Способ настройки тока компенсации в электрических сетях и устройство для его осуществления

 

1.Способ настройки тока компенсации в электрических сетях, заключающийся в создании опорного тока в нейтрали путем включения в нейтраль опорной ЭДС и измерении реактивной составляющей упомянутого тока, о тличающийся тем, что, с целью расширения области применения и повышения качества настройки, изменяют амплитуду опорной ЭДС, фиксируют приращение реактивной составляющей тока нейтрали и осуществляют резонансную настройку по уело- j ВИЮ равенства нулю приращения.

„„ВН„„1ОЗОМЗ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ.

РЕСПУБЛИК

3ан Н 02 а 3/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3341144/24-07 (22) 25.09.81 (46) 23.07.83.Бюл. N 27 (72 ) М. И. Гумин (71) Ордена Октябрьской Революции всесоюзный государственный. проектно-изыскательский и научно-исследовательский, институт "Энергосетьпроект" (53 ) 621. 316. 935. 3 (088. 8 ) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

N 752613, кл. H 02 J 3/18, 1978.

2.Авторское свидетельство СССР и 528064, кл. H 02,1 3/18, 1974.

3.Трухан А. П. Принципы автоматической настройки дугогасящих катушек.-В кн. Вопросы автоматики и релейной защиты энергетических систем, .Киев, Изд-eo AH СССР, 1963, с.60-63. (4. Авт .й,416673, (Q4) СПОСОБ НАСТРОЙКИ ТОКА КОМПЕНСАЦИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ И УСТРОЙСТ.

ВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57 ) 1.Способ настройки тока компенсации в электрических сетях, заключающийся в создании опорного тока в нейтрали путем включения в нейтраль опорной ЭДС и измерении реактивной составляющей упомянутого тока, о тл и ч а ю шийся тем, что,с целью расширения области применения и повышения качества настройки, изменяют амплитуду опорной ЗДС, фиксируют приращение реактивной составляющей тока нейтрали и осуществляют резонансную настройку по усло- Я вию равенства нулю приращения.

10309

5 !

О

25 что включают в нейтраль опорную

ЭДС, измеряют фазовый угол или ре30 активную составляющую тока нейтрали относительно опорной ЭДС и определяют резонансный режим по условию равенства упомянутого угла заданному значению или по факту реверса фазы

35 реакти вной составляющеи тока в нейтрали (3 1.

2.,устройство для настройки тока компенсации в электрических сетях, содержащее включенный в нейтраль последовательно с дугогасящим реактором опорный трансформатор, подключенный через коммутатор к опорному напряжению, датчик реактивного тока, входы которого подключены к опорному напряженйю и вторичной обмотке включенного в нейтраль трансформатора тока, и трехпозиционный нуль-орган, выходы которого соединены с соответствующими входами схемы управления индуктивностью

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для контроля и настройки тока компенсации в распределительных электрических сетях 6-35 кВ.

Известен экстремальный способ настройки сети, заключающийся в том, что принудительно изменяют индуктивность контура дугогасящия реактор (ДГР)-сеть и формируют управ. ляющий сигнал как функцию приращения напряжения нулевой последовательности к приращению индуктивности контура, т.е. производной резонансной характеристики, Резонансной настройке соответствует равенство производной. нулю. Иодификация экстремального способа предусматривает создание в контуре модулирующих колебаний путем воздействия на управляемый дроссель, включенный последовательно с ДГР, и выявление величины и знака производной резонансной харак теристики с помощью подключенного к напряжению нейтрали оптимизатора с переменным шагом с включенным .на его выходе инерционным элементом 1.1 j.

Недостаток такогоспособа иустройства - необходимость создания в контуре модулированных колебаний индуктивности, что требует установки управляемого дросселя и принятия специальных быстродействующих мер для его защиты от повышения напряжения при возникновении замыкания на землю

13

1 дугогасящего реактора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения и повышения качества настройки, оно снабжено последовательно соединенными релаксатором с переменным шагом, триггером и .инерционным элементом, причем вход релаксатора соединен с выходом датчика реактивного тока, выход триггера - с управляющим входом коммутатора, а выход инерционного элемента - с входом трехпозиционного нуль -органа.

Известен способ настройки сети в резонанс, заключающийся в том, что создают на нейтрали искусственный потенциал непромышленной частоты и осу. ществляют резонансную настройку по результатам прямого измерения емкости сети как функции тока нулевой последовательности непромышленной частоты при постоянстве соответствующей

ЗДС на нейтрали. Способ отличается универсальностью и быстродействием 1.2).

Недостатком этого способа является необходимость применения специального оборудования - генератора непромышленной частоты и измерительного фильтра тока непромышленной частоты. Последний вносит дополнительную погрешность в измерение и снижает точность настройки по сравнению с другими способами, использующими прямое изменение - без специальных фильтров и промежуточных преобразований °

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности являются фазо вый способ, который заключается в том, 1030913 лагаемый способ; на фиг. 2 - векторь ная диаграмма токов и напряжений нейтрали, иллюстрирующая предлагаемый способ.

Устройство содержит коммутатор 1 „ . опррный трансформатор 2, вторичная обмотка которого включена в нейтраль последовательно с дугогасящим.реактором 3, датчик 4 реактивного тока, 10 последовательно соединенные репаксатор

5 с Фильтром переменной составляющей на входе, триггер 6, инерционный элемент 7,трехпоэиционный нуль-орган 8, два выхода которого соединены

15 с соответствующими входами блока 9 уп-. равления индуктивностью дугогасящего реактора 3, источник 10 опорного напряжения и включенный в нейтрапь трансформатор 11 тока, причем входы

20 датчика 4 реактивного тока подсоединены соответственно к вторичной обмотке трансформатора 11 тока и к источнику 10 опорного напряжения. Ñèëîвая цепь коммутатора 1 соединяет первичную обмотку. опорного трансформатора 2 с источником 10 опорного напряжения,а выход триггера 6 соединен с управляющим входом коммутатора.

На диаграмме обозначены векторы

30 токов l в контуре; значения токов на выходе, датчика реактивного тока; ,!, ll

01 в р ж"м резонанса ° 1о1 02 а * 01 ,И в, режйме перекомпенсации; I,lpga- в режиме недокомпе сации.

Предположим, что в результате по35 фазной .несимметрии емкостей сети в нейтрали протекает ток несимметрии

3, обусловленный наличием ЭДС несимо метрии 0„.. Величина этого тока 1 .

40 определяется как

У строй ст во, ре али эующее у казанный способ, содержит включенную в нейтрал опорную ЭДС, фазочувствительный изме ритель, включенный на опорную ЭДС и создаваемый им ток, и трехпоэиционный исполнительный элемент, вход которого соединен с выходом фазочу вст витель ного измерителя, а выходс установочными элементами дугогасящего реактора 4 $

Недостатком способа является огра,ниченная область его применения, так как при наличии естественной емкостной несимметрии критерии резонансной настройки теряют определенность и не могут быть использованы для оценки режима нейтрали.

Целью изобретения является расширение области применения и повышение качества настройки тока компенсации.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу настройки тока компенсации, заключающемуся в создании искусственного тока в нейтрапи путем включения в:нейтраль опорной

-ЭДС и измерении реактивной составляющей упомянутого тока, изменяют амплитуду опорной ЭДС, фиксируют приращение реактивной составляющей тока нейтрали и осуществляют резонан сную настройку по условию равенства нулю приращения, При этом устройство для настройки тока компенсации в электрических сетях, содержащее включенный в нейтраль последовательно с дугогасящим .реактором опорный трансформатор, подключенный через коммутатор к опор ному напряжению, датчик реактивного тока, входы которого подключены соответственно к опорному напряжению и вторичной обмотке включенного в нейтраль трансформатора тока, и трехпозиционный нуль-орган, выходы которого

45 соединены с соответствующими входами схемы управления индуктивностью дугогасящего реактора, снабжено последовательно соединенными релаксатором с переменным шагом, триггером и инерционным элементом, причем вход 50 релаксатора соединен с выходом датчика реактивного тока, выход триггера-. с управляющим входом коммутатора, а выход инерционного элемента - с входом трехпозиционного нуль-органа. 55

На Фиг. 1 представлен один из вариантов устройства, реализующего предгде R -. активное сопротивление контура ДГР-сеть;

Х - емкостное сопротивление контура ДГР-сеть;

Х - индуктивное сопротивление

ДГР. фазовый угол тока 30„ определяется соотношением активного и реактивного сопротивлений контура, т.е. сопроти» влениями В и Х = Х - Х

l, При включении опорной ЭДС UpÄ а нейтраль питающего трансформатора се-. ти изменяется фаза и амплитуда тока, протекающего в нейтрали. Неизменным

S 103 остается только угол сдвига между током и вызвавшей его ЭДС. Последняя определяется как векторная сумма напряжения несимметрии и опорного напряжения и равна 5

02 нс Оп

Вынужденный ток в нейтрали становится равным .

О +О E нс on ог

02 R+g(X + Х ) Р+1 Х -ХС) Рассмотрим три возможных режима сети.

Режим перекомпенсации Х 7 Х характеризуется при коммутации Ъ и токами 3О1„и Д, отстающими:от вйзывающих их ЭДС Ео и Е вследст вие индуктивного характера суммарного реактанса контура, Режим недокомпенсации Х (X характеризуется при прочих равйых

t II II условиях токами 3 „и 3О, опережающими вызывающие йх ЭДС в силу емкостного характера суммарного реактанса контура.

Режим резонанса Х„= Х характеризуется чисто активйыми токами,совпадающими с вызывающими их ЭДС Е и

О1

Ео?

Из векторной диаграммы (фиг.2 ), видно,что при периодической коммутац (модуляции ) опорной ЭДС U разность проекций токов 01 и о2 на ось, перпен дикулярную опорному напряжению, изме няет свое направление (фазу ) при переходе через точку резонанса, При этом из выражений (1) и (2 ) видно, что разность указанных токов не зави сит от величины и фазы напряжения не симметрии и определяется только значениями опорного напряжения и параметров сети.

0 +0 нс on

О2 01 R+j(Х„- X ) нс on

Я (Х Xcj 3 Xc) (3)

Из выражения (3 ) очевидно, что в режиме резонанса, т.е. при Х =Хс, d3 является чисто активным и совпадающим по фазе с О „,Соответственно его проекция на реактивную ось

О „равна нулю.

При отклонении от резонанса в сторону недокомпенс ации (Х1 (Х с ) 0913 6

43 имеет емкостный характер и сдвинут относительно 0 „в сторону опережения на 90, а в режиме перекомпенсации, когда Х1 ) Х,имеет место отставание 4 3 от Uo„íà 90 .Таким образом, переход через точку резонанса характеризуется реверсом фазы проекции 43О на направление реактивной составляющей U что

gn э и может быть использовано для оперативной или автоматической настройки контура ДГР-сеть. Соответственно для оценки настройки контура ДГР-сеть достаточно определить разность реактивных составляющих тока нейтрали, возникающих в результате коммутации опорного напряжения, которая в режиме резонанса равна нулю, а в режимах перекомпенсации и недокомпенсации имеет соответственно разную полярность (при применении стандартных фазочувствительных измерителей ) или разницу s фазах на 180 (при измерении разности на переменном токе ).

Устройство работает следующим образом, Каждые полпериода релаксации коммутатор 1 синхронно с выходными релаксационными сигналами .релаксато30 ра 5 коммутирует опорное напряжение, включая и отключая трансформатор 2. Соответственно при подаче и последующем снятии опорного напря- . ии жения с опорного трансформатора 2 изменяется ток в его вторичной об- 35 мотке, т.е. в цепи дугогасящего реак- . тора 3, и соответственно на выходе датчика реактивного тока 4,. появ-ляются разновременные модулированные сигналы 1„ и i поступающие на вход

40 релаксатора 5. Выходной сигнал последнего превращается триггером 6 в знакопеременные прямоугольные сигналы, одинаковые по величине, но разные по длительности, которые усредняют45 ся инерционным элементом 7. Иэ выражения (1 ). известно, что сигнал на выходе инерционного элемента 7 в подобной релаксационной системе с переменным шагом пропорционален разности

50 сигналов 1„и,поступающих на вход релаксатора 5. Соответственно в рассматриваемой схеме на выходе инерционного элемента 7 формируется сигнал, пропорциональный разности реактив55 ных составляющих модулированных токов нейтрали 3 и Зо2, определяющей

О1 настройку контура. Указанная разность

4 =i„-i2 поступает на вход трехпози1030913

ВНИИПИ Заказ 5228/54 Тираж б1 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ционйого нуль-органа В, в котором в зависимости от ее знака формируется сигнал "Больше" или "Иеньше", поступающий далее с выхода нуль-органа 8 на соответствующие входы блока

9 управления индуктивного дугогасящегс реактора. Регулирование прекращается при равенстве выходного сигнала нуль-органа 8 нулю или заданному значению в зависимости от требований технологии °

Опорное напряжение подается на . опорный трансформатор через силоую цепь коммутатора 1 от источника

10 опорного напряжения, а измерение составляющей тока в контуре по реактивной оси опорного напряжения обеспечивается за счет подключения входов

- датчика 4 реактивного тока к источнику 10 опорного напряжения и к вторичной обмотке установленного в нейтрали трансформатора. 11 тока.

Измеряемое отклонение Ь|, по которому формируется регулирующий сигнал, находится в прямой Функциональной связи с рассогласованием реактивных сопротивлений контура йХ = Х1 -Х т.е. й| = f(M). Соответственно схе- ма при любых напряжениях несимметрии обеспечивает прямое измерение первичного параметра настройки се ти- рассогласование реактивных сопротивлений контура, без оценки режима по косвенным показателяы, При этом из системы измерения по сущности применяемого способа исключается

1 ЭДС несимметрии, что, делает предлагаемое устройство универсальным и применимым в любых сетях. По сравнению с экстремальным способом иэ процесса регулирования исключается мо, 0дуляция индуктивности контура, которая заменяется модуляцией ЗДС. Соответственно достигается расширение области применения и повышение качества регулирования тока компенсации.