Установка для электродинамических испытаний устройств релейной защиты и автоматики

 

Использование: предназначено для испытаний при исследовании,разработке, наладке , настройке, диагностировании и производственной эксплуатации устройств релейной защиты и автоматики. Сущность изобретения: устройство содержит генератор тестовых воздействий, логический инвертор , формирователи короткого импульса, двоичный счетчик, логический элемент, RS- триггер, переключатель блоков, дешифратор , генератор тактовых импульсов, цифроаналоговые преобразователи. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s G 01 R 35/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР}

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТО РСКО МУ- С В ИДЕТЕЛ ЬСТВУ (21) 4724718/24 (22) 27.07.89 (46) 30.12.92. Бюл, N. 48 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) M ÁÄîäîíîB,А.Г.Кожушкин и А.Ю.Перминов (56) Авторское свидетельство СССР

N . 1270778, кл, Н 01 Н 69/01, 1983.

Авторское свидетельство СССР

N 1277029, кл. G 01 R 35/00, 1984, (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ

Изобретение относится к электротехни-- ке, а именно к релейной защите, и может быть использовано для исследования, разработки, испытания, наладки и диагностирования устройств релейной защиты и автоматики, в том числе и миогоплечевых быстродействующих дифференциальных защит.

Известны устройства для воспроизведения и моделирования входных воздействий при диагностировании функционирующих устройств релейной за щиты и автоматики (УРЗА), содержащие источник контрольного сигнала, коммутационные аппараты, промежуточ-, ные трансформаторы тока (ТТ). Эти устройства предполагают моделирование только установившихся процессов короткого замы- кания (КЗ) и рекомендуются для испытания простых токовых Защит неответственных присоединений в схемах электроснабжения

6-35 кВ из-за ограниченного диапазона-моделируемых, режимов.

„„5U„„1784928 А1 (57) Использование: предназначено для испытаний при исследовании, разработке,. наладке, настройке, диагностировании и производственной эксплуатации устройств релейной защиты и автоматики. Сущность изобретения: устройство содержит генератор тестовых воздействий. логический инвертор. формирователи короткого импульса, двоичный счетчик, логйческий элемент, RSтриггер, переключатель блоков. дешифратор, генератор тактовых импульсов, цифроаналоговые преобразователи. 3 ил, Известно устройство испытания УРЗА в переходных процессах (ПП) путем физическото моделирования ПП в трехфазной цепи, содержащее" понижающие трансформаторы, мощйый линейный регулируемый дроссель, физические модели ТТ и схему управления.

Однако это устройство стационарно, громоздко, материалоемко и не позволяет достат очно полн о исследова ть работы дифференциальных защит, т.к. в нем моделируется ток короткого замыкания только для одного плеча защиты, и таким образом, исключается, например, испытания дифференциального реле в режимах внутреннего

К3 со сдвинутыми по фазе токами, а также токами со свободными гармоническими составляющими и в других режимах.

Известно устройство воспроизведения

ПП для испытания реле в натуральном масштабе времени, содержащее аналоговую вычислительную машину и усилитель мощности собранный по схеме "источника тока".

1784928

Это устройство позволяет испытывать про- Это устройство, содержащее управляющую стые и сложные реле, например реле на- вычислительную машину(УВМ), три цифроправления мощности, при переходных аналоговых преобразователя (ЦАП), генерапроцессах с учетом искажений, вносимых тор, счетчик, два запоминающих блока (ЗУ), измерительными ТТ, Однако оно не позво- 5 сумматор и осциллограф, по приведенной в ляет исследовать работу реледифференци- описании области применения и структуре альных защит в сложных режимах ПП, может применяться лишь только с целью например, КЗ со сдвинутыми по фазе тока- контроля метрологических характеристик, ми, ток К3 с высокочастотными составляю- воспроизводить только сигналы периодичещими. Кроме того, оно занимает весьма 10 ских функций неизменных от периода к пебольшие размеры производственных пло-, риоду и лишь только для контроля щадей (громоздко), сложно и трудоемко в функциональных слаботочных преобразоэксплуаФацйй, т .к." ну> <дается в постоянной . вателей аналоговых вычислительных машин настройке.. и систем автоматики. Это ограничение очеИзвестно также устройство для воспро- 15 видно из анализа работы по описанию устизведения ПП путем моделирования пере- ройства, в котором формирование ходного тока короткого замыкания, которое . имитационных сигналов производится засодержит блок запуска,.блок моделирова- меной аргумента t на периоде изменения ния первичного тока ПП, модели ТТ, фаэос- периодической функции аргументом N/l. двигающие устройства, усилители тока. По 20 Иначе периодическая функция на своем песутйипопринципудействияэтоустройство риоде заменяется N значениями, где N— является электронно-аналоговой моделью отношение частоты дискретизации к частоПП входных сигналов дифференциальной тесигнала.Такимобразом,задаваясь М(назащиты, содержащей известную аналого- пример N = 256) можно получить вую модель первичных токов КЗ и электрон- 25 определенную и постоянную погрешность . но-аналоговые модели ТТ, выполненные на преобразования на выходе ПАП для данной микроэлектронных элементах и имеющее частоты имитируемой периодической функпоэтому уменьшенные массогабаритные ции. Такой структурой построения достигаразмеры. Однако такое моделирование ется высокая точность преобразования при входных сигналов ПП для УРЗА имеет огра- 30 расширении диапазона частот. ничения в реализации всего необходимо ди- Однако это устройство по своим возапазона режимов для проверки работы можностям, обусловленным данной струкУРЗА из-за значительного усложнения и турой, имеет ограниченную область увеличения количества моделирующих.бло- применения по диапазону испытаний разков. Например, для моделирования трех- 35 личных УРЗА и не возможности воспроизвефазного броска намагничивающего тока дения непериодических ПП, Так, например, . или тем более тока КЗ с высокочастотными, при воспроизведении апериодических сои субгармоническими свободными состав- ставляющих в токах КЗ, в бросках токов наляющими потребуется большое количество . магничивания, затухающих блоков моделирования первичного тока, 40 высокочастотных слагающих токов КЗ, нака>кдый из которых воспроизводйл бы свою сыщениях TT â ПП и других непериодичегармонику и для данного режима требую- ских ПП потребовалось бы значительное щей своей отдельной, точной и длительной количество запоминающих блоков с изменастройки. Также для моделирования таких няемым объемом памяти и изменяемой в режимов как бросок тока намагничивания 45 каждом периоде структуройуправления. Косилового трансформатора потребуется от- личество и структура управления этих заподельный блок моделирования первичного минающих блоков завИсела бы от тока такого режима, т.к. требуется реализа- необходимого в данный момент ПП и контция другой математической модели режима. ролируемого УРЗА. Это усложняет устройКроме того, для моделирования вторичных 50 ство и не отвечает требованию токов различных ТТ, соединенных в разные универсальности, повышает сложность насхемы, в этом устройстве требуется индиви- стройки и эксплуатации, увеличивает вредуальная и длительная настройка блоков мя испытания, ограничивает область нелинейности в моделях ТТ и значительное применения и диайазон воспроизводимых усложнение последних при моделировании, 55 ПП в виде периодических функций для коннапример, каскадных ТТ. . тролирования слаботочных отдельно взятых

Известно также устройство воспроиэ- аналоговыхузловУРЗА. ведения ПП, используемое для контроля Таким образом перечисленные устройФ метрологических характеристик функцио- ства, в том числе и прототип, имеют огранинальных преобразователей (его варианты) чения по диапазону характеристик

1784928 воспроизводимых сигналов ПП, по диапазону контролируемых УРЗА (например, сложные режимы ПП для испытания многоплечевых дифференциальных защит), т.к, они не обладают универсальной структурой,независимой ни от характера моделируемогЬ ПП, ни от вида замещаемого объекта, ни от вида УРЗА,и не обладают возможностью испытания УРЗА в целом, не расчленяя на отдельные функциональные

10 преобразователи, в условиях максимально апазону функциональных возможностей ни по одному из видов.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет

20 воэможности воспроизведения непериодических переходных процессов при воздействии на- более ш.ирокий диапазон номенклатуры контролируемых объектов путем упрощения и универсализации структуры установки для электродинамических испытаний устройств релейной защиты и автоматики.

Поставленная цель достигается тем, что

30 в устройство, содержащее генератор тестовых воздействий, генератор тактовых импульсов, счетчик, первый и второй цифроаналоговые преобразователи, клеммы для подключения контролируемого УР3A, введены первый и второй формирователи коротких импульсов, логи: ческий инвертор НЕ, логический элемент И., RS-триггер, дешифратор, переключатель, первая и вторая группы цифроаналоговых

35 преобразователей. 40

В устройстве все признаки, указанные отличительной части формул ы,изобретения,. проявляют в процессе взаимодействия присущие им известные свойства. дающие каждый в, отдельности известный положительйый эффект, При этом обеспечивается сверхсуммарный технический эффект, обусловленный совокупностью указанных признаков, заключающийся в обеспечении реализации большего диапа- 50 зона ПП при неизменности и независимости структуры блоков и связей между ними от форм воСпроизводимых сигналов переходного процесса и от вида контролйруемоro УРЗА, за счет применения цифроаналоговых усилителей тока и напряжения, имеющих однотипную (универсальную) структуру преобразования информации и единую структуру и протокол внешнего управления этим преобразовани55 приближенных к реальным условиям работы УР3А в эксплуатации.

В целом, указанные устройства, в том числе и прототип, не удовлетворяют совре- 15 менным требованиям универсальности, дием в каждом канале независимую ни от количества каналов. нй от содержания преобразуемой информации.

На фиг,1 изображена структурная схема предлагаемого устройства воспроизведения переходных процессов в электрических цепях; на фиг,2 — основные осциллограммы входных и выходных сигналов элементов устройства в процессе, преобразования информации ПП; на фиг.3 — натурные осциллограммы BHBIIolotblx сигналов непериодических ПП на выходе устройства, сфотографированные с индикатора типа

ИМ-789 и осциллографа С1-76.

Устройство (фиг.1) содержит генератор тестовых воздействий (ГТВ) 1, логический инвертор НЕ 2, вход которого, объединенный с входом первого формирователя короткого импульса ФКИ 1 3 и с входом положительного инкрементирования единицы двоичного счетчика GT 4, подключен к управляющему синхровыходу ГТВ 1, управляющий синхровход которого подключен к выходу второго, формирователя коротко1о импульса ФКИ 2 и 5, вход которого соединен с выходом логического элемента И 6, первый вход которого соединен с выходоминвертора 2, а второй вход — с инверсным выходом RS-триггера 7, R-вход которого через переключатель блоков 31 8 подключен к соответствующему адресному выходу де шифратора DC 9, управляющий вход которого соединен с выходом ФКИ 1 3, а адресные входы — с информационными выходами счетчика 4, вход обнуления которого объединен с S-входом RS-триггера и подключен к выходу генератора тактовых импульсов ГТИ 10.

Генератор ГТИ 10, вырабатывая сигнал

"преобразование", подключен своим выходом к синхровходам всех блоков ЦАП, первой 11 и ЦАП второй 12 групп ЦАПов, информационные входы которых объединены и подключены к общей информационной шине, соединенной с выходом информационной шины ГТВ 1. При этом выходы ЦАП первой группы 11 являются соответствующими выходами установки по току, а второй группы 12 — no напряжению, В качестве ГТВ 1 может быть использована любая микроЗВМ либо персональный компьютер, имеющие физические выходы управляющих и информационн х шин, инвертор НЕ 2, счетчик 4, элемент И 6, дешифратор 9. ЦАП групп 11 и 12 являются функционально законченными микросхемными модулями и подключены по и.",вестным схемам.

Формирователи коротких импульсов

ФКИ 1 3 и ФКИ 2 5, генератор I ТИ IО

1784928 собраны по известным схемам. Связи в устройстве выполнены по магистрально-модульному принципу с асинхронным протоколом обмена.

Устройство, согласно предлагаемому изобретению, работает следующим образом. Заранее введенная любым способом информация о необходимом для воспроизведения в данный момент ПП располагается в определенной последовательности в оперативной памятй ГТВ 1, Переключателем S1

8 выбирается необходимое количество i токовых (i m) и j каналов напряжения (j К) в зависимости от вида и количества (n = 1+)) входных электрических цепей данного испытуемого УР3А, подключенного к выходным клеммам группы ЦАП 11 и группы ЦАП

12.

После пуска программы вывода информации иэ ГТВ 1 одновременно с появлением первого байта информации на выходе информационной шины, на управляющем синхровыходе .ГТВ 1 появится первый сигнал

СИМ (на фиг.2 показаны осциллограммы работы для (и=!+) = 3 + 3 = 6), который при поступлении через инвертор НЕ 2, логический элемент И 3 и ФКИ2 5 обеспечивает через определенное время (необходимое для записи информации) появление сигнала

СИП на синхровходе ГТВ 1 для подготовки выдачи очередного сигнал СИП и соответствующего байта информации.

Очередной сигнал СИМ, поступая на вход положительного инкрементирования единицы счетчика 4 и увеличивая его выходной двоичный код на единицу, подаваемый йа адресный вход дешифратора 9, через

ФКИ1 3 спустя время (определяемое временем инкрементирования счетчика 4) поступает также. на управляющий вход дешифратора 9, заставляя его последовательно во времени в соответствии с номерами поступающих сигналов СИМ выставлять на свих соответствующих выходах сигналы

"Запись 1", "Запись 2"...;, "Запись (i j) и так далее. При появлении сигнала СИМ с номером n=i+j, на п-ном выходе дешифратора, к которому подключен переключатель S1 8, RS-триггер 7 изменит свое состояние и на втором входе элемента И 6 исчезнет сигнал логической единицы, что приведет к прерыванию прохох<дения ответных сигналов

СИП на синхровход ГТВ 1, в результате этого он перейдет в. режим ожидания. Таким образом обеспечивается выдача. из ГТВ 1 выбранного числа байтов информации î ПП на первом цикле для выбранного числа каналов цифроаналогового преобразования информации.

При поступлении очередного сигнала

"Запись (1, j)" на вход разрешение записи соответствующего ЦЛПа с адресных выходов дешифратора 9 соответствующий байт информации и устанавливается на входе

ЦАПа с соответствующим адресом (номе: ром).

При генерировании очередного импульса генератор ГТИ 10, подключенный к входу

10 обнуления счетчика 4 и S-входу RS-триггера

7 переводит в исходное (нулевое) состояние информационные выходы счетчика и воз вращает в исходное состояние RS-триггер 7, положительным фронтом выходного им15 пульса которого через элемент И 6 ФКИ2 5 вырабатывает ответный сигнал СИП, что позволит ГТВ перейти от режима ожидания к новому(очередному) циклу преобразования информации, при генерировании очередно20 го импульса от генератора ГТИ 10 (сигнал

"Преобразование" ) по общей линии посту- пает также на синхровходы всех каналов цифроаналогового преобразования, которые воспроизводят в айалоговом виде оче-

25 редную координату (байт информации) переходного процесса в соответствующей входной цепи подключенного УРЗА, Таким образом достигается синхронное преобразование и воспроизведение ПП на всех вы30 ходах предлагаемого устройства.

По количеству каналов преобразования устройство не имеет принципиальных ограничений. Оно определяется лишь выбранным типом счетчика и дешифратора (так, 35 например, при К 155 ИЕ 7 и К156 ИДЗ вЂ” оно ограничено 16-ю). Точность воспроизводимых ПП определяется быстродействием

ГТВ и количеством выбранных каналов (так . для микроЭВМ "Электроника ДЗ-28" и для

4р, 8-МИ каналов можно получить точности вос. произведения ПП не менее 100 точек на период промышленной частоты). Длитель. ность воспроизводимых ПП при заданной точности определяется объемом оператив45 ной памяти ПЭВМ.

Таким образом, поставленная:цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства воспроизведения переходных процессов в электрических це5р пях достигается за счет упрощения и унификации структуры устройства, ее независимостью от параметров, режимов и форм переходных. процессов, от видов контролируемых УРЗА,от видов замещаемых

55 объектов. Получены также качественно новые возможности: многократного и точного повторения ПП; увеличение глубины диагностического контроля при отсутствии изменений и дополнений во внутренней структуре УРЗА, .

1784928

Технико-экономические йреимущества предлагаемого устройства зависят от области применения и использования и расчет эффекта в полном объеме не представляется возможным из-за отсутствия отечествен- 5 ных методик технико-экономических расчетов по критериям "надежность и устойчивость функционирования УРЗА", ущербов от ненадежности электроэнергети ческих систем или аналогичным критериям. 10

Кроме этой составляющей эффекта, определяемой всесторонней оценкой устойчивости функционирования и глубиной диагностического контроля без создания дополнительных и специально индивидуальнь1х для 15 каждого УРЗА устройств диагностирования, предлагаемое устройство имеет составляющую эффекта от экономии энергетических, материальных и трудовых затрат зависящую на каждом производственном или ла- 20 бораторном испытании от вида УР3А, количество которых на кр пных электрических станциях доходитдо нескольких сотен, а также при разработке и наладке новых

: УРЗА, при непредвиденном изменении ус- 25 ловий эксплуатации уже установленных или запроектированных к установке УР3А. Для этого достаточно иметь информацию о тех

ПП, в которых УРЗА должно быть устойчиво функционировать, полученную при осцил- 30 лографировании аварии в действующей системе, либо зафиксировэнную при производственных испытаниях, полученную на физических моделях или расчетах на

ЭВМ, 35

Устройство обладает свойством универсальности применения и поэтому конкретная оценка эффективности его использования зависит от его распространения в исследовательских проектных, на- 49 ладочных и эксплуатационных организаций и предприятий энергосистем.

Формула изобретения

Установка для электродинамических ис- 45 пыта ний устройств релейной защиты и авто-. матики, содержащая генератор тестовых воздействий, первый и второй цифроаналоговые преобразователи, двоичный счетчик и генератор тактовых импульсов, выход кото- 50 рого соединен с входом обнуления двоичного счетчика, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет возможности воспроизведения непериодических переходных процессов, в него введены первый и второй формирователи коротких импульсов, инвертор. дешифратор, элемент И RS-триггер, переключатель и первая и вторая группы цифроаналоговых преобразователей, информационные входы которых объединены с информационными входами первого и второго цифроаналоговых преобразователей и подключены к вьгходной йнформационной шийе генератора тестовых воздействий, выход первого цифроаналогового преобразователя и выходы цифроаналоговых преобразователей первой группы являются соответствующими выходами установки по току, а выход втор0го цифроаналогового преобразователя и выходы цифроаналоговых" преобразователей второй группы — соответствующими выходами установки по напряжению. входы" разрешения записи всех цифроаналоговых преобразователей соединены через шину с соответствующими адресными выходами дешифратора, один из которых через переключатель подключен к R-входу триггера, соедийенного S-входом с выходом генератора тактовых импульсов и с объединенными синхровходами цифроаналоговых преобразователей, управляющий синхровыход генератора тестовых воздействий соединен с входом инвертора, объединенным с входом первого формирователя коротких импульсов и со счетным входом двоичного счетчика, управляющий синхровход генератбра тестовых-Воздействий подключен к выходу второго формирователя коротких импульсов, вход которого соединен с выходом элемента И, первый вход которого подключен к выходу инвертора, а второй — к инверсному выходу триггера, адресные входы дешифратора подключены к соответствующим информационным. выходам двоичного счетчика, а вход синхронизации дешифратора соединен с выходом первбго формирователя коротких импульсов.

1784928

1784928

I с!

1784928

Ф у.

Составитель М.Додонов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректо А.Козо и

Редактор р . р з

Заказ 4363 Тираж д с м осударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент" r. Ужгород .Г, 1v жгород; ул. агарина, 101