Дистанционный измерительный орган

 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к релейной защите. Цель изобретения - повышение быстродействия реле сопротивления. Известно реле сопротивления, основанное на определении параметров ЛЭП с помощью самонастраивающейся П-образ ной ELC-модели. Она содержит блок для вычисления приращений настраиваемых параметров и каналы самонастройки , выполненные на интеграторах. Задача настройки модели в реле сводится к задаче минимизации функционала вида Е |е, (г)-и(г) - ошибка; U(t) - напряжение линии около места установки защиты; U(t) - напряжение модели. Свойства принятого функционала таковы, что реле обладает недостаточно высоким быстродействием и пониженной надежностью функционирования при синусоидальных входных сигналах. 1 ил. (Л с:

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН )) 4 Н 02 Н 3/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21} 3904532/24-07 (22) 05.06. 85 .(46) 15,06.88, Бюл. 11 22 (71) Ленинградский политехнический ° институт им. М.И.Калинина (72) В,И.Антонов и В.К.Ванин (53) 621.316,925(088,8) (56) Ванин В.К., Павлов Г.М, Релейная защита на элементах вычислительной техники. Л.: Изд-во ЛПИ, 1981 с. 71, рис. 28б, Авторское свидетельство СССР

Ф 1343495, кл. Н 02 Н 3 40 ° 1984 ° (54) ДИСТАНЦИОННЬЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ 0РГАН (57) Изобретение относится к области электротехники, а именно к релейной защите. Цель изобретения — повышение...зо„„цщ186 д1 быстродействия реле сопротивления.

Известно реле сопротивления, основанное на определении параметров ЛЭП с помощью самонастраивающейся П-образной RLC-модели. Она содержит. блок для вычисления приращений настраиваемых параметров и каналы самонастройки, выполненные на интеграторах. За. дача настройки модели в реле сводится к задаче минимизации функционала а вида Е= 2 N< о 11(11м " - ошибка; U(t) — напряжение линии около места установки защиты; U (t} - напряжение модели. Свойства принятого функционала таковы что реле обладаЭ ф ет недостаточно высоким быстродейстнием и понииениоп надеиностью фунндио- (/) нирования при синусоидальных входных сигналах. 1 ил.

1403196

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в дистанционной защите линий электропередачи.

Цель изобретения — повышение быстродействия, На чертеже изображена схема дис анционного измерительного органа.

Дистанционный измерительный орган 10 содержит блоки 1-3 приращений наст-! раиваемых параметров, число которых и не меньше числа параметров модели

ЭП (п 2), каждый из которых содерит модель ЛЭП 4, выполненную на 15 вух умножителях 5 и 6, дифференциаторе 7 и сумматоре 8, выход которого является выходом модели ЛЭП 4, вычитатель 9, один из входов которого соединен с выходом модели ЛЭП 4, 20 а другой -.с одним из входов блока приращений, и умножители 10 и 11 по числу настраиваемых параметров, одни ! из входов которых объединены между ,собой, а выходы подключены к выходам . 25 блока приращений. Входы каждого бло ка 1-3 приращений соединены через блоки 12-15 задержки с соответствующими входами последующего блока прира щений, а входы первого блока 1 под- 30 ключены соответственно к входу напряжения U органа и выходу преобразователя 16 тока в напряжение. Каждый блок приращений содержит дополнительный умножитель 17, первый вход которо- 5 го соединен с выходом вычитателя 9,,второй вход — через один из дополнительных блоков 18(19) задержки с одноименным входом аналогичного умножителя последующего блока 2(3) прираще- 40 ний, а выход — с объединенными входами умножителей 10 и 11 блока приращений. При этом второй вход дополнительного умножителя 17 первого блока

I приращений подключен к выходу блока 15

20 автоматического регулирования уси" ления. Каждый из каналов самонастрой" ки состоит из каскадно соединенных усилителя 21(22), сумматора 23(24) . и блока 25(26) выборки и хранения, О выход которого соединен с одним из входов сумматора 23(24) и через управляемые ключи 27-29 подключен к соответствующим выходам всех блоков 1-3 приращений. Управляющие входы всех ключей 27(28-29), соединенных с выходами одного и того же блока 1(2 и 3) приращений, объединены и подключены к соответствующему выходу распределителя 30 импульсов, управляемого генератором 31 импульсои.

Характеристика срабатывания измерительного органа задается блоком 32 формирования характеристики срабатывания.

Блок 20 автоматического регулирования усиления (АРУ) может быть выполнен на сумматоре 33, входы которо"

ro соединены с соответствующими входами блока 20 последовательно соединейными усилителем 34(35) и квадратором 36(37), и элементе 38 с обратнозависимой характеристикой (делителе).

Устройство работает следующим образом.

Принцип действия измерительного органа основан на определении параметров защищаемого участка линии с цоМощью самонастраивающейся Б?модели.

Линия электропередачи небольшой протяженности может быть описана уравнением

4i(t) 1() = — — — +М(), где R и Ь вЂ” эквивалентные активное сопротивление и индуктивность RL-схемы замещения

ЛЭП.

В соответствии с уравнением (1) защищаемый участок линии электропередачи с током i представлен В1-моделью, уравнение которой U„{t,)=Ь,(t) †(— +В„{ ) (). {2)

Задача дистанционного измерительного органа состоит в изменении параметров БЬ-модели Ь„(1) и R (С) таким образом, чтобы онн стремились к Ь и

R защищаемого участка ЛЭП.

Изменение настраиваемых параметров происходит по циклам, включающим в себя по л частичных шагов, на каждом из которых опираясь на значения пак раметров Х",„(Ы-1) и R (k-1), полученных на предыдущем частичном шаге Ы -1, вычисляют их новые значения где k=0 1,... - номер цикла настройки; — номер частичного шага н частичной функции

i 4031"

Е,, минимизируемой ия

k данном шаге Ы; () и P< (g) — коэффициенты, эадакщие темп дискрeòíîão приращения параметроя

1м и Нм "а ша цйкла k.

Номер цикла 1 в уравнениях (3) увеличивается на едииипу каждый раз 10 после завершения последнего частичного шага а,=и-1 данного цикла. Результатом выполнения шага с номером к,"1 являются начальные условия для следующего ша" à с номером Ф. Очевидно, что15 при Ф=О

Ъ k-

Ь, (-I)=L> (n 1) и К„,(-I)=R (и- 1), а

Кроме того, настройка модели начи-20 нается при k=0 и М=О с заданными начальными значениями Lо(-I)=L и

0 м

В (-I) R . Во избежание. срабатывания

М 0 измерительного органа изображающая точка с координатами (LÄ Rд) на 25 плоскости L -R > должна быть расположена вне пределов характеристики срабатывания, задаваемой блоком 32.

Для конкретной реализации уравнений (3) необходимо указать способ определения скорости изменения частичной функции Е по параметрам L (& 1} и R (t6-7) и алгоритм вь1бора оптималь1 м ных для данного шага настройки М коэффициентов Я,(а.) и $<(l).

Можно показать, что

Основу дистанционного измерительного органа составляют блоки 1-3 приращений. Для обеспечения однозначности настройки необходимо, чтобы их число и было„ не меньше числа настраиваемых параметров (n > 2). Каждому из указанных блоков 1-3 соответствует своя частичная функция F. . Изменение параметров Ья и R> осуществляется дискретно под управлением генератора

31 и распределителя 30 импульсов.

Предположим, что под действием очередного импульса генератора 31 на первом выходе распределителя 30 появился импульс управления. ключами 2Z °

Указанные ключи замкнутся, соединяя входы каналов самонастройки с-соответствующиии выходами блока 1, Посколь g, !c!ö)сдслнтель 30 нмп .льсов вырабатывает, управляющий импу.::;-. только иа одном из выходов, то остальные ключи 28 и 29 остаются разомкнутыми. Поэтому на данном части чном шаге настройки (1 = О) блоки 2 и 3 участил не принимают. Изменение нараметров 1. и ведется в соответствии с уравнениями (4, в два этапа. Сначала блоком 1 определяются значения сомножителей, эаключенных . в квадратные скобки, а затем они умножаются н» постоянные коэффициенты

1.. у- м „уси.лтелями 2l н 22 каналов самонастройки. На первом этапе в блоке 4 вычисляется напряжение моде/ лн . „ .}, в вычитателе 9 реализует я соотйошение F-„(t) = U(t- c )-4,,(".,-.,,) (c учетом тоГо, что для блока l Ж = 0

О р поскольку входнь е снГналы подводятся к нему без задержки), в блоке 20 АРУ определяется коэффициент

1, 5 "(0), в умножителе 17 ошибка перемножается с коэффициентом F (t}, в умножителях 10 и 11 завершается вычисление сомножителей в квадратных скобках выражения (4). Сигналы на выходах усилителей 21 и 22 каналов само?1астройки пропорциональны прираще нням, получаемьы параметрами Lz и R на данном шаге настройки. Далее они складываются с сигналами на выходах блоков 25 и 26 выборки и хранения, пропорциональными величинам настраиk-4 ваемьж параметров ? (n-1) и

Е 1 м

R (n-1), определенным на предыдущем шаге настройки. В результате на выходах сумматоров 23 и 24 действуют сигналы, уровни которых пропорциональны новым значениям параметров L„(0) и

Р (О). Текущий шаг настройки заканчивается тем, что блоки 25 и 26 выборки и хранения "переписывают" полученные таким образом значения параметров Lì(O) и R (О) (цепи управления

k k блоками 25 и 26 не показаны. Выборка нового уровня входного сигнала ими может быть осуществлена, например, по заднему фронту управляющих импульсов, вырабатываемых распределиI телем 20). Так как блок 1 приращений и каналы самонастройки не содержат элементов, обладающих инерционными свойствами, то длительность шага настройки может быть весьма малой.

При использовании стандартных элементов аналоговой и цифровой вычисли!

403!96 тельной техники она составляет лишь несколько сот микросекунд.

Следующий шаг (Ы = 1) настройки наступает с поступлением на вход рас5 пределителя 30 нового импульса. Уп,равляющий импульс появляется уже на его втором выходе, приводя в действие ключи 28. В работу вступает блок

2, а остальные блоки 1 и 3 прираще- !О ний в это время бездействуют. Взаимодействие между ним и каналами самонастройки носит тот же характер, что ,и в случае работы блока 1. Особен-. ность шага заключается лишь в том, что сигналы на вход блока 2 поступают через блоки 12 и 13 с задержкой на » по времени и не вычисляется его ( коэффициент усиления о . Последнее обстоятельство вызвано тем, что коэф- 20 фициент 8 (0L) зависит лишь от входных сигналов. Поэтому достаточно определить его на первом шаге (Ы = О) цикла настройки, а затем передавать

его значение к другим блокам с задерж25 кой С

Такой порядок настройки модели со-. храняется дп тех пор, пока не завер,шится последний шаг цикла (шаг с номером = n-l). После него номер шага 30 (снова устанавливается равным нулю, |и первый импульс генератора вновь триводит в действие блок 1, начиная новый цикл настройки. е

В случае настроенной модели ошибка ,Qt) = О и приращения параметров практически равны нулю. Настройки »араметров L u H при этом не про м м ясходит, и такое состояние измеритель »ого органа может продолжаться сколь 4п угодно долго. Изменение режима ЛЭП нарушает установившееся между моделью и схемой замещения соответствие.

Поскольку Б (Ф) = Ь Б (Ы) = R, то

Я (1 ) ф.О. Йзмерительйый орган стреМится свести функцию V к минимуму, подстраивая параметры модели 4 в соответствии с (4), Поэтому параметры

Модели L u R спустя некоторое вреМя, снова примут значения параметров схемы замещения L u R. Так как они доступны для непосредственного измерения, то по ним можно судить о параметрах защищаемого участка ЛЭП.

Характеристика срабатывания реле

55, задается в пространстве параметров

Ь „"и R áëîêîì 33.

Выбор постоянной 3 является для

Прототипа одной из осйовных проблем, поскольку ее оптимальное с точки зрения быстродействия значение может быть весьма большим и составить несколько миллисекунд. Например, для измерительного органа, использующего модель (2) и функцию, заключающую в себе две частичные функции вида (4) при и = 2, бптимальная величина задержки равна 5 мс.

В предлагаемом измерительном органе благодаря высокой скорости действия каналов самонастройки дискретное изменение настраиваемых параметров можно вести с весьма большой частотой и, как следствие, время задержки блоков 12-15, 18 и 19 задержки может быть уменьшено на порядок и больше. Кроме того, каждый шаг изменения параметров модели осуществляется наилучшим путем, определяя для этого оптимальный на данном шаге ко" эффициент 8 "(u) .

Таким образом„введение в дистанI ционный измерительный орган дополни1 тельных элементов. повьппает его быстродействие.

Формула изобретения

I Дистанционный измерительный орган, основанный на определении параметров защищаемой линии электропередачи с помощью настраиваемой модели

ЛЭП, каждый из параметров которой настраивается в соответствующем канале самонастройки, содержащий идентичные блоки приращений настраиваемых параметров модели ЛЭП, каждый из которых включает в себя модель ЛЭП, выполненную на двух умножителях, дифференциаторе и сумматоре, входы которого соединены с выходами упомянутых умножителей и выход которого является выходом модели ЛЭП, вычитатель, один из входов которого соединен с выходом модели ЛЭП, а другой — с одним из входов блока приращений, и умножители по числу настраиваемых параметров, одни из входов которых объединены между собой, а выходы подключены к выходам блока приращений, причем одни входы умножителей модели ЛЭП соединены с выходами соответствующих каналов самонастройки, а другие входы объединены с дополнительными выходами модели ЛЭП и подключены к вторым входам умножителей блока приращений, один из дополнительных выходов модели

ЛЭП непосредственно, другой через

1403 i 96 упомянутый дифАеренциатор подключены к входу модели ЛЭП, а также входы каждого блока приращений соединены через блоки задержки с аналогичными входами последующего блока приращений, входы первого иэ которых подключены соответственно к входу напряжения органа и выходу преобразователя тока в напряжение, о т л и — )0 ч а .ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены блок автоматического регулирования усиления, входы которого подкгпочены к дополнительным выходам модели ЛЗП первого из упомянутых блоков приращений, блоки задержки, управляемые ключи, генератор и распределитель импульсов, кроме того, число блоков приращений принято 2{) не меньше числа настраиваемых параметров и каждый из блоков приращений дополнительно снабжен умножителем, первый вход которого соединен с выходом вычитателя блока приращений, вто- 25 рой вход через один из.упомянутых дополнительных блоков задержки - с одноименным входом аналогичного умножителя последующего блока приращений, а выход — с объединенными входа- о ми умножителей блока приращений, причем второй вход дополнительного уинсжителя первого блока приращений подключен к выходу блока автом,"=тнческого регулирования усиления, при этом каждый из каналов самонастройки состоит из каскадно соединенных усилителя, сумматора и блока выборки и хранения, выход которого подсоединен к одному из входов сумматора и через управляемые кгаочи подключен к соответствующим выходам всех блоков приращений, а также управляющие входы всех ключей, соединенных с выходами одного и того же блока приращений, объединены и подклочены к соответствующему выходу распределителя импульсов, вход которого подключен к генератору импульсов, 2. Измерительный орган по п.l отличающийся тем, что блок автоматического регулирования усиления включает в себя двухвходовый сумматор, входы которого соединены с соответствующими входами блока каскадно соединеннымн усилителем и квадратором, и элемент с обратнозависимой характеристикой, вход которого соединен с выходом сумматора, а выход - с выходом блока автоматического регулирования усиления.

14031j6

Составитель В. Белов

Редактор F.. Копча Техред А. Кравчук Корректор Л,Пилипенко

Тираж 650 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3711

Произ воле твенно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. 11рс як тнля, 4