Поисковый регулятор для резонансной настройки контура нулевой последовательности сети

 

ПОИСКОВЫЙ РЕГУЛЯТОР ДЛЯ РЕЗОНАНСНОЙ НАСТРОЙКИ КОНТУРА НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ СЕТИ, содержащий генератор поискового и опорного' сигналов, первый выход которого соединен с входом модулятора параметра объекта управления - контура нулевой последовательности сети, а второй выход подключен к первым входам первого и второго множительных звеньев, первый и второй релейные усилители, выходы которых соединены с вторыми входами первого и второго множительных звеньев соответственно, первый и второй фильтры низкой частоты, в.ходы которых подключены соответственно к выходам первого и второго множительных звеньев, последовательно соединенные сумматор и астатический исполнительный орган компенсирующего реактора, отличающийся .Т€м>& что, с целью повышения точности, улучшения динамических свойств и упрощён~йя наладки, оно снабжено датчиком напряжения смещения нейтрали, датчиком тока компенсирующего реактора, двумя полосовыми фильтрами, настроенными на частоты, равные соответственно сумме и разности частоты сети и частоты поисковых сигналов j^ третьим полосовым фильтром, настроенным на частоту сети, третьим релейным усилителем и двумя функциональными преобразователями, а модулятор параметра объекта управления выполнен или в виде резистора, включенного последовательно с компенсируквдим реактором или в виде резистора, включенного параллельно компенсирующему реак- • тору, причем при выполнении модул!Н- тора параметра объекта управления из резистора, включенного последовательно с компенсирующим реактором, входы первого и второго полосовых фильтров подключены к выходу датчика напряжения смещения нейтрали, вход третьего полосового фильтра подключен к выходу датчика тока компенсирующего реактора, а при выполнении модулятора параметра объекта управления из резистора, включенного параллельно компенсирующе»- му реактору, входы первого и второго полосовых фильтров соединены с выходом датчика тока компенсирующего ^реактора,, вход третьего, полосового фильтра подключен к выходу датчика напряжения смещения нейтрали, выходы первого, второго и третьего полосовых фильтров соединены соответ* ственно с влодами первого, второго и третьего релейных усилителей, выход третьего релейного усилителя подключен к третьим входам множитель^, ных'звеньев, а выходы пе(>&вого и второго фильтров низкой частоты соединены соответственно через первый и второй функциональные преобразователи с первым и вторым входами сумматоров.(ЛсэXTэND:^

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

П9) (И)

3(5D H 02 H 9 08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ. СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ ЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3446350/24-07 (22) 02.06.82 (46) 15 ° 03,84. Бюл. Р 10 (72) В.К.Обабков, lO.Н.Целуевский, Е.В.Сергии, Б.Ю. Иванилов и А.В.Сапилов (71) Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт и Институт прикладной математики и механики АН УССР (53) 621.316.925(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 150156, кл. 21 с 72, 1961.

2. Авторское свидетельство СССР

В 748620, кл. Н 02 H 9/08, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР

9 813585, кл. Н 02 Н 9/08, 1979. (54 ) (57) ПОИСКОВЫЙ РЕГУЛЯТОР ДЛЯ

РЕЗОНАНСНОЙ НАСТРОЙКИ КОНТУРА НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ СЕТИ, содержащий генератор поискового и опорно/ го сигналов, первый выход которого соединен с входом модулятора параметра объекта управления — контура нулевой последовательности сети, а второй выход подключен к первым входам первого и второго множительных звеньев, первый и второй релейные усилители, выходы которых соединены с вторыми входами первого и второго множительных звеньев соответственно, первый и второй фильтры низкой частоты, входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго множительных звеньев, последовательно соединенные сумматор и астатический исполнительный орган компенсирующего реактора, отличающийся тем; что, с целью повыаения точности, улучшения динамических свойств и упрощения наладки, оно снабжено датчиком напряжения смещения нейтрали, датчиком тока компенсирующего реактора, двумя полосовыми фильтрами, настроенными на частоты, равные соответственно сумме и разности частоты сети и частоты поисковых сигналов третьим полосовым фильтром, настроенным на частоту сети, третьим релейным усилителем и двумя функциональными преобразователями, а модулятор параметра объекта управления выполнен или в виде.резистора, включенного последовательно с компенсируюцим реактором или в виде резистора, включенного параллельно компенсируюцему реактору, причем при выполнении модулятора параметра объекта управления из резистора, включенного последо- у вательно с компенсируюцим реактором, входы первого и второго полосовых фильтров подключены к выходу датчика напряжения смецения нейтрали, вход третьего полосового фильтра подключен к выходу датчика тока комненсируюцего реактора, а при выполнении модулятора параметра объекта управления иэ резистора, включенного параллельно компенсирующе му реактору, входы первого и второг полосовых фильтров соединены с выходом датчика тока компенсирующего реактора, вход третьего. полосового фильтра подключен к выходу датчика напряжения смещения нейтрали, выходы первого, второго и третьего полосовых фильтров соединены соответ ственно с входами первого, второго и третьего .релейных усилителей, выход третьего релейного усилителя подключен к третьим входам множитель ных звеньев, а выходы пеРвого и второго фильтров низкой частоты соединены соответственно через первый и второй функциональные преобразователи с первым и вторым входами сум-, маторов.

Изобретение относится к электро.энергетике и предназначено для автоматической настройки индуктивности компенсирующих реакторов в трехфазных электрических сетях с неэаэемленной нейтралью в нормальном режиме их функционирования.

Известно устройство для автоматической настройки дугогасящей катушки в кабельных сетях, содержащее емкость, подключенную к одной из фаз 1Î сети и фазовращающий мост, на вход которого подано напряжение смещения нейтрали, а выход подключен ко входу фазочувствительного усилителя, причем на второй вход фазочувствительного усилителя подано фазное напряжение той фаэы,к которой присоединена емкость, à выход подключен к устройству управления привода компенсирующего реактора Г1t., 20

Г

Чувствительность устройства к изменениям естественной несимметрии сети делает его неприменимым в воздухокабельных и воздушных сетях.

Известно также устройство для автоматического управления емкостным током компенсации в электрической сети переменного тока, состоящее из последовательно соединенных фазового детектора, полосового фильт. ра, релейного усилителя, множительного звена, фильтра низких частот и нелинейного исполнительного устройства. Ко второму входу мно>кительного звена управляющего устройства под- 35 ключен первый выхоц генератора поисковых сигналов, второй выход которого подключен к входу устройства введения поисковых сигналов. В качестве устройства введения поисковых сиг-yg налов в нем применен резистор, вклю-, ченный последовательно или параллельно с компенсирующим реактором и коммутируемый тиристорным ключом 2

Данное устройство не зависит от

Я.> тока несиметрии сети и имеет повышенную чувствительность при некоторых расстройках контура нулевой последовательности сети (КНПС). Оно,не позволяет реализовать высокого быстродействия из-за малых частот поиска

0,5-2 Гц в этой связи имеет низкую помехоустойчивость.в зоне действия производственных помех, создаваемых, например, работой блюминга на метал,лургических заводах, на частотах око-55

sro 1,5-2 ?g, zzo практически чает возможность отстроиться от подобных помех. Кроме того, вследствие релейнообразного вблизи резонанса характера управляющего сигнала 6Î весьма затруднительно обеспечить хорошие динамические свойства системы при высокой добротности KHllC.

Наиболее близким к данному устройству является регулятор резонанс- 6$ ного состояния контура нулевой последовательности сети, содержащий генератор поискового и опорного сигналов, первый выход которого соединен с вхоцом модулятора параметра объекта управления — контура нулевой последовательности сети,,а второй выход подключен к первым входам первого и второго множительных звеньев, первый и второй релейные усилители, выходы которых соединены со вторыми входами первого и второго множительных звеньев соответственно, первый и второй фильтры низкой частоты, входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго множительных звеньев, последовательно соединенные сумматор и астатический исполнительный орган компенсирующего реактора (3) .

Данное устройство обеспечивает существенное повышение быстродействия и помехоустойчивости системы.

Однако затруднено обеспечение требуемой точности выбором фазы опорного сигнала в условиях широкого диапазона изменения параметров сети и повышенных частот поиска.

Кроме того, форма статической управляющей характеристики претерпевает изменения при соответствующих измененйях параметров сети. Последнее может препятствовать получению удовлетворительных динамических характеристик системы:. Рациональный выбор параметров корректирующих фазосдвигающих устройств и коэффициента усиления инвертирующего усилителя требует начальной информации о возможном диапазоне изменений параметров сети и проведения достаточно трудоемких расчетов. Все это затрудняет наладку устройства.

Цель изобретения — повышение точно ти, улучшение динамических свойств и упрощение наладки регулятора.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор поискового и опорного сигналов, первый выход которого соединен со входом модулятора параметра объекта управления — контура нулевой последовательности сети, а второй выход подключен к первым входам первого и второго множительного звеньев, первый и второй релейные усилители, выходы которых соединены со вторыми входами первого и второго множительных звеньев соответственно, первый и второй фильтры низкой частоты, входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго множительных звеньев, последовательно соединенные сумматор и астатический исполнительный орган компенсирующего реактора, введены датчик нап1080231 ряжения смецения нейтрали, датчик тока компенсируюцего реактора, первый и второй полосовые фильтры, наст роенные на частоты равные соответственно сумме и разности частоты сети и частоты поисковых сигналов, третий полосовой фильтр, настроенный на частоту сети, третий релейный усилитель, а также первый и второй функциональные преобразователи, а модулятор параметра объекта управления выполнен или из резистора р включенного последовательйо с компенсируюцим реактором,-или из резис-. тора включенного параллельно с компенсирующим реактором, причем при выполнении модулятора параметра объекта управления из резистора, включенного последовательно с компенсирующим реактором входы первого

- и второго полосавых фильтров подключены к выходу датчика напряжения смещения нейтрали, вход третьего полосового фильтра подключен к выходу датчика тока компенсирующего реактора, а при выполнении модулятора параметра объекта управления иэ резистора, включенного параллельно с компенсируюцим реактором, входы первого и второго нолосовых фильтров соединены с выходом датчика тока компенсируюцего реактора, вход третьего половосого фильтра подключен к выходу датчика напряжения смещения нейтрали, выходы первого, второго и третьего полосовых фильтров соединены соответственно с входами первого, второго и третьего релейных усилителей, выход третьего . релейного усилителя подключен к третьим входам множительных звеньев, а выходы первого и второго фильтров низкой частоты соединены соответственно через первый и второй функциональные преобразователи с первым и вторым входами сумматоров.

Нафиг. 1 изображен пример функционально-принципиальной схемы устройства, на фиг. 2 — структурнаясхема периодически нестационарного объекта управления на фиг. 3зависимости фазовых характеристик и сигналов управления от индуктивности компенсируюцего реактора (KP), на фиг.4 — .графики характеристик зависимостей сигналов на выходах фильтров низкой частоты от разностных фазовых сигналов, поступающих на входы множительных звеньев, на фиг. 5 — аппаратурная реализация модулятора активного сопротивления, включенного последовательно с КР в нейтраль сети, на фиг. 6 - моду- лятор индуктивности KP, на фиг. 7модулятор..суммарной активной проводимости изоляции сети, на фиг. 8 модулятор суммарной емкости изоля60 цни сети относительно земли, на фиг. 9 — тиристорный ключ ТК,> входящий в состав модулятЬров, изображенных на фиг. 5-8; на фиг. 10 .графики зависимостей, реализуемых

5 двумя нелинейными функциональными преобразователями, на фиг. 11 зависимость, реализуемая одним линейным преобразователем; на фиг. 12реализация зависимостей, показанных

10 на фиг. 10 при помощи аналоговой аппаратуры, на фиг. 13 — то же, приведенных на фиг. 11 °

Функционально-принципиальная схе,ма примера выполнения устройства содержит объект управления 1 - сеть>с компенсацией .емкостей токов, связанную с модулятором 2 параметра КНПС, выполненного, например, в виде резистора, включенного.в нейтраль сети последовательно с KP u соединенного с тиристорным ключом (фиг. 5) .

Вход модулятора 2 сординен с выходом генератора 3 поисковых и опорных сигналов. Напряжение L(t) смещения нейтрали, обозначенное через х с), подано на вход датчика 4 нап . ряжения смещения нейтрали. Ток . (с) компенсирующего реактора, обозначенный через х (1), подан на вход датчика 5 тока KP. Выход датчика 4 напряжения смещения нейтрали подключен ко входам полосовых фильтров 6-7,. настроенных на комбинационные частоты, равные оответственно gl + Я и.я — R где сй - частота сети, а

- частота поисковых сигналов.

Выход датчика 3 тока KP подключен ко входу полосового фильтра 8, настроенного на частоту Ь) . Выхоцы по40 лосовых фильтров 6-8 соединены с входами релейных усилителей 9-11, выходы которых подключены к входам множительных звеньев 12, 13. Другие входы множительных звеньев

45 соединены с выходом генератора 3 поисковых и опорных сигналов. Выходы множительных звеньев 12, 13 подключенычеРез фильтры 14, 15 низких частот к входам функциональных преобразователей 16, 17, выходы которых соединены с входами сумматора 18.

Выход сумматора 18 подключен к входу астатического исполнительного органа 19 KP.

55 СтРУктуРная схема (фиг. 2) периодически нестационарного объекта управления содержит нелинейные звенья 20, 21 и 22, 23 с передаточными .функциями ,, 4åÔ "Я)=Så(O,"Ж) 0 (a 1.4) (iP . и " (ЭА, 6 I. Q (ЭЛ ®, Д =1,2, множительные звенья 24, 25, линейные стационар65 ные звенья 26,. 27 с передаточной

1080231 функцией4 (Q,t, g} и сумматоры 28 и

29. Здесь2= дФ,. — оператор дифференцирования; 1. — индуктивность компенсирующего реактора.,g=g,Й, Двектор параметров объекта управления (КНПС) с координатами: К„ = к - активное сопротивление нейтрали,).. = суммарная активная проводимость изоляции сети, j = С вЂ” суммарная емкость КНПС. Операторы бац >g) иЦ(О,1., ) представляют собой операторы-полийомы с .медленно меняющимися параметрами, перецаточная функция%6(0,(„ф)

;объекта управления 1 связывает вход

Т (tl> — ток несимметрии сети„ с выходной координатсй g<(g) д 35

<,(ц =а,(vö Я 1„(Ц; = Л (2 )

Дифференциальный оператор И (Э, Д) ® имеет следующий вид меРА Я).= 0@)-, ) 8(3 (р Бр(a,, )"

- <(D,L,ф 8!35,() (о,ь Я ). ®

Ъ

Значение индекса С = 1 .в приведенных выражениях и далсе означает, что выражения записаны для случая, когда в качестве выходной координа- ЗО ты э(Ц объекта управления выступает напряжение 3(Й смещения нейтрали (т.е., например, >«(<} = (t)) значение 1 = 2 означает, что упомянутые выражения записаны для слу- 35 чая, когда выходной координатой х(t) является ток 2(t) через компенсирующий реактор, т.е. х ()

= ().

На фиг. 3 кривая 30, изображает 4О зависимость модуля частотной характеристики @(И,Ь ДЦобъекта 1 на частоте у, кривые 31, 32, 33 — представляют собой зависимости от индуктивности Ь аргументов

Ф «ф

gq(À% ) =-" Й,, д) cI =-q, (è ÿ,)., ф=

-агфф у<>g,,I.,Я), = - <. (ф

= - си. " Ц (, -j p g е )

5О

1. соответственно кривые 34, 35, 36 иллюстрируют соответственно зависи„мости сигналов U""=U (Q Q,I, Д);0=(} (у-Q,L,g) иН-U(L,FJ=-U,+U на выходах звеньев 14, 15, 18..

Кривач 37 на фиг. 4,изображает график зависимости параметрического управления,0 или U" от сР и 7" разностей фаз сигналов 2+ и Z, a также 2 и 20, поступающих на мно- 6О жительные звенья 12, 13.

На фиг. 5-8 использованы следующие обозначения: силовой или присоединительный трансформатор с выведенной нулевой точкой 38, компенсиурющий реактор 39, резистор 40. Модуляторы 2 активного сопротивления, включенного последовательно с KP (фиг.5), индуктивности КР (фиг 6), суммар ной активной проводимости изоляции сети (фиг. 7) и суммарной емкости сети, фиг. 8) содержит в качестве общего элемента тиристарный ключ (ТК) 41. Кроме того, в состав модулятора 2 активного сопротивления (фиг. 5) входит резистор 40; в состав модулятора 2 индуктивности КР (фиг. 6) — дроссель 42, в состав модулятора 2 суммарной активной проводимости (фиг. 7) - резистивный делитель на резисторах 43 и 44, в состав модулятора 2 суммарной емкости (фиг. 8) — емкостный делитель на конденсаторах 45 и 46.

Тиристорный ключ 41, пример которого показан на фиг. 9, содержит пару встречно-параллельно включенных тиристоров 47-48, диоды 49-50, щунтирующие управляющие Переходы тиристоров 47-48 при протекании тока в обратном направлении, и реле 51, контакт К которого включен между управляющими переходами тиристоров 47 и 48.

На фиг. 10 кривые 52 и 53 изображают зависимости, реализуемые соответственно функциональными преобразователями 16 и 17 в случае коррекции системы двумя нелинейностями.

На @иг. 11 кривая 54 изображает зависимость, реализуемую функциональным прес,разователем 17 в случае коррекции системы одной нелинейностью„ т.е. при линейном звене 16.

Пример технической реализации функциональных преобразователей 16 и 17 при помощи аналоговой техники, показанный на фиг. 12, включает в себя операционный усилитель 55 с р эистором 56 в цепи обратной связи.

Нелинейная входная цепь операционного усилителя 55 состоит из резисторов 57-75 и диодов 76-83. Данные преобразователи предназначены для реализации функциональных зависимостей 52-53 в соответствии с фиг. 10.

На фиг. 13 изображен пример технической реализации функционального преобразователя 17 в случае реализации им зависимости 54, приведенной на фиг. 11. Он включает в себя операционный усилитель 84 с входным резистором 85 и нелинейной цепью обратной связи, которая, в свою очередь, состоит из резисторов 86-92 и диодов 93, 94.

Рассмотрим работу устройства, функционально-принципиальная схема которого изображена на фиг. 1.

Генератор 3 поисковых и опорных сигналов вырабатывает периодические колебания с частотой Р, сообщаемые

1080231 модулятором 2, некоторому парамет ру g . Модулируемым параметром р в о".ващем случае может быть как индуктивность L КР, так и компоненты вектОра ) =() 3 g>) « )„ = gсуммарная проводимость активных утечек или 3 = С - суммарная емкость сети. В рассматриваемом примере модулируемым параметром ) является активное сопротивление R нейтрали, т.е. g = g = g . .Подобная модуляция может быть осуществлена, например.при помощи периодического шунтирования тиристорным ключом 41 резистора 40, включенного последовательно с дугогасящим реактором 39 (см. Фиг. 5). Модуляция других параметров сети может быть осуществлена, например, в соответствии с фиг. 6-8.

Тиристорный ключ 41 может быть выполнен,-например, по схеме, показанной на фиг. 9. Данный ключ 41 замыкается при замыкании контакта К реле 51 благодаря протеканию тока, возникающего при замыкании контакта К, через управляющий переход того тиристора (47 или 48), который должен быть открыт на данном полупериоде частоты сетИ, и через диод (49 или 5Л), шунтирующий управляющий переход противоположного тиристора. При размыкании контакта 52 ток в цепях управляющих переходов тиристоров 47 и 48 не возникает, и тиристорный ключ 41 остается разомкнутым. .Периодическая Модуляция параметров контура нулевой последовательности сети приводит к возникновению в напряжении 1(t) (смещения нейтрали) и в токе Х() компенсирующего .реактора гармонических составляющих с комбинационными частотами Q +2 .

Фазовые сдвиги комбинационных гармоник содержат информацию О резонанснОМ сОстОЯнии КНПС

Поясним сказанное в терминах

-структурной схем периодически нестационарного объекта 1 (фиг. 2) .

На вход объекта 1 действует сигнал Irr(t) в виде тока несимметрии; хк() = I cosset.

Сигналы з(), 1 = 1, 2 на выходах звеньев 21, 25 описываются следующим выражением

3 (tl=S

,Щ", - неизменные во времени фазовые сдвиги, вносимые полосовьщи фильтрами 6, 7, 8 на:частотах Q +В, 65 Я - Й, И соответственно.

roe 8g.> l q(i,L,%) l (jv,, )!, е е,М"М)= "6 "е(1 " 3) > щ)ц, .я н) (у,Д).конппеконоеначнне величины, соответствующие операто,рамф,(Р,, ) ийз(Р,Щ 6 = 1,2 при замене D на )Ы. Перемножение .гармонического сигнала з(6),3 = 1,2 и периодического поискового сигнала вида

1 Ц >(t) = А sign соз (дЛ 4. а) множительными звеньями 22, 26 дает ,сигналы с комбинационными частотами(2 1Q). Эти сигналы проходят через . звенья 23, 27.с одинаковой передаточной функциейЯ (D,4,$), представ.ляющей собой, согласно вираж .нию (1), знаменатель передаточной функции резонансного объекта управления 1, и преобразуются к виду

W (tl = X. Г„соб((и 1® Ь 9<„$ Г„чое1(и.hA)ttig gl (5) АЕь= Е+ си 1 "%ь

Г„=0,58р А ЦЦя+ aha,(,,ß)j, Я=(л

Зависимости аргументов )""М =с (я Щ и) о(=я 4-й,Ь) частотных характеристик звеньев 23, 27 отb компенсатора, охарактризованы ранее (см. Фиг. 3

25 кривые 32, 33). Именно указанные фаз овые сдвиги (= (иЖ,Ц, приобретаемые комбинационными гармониками при прохождении через звенья 23, 27, в предлагаемом устройстве несут ин30. формацию о-состоянии объекта управ.ления. Они выделяются при помощи датчиков 4, 5 и полосовых фильтров 6-8, релейных усилителей 9-11, множительных звеньев 12, 13 и слу35 жат в дальнейшем для формирования сигнала 0 управления исполнительным органом.

Полосовые фильтры 6,7 выделяют из выходного сигнала датчика 4, 4О пропорционального напряжениюe(C)

= X<(t), гармоники с частотами у +

+A и а: -.Я, а полосовой фильтр 8 выделяет гармонику с частотой Q иэ выходного сигнала датчика 5 тоaa3(t)=x<(t). Амплитуды сигналов на выходе полосовых фильтров 6-8 стабилизируются релейными усилителями 9-11со стабильными уровнями Н ограничений. В этом случае выходные сигна-, лы"? (t),2 (C) Д фрелейных усилите50 лей 9, 10, 11 имеют следующий вид

Е+(С) Нз со ((1.ъ1) ь (р у- 1 1я (ь) ! K<)(t)= )reign сж(,ы1 3 <у ),, rgZ) )

1 где ъу = у 5 ф(4р(ы,ьЯ)=а 5,(ju,L;g) 1080231

Указанные сигналы поступают на входы множительных зненьен 12, 13, где перемножаются между собой и с опорным сигналом

4 8) = Ъ соз(М ip) (g)

Ф и формируют на выходах сигналы Y (Ц, Х (t) равные ж=1 ы),8)) z (ö () «)-t<«<) .(сц z- (), Фаза Р опорного сигналами (ц)может изменяться при помощи фазосднигающего устройства, входящего в состав генератора 3 пойскового и опорного сигналов.

Произведения сигналов в квадратных скобках соотношений;(9), (10) образуют по отношению к 7,+«) и Z (4) обобщенный опорный сигнал следующего вида

2 (t) X,(t) 05)»ОНА<>з((<» 11)t jo +< »< Я+

+0$b

005((2КФ4)(->< 4%о+ ц>о)+ Я 4+ pj+ c<» (y+< ) .

"( (и< h )-lit-p)) () > !

Сигнал (11) состоит иэ двух основных гармонйк и высокочастотного

"хвоста", который не оказывает существенного влияния на процесс образования постоянной составляющей на выходе множительных звеньев и по этой причине в дальнейшем не учитывается.

Опорный гармоникой к сигналуЕ (Ф) является первое слагаемое выражения (11), а.по отношению к сигналу Z Щ - второе. Полезные (неколебательные) составляющие ц, получаеwe из сигналон Y (t) при помощи фильтров 14, 15, равны ц = О, 15 М b ñ<>ь <Р -, (Я ) где ф =q t) +a q < q - -<) -q p,.

Как видно из p2) сигналы 1ф и и пропорциональны разности фаз участвовавших в перемножениях (9), (10) сигналов. При соответствующем выполнении полосовых фильтров 6, 7, 8, когда

Ч = = ч><» (13) и выборе фазы р опорного сигнала 2 и ® равной . фане K поискового сигнала <> gp, т.е.

g=p (14) перечисленные фазы, н <одящие в выражение (12), взаимно уничтожаются, Нестационарные х<е фазы 9g и 6е зависящие от параметров объекта управления и в общем случае играющие роль помех, в рассматриваемом слу5 чае, т.е. при модуляции параметра ;, = R и при ныделении комбинационных гармоник с частотами(63 +И) и (<о -»<.) из координаты X< (t) =8(С) т.е.»>8 =1, см. (6)),. а гармоники с частотой Q — из координаты х (Ь)

= "> Ж, (т е. бе =6<, см. (7)), не зависят от параметров КНПС и тож дественно равны нулю (т.е. Я„ =-6

О) . Таким образом, в указанном случае

+ . =Я (15) и сигналы 0 и 0 зависят только от информационных фазовых сдвигов <) и О . Как видно иэ выражения (12) и графикон 32, 33, 37, 20 зависимости Н (<-} и 0(g) имеют вид, показанный на фиг. 3, кривые 34, 35.

Суммирование сигналов LI u U на сумматоре 18 во многих случаях обеспечивает формирование удовлетвори25 тельного сигнала управления и приводит к достижению цели изобретения.

Действиетльно, приведенный на фиг.3 (кривая 36) график зависимости сигнала управления, построенный для

Зр случая, u= <+u -ц-, (16) когда функциональные преобразователи 16, 17 являются простыми линейными дели елями напряжения, и при дос35 таточно низких поисковых частотах, пересекает ось L вблизи резонансного значения, имеет положительный знак до резонанса и отрицательный после него. Полученный сигнал управ4д ления 4(Ц, будучи поданным на вход астатического исполнительного органа 17, обеспечивает: во-первых, близкую к резонансной настройку КНПС," но вторых, неплохую форму управляющей характеристики, придающую системе улучшенные динамические свойства.

Лналогичного результата можно ,цостичь при модуляции активной провоцимости 5 = — изоляции сети (т.е. при > = = Я ) например, при помощи периодического коммутирования тиристорным ключом резистора, включенного параллельно КР (см. фиг. 7). Причем, выделять комбинационные гармоники с частотами Q+Q и <,> -> следует теперь из координаты Х И) = >(<) (т.е. Qe = ), а гармонику с частотой И вЂ” из координаты х, (4) .= 8(t) (т.е.gc =6<), подключив ко входам 6 и 7 выход датчиЬО ка 5 тока Э(1) через КР, а ко входу фильтра 8 — выход датчика 4 напряжения 3(Ц Смещения нейтрали. При описанном выборе модулируемого параметра и выходных координат управляемого объекта 1,все приведенные выше со1080231

12 отношения, иллюстрирующие работу устройства, имеют тот же самый смысл °

Выражение для Р-+, входящее в (12), в этом случае равно

+ g"" - × -- с-% Чо и

Из того обстоятельства, что в рас- 5 сматриваемом случае 9g =6„=агcg(QL/p) следует, что при сохранении усло-. вий (13), (14), (т. е. при равенстве стационарных фаз = Ч = Яо и при ф = P), величина Р = )", а )О сигналы U, U u U зависят только

Ф от информационных фазовых сдвиговых)-. .Линейное суммирование (в сумматоре 18) величин U и 0, дает зависимость 0{L) приведенную на фиг. 3 15 (кривая 36) .

Следует отметить, что более предпочтительной является все же модуляция параметра ),Р = R из-за простоты .технической реализации и возможности совмещения функций модулятора

2 параметров с устройством компенса ции активной составляющей.

Модуляция индуктивности 1 КР при-структуре устройства, показанной на фиг. 1 или модуляции емкос- ти .С КНПС при подаче на входы фильтров 6 и 7 выходного сигнала датчика 5 тока J(t) KP и на вход фильтра 8 — выходного сигнала датчика 4 напряжения 8(Ц,смещения нейтрали,менее эффективна, так как сопряжена с явлением наведенной (параэитной) модуляции и: вследствие этого с ухудшением условий для точной 35 настройки объекта управления на резонанс при повышенных частотах поиска. Иной выбор выходных координат также ведет к снижению точности вследствие влияния нестационарных 40. фаз бр, е на точность настройки. Однако в ряде случаев и, в частности,при относительно невысоких частотах поиска и низкой добротности КНПС, фазы бе., 0 достаточно ста- 45 бильны и могут быть скомпенсированы соответствующим подбором фаз 9О,, вносимых полосовыми фильтрами 6-8, а также разностью фаз К - P между поисковыми и опорным сигналами. Более того, в указанных случаях на входы всех трех полосовых фильтров 6-8 могут быть поданы только лишь напряжение e{ ) смещения нейтрали или ток 3{<) компенсирующего реактора.

Во всех рассмотренных устройствах, т.е. когда сигналы 0 и U на выходах фильтров низкой частоты 14, 15 э ависят только от информацион ных фаз ) и ), а управление U полу- . 60 чено (в соответствии с выражением (16)) линейным суммированием в сумматоре 18 этих сигналов, настрой ка индуктивности KP осуществляется

|до значения 65

Lo (R$ )j(c(z - g ))

Полученное значение 1 по сравнению с резонансным значением

I имеет погрешность из-за Я О. Погрешность становится существенной при Q. > И(4 . Определенного повышения точности при повышенных частотах поиска можно добиться выбором различных коэффициентов k -и k передачи функциональных преобразователей 16 и 17. Для того, чтобы добиться точной((s смысле выражения (17)) настройки на резонанс при повышенных частотах звенья 16 и 17 следует выполнить в виде. нелинейных преобразователей,- корректирующих сигналы U+ и U . При этом сигнал управления 0 астатическим исполнительным орга-. ном 19 имеет вид

I u-F Iu I г(г>, PIIy где (U ) и F (U ) — функциональные . зависимости, реализуемые функциональными преобразователями 16 и 17. соответственно. ХарактеристикиF-(U<) могут быть синтезированы, например,,следующим образом

F (U ) 4 с1 (агссо5(1 Ц-)) (19) где, 1 =4)(Н Ъд) иk„U e(-1,1), что следует из выражения (12), а коэффиций

1 енты k выбираются из соотношения

k+ Яи й((д-а) (го) йоши -й(и- М

Графики функциональных зависимостей (19) показаны на фиг. 10. При этом кривая 52 изображает зависимость F (U ), а кривая 53"- зависимость F(U ) . Так как фазовый угол((равен !

q =о ссЯ (Р +1-).0(и Я) 1.1(сi) )(» о)1 "=cp-, I и то подставляя (12), (19). в (18) можно получить управление вида

U =4иффм-ЬС(Р) (йс ).g). (g1)

Легко видеть, что нуль управления (21) соответствует L = Lp в полном согласии с (17); полярность управления при Ь $ Lp способствует движению КНПС в точку резонанса.

Выражение (21) не содержит частоты Q поискового сигнала и, следовательно, точность настройки на резонанс не зависит от частоты поиска. Данное обстоятельство можно испольэовать для повышения помехоза13

1ОеО231

Автоматический регулятор, рассмот« ренный в качестве примера, более прост в реализации, чем известное устройство и не нуждается в какойлибо настройке при установке на объекте, кроме выбора требуемой поисковой частотыЯ, . Все это создает лучшие возможности широкого использования автоматических регуляторов компенсации емкостных токов в сетях напряжением до 35 кВ включительно.

1 циценности, выбором оптимальной частоты поиска в зоне относительнф

"затишья" шумов. Повышение частоты поисковых сигналов, кроме того, позволяет повысить быстродействие устройства при использовании быстродействующих исполнительных органов 19, таких как КР с подмагничиванием или КР с тиристорным переключением ответвлений. В зоне резонанса зависимость уйравляющей характеристи- 10 ки0(Ц, согласно выражению (21), имеет близкий к линейному характер.

Уровень сигнала управления не снижается даже при значительных растройках резонанса КНПС, что позволяет 15 избежать возможного размыкания контура самонастройки вдали от ре« зонанса в системе с плунжерным компенсируюцим реактором. Это приводит к устранению характерного для нро- 2п тотипа ограничения на расширение :.. зоны нечувствительности исполнительного органа 19. Ширина эоны можеа выбираться теперь из соображений улучшения качества процесса самонастройки (минимизации числа переключений привода) при сохранении задайной точности. Улучшение качества переходного процесса и,связанное С этим дополнительное повышение быстродействия системы достигается и с другими типами КР. Причем, опера" ция коррекции динамических характеристик системы существенно упроцается, поскольку при наладке не тре. буется подстройка параметров коррек- З5 .тирующих сигналов. Аналогичного результата по точности резонансной настройки по улучшению помехозациценности и повышению быстродействия можно достичь также, если применять 40 в качестве функционального преобразователя 18 линейный делитель напряжения с некоторым коэффициентом к а в качестве функционального преобразователя 16 испольэовать зависи- 45 ,мость вида

Ц0 )=0,25k и Ъ сов

{>,ñd. (I,ñ ô{àãññÌ,(u ®) (Ы ) где величина k определяется из выражения (201 .

Зависимость (221 изображена на фиг. 11 (кривая 54). Данная функциональная зависимость. (22) легче реализуется на аналоговой аппаратуре фиг. 13), чем функциональная зависимость, вида (19), (см. Фиг. 12) .

Поэтому системы с корректирующими нелинейностями вида (19) целесооб-. разно испольэовать при цифровой реализации устройства, а системы с нелинейностью вида (22) — при его аналоговой реализации. Управляющая ха« рактеристика 0(li) системы, скоррек". тированной при помощи функционального преобразователя 16 вида (22), показана на фиг. 3 (кривая 36) .

Монотонный характер данной кривой сохраняет упомянутые выше возможности улучшения качества переходного процесса в случае использования KP плунжерного типа. Улучшение динамики самонастройки наблюдается также и с другими типами КР.

Таким обраэом, применение данного регулятора в системах компенсации токов однофазных замыканий на земпю повышает точность настройки на резонанс КНПС. Вследствие полной независимости ее от частоты поисковых сигналов во всем диапазоне изменения параметров объекта упроцается наладка при переходе на сети с большей емкостью. Расширение диапазона рабочих частот поиска способствует улучшению помехоэащиценности и возрастанию быстродействия процесса резонансной настройки в системах с любыми компенсирующими реакторами.

1080231

Фиг.2

1080231

1080231

1080231 д+ ОЕОгз

ВНИИПИ Заказ 1370/53, Тираж 614 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород,ул.Проектная,4