в магнитной системе ре- : актора 2 до тех пор, пока расстройка компенсации не станет меньше допустимой . В этом случае напр жение на выходе элемента 12 запрета станет равным нулю, контактор 13 отключит двигатель 14; от сети, а на блок 34 времени через формирователь 31 коротких импульсов и логический элемент ИЛИ 33 поступит запускающий И№т пульс. При этом на пр мом выходе блока 34 времени по витс  единичный сигнал, который включит контактор 35 торможени , а нулевой сигнал на инверсном выходе блока 34 времени через логический элемент И 28 запретит прохождение сигналов на включение двигател  14, В результате осуществл етс  торможение двигател  14 либо путем закорачивани  накоротко его статорных обмоток, либо путем подключени  к этим обМоткам источников посто нного тока. Через некоторое врем  (после окончани  торможени ) выходной сигнал блока 33 времени на пр мом выходе станет равным нулю, контактор 35 т&рможени  отключаетс  :И запрет с элементов 12 и 19 снимаетс .

Аналогично работает устройство, - если в сети возникает перекомпенсаци  более допустимой. В этом случае сигнал от фазочувствительного блока 9 пройдет через компаратор 18 и элемент 19 запрета на управл ющий вход второго контактора 20, который включит двигатель 14, и тот начнет уменьшать немагнитный зазор в магнитной системе дугогас щего реактора 2 до тех пор, пока расстройка компенсации

не станет менее допустима , после чего также осуществл етс  торможение двигател  14;

Зона нечувствительности (напр жени  , поступающие соответственно на вторые входы компараторов 11 и 18) формируетс  в зависимости от величины напр жени  U с помощью,- блоков 21-23.

С помощью преобразовател  24 напр жени  переменное напр жение преобразуетс  в посто нное. Функциональный преобразователь имеет характеристику с ограничени ми снизу и сверху (фиг. 3). Первое ограничение обеспечивает минимальную зону нечувстви-. тельности, а второе - максимальную. Второе ограничение необходимо дл  задани  допустимой величины расстройки компенсации,

С помощью вновь введенной цепоч- ки последовательно соединенных блоков 24-27 обеспечиваетс  контроль правильной работы автоматического устройства.

На дифференцирующий блок 25 поступает посто нное напр жение, пропорциональное напр жению U. При по влении в сети значительной расстройки компенсации напр жение нейтрали U резко уменьшаетс . Устройство обрабатывает возникшую расстройку компенсации , как описано. При этом напр жение нейтрали U, возрастает. Как известно, нулевому значению угла фазовой характеристики „ сети соответствует максимальное напр жение Uow экстремальной характеристики сети Up, f (tf) . При прохождении экстремума этой характеристики на выходе дифференцирующего блока 25 кратковременно по витс  нулевой сигнал, который зафиксируетс  блоком 26 контрол  и поэтому его выходной сигнал не изменитс , т.е. останетс  равным логической единице. Устройство будет продолжать нормально функционировать и далее.

Если же в сети (например, воздушной ) изменитс  напр жение естественной несимметрии, то резонансной настройке компенсации уже не соответствует нулевое значение напр жени  Up на выходе фазочувствительного блока 9. Блок 25 контрол  вы вит это несоответствие и выдаст нулевой сигнал, который через логический элемент И 28 запретит прохождение сигналов через

0

5

0

5

U

5

0

5

элементы 12 и 19 на включение контакторами 13 и 20 двигател  14 реактора 2, а также даст информацию дежурному персоналу о неисправности устройства. При по влении на выходе одного из компараторов 11 (18) и соответствующего элемента 12 (19) запрета логической единицы включаетс  двигатель 14 и на выходе второго логического элемента ИЛИ 36 по вл етс  также логическа  единица, котора  запускает блок 46 времени. Этот блок измен ет свой выходной сигнал на единичный на врем  включени  двигател  14 плюс некотора  таъщержка времени, больша  выдержка времени первого блока 44 времени. Одновременно при по влении этой логической единицы на выходе элемента 36 на втором входе блока 26 контрол  формирователь 48 вырабатывает короткий пр моугольный импульс нулевого уровн , который устанавливает второй RS-триггер 42 в состо ние, когда на его выходе будет логическа  единица. Если плунжер дугогас щего реактора 2 не находитс  в одном из крайних положений, то от датчика 37 конечных положений поступает лбгичест ка  единица. Поэтому на вход блока

44времени поступает логическа  единица , разрешающа  работу этому блоку. На выходе блока 44 времени по-прежнему остаетс  логическа  единица, но

он начинает отсчитывать выдержку времени Tgj. При движении системы компенсации в сторону резонансной настройки напр жение Uc возрастает и производна  его больше ул . На выходе порогового органа (логического элемента ) 38 по вл етс  нулевой сигнал, который устанавливает первый RS-триггер 39 в состо ние, когда на его пр мом выходе логическа  единица.

Если нуль фазовой характеристики совпадает с максимумом экстремальной, то единицы на выходах обоих блоков

45и 47 зоны нечувствительности по вл ютс  одновременно и на выходе логического элемента И-НЕ 40 по вл етс  логический нуль. Последний устанавливает второй RS-триггер 42 в состо ние , когда на его выходе будет нуль. Этот нуль через логичес сий элемент И 43 поступает на вход блока 44 времени и на выходе последнего длительно сохран етс  разрешакщий сигнал логической единицы. Если же указанные фазова  и экстремальна  характеристики окажутс  смещенными относительно друг друга, то логичес- тсие единицы на выходах блоков 45 и 47 по в тс  в разное врем . Нуле- зой сигнал с выхода логического элемента И-НЕ 40 на вход RS-триггера 42 (через первый логический элемент 40 И) не поступает, тот не измен ет своего .состо ни  и через врем  блок 44 времени измен ет свой выходной сигнал на нулевой. Последний ус- taнaвливaeт RS-триггер 27 в состо ние , когда на его выходе нулевой сигнал . При этом с помощью логического Элемента И 28 дан запрет на прохождение импульсов через элементы 12 и 19, т.е. на работу автоматического устройства .

После отключени  двигател  14 и возвращени  второго блока 46 времени в исходное состо ние, когда на его выходе по вл етс  логический нуль, второй RS-триггер 42 через персации и, следовательно, надежность работы компенсированной сети.

Claims (2)

1. Устройство дл  автоматической .настройки дугогас щего плунжерного реактора, содержащее последовательно соединенные подключенньй к датчику опорного напр жени  (Ь  оспвиг юший блок, первый формирователь пр моугольных импульсов и фазочувствительный блок, последовательно соединенные подключенный к датчику напр жени  нулевой последовательности сети фильтр основной частоты и второй формирователь пр моугольных импульсов, выход которого подключен к второму входу фазочувствительного блока, последовательно соединенные первые компаратор , элемент запрета и контактор Вперед двигател  плунжера, последовательно соединенные вторые компара

вый логический элемент И 41 устанав- 25 тор, элемент запрета и контактор Наливаетс  также в исходное состо ние, когда на его выходе будет логический нуль.

При включении автоматического устройства в работу RS-триггер 27 автоматически устанавливаетс  в состо ние , когда на его выхюде сигнал логической единицы.

При однофазном замыкании на землю в сети напр жение нейтрали U резко возрастает. Оно превышает уставку органа 29 блокировки и на выходе его сигнал измен етс  на противоположный, т.е. становитс  равным логическому нулю. При этом блок 30 управлени  ключом 4 перестает вырабатывать управл ющие импульсы и ключ размыкает цепь оперативного .тока. Через логический элемент И 28 орган 29 блокировки запрещает прохождение импульсов управлени  через элементы 12 и 19 запрета, поэтому двигатель 14 включитьс  не может.

При отключении однофазного замыкани  на землю в сети напр жение Ug значительно уменьшаетс  и с выдержкой времени 5-10 с на выходе органа 29 блокировки вновь по вл етс  логическа  единица, котора  разрешает работу автоматического устройства.

Применение предлагаемого устройства позвол ет повысить надежность функционировани  всей систем. компен0

5

0

5

0

5

зад двигател  плунжера, последовательно соединенные подключенный к выходу фильтра основной частоты первый преобразователь напр жени , функциональный преобразователь и инвертор, выход которого соединен с вторым входом второго компаратора, последовательно соединенные блок времени и контактор торможени  двигател  плунжера , логический элемент И и датчик конечных положений плунжера реактора, причем выход функционального преобразовател  подсоединен к второму входу первого компаратора, отличающеес  тем, что, с-целью повышени  точности настройки компенсации и надежности работы электрической сети , в него введены включенные между выходом фазочувствительного блока и первыми входами обоих компараторов последовательно соединенные блок коррекции и суммирующий усилитель, последовательно соединенные подключенный к выходу фильтра основной частоты второй преобразователь напр жени , дифференцир-ующий блок, блок контрол  ;правильной работы устройства, RS-- триггер, последовательно соединенные ключ и дроссель, а также два логических элемента ИЛИ, два формировател  коротких импульсов, блок управлени  ключом, однофазный трансформатор , и соединенный с датчиком напр жени  нулевой последовательности ор11ГЗ

ган блокировки, лыход которог о сооци нен с входом блока управлени  ключом , соединенного с управл ющим входом ключа, и вторым входом логического элемента И, выход которого подключен к вторым входам первого и второго элементов запрета, один выво вторичной обмотки однофазного трансформатора подключен к первому выводу дополнительной обмотки дугогас щего реактора, второй вывод - к второму выводу ключа, второй вывод дроссел 

.соединен с вторым выводом дополнительной обмотки дугогас щего реакто-

ра, выход каждого элемента запрета через свой формирователь коротких импульсов соединен с соответствующим входом первого логического элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу блока времени, выходы обоих элементов запрета соединены с соответствующими входами второго логического элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу блока контрол , третий вход блока контрол  соединен с выходом фазочувствительного блока, а четвертый его вход - с выходом датчика конечных положений плунжера реактора, второй (инверсный) выход блока времени подключен к третьему входу логического элемента И, первый вход которого соединен с-вы

с

0

5

0

ходом К;;-тр11ггера, лыход ф зочунст- вите.чыюго Плока соединен с вторым входом суммирующего усилител .

2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что блок контрол  правильной работы устройства содержит включенные между его первым входом и выходом последовательно соединенные логический элемент НЕ, первый RS-триггер, логический элемент И-НЕ, первьм логический элемент И, второй RS-триггер, второй логический элемент И и первый блок времени,первый блок зоны нечувствительности, включенный между первым входом блока контрол  и вторым входом логического элемента И-НЕ, второй блок времени, включенньпЧ между вторыми входами блока контрол  и первого логического элемента И, второй блок зоны нечувствительности , включенный между третьими входами блока контрол  и логического элемента И-НЕ, формирователь коротких импульсов, включенный между вторыми входами блока контрол  и второго RS-триггера, второй вход второго логического элемента И подключен к четвертому входу блока контрол , второй вход первого RS-триггера подключен к второму входу блока контрол  .