Дискретный измерительный преобразователь тока

 

ДИСКРЕТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОКА, содержащий первичный аналоговый преобразователь, выход которого соединен с входом усилителя-ограничителя , входящего в состав полярного индикатора, и с входом интегратора,времяимпульсный преобразователь с блоком сравнения. один из входов которого подключен к выходу интегратора, блоком опорного напряжения, выход которого подключен к другому входу блока сравнения , и триггером, число-импульсный преобразователь, линию связи, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в полярный индикатор введен мультивибратор, а во времяимпульсный преобразователь два формирователя стабильныхч временных интервалов и элемент ИЛИ, причем вход мультивибратора соединен с выходом усилителя-ограничителя , а выход - с входами блока опорного напряжения и обоих формирователей стабильных временных интервалов , выход первого формирователя (Л стабильных временных интервалов подключен к одному из входов триггера, другой вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, входы элемента ИЛИ подключены к выходам второго формирователя стабильных временных интервалов и блока сравнения, а вход число-импульсного преобразователя соединен с выходом триггера через линию связи. сд 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) SU (Ill

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.1 (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2995219/18-21 (22) 20.10.80 (46) 07.10.84. Бюл. Р 37 (72) Я.Л.Арцишевский, B.E.Казанский, В.Н.Коганов, А.A.Кудрявцев, A.Ï.Êóýíåöoâ, Л.Н.Морозов и Т.A.Cepåãèíà (71) Московский ордена Ленина энергетический институт (53) 621.317.7 (088.8) (56) 1.Казанский В.Е. Трансформаторы тока в устройствах релейной защиты и автоматики. М., Энергия, 1978, с. 15.

2.Казанский В.Е.,Арцишевский Я,Л. и Морозов Л.Н. Дискретные измерительные трансформаторы тока и напряжения. — Труды МЭИ, N. 1972, вып. 145, с. 70-81. (54)(57) ДИСКРЕТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОКА, содержащий первичный аналоговый преобразователь, выход которого соединен с входом усилителя-ограничителя, входящего в состав полярного индикатора, и с входом интегратора,времяимпульсный преобразователь с блоком сравнения, -.1(5П G 01 R 19/25У Н 01 F 40/06 один из входов которого подключен к выходу интегратора, блоком опорного напряжения, выход которого подключен к другому входу блока сравнения, и триггером, число-импульсный преобразователь, линию связи, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в полярный индикатор введен мультивибратор,а но времянмпульсный преобразователь два формирователя стабильных, временных интервалов и элемент ИЛИ, причем вход мультивибратора соединен с выходом усилителя-ограничителя, а выход — с входами блока опорного напряжения и обоих формирователей стабильных временных интервалов, выход первого формирователя стабильных временных интервалов подключен к одному из входов триггера, другой вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, входы элемента

ИЛИ подключены к выходам второго формирователя стабильных временных интервалов и блока сравнения, а вход число-импульсного преобразователя соединен с выходом триггера через линию связи.

1117537

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначе- но для использования при реализации дистанционного контроля тока высоковольтных линий электропередачи (ВЛ) и их защиты от коротких замыканий (к.з.).

Известны используемые в системах контроля тока и релейной защиты аналоговые измерительные преобразователи (трансформаторы тока),выполненные в виде первичной и вторичной обмоток, нанесенных на ферромагнитный магнитопровод. При номинальном напряжении

ВЛ до 35 кВ подобные измерительные преобразователи получаются достаточ.но простыми и недорогими 11 3.

Однако чем выше номинальное напряжение ВЛ, тем более громоздкой и дорогой становится изоляция первичной обмотки. При номинальном напряжении ВЛ выше 750 кВ электромагнитные 20 измерительные преобразователи становятся уже труднореализуемыми.

Наиболее близким к изобретению является дискретный измерительный преобразователь тока (дискретный 25 трансформатор тока), содержащий первичный аналоговый преобразователь, выход которого соединен с входом усилителя-ограничителя, входящего в состав полярного индикатора, и с входом интегратора, времяимпульсный преобразователь с блоком сравнения, один иэ входов которого подключен к выходу интегратора, блоком опорного напряжения, вход которого подключен к выходу усилителя-ограничителя, а выход — к другому входу блока сравнения, и триггером, входы которого подключены к выходам блока сравнения и усилителя-ограничителя, число-импульсный преобразователь, вход которого соединен с выходом триггера,,а выход — с линией связи, отходящей к нагрузке преобразователя.

В известном устройстве осуществлен переход на дискретную форму 45 отображения информации об интегральных параметрах тока ВЛ, в частности о его действующем значении и фазе, что позволяет использовать н устройстве дешевый, но маломощный первич- 5(3 ный аналоговый преобразователь, например магнитный трансформатор тока,. причем обеспечивается возможность построения систем контроля тока и релейной защиты ВЛ, в которых воспри- .5 нимающие информацию узлы расположены на значительном расстоянии (100

200 M) от места установки первичного преобразователя (23.

Однако известное устройство при передаче по линии связи многоимпульс-6О ных сигналов измерительной информации отдельные импульсы помехи воспринимаются на приемной стороне как сигналы, что отрицательно сказывается на точности контроля тока. Сущест-65 венному влиянию помех способствует также относительно широкая полоса пропускания измерительного канала, обусловленная использованием числоимпульсной формы отображения информации уже на передающей стороне.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что н дискретном измерительном преобразователе тока, содержащем пер. вичный аналоговый преобразователь, выход которого соединен с нходом усилителя-ограничителя, входящего в состав полярного индикатора, и с входом интегратора, времяимпульсный преобразователь с блоком сравнения, один иэ входов которого подключен к выходу интегратора, блоком опорного напряжения, выход которого подключен к другому входу блока сравнения, и триггером, число-импульсный преобразователь, линию связи, а. во времяимпульсный преобразователь — два формирователя стабильных временных интервалов и элемент ИЛИ, причем вход мультивибратора соединен с выходом усилителяorðàHè÷èòåëÿ, а выход — c входами блока опорного напряжения и обоих формирователей стабильных временных интервалов, выход первого формирователя стабильных временных интервалов подключен к одному из входов триггера, другой вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, входы элемента ИЛИ подключены к выходам второго формирователя стабильных временных интервалов и блока сравнения, а выход число-импульсного преобразователя соединен с выходом триггера через линию связи, На фиг, 1 представлена функциональная схема предлагаемого дискретного измерительного преобразователя тока; на фиг, 2 — временные диаграммы на выходах отдельных составных узлов, поясняющие работу устройства.

Устройство состоит из первичного аналогового преобразователя 1, полярного индикатора 2 с усилителем-ограничителем 3 и мультивибратором 4, интегратора 5, времяимпульсного преобразователя б с блоком 7 сравнения, блоком 8 опорного напряжения, формирователями 9 и 10 стабильных временных интервалов, элементом ИЛИ ll триггером 12, линии 13 связи и числоимпульсного преобразователя 14. Выход первичного аналогового преобразователя 1 соединен с входами усилителя-ограничителя 3 и интегратора 5, выход усилителя-ограничителя 3 подключен к входу мультивибратора 4, выход интегратора 5 соединен с первым входом блока 7 сравнения, выход мультивибратора 4 подключен к входу блока 8 опорного напряжения и входам формирователей 9 и 10 стабильных

1117537 временных интервалов, выход блока 8, опорного напряжения соединен с вто-, рым входом блока 7 сравнения, выход» формирователя 9 стабильных временных интервалов подключен к первому входу триггера 12, выход формирователя 10 стабильных временных интервалов соединен с первым выходом элемента ИЛИ 11, выход блока 7 сравне- ния подключен к второму входу элемента ИЛИ 11, выход элемента ИЛИ 11 соединен с вторым входом триггера 12, выход триггера 12 подключен к началу линии 13 связи, конец линии 13 связи соединен с входом число-импульсного преобразователя 14.

Работу устройства удобно проанализировать на примере его использования в токовой защите нулевой последовательности ВЛ, В этом случае в качестве первичного аналогового преобразователя 1 используется фильтр тока нуле- о вой последовательности, состоящий из трех магнитных трансформаторов тока.

При к.з. на землю в ВЛ протекает ток нулевой последовательности

При этом в момент времени, соответствующий началу повреждения, на выходе первичного аналогового преобразователя 1 появляется напряжение и, (Фиг. 2а), пропорциональное току но сдвинутое относительно него 30 по фазе на 90О в сторону опережения, поскольку магнитные трансформаторы тока рАботают в режиме трансформаторов. то

Если 1 =Э s>nU3 о om

U К =к и)3 co5u)t ()

0 ITI где к„ вЂ” коэффициент преобразования первичного аналогового пре-ц() образователя 1.

Полярный индикатор 2 воспроизводит моменты перехода кривой напряжения О„через нулевое значение, обеспечивая общую координацию работы и так-„ тирование отдельных узлов устройства.

С помощью усилителя-ограничителя

3 синусоидальное напряжение U, преобразуется в прямоугольное напряжение

Ug (фиг.26) с равными длительностями полупериодов Т(+)и ». По фронтам сигналов осуществляется синхрони3 зация мультивибратора 4, настроенного на частоту 50 Гц. Таким образом, напряжение U (фиг.26) на выходе муль" тивибратора 4 после момента времени

tк полностью совпадает пд фазе и Форме с сигналами 0 усилителя-ограничителя 3.

Наличие мультивибратора 4 обеспечивает в отдельных случаях снижение 60 динамических погрешностей устройства и позволяет, как будет показано, вырабатывать контрольные одноимпульсные сигналы длительностью 1 мс даже в отсутствие 10, что способствует в 65 определенной мере повышению помехоустойчивости устройства и осуществлению наглядной проверки его работоспособности при нормальной работе

ВЛ.

Интегратором 5 производится интегрирование напряжения U, на интервалах 7(+) . При синусоидальном токе и неизменной частоте ю выходное напряжение и (фиг.2а) интегратора

5 каждый раз достигает значения О., которое оказывается пропорциональным действующему значению тока З за время положительного полупериода:

1 (3)

1 5 0(у 1С ° К 3 где „ и 1 — моменты времени, маркирующие начало и конец интервала 7(,> коэффициент преобразования интегратора 5.

Времяимпульсный преобразователь 6 каждый период осуществляет логарифмическое преобразование напряжения (7< а интервал времени

С помощью блока 8 опорного напряжения, управляемого выходными сигналами мультивибратора 4, вжепериодно создается напряжение L <(фиг.2а), снижающееся каждый раз от максимального значения Uz,, по экспоненциальному закону с постоянной времени

Т

1

Т8

U g vase Е

Блок 8 опорного напряжения может быть выполнен, например, в виде Функционально связанных преобразователя напряжения, линейного компенсационного стабилизатора, управляемого ключа, конденсатора и резисторов в цепях заряда и разряда конденсатора.

В моменты времени 1„, соответствующие равенству напряжений У и 08 оба сравниваемых напряжения принудительно снижаются от нуля, а блок

7 сравнения формирует импульс, который через элемент ИЛИ 11 перебрасывает триггер 12. В исходное состояние триггер 12 возвращается сигналами U>(фиг.2в) с длительностью 9 мс, вырабатываемыми формирователем 9 стабильных временных интервалов. В результате к.з. на землю в ВЛ на выходе триггера 12 имеют место сигналы

0„ (Фиг.2г), длительность которых соответствует 7„

Аналитическая формула для с„ определяется путем приравниванйя друг к другу записанных выражений

1117537 (3) и (4) для F и 0> при

После вычислений

Э

=T Р о (5) 0 Мин

5 где « „ — нижний предел контролируруемого диапазона (при Т>, выражен0 а шс нсн и миллисехуниах, сам н= т, () к„ 2Не

Поскольку задние фронты сигналов

U ориентируются под воздействием формирователя 9 стабильных временных интервалов и по месту расположения на временной оси не зависят от моментов перехода напряжения V, через нулевое значение с положительной производной, нетрудно убедиться, что в устройстве погрешность преобразования от колебаний промышленной частоты практически исключена.

При отсутствии к.з. на землю в ВЛ, т ° е. в нормальном режиме последней (диаграммы на фиг. 2 до момента 1, ), отсутствуют также напряжения U,, и импульсы на выходе блока 7 сравнения не появляются и первоначальные перебросы триггера 12 осуществляются с помощью сигналов 0„ (фиг. 2в) с длительностью 8 мс, вырабатываемых формирователем 10 стабильных временных интервалов. Возврат же триггера 12 в иоходное состояние производится, как и ранее, сигналами Uq с выхода формирователя 9 стабильных временных ин- 35 тервалов. В результате в нормальном режиме ВЛ на выходе триггера 12 имеют место сигналы V,(ôèã. 2г), длительность которых соответствует временному пьедесталу c, = 1 мс.

Одноимпульсные сигналы 0 (в нор72 мальном режиме ВЛ) или jf, (при повреждении ВЛ) направляются по проводной линии 13 связи (по жилам контрольного кабеля} к панели релейной защиты. Непосредственно у панели релейной защиты установлен число-импульсный преобразователь 14, в котором осуществляется заполнение принимаемых сигналов U > или U импульсами высокой частоты Гз. В конечном итоге на выходе число-импульсного преобразователя 14 образуются многоимпульсные сигналы У„ или О„ (фиг,2д), число импульсов в каждом иэ которых соответствует либо 55

М -1 уа", 1 либо о м,=Е ". =Е т е.— . ()

1 -Ь г З В 3, 14

Сигнал О числового пьедестала

M. служат, как уже отмечалось, для проверки (констатирования) исправ 3ости всех узлов устройства. Сигналы U« с числом импульсов N являются сигна1 лами измерительной информации и определяют действие или недействие системы релейной защиты ВЛ в целом.

Размещение число-импульсного преобррэователя 14 рядом с воспринимающими информацию узлами и реализация. передачи по линии 13 связи одноимпульсных сигналов с временным пьедесталом обеспечивают повышенную помехоустойчивость предлагаемого дискретного измерительного преобразователя тока. Это сбъясняется тем, что для одноимпульсных сигналов требуется существенно меньшая (примерно на порядок) полоса пропускания измерительного канала, чем для многоимпульсных сигналов, и, следовательно, имеется возможность путем установки узкополосных фильтров предотвратить проникновение на приемную сторону высокочастотных помех. Нри наличии временного пьедестала „ и числового пьедестала К легко осуществляется т стирание (сброс) ложной информации, характеризуемой и (Й . ПродолжиТ тельность наиболее распространенных на территории энергообъекта импульсных помех не превышает одну миллисекунду, т.е. длительности выбранного . временного пьедестала.

Предлагаемый дискретный измерительный преобразователь тока в принципе может быть выполнен и двухполупериодного исполнения, при котором формирование сигналов измерительной информации осуществляется в течение каждого периода дважды. Отмеченная конструктивная реализация устройства сопряжена с удвоением большинства составных блоков и вслецствие этого может использоваться лишь в тех системах контроля тока и релейной защиты, к которым предъявляются особенно высокие требования по быстродействию.

Обеспечиваемое при практическом использования предлагаемого устройства снижение вероятности неправильной работы систем релейной защиты при воздействии помех предопределяет уменьшение перерывов в энергоснабжении потребителей.

1117537

Фиг 1

Фи@.2

ВНИИПИ 3акае 7212/28 Тираж 710 Подписное

° аЮ

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