Устройство для защиты автономной электроэнергетической системы от понижения напряжения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ АВТОНОМНОЙ ЭЛЕКТРСЗЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ОТ ПОНИЖЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее датчик напряжения , к Выходу которого подключи делитель напряжения, и реагирующий орган, выходом соединенный с исполнительным органом, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности электроснабжения путем повыщения точности устройства,. оно снабженец, запоминающим блоком, вход которого подключен к выходу делителя напряжения. причем реагирующий орган выполнен в виде компаратора, входы которого соединены с выходами датчика напряжения и запоминающего блока, а выход подключен к управляющему входу запоминающего блока.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) Н 02 Н 3/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ р

1 (21 ) 3346738/24-07 (22) 06.10,81 (46) 23,03.84, Бюп. № 11 (72) B,А.Андреев, А,В,Байко, А.Г,Рукавишников и А.А.Кривошапкин (53 ) 621.3 1 6.925 (088.8) (56) 1, Патент СШ А ¹ 3749944, кл; Н 02 Н 3/24, опублик. 1973.

2. Авторское свидетельство СССР № 746803, кл. Н 02 Н 3/24, 1978. (54){57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ

АВТОНОМНОЙ ЭПЕКТРОЭНЕРГЕТИ

ЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ОТ ПОНИЖЕНИЯ

НАПРЯЖЕНИЯ, содержашее датчик напря жения, к выходу которого подключен делитель напряжения, и реагируюший орган, выходом соединенный с исполни тельным DpraHDM, о т л и ч а ю IR ее с я тем, что, с целью повышения надежности электроснабжения путем повышения точности устройства,. оно снабжена, запоминаюшим блоком, вход которого подключен к выходу делителя напряжения,, причем реагируюший орган выполнен в виде компаратора, входы которого соединены с выходами датчика напряжения и запоминающего блока, а выход подключен к управляющему входу запоминаюшего блока.

1 081726

Изобретение относится к релейной зашите, в частности к устройствам IIporHвоаварийной автоматики, и может быть использовано в бесконтактных реле напряжения, применяемых в автономных элект- 5 роэнергетнческих системах (ЭЭС), где возможны изменения величины номинальноrD напряжения как постоянного тока, так и переменного (для симметричных режимов работы ЭЭС), !О

Известно устройство для контроля напряжения, содержашее трехфазный одн полупериодный выпрямитель с делителем, к которому через пороговый элемент подключен первый транзисторный ключ t5 с емкостью. К первому транзисторному ключу через дополнительный пороговый элемент подключен второй транзисторный ключ с емкостным фильтром Г1 3 .

Однако устройство обладает недоста- 20 точным быстродействием и ограниченными функциональными возможностями из а испопьзования однополупериоднвй схемы измерения и широтно-импульсной схемы сравнения, что ограничивает егo применение в быстродействуюших системах автоматической зашиты.

Наиболее близким к изобретению по технической сушности является устройство для зашиты от понижения напряже- ЗО ния, содержашее последовательно соединенные датчик напряжения и делитель, к выходу которого через пороговый элемент подключен первый транзисторный ключ с емкостью, к которому, в свою З5 очередь, через дополнительный порй овый элемент подключен второй транзисторный ключ.,патчик напряжения представпяет собой выпрямитель, а к базе первого транзисторного ключа подключена допса- 40 нительная цепь смешения, причем йатчик и пороговый элемент включены инверсно Г 2 3 .

Известное устройство фиксирует любое снижение контролируемого, измеряемого 45 напряжения Ux, в том числе и постоянного тока, ниже заданной уставки, как s статических, так и в динами@вских режимах работы ЭЭС.

Иэ опыта fL3BecrHDð что cKDpocTH из» 5р менения контрсаируемого напряжения с х для статических и динамичессИ ких режимов работы .ЭЭС резко отличаю тс яе

СтатическиМ режимам присуши скорости порядка 1-10 В/с, динамическим режимам - порядка 10 В/с и бсаее.

В автономных ЭЭС, например судовых, где моши ости источников электроэнергии соизмеримы с мошностями потребителей (нагрузки) возможны такие статические режимы, определяемые спецификой работы электроэнергетических станций, в которых величина номинального напряжения может сушественно изменяться в хН некоторых пределах or Ц<нп„ц, до Охи „„„.

В сетях посЮянного тока диапазон изменения О,н составляет 320-175 В, а для переменного тока 400-280 В.

Естественно„что динамический режим работы ЭЭС может начаться в любой момент времени и, следовательно, с любого номинального значения контролируемого напряжения из вышеуказанного диапазона, который считается нормальным, допустимым для нагрузки. При этом в известном устройстве его уставка, которая зависит от соотношения сопротивлений и делителя и величины порогового опорного напряжения Up стабили трона (порогового элемента), остается величиH ofI пост оянн ой, IKec rKD заданной V >DI. = t

О

= — (3 = const.

Это приводит к тому, что устройство при изменении величины номинального напряжения будет работать с ошибкой (погрешностью в определении величины: отклонения измеряемого напряжения), относительную величину к оторой cl можно оценить по формулер хн и ах хн и о

AH %cf х уст

Из формулы (1) следует, что при изменении величины номинального напряжения 0 от его максимального знаXH чения до величины уставки устройства

О т погрешность д" растет or ст нуля до единицы, что исключает его применение в сетях, указанных выше, Устройства противоаварийной автоматики допжны оставаться работоспособными, т.е, сохранить свои характеристики при всех возможных режимах работы ЭЭС в динамике. Поэтому от этих устройств требуется фиксация не абсолютных значений отклонения напряжения, а значений, отнесенных к фактической величине номинального напряжения сети, т,е. относительных отклонений.

Таким образом, известное устройство обладая малой точностью определения величин отклонений напряжений при пере1081726

3 менной величине U H, не отвечает указанному требованию и имеет в связи с этим ограниченные функциональные возможности.

Целью изобретения является повышение надежности электроснабжения путем повышения точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство дпя защиты автономной электроэнергетической системы от пони- 1р жения напряжения, содержащее датчик напряжения, к выходу которого подключен делитель напряжения, и реагирующий орган, выходом соединенный с исполнительным органом, снабжено запоминающим блоком, вход которого подключен к выходу делителя напряжения, причем реагирующий орган выпсанен в виде компаратора, входы которого соединены с выходами датчика напряжения и запоминающе- ур

ro блока, На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, а на фиг. 2 - эпюры напряже"ний дпя системы постоянного тока, поясняющие принцип работы устройства, 2s

Режимы работы ЭЭС: 04 статический режим (длительность процесса 3600 с), ф2 «металлическое К3 (длительность процесса 0,120 с); ty4< — наброс, вклю:чение на грузки длительность процесса

Зр

60 с), t6t - дуговое КЗ (длительность процесса 0,200 с).

Устройство состоит из последователь.но соединенных датчика 1, делителя 2, запоминающего блока 3 и компаратора 4.

Причем первый вход компаратора 4 . соединен с выходом датчика 1, а его второй вход — с выходом запоминающего блока 3. Выход компаратора 4 подключен к управляющему входу запоминающего бпока 3. Запоминающий баок.3 может 4Р быть реализован, например, на активноемкостных элементах 5 - 7 (R - С-R>)> усилителе 8 и ключе 9, соединенных последовательно, Выход компаратора 4 подключен к исполнительному органу 45 (не показан).

Устройство работает следующим о6PBS Dhf

Напряжение защищаемой системы U, поступает на вход датчика 1, который 50 дпя сетей переменного тока может быть выпоанен в виде моста Ларионова, а дня сетей постоянного тока s виде моста

Греца. Введение в устройство датчика

1 при защите постоянного тока поэво- ss .ляет s npaJecce его монтажа и эксппуа» ,тацин подключаться к сети независимо от полярности его входных клемм, 4

Далее постоянное напряжение с выхода датчика 1 (0„0, ) поступает на вход делителя 2 и первый вход компаратора 4. Выходное напряжение с делителя

2 зависит от соотношения сопротивлений делителя и равно U2 = U„-n . Напряжение U2 повторяет закон изменения напряжения U è пропорционально абссдютной уставке устройства, относительная величина которой при изменении

U<> будет оставаться величиной постоянной и равной о (соотношению сопротивлений делителя). Относительную ус» тавку можно варьировать, изменяя это сoo HDBIeHHe, Напряжение делителя 2 U2 поступает йа первый вход запоминающего блока (элементы К„-С-В2 ), с выхода которого напряжение подается на второй вход компаратора 4. Компаратор 4 производит сравнение поступивших на его входы напряжений Vq u U . Пои врезкам.изме» нении измеряемого напряжения, что при-. суше только динамическим (переходньум) режимам (процессам) работы ЭЭС, напряжение на одном входе компаратора 4 станет ниже напряжения с выхода запоминающего блока 3. Компаратор изменит свое выходное состояние (фиг. 2). Напряжение с выхода комн 4 Ugb y поступает на управляющий вход запоминающего блока 3 (на управляющий вход ключа 9). Ключ 9 по этому сигналу замкнется. (откроется), обеспечив поддержание постоянства выходного напряжения запоминающего блока 3 за счет подключения обратной связи, организованной цепью R - усилитель 8 - ключ 9, 2 подключенный к первому входу запоминаю.—

mего блока 3, Напряжение 0, а следо, вательно, и Уа,, будет оставаться в таком состоянии до тех пор, пока напряжение U не превысит напряжение на другом входе компаратора 4, после чего компаратор 4 вернется-в свое первоначапь ное состояние, а ключ 9 разомкнется (закроется), тем самым разорвав цепь обратной связи в запоминающем блоке 3.

Для медленно меняющихся напряжений

От, что соответствует статическим режимам работы ЭЭС, выход компаратора

4 будет оставаться неизменным, так как напряжение с выхода запоминающего блока 3 будет успевать изменяться вслед ,за изменением U, с некоторой постоян,ной времени (Й1 + R2 ) С, Постоянную времени запоминающего баока

3 необходимо выбирать из условия обеспечения задаваемой погрешности о, 5 1081 минимальной скорости изменения контроли: "х руемоГо напряжения s динами ж 1

Ч екЪх, режимах, мексималъиого значения Ох „. и величины относительно« уставки х пщх < хй мах (И, -у Х

31:

10 (2) При этом для койтролируемав о напри женив (менякицегося, например, с некоторой скоростью an линейнюму эакону) !

«ерхняя Ф раница относительной aoppem

@ости измерения устройства юаредеаится по формуле

0„„„.„(1-ь) х

726 4

Сравнивая формулы (1) и (3), макнщ сделать вывод о там, что относительная ошибка в работе устройства остается меньше некоторой постоянной величины во всем диапазоне изменения номйнального напряжения, в то время как ошибка по формуле (1) возрастает г уменьшением номинального напряжения, на что указывалось выше.

Таким обфазом, реализация реагируюшего органа в виде компаратора и.введение запоминающего блока позволяет с задаваемой ияностью и достаточным быстродействием фиксировать относитель ные отклонения напряжения s сетях noc%o8HB0po и aepeMeBBaro токов при изменяюшемся номинальном напряжении, ажтельности этих отклонений, а также позволяет использовать устройство вкачестве бесконтактных реле напряжения в устройствах противоаварийной автоматики-. Это приводит к повышению надежности работы автономных ЭЭС. !

1081726

ВНИИЛИ Закаэ 1589/48 Тираж 614 Подписное филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4