Дистанционный измерительный орган

 

Изо реюн ю / сг , -.лекп от HJ ке и может быть Hcr /,isqOii)nf ; г . линий электропередг т . и t является повь шение быстродействия и-. ;;ч ионного измерительного органа. I возникновении повреждения блок 17 «Ьсрми ования характеристики срабатыва- С(. ЭЬчт I ает выдержки времени при Г яд нии значений сигналов на выходах настраиваемых неделей 3 и 4 линии в область грабатыпаичя. Однако срабатывание не1 счптольного органа происходит только - /Г 0ви ис езновечия сигнапа на выходе лоосчопоги элемента 22. фиксирующего | ни1,. : суммы вы:,ряблённых и сглэжен- --1Ц ci .i-плг рзссогласования с выходов i /м-- оро 7 и Я 4ц,

С». »i СОВЕ» .. (.И»

СО»»»1АД»4С-",, IF» Кич

РГГ г» (- Пик

Н 02 Н 3/40

ГОСУДАРСТВ . ННЫЙ КОЬ ИТГ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ и 01КРЫГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИ.= ИЗОЬРР» F! -.Èß

К АВТОРСКОМУ < ВИДЕТЕ)ЧЬС."г".;

g к Ъ ос (Л

Ю

» (21) 4420349/07 (22) 03.05.88 (46) 23.06.91. Бюл, ¹ ". 3 (71) ЧУвашский госУд».ста» -»:.:Ii -.ь- л»,»;тет им. |1.Н,Ульянова и Лен»:нг, д".. и . итехничЕский институт им. M Л . .п.»и»;,;(72) В.И Антонов, B.Ê.Ванин . IG.А.Фед.» .»» (53) 62 l.316.925 {08b.8) (54) ДРг ТАл» ИО.!»»»»

Hb»», OP! Аr-» (57) Кзобре;е»»и» о. ».o...,; ся, лект,". т ке и может быть иск; . Таз »с ; =.а»... ;, лил»ий злектроперед,;«и» „«, ;, з->Г ре..„, =, („„165827Q Al и:i является»»оаь»шенье быстродействия ис. ««;ион»»с го измер» тельного органа. р.г возник»»овении повреждения блок 17

»Ьорл»и;.»» вания характеристики срабатыва«;;я срабат» ает без выдержки времени при г.-.д.н» и зна» ний сигналов на выходах нас»раиваемь»х моделей 3 и 4 линии в об;асть срабатыпания. Однако срабатывание

»;:» со» тсль» ого органа происходит только p " у» . ов и ис4езнове«ия сигнала нд выхо =. ооооro»;o u злемен»а 22. фиксирующего

; »,: »::.:,;с суммь вы:,рял ленных и с»лажен »х с»: - злс". рассогласования с выходов с;и...;nðî » »» й. 4 ил, 1658270

10 (2) (3) Изобретение относится к зле(;;ротехнике и может быть и" пользовэно в "..àùèòàõ линий элек1 ропередачи.

Целью изобретения является повышение быстродействия дистанционного измерительного органа.

На фиг,1 представлена функциональная схема дистанционного измерительного органа; на фиг.2 -4 — диаграммы, иллюстрирующие его работу при коротких замыканиях за "спиной" и в защищаемой зоне.

Дистанционный измерительный орган содержит преобразователи напряжение— напряжение 1 и ток — напряжение 2, подключенный выходом к входу первой модели

Злинии электропередачи(ЛЭП) непосредственно, а к входу второй модели 4 ЛЭП через первый элемент 5 задержки, второй элемент 6 задержки, первый 7 и второй 8 вычитатели, одни входы которых подключены к основным выходам соответственно первой

3 и второй 4 моделей ЛЭП, другой вход первого вычитателя 7 подключен к выходу преобразователя 1 напряжение — напряжение, к которому подключен также через второй элемент 6 задержки другой вход второго вь)читателя 8, первый 9, второй 10, третий 11 и четверть(й 12 умножители, первый сумматор 13, подключенный входами к выходам первого 9 и второго 10 умножителей, вгорой сумматор 14, подключенный входами к выходам третьего 11 и четвертого

12 умножителей, первый 15 и второй 16 интеграторы, подключенные входами соответственно к выходам первого 13 и второго 14 сумматоров, а выходами — к входам блока 17 формирования характеристики срабатывания и управляющим входам первой 3 и второй 4 моделей ЛЭП, выпрямители 18 и 19, дополнительно введенный сумматор 20, входы которого подключены через выпрямители 18 и 19 соответственно к выходам первого 7 и второго 8 вычитателей, фильтр

21 нижних частот, подключенный входом к выходу сумматора 20, а выходом через пороговый элемент 22 к инверсному входу элемента И 23, к прямому входу которого подключен выход блока 17 формирования характеристики срабатывания, Настраиваемые модели 3 и 4 ЛЭП могут быть выполнены, например, в виде RL-модели, включающей в себя умножители 24 и 25, дифференциэтор 26 и сумматор 27.

Принцип действия устройства основан на использовании самонастраивающихся моделей ЛЭП. В общем случае может быть использована модель ЛЭП любой сложности, и настройку ее параметров можно вести по многим известным законам. Для опреде15

55 ленности изложения воспользована RL-модель и градиентные уравнения настройки ее параметров. В качестве меры близости настраиваемой модели к защищаемой ЛЭП использована целевая функция вида

W= 2 (1)+ Р (t), (1) где е (t) - U(t) - UM(t);

Е2.(т) = V(t- т) - Uy(t- t)невязки, UM(I) LM(t), + RM(t)l(t); (4)

UM(t-т)- Ltt(t) - — (- -: — -)-+ RM(t)t(r-t )- (5) уравнения моделей 3 и 4, составленные s данный момент времени ; (м(т) и Вм(2 — индуктивность и активное сопротивление моделей; - время задержки элементов 5 и б.

С учетом (1) — (5) градиентные уравнения настройки моделей 3 и 4 имеют следующий вид: м(t)=22 f ft(t)- d, + . () - - );,=- -)-)

Rм(t) =-2уя f f c(t) i (t) +

+а (t)! (t — т))бт, (6) где у(> 0 и )я> 0 — коэффициенты усиления каналов самонастройки индуктивности (м (сумматор 14 и интегратор 16) и активного сопротивления (сумматор 13 и интегратор 15). В измерительном органе невязка e (t) определяется по (2) с помощью модели 3 и вычитателя 7, невязка;-: (t) — по (3) с помощью модели 4 и вычитэтеля 8, а необходимая производная тока i — дифференциатором 26 моделей 3 и 4. Временной сдвиг входных сигналов i(t- t ) и U(t-t), используемых при определении напряжения на выходе модели ЛЭП UM(t- t) по (5), осуществляется элементами 5 и б задержки.

В ходе настройки моделей 3 и 4 измерительн и орган изменяет параметры LM u RM

B соотве-.ствии с (6) так, чтобы целевая функция, определенная в виде (1), неуклонно снижалась. К концу настройки параметры

LM и Рм равны параметрам эквивалентной схемы замещения ЛЭП и уровень целевой функции W близок к нулю, Работа измерительного органа при коротком замыкании на ЛЭП за "спиной" и в зоне его действия.

Для простоты изложения характеристика срабатывания принята в виде прямоугольника, расположенного в первом квадранте декартовой системы координат (фиг.2), заданной в осях 1м и Рм. Пусть время t задержки элементов 5 и 6 равно 5 мс.

Поведение измерительного органа при коротком замыкании за "спи ой" (этому режиму соответствует точка К1 RL-характери стики на фиг.2) следующее. Предположим. что до наступления короткого замыкания 5

ЛЭГ! работала в нагоузочном режиме (нл фиг.2 этому режиму соответствует точка Н, а на фиг.3 — кривые до момента времени,).

Посла возникновения короткого замыкания напряжения Uv(t) и UM(t- t) моделей 3 и 4 не 10 будут равны напряжениям U(t) и U(t- r )

ЛЭП. в связи с чем невязки c(t) и r..(t) резко возрастут выводя интеграторы 15 и 16 из равновесия. В соответствии с (6) измерительныи орган начинает изменять парамет- 15 ры моделей ЛЭП (сигналы 28 и 29 на фиг.3)

Изображающая точка на фи .2 приходит в движение B сторону конечной точки настройки К1 по одной из возможных траек орий. Поскольку после изменения ре кима 20

ЛЭП к модели 3 подводится ток линии, соответствующий новому режиму ЛЭП, а к модели 4 — все еще сигналы нагрузочногп режима, то невязка г (t) в соответствии с (2) и (4) определяется по новым сигналам, а г 25 (t) — согласно (3) и (5) по старым, что нарушает нормальный ход настройки лоделей, Такое неопределенное состояние моделей 3 и

4 имеет место л течение вре лени задержки элементов 5 и 6. в связи с чг.м изображаю- 30 щая точка может попасть в обласзь срабатывания и в течение 5 мс блуждать B неи, создавая предпосылки для излишнего срабатывания измерительного органа. Это возможно по той причине. что блок 17 35 формулирования характеристики срабатывает сразу же, как только изображающая точка окажется s пределах характеристики срабатывания (момент времени ti на фиг. 2 и 3), хотя конечная точка настройки К1 находит- "0 ся за пределами характеристик срабатывания и невязки г (t) и c (t) по модулю довольно велики.

Чтобы избежать излишних срабатываний известного устройства, каскадно с бло- 45 ком формирования включак: элемент времени. Его уставку ть выбирают заведомо большей времени нахождения изображающей точки в пределах характеристики срабатывания (от tt до tz на фиг.2 и 3). В 50 некоторых режимах работы ЛЭП зто время может составить 5 — 7 мс. Необходимость введения задержки на срабатывание снижает быстродействие известного устройства.

Предлагаемый измерительный орган в этих же условиях ведет себя совершенно по-иному. Для срабатывания ему недостаточно факта, что изображающая точка находитс» в зоне. Кроме это: о еще нужно, чтобы модель ЛЭП были насгроены как моwKQ лучше, т.е. изображающая 1очка должна быть в момент срабатывания органа вблизи конечной точки настройки(например, в заштрихованных областях на фиг.2, окаймляющи конечные точки Ki и К2), 1акая логика действия достигается посредством контроля эа уровнем целевой функции W. Для это го с помощью выпрямителей 18 и 19 и сумматора 20 формируется сигнал, пропорциональный целевой функции (1), определяемый суммой lc (t)l > 1г, (t)l, которая затем сглаживается в фильтре 21 нижних частот (сигнал 30) и сравнивается с порогом

F порогового элемента 22. Благодаря тому, ч"о в этом случа имеется сигнал 21 на выходе порогового элемента 22, сигнал 32 срабатывания блока 17 формирования характеристики не может пройти на выход органа при неполной настройке моделей (сигнал 33 равен нулю), чем и предотвращается ложное срабатывание измерительного органа.

После того. как пройдут 5 мс, на выходе элементов 5 и 6 задержки появляются сигналы нового режима (режима короткого замыкания) и линии уровня целевой функции замыкаются, четко указывая нужное на правление настройки моделей. Скорость настройки моделей сильно возрастает, в связи с чем и-ображающая точка достигает окрестности конечной точки настройки достаточно быстро (за 1 2 мс)

Предлагаемый орган при коротком замыкании в зоне работает следующим образом (данный случай представлен на фиг.2 траекторией движения к точке Kz). Как видно из диаграмм работы измерительного органа (фиг.4), срабатывание блока 17 формирования характеристики происходит сразу же (сигнал 34), как только изображающая точка входит в зону (сигналы 35 и 36 в момент времени t>). Однако срабатывание органа происходит с задержкой (сигнал 37). В известном устройстве она вызвана элементом времени, а в рассматриваемом органе — блокирующим его выход сигналом 38 порогового элемента 22, который возвращается в исходное состояние только п ри достижении изображающей точкой окрестности точки К2 (сигнал 39). Поскольку уставка элемента времени известного устройства фиксирована и рассчитана на самый худший — с точки зрения надежности — случай, а предлагаемый орган меняет задержку автоматически в зависимости от режима настройки, то известный уступает ему по быстродействию.

Таким образом, введение в дистанционный измерительный орган дополнительных

1658270 элементов позволило повысить его быстродействие.

Формула изобретения

Дистанционный измерительный орган, содержащий преобразователь ток — напряжение, подключенный выходом к основному входу первой модели линии электропередачи и одному вхоДу первого умножителя непосредственно, а к основному входу второй модели линии электропередачи и одному входу второго умножителя через первый элемент задержки, преобразователь напряжение — напряжение, подключенный выходом к одному входу первого вычитателя непосредственно, а к одному входу второго вычитателя через второй элемент задержки. третий умножитель, подключенный одним входом к дополнительному выходу первой модели линии электропередачи, а другим входом — к выходу первого вычитателя, подключенного к другому входу первого умножителя, подключенного выходом к одному входу первого сумматора, выход которого подключен через первый интегратор к одному входу блока формирования характеристики срабатывания, а также к управляющим входам первой и второй моделей линии электропередачи, подключенных основными выходами к другим входам соответственно первого и второго вы читателей, четвертый умножитель. подключенный одним входом к дополни5 тельному выходу второй модели линии электропередачи, а другим входом к выходу второго вычитателя, подключенного также к другому входу второго умножителя, подключенного выходом к другому входу первого

10 сумматора, второй сумматор. подключен ный входами к выходам третьего и четвертого умножителей, а выходом к входу второ о интегратора, выход которого подключен к другому входу блока формирования харак.

15 теристики срабатывания, а также к другим управляющим входам моделей линии электропередачи, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, дополнительно введены два выпрямителя, сумма20 тор, фильтр нижних частот, пороговый элемент и элемент И. при этом выход каждого из вычитателей подключен через соответствующий выпрямитель к соответствующему входу сумматора, выход которого

25 подключен через последовательно включенные фильтр нижних частот и пороговый элемент к инверсному входу элемента И, к прямому входу которого подклЮчен выход блока формирования характеристики срабаЗа .ывани..

1658270

Составитель А.Кузьмин

Техред М,Моргентал Корректор Л,Бескид

Редактор А,Мотыль

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1718 Тираж 393 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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