Блок приращений параметров самонастраивающейся модели линии электропередач

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к релейной защите . Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Устройство содержит модель 1 длинной линии, модель 4 линии небольшой протяженности на двух умножителях 5 и 6, дифференциатор 7, сумматор П. Настрой- .ка моделей 1 и 4 ведется непрерывно. Устройство отслеживает любое изменение , происшедшее в режиме работы защищаемой линии. В зависимости от расстояния до к.з. устройство гибко перестраивает и структуру модели защи (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО;ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21 ) 3986308/24-07 (22) 11. 12.85 (46) 30.09.88. Бюл. У 36 (71) Чувашский государственный университет им. И.Н.Ульянова, Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения и Ленинградский политехнический институт им. M.È.Êàëèíèíà (72) В.И.Антонов, В.К.Ванин-. и Г.С.Нудельман (53) 621.316,925(088.8) (56) Труды ЛПИ им. М.И.Калинина. Л., 1984, В 399, с. 86-88.

Авторское свидетельство СССР

В 1273438, кл, Н 02 Н 3/40, 1985.

„„SU„„27466 . А1 (зр 4 Н 02 Н 3/40 (54) БЛОК ПРИРАЩЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ

САМОНАСТРАИВА10ЩЕЙСЯ МОДЕЛИ ЛИНИИ

ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Устройство содержит модель 1 длинной линии, модель 4 линии небольшой протяженности на двух умножителях 5 и 6, дифференциатор 7, сумматор 11. Настройка моделей 1 и 4 ведется непрерывно.

Устройство отслеживает любое изменение, происшедшее в режиме работы защищаемой линии. В зависимости от расс стояния до к.s. устройство гибко пе- у рестраивает и структуру модели защи1427466 щаемой линии, регулируя удельный вес той или иной модели линии. Если протяженность защищаемой линии довольно, большая, то соответствие между ней и моделью ЛЭП устанавливается за счет

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в релейной защите линий электропередач.

Цель изобретения -- расширение функциональных воэможностей.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2— ..схема одного из звеньев модели длинной линии; на фиг. 3 — структурная 10 схема звена,,формирующего выходные напряжение и ток модели длинной линии;.на фиг. 4 — структурная схема модели длинной линии; на фиг. 5схема устройства, использующего в 15 . своем составе описываемый блок; на фиг. 6 — характеристики срабатывания устройства.

Блок приращений параметров самонастраивающейся модели линии электро 20 передачи содержит самонастраивающуюся модель 1 длинной линии, входы кото- рой являются входами 2 и 3 блока, модель 4 линии небольшой протяженности, выполненную на двух умножителях

5 и 6, первый вход одного из которых через дифференциатор 7 соединен с аналогичным входом другого и подключен к входу 8 модели 4, а их вторые входы являются промежуточными входами 30 модели и подключены к одноименным входам блоков 9 и 10, и сумматоре 11, выход которого является выходом модели 1, вычитатель 12, один из входов

KoTopoI о coepHHeH c BblxopoM MopeJIH 4 линии небольшой протяженности, модель 13 чувствительности невязки по настраиваемому параметру модели длинной линии и три оконечных умножителя 14-16, первые входы которых сое- .40 динены с выходом вычитателя 12, а втовторые входы - соответственно с выходом модели 13 невяэки, входом и выходом дифференциатора 7 Токовый вы1 настройки преимущественно модели длинной линии, иначе основную нагрузку несет модель линии небольшой протяженности. 6 ил. ход 17 модели 1 длинной линии подключен к входу 8 модели, а выход напряжения 18 — к свободному входу вычитателя 12. Модель 13 невязки включает в себя схему 19 формирования выходного напряжения и тока модели длинной линии, схему 20 формирования выходного напряжения модели небольшой протяженности и вычитатель 21, выход которого является выходом модели 13 невязки, причем вход 22 схемы 20 формирования выходного напряжения модели небольшой протяженности соединен с выходом 23 схемы формирования тока схемы 19 формирования выходного напряжения и тока модели длинной линии, выход 24 схемы формирования напряжения, как и выход схемы 20 чувствительности выходного на" пряжения модели небольшой протяженности, подключен к одному из входов вычитателя 21, Каждое иэ звеньев 25-27 модели 1 длинной линии содержит два вычитателя

28 и 29, первые входы которых являются входами 30 и 31, а выходы — выходами

32 и 33 напряжения и тока звена, причем выход одного из них (вычитателя 29) соединен с вторым входом другого (вычитателя 28) последова- . тельно соединенными дифференциатором 34, выход которого одновременно является одним из промежуточных выходов 35 звена, усилителем 36 и умножителем 37. Свободный вход вычитателя 29 через другой умножитель 38 соединен с общей точкой второго промежуточного выхода 39 звена и выхода сумматора 40, входы которого, в:свою очередь, подключены к первому входу вычитателя 28 через усилитель 41 и последовательно соединенные усилитель

42 и дифференциатор 43 соответствен" но. Кроме того, вход 30 напряжения

4 ключен к промежуточному входу 73, а выходы оконечных умножителей 14 - 16к выходам 74-76, блока, Устройство защиты (фиг. 5) содержит три блока 77-79 приращений самонастраивающейся модели линии электропередачи, каналы самонастройки активного сопротивления (сумматор

80 и интегратор 81) и индуктивности (сумматор 82 и интегратор 83) модели линии небольшой протяженности и параметра модели длинной линии (сумматор 84 и интегратор 85), линии задержки 86-89, преобразователь 90 тока в напряжение и блок 91 формирования характеристики срабатывания.

Устройство работает следующим образам.

Представим, что защищаемая линия электропередачи состоит из участка длинной линии и примыкающего к неиу участка линии небольшой протяженности. Каждому из укаэанных участков соответствует свая схема замещения: участок с длинной линией традиционно

\ замещается многозвенной 1Ц.С-схеиой, а участок с линией небольшой протя« женности — Rl . — ñõåìîé, Структуру модели защищаемой линии, используемой в устройстве, примем аналогичной структуре схемы замещения. Она состоит из двух самостоятельных частей: модели i длинной линии и модели 4 линии небольшой протяженности,.Обе и" ели являются самонастраивающимн .-;. Но если настройка обоих параметров — активного сопротивления R ÿ нндуктивности L< модели 4 линки небольшой протяженности не представляет трудности, то настройка мнагозвенной модели 1 длиннай линии приводит к значительному усложнению устройства из-за большого числа настраиваемых параметров, Во избежание этого BbltIoJIH590T все звенья

1 модели 1 длинной линии идентичными с активным сопротивлениемpR, индуктивностью р L и емкостью 1 С

{фиг. 4), где R„ L, Со — первичные параметры линий,,« — настраиваемый параметр. Это позволит устройству поддерживать соответствие между участком длинной линии и ее моделью 1 настройкой линь одного параметраф.

Обе модели ЛЭП настраиваются одновременно, При этом входными величинами для модели 1 длинной линии являются напряжение U и ток i подводиз

142746 первого звена 25 подсоединен к входу напряжения 3 модели 1, а токовый вход 31 — к выходу дополнительного вычитателя 44, один из входов которо- 5

ro соединен с токовым входом 2 модели 1, другой вход через последовательно соединенные дополнительные умножитель 45, усилитель 46 и дифференциатор 47 — с входом напряжения 10

3 модели 1. Вторые входы умножителей 37 и 38 каждого из звеньев 2527 модели 1 объединены между собой, образуя промежуточный вход звена 48.

СхеМа !9 формирования выходного 15 напряжения и тока модели длинной линии выполнена многозвенной: каждое Hs звеньев 49-51 содержит сумматор 52 с тремя входами и вычитатель 53, первые входы которых являются входами 20

54 и 55, выходы — выходами 56 и 57 напряжения и тока звена, причем выход сумматора 52 через последовательно соединенные дифференциатор 58 и умножитель 59 подключен к одному из 25 входов первого дополнительного сумматора 60, выход которого соединен со свободным входом вычитателя 53, дру" гой вход первого дополнительного сумматора 60 и один иэ свободных входов ЗО сумматора 52 промежуточными входами

61 и 62 соединены с аналогичными вы. ходами 35 и 39 соответствующего звена модели 1 длинной ЛЭП. Третий вход сумматора 52 через дополнительный ум- З ножитель 63 подключен к выходу второго дополнительного сумматора 64, входы которого соединены с первым входом вычитателя 53 посредством первого усилителя 65 и каскадно соединенных дифференциатора 66 и второго усилителя 67. Свободные входы умножителей

59 и 63 объединены между собой, образуя третий промежуточный вход 68 звена. Вход 55 схемы формирования первого звена 49 подключен к выходу дополнительного дифференциатора 47 модели 1 длинной ЛЭП.

В качестве схемы 20 формирования выходного напряжения модели линии небольшой протяженности использована дополнительная модель линии небольшой протяженности, содержащая умножители

69 и 70, дифференциатор 71 и сумматор 72.

Промежуточный вход 48 каждого из звеньев 25 — 27 модели 1 длинной ли- . нии объединен со свободным входом до-.

t полнительного умножителя 45 и под1427466 мые к устройству, а для модели 4 ли- нии небольшой протяженности - ток i на выходе модели 1 длинной линии.

Задача устройства заключается в настройке параметров ф, Rq u Lg та", кнм образом, чтобы разность выходных напряжений модели 1 длинной линии U и модели 4 линии небольшой протяженности Uj, - 1(1

Е Uq(t) - ля() (1) стремилась к нулю. Качество настройки моделей в ходе изменения параметров у1, Кя и L< оценивают с помощью некоторого ограниченного снизу функционала E. Им служит, например, функционал

Йй (ъ ЬЕ

dt (3) гдеg p Rw, Ь», 2 ф где &„. U (t - Г )-u„(t -1. ) - не" »

О .0 вязка, при вычислении которой используются сигналы, полученные с задержкой на 25 (l. 0,1 2) по времени. (2) 20 а „, абаз

-И : - « » - —ао 8, 2. ()

М) йВ ««

6 -о

6-о (4) 0 (t-<6 ) -П (- )—

di,(t" %у)

5О «,,(,) ., (,,) „(,)Ь (: (6) (с )

Ж(й -Ч 6) (t) С (7) 55 при m

UÄ (t - С.-) - U(t -7y), Выражение под знаком суммы в правой.части каждого из уравнений (4) задает скорость изменения настраиваемого параметра и вычисляется в соответствующем блоке приращений 77-79 устройства, Определяют недостающие частные производные, Снааала записывают выраже" ния для U и U>. Первое из них получают непосредственно из уравнения

RL-модели 4, полагая, что к ней подведен ток i<

U„(t- Г ) R„(t) i„(t- Ъ) +

+Ь (t) LN

di (с - 1 (5)

Поскольку в ходе настройки моделей 1 и 4 устройство уменьшает невязку ф (0), то функционал (2) будет непрерывно убывать, приближаясь к точке своего минимума. Тогда настройка параметров P., Rg и Ь» сведена пропорционально скорости измене» ния функционала по этим же парамет-. рам

1 " положительный коэффициент, величина которого задает скорость настройки параметра g.

Знак .минус перед правой частью уравнения (3) означает, что настройка параметра я ведется в сторону убывания функционала .Е. Выражение (3) представляет собой общий вид уравнений настройки моделей 1 и 4. Подставляя в него (1) и (2), получают конкретные уравнения настройки параметров:

u„(t - 4 ж ft -Leg 3 ц 0, а второе находят, пользуясь фиг. 4, из рекуррентных соотношений, связывающих входные и.выходные величины каждого звена модели длинной ЛЭП 12: при а т 1

1427466

dU(t- (р)

i„(t -76) (-q„,) - р(С)С,-- — — —, (8) где & = 0,1,2.

При этом величины, участвующие в определении сигналов V (t - 1 ) и

1,„(С - ц ) берутся в разные моменты времени: рекуррентные величины — с задержкой на < э. по времени, а пара - 1О метры модели ЛЭП R<(t), LÄ(t) и

P(t) — в текущий момент времени t.

Такой порядок вычислений задается видом принятого функционала и, как было отмечено вьппе, продиктован усло- 15 вием обеспечения однозначности настройки модели ЛЭП (однозначности определения параметров 1ц, К„ и L«}.

Выражения для частных производных записываются следующим образом: 20 согласно (5) di>(t - Le>

dt (9) ЭП (С -% al (!в) (ц3 () + р 0+

Д Oi„ t - LF

+ ь (г) к dt ь согласно (6) и (7) при m n

0) 30

VU (t - й) U„n(t -%6) д-. 1А dpi

) о n-n dt — 1(t) Э, „(t - е)

9 ) У

+ L—

d од

45 — с. — as — 1, у(с)-(— — — - Ц .

Для реализации блока приращений достаточно выражений (I), (6) - (12).

Как следует из (10), в качестве схе50 мы чувствительности напряжения Ug no параметру Р, может быть использована

КЬ-модель линии небольшой протяженности. К ее входу должен быть подведен сигнал, пропорциональный Оь, /Эи.

Блок в составе устройства защиты, схема которого приведена. на фиг. 5, работает следующим образом.

Если модели линии 1 и 4 настроены, то невяэки 1 - (8 = 0,1,2) равны нулю. Также равна нулю и правая часть уравнений (4), в связи с чем устройство находится в равновесии и настройка параметров р, К„ и 1, не производится.

В случае расстроенных моделей 1 ч 4 невяэки < ;,, вычисляемые в вычитателе 12 соответствующего блока приращений (при 6 = 0 таким блоком является блок 77, при 6 = 1 — блок 78, нри З = 2 — блок 79), не равны нулю.

Устройство, стремясь уменьшить их, приводит в действие каналы самонастройки. Последние начинают. настройку параметров К», 1 и 1м моделей 1 и 4, подчиняя их иэменение уравнениям (4}.

По истечении некоторого времени модели 1 и 4 настраиваются и устройство приходит в равновесие, Как видно из уравнений (4), темп настроики параметров задается произведением ошибки Pp+ и производной

0 /Э . Необходимйе для вычисленная ошйбки Я сигналы U< и Пк подводят" ся к выводам вычитателя 2 с выходов

18 напряжения модели I длинной линии и модели 4 линии небольшой протяженности (выход сумматора 11), Модель 1 длинной линии состоит из нескольких звеньев, каждое иэ которых выполнено в соответствии с уравнениями (6) (8) и схемой, гредставленной на фиг. 4, и сод .„. ит схему, определяющую падение ; а .ряжения на продольной

RL-цепи: диф. енциатор 43, усилители 41 и 42, с;мматор 40 и умножитель

38, — и схему, вычисляющую емкостный ток звена: дифференциатор 34, усилитель 36 и умножитель 37.

Необходимые для настройки параметРа 1М частные пРоизвоДные Э!!и/9, 31„/31ц и ОПк/9 вычисляются в модели

l 3 чувств ительнос ти ошибки KPg no настраиваемому параметру 3/< /3p со" держащей две отдельные схемы чувствительности. схему чувствительности напряжения П на выходе модели 4 линни небольшой протяженности по параметру

1ц, предназначенную для определения производной D U„, содержащую дифференциатор 71, сумматор 72 и умножители 69 и 7(реалиэующую выражение (10),и схему чувствительности выходного напряжения U и тока i ìîäåëè 1 длинной линии по параметрууд,, которая исполь" зуется для вычисления ЭЦ Ф(и

1427466

$1I /Qp и выполнена многозвенной (блоки 49 — 51). Каждое из ее звеньев реализует уравнения (б) — (8), где индекс m принимает значение на еди- 5 ницу больше номера зв ена, и п одг отавливает необходимые для последующего звена сигналы; искомые величины

9U /dp и I)1 /Ц» формируются последним, (n — 1)-м звеном (фиг. 3 и 4). !С

В вычислении 911„/9» и Gi„/ф мож-. но условно выделить несколько этапов.

При определении производной Э11„/Ьр

;сначала вычисляется слагаемое в фи гурных скобках выражения (11) (с по- 15 мощью дифференциатора бб, усилителей 65, 67 и сумматора 64), а затем оно перемножается в умножителе 63 с сигналом, пропорциональным Ц и подве" денным к промежуточному входу 68. 3а-20 тем полученная таким образом величина складывается в сумматоре 52 с сигналами, действующими на его остальных входах: производной 8U<+/Яц и напря- жением,падающим на единице длины линии 25 при протекании по ней тока i <. Первая из указанных величин снимается с соответствующего выхода предыдущего звена схемы чувствительности, а вторая вычисляется в соответствующем звене модели длинной линии с помощью дифференциатора 43, усилителей 41 и

42 и сумматора 40 и подводится к про-. межуточному входу 62. При этом коэффициенты усиления усилителей 41 и 65 равны R»I, а усилителей 42 и 67 — L„, Далее, располагая 8U> Gp, вычисляют производную 4 i< gp. сначала определяют величину, заключенную в фигурные скобки выражения (12) (дифференциа- 4о тор 58, умножитель 59 и сумматор 60 с коэффициентом усиления Cg) а эа тем вычитают ее иэ oui „ g+ н вычитателе S3.

Вычисление производных 3U f8R и

Щ gL согласно (9) не требует использования специальных схем чувствительности - они могут быть получены непосредственно из модели 4 ЛЭП небольшой протяженности (BU„)/ЭВ»

50 сигнал на входе 8 модели 1, а

gU / »)LI — сигнал на выходе днфференциатора 7).

Коэффициенты, Д и „системы (4) выбираются из условий сходимости настройки моделей. Исследования пока али, что при Q = 1(В «), do (А С ) и P = 1(А С) (сд- номинальная угловая частота сигнала проMbIIlIJxeHHoA частоты), гарантируется устойчивая работа ус тройства и приемлемое быст родейс твне нас тройки модели (время срабатывания не более периода сигнала промьппленной частоты) .

Таким образом, в предлагаемом блоке настройка моделей 1 и 4 ведется непрерывно, устройство отслеживает любое изменение, происшедшее в режиме работы защищаемой линии. В зависимости от расстояния до короткого замыкания оно гибко перестраивает и структуру модели защищаемой линии, регулируя удельный вес той или иной модели линии. Если протяженность защищаемой линии довольно большая, то соответствие между ней и моделью ЛЭП устанавливается за счет настройки преимущественно модели длинной линии, иначе основную нагрузку несет модель линии 4 небольшой протяжен" ности.

Зона работы устройства задается блоком формирования характеристики.

Возможный вариант характеристики срабатывания представлен на фиг. 6.

Он учитывает структуру принятой модели ЛЭП: вертикальная ось предоставлена параметру ф модели l длинной линии, а горизонтальные — параметрам

8.. н L» модели 4 линии небольшой протяженности.

При этом изменение порядка (числа звеньев) модели длинной линии не меняет числа настраиваемых параметров и не оказывает влияния на структуру устройства защиты.

Таким образом, наличие конструктивных связей, установленных в блоке приращений параметров самонастраивающейся модели линии электропередачи упрощает его, следовательно, и устройство защиты, использующее его в своем составе, Формула изобретения

Блок приращений параметров самонастраивающейся модели линии электропередач, содержащий самонастривающуюся модель линии небольшой протяженности, выполненную на двух умножителях, первый вход одного из которых через дифференциатор соединен с аналогичным входом другого и подключен к входу модели, а их вторые входы являются промежуточными входами

1427466

12 модели и подключены к одноименным входам блока, и сумматоре, входы которого соединены с выходами умножителей, выход которого является выходом модели, вычитатель, один из входов которого соединен с выходом модели линии небольшой протяженности, и два оконечных умножителя, первые входы которых соединены с выхо дом вычитателя, а вторые входы - соответственно с входом и выходом дифференциатора, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены модели длинной линии, входы которой являются входами блока, и токовый выход которой подключен к входу модели линии небольшой протяженности, а выход напряжения - к свободному входу вычитателя, модель чувствительности невязки по настраиваемому параметру . модели длинной линии, включающей в

I себя схемы чувствительности выходного напряжения и тока модели длинной линии и выходного напряжения модели с линии небольшой протяженности по ука5 Ф занному параметру и вычитатель, выход которого является выходом модели чувствительности невязки, причем вход схемы чувствительности выходного на1g пряжения модели линии небольшой протяжеиности соединен с выходом чувствительности тока схемы чувствительнос ти выходного напряжения и тока модели длинной линии выход чувствительности напряжения которой, как и выход . схемы чувствительности выходного напряжения модели линии небольшой протяженности, подключен к соответствующему из входов вычитателя модели чувствительности невязки, кроме того, в блок дополнительно введен еще один оконечный уяножитель, входы которого соединены с выходами упомянутых вычитателей.

1427466

1 427466

Составитель В. Белов

Техред A. Кравчук Корректор М. Васильева

Редактор Л. Веселовская

Тираж 651 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4859/50

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4