Способ линеаризации проходной характеристики времяимпульсного омметра релейной защиты



Способ линеаризации проходной характеристики времяимпульсного омметра релейной защиты
Способ линеаризации проходной характеристики времяимпульсного омметра релейной защиты
Способ линеаризации проходной характеристики времяимпульсного омметра релейной защиты

 


Владельцы патента RU 2417479:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет" (RU)

Использование: в области электротехники. Технический результат - расширение функциональных возможностей и повышение точности. Согласно способу для получения линейной проходной характеристики между параметрами входного сопротивления короткого замыкания линии электропередачи zw.кз и длительности Δt1 генерируемых компаратором прямоугольных импульсов напряжения на основе периодической последовательности прямоугольных импульсов с длительностью Δt1 и частотой следования 2f формируют вторую периодическую последовательность прямоугольных импульсов напряжения с постоянной амплитудой, имеющих длительность Δt2=1/(2f)-Δt1 и частоту следования f. Из второй периодической последовательности выделяют гармонику с частотой f, амплитуда, действующее и среднее значения которой линейно связаны с величиной модуля zw.кз сопротивления короткого замыкания. При этом за линеаризованную проходную характеристику принимают функциональную зависимость, линейно связывающую величину модуля zкз полного сопротивления либо с амплитудой, либо с действующим, либо со средним значением выделенной гармоники напряжения с частотой f. 3 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к входящему в структуру релейной защиты объекта электротехнического назначения, например линии электропередачи W системы электроснабжения синусоидального переменного тока с частотой f (период Т=1/f)) времяимпульсному измерительному органу релейной защиты с двумя подведенными к нему электрическими величинами, одна из которых определяется действующим значением Iw синусоидального тока, протекающего в объекте электротехнического назначения, а другая определяется действующим значением Uw синусоидального напряжения на этом объекте, при этом времяимпульсный измерительный орган релейной защиты функционирует как времяимпульсный омметр релейной защиты, измерительная часть которого содержит компаратор с двумя входами и одним выходом, на котором при возникновении короткого замыкания на контролируемом релейной защитой электротехническом объекте генерируется выходной электрический сигнал uвых1 в виде периодической последовательности прямоугольных импульсов напряжения, длительность Δt1 импульсов которых косвенно связана с электрической удаленностью места короткого замыкания, определяемой модулем zw.кз=Uw.кз/Iw.кз входного сопротивления, например, линии электропередачи W при коротком замыкании на ней, т.е. Δt1(zw.кз).

Времяимпульсными омметрами релейной защиты, функционирующими по описанному принципу, например, являются времяимпульсные измерительные органы релейной защиты со способом формирования подводимых к компаратору электрических величин согласно [А.с. СССР 281610, МПК Н01Н 83/16. Реле сопротивления / В.А.Мамаев (СССР). - №1361064/24-7; заявл. 09.09.69; опубл. 14.09.70, бюл. №29] или [Пат. 2336590 РФ, МПК Н01Р 83/16. Способ формирования сравниваемых компаратором электрических величин во времяимпульсном измерительном органе сопротивления (омметре защиты) / В.А.Мамаев (RU); заявитель и патентообладатель Северо-Кавказский государственный технический университет. - №2007128680/09; заявл. 25.07.07; опубл. 20.10.08. Бюл. №29], причем в [Пат. 2336590 РФ] решена задача по повышению точности работы времяимпульсного измерительного органа релейной защиты за счет возведения в положительную степень n>1 подводимых к входам компаратора соответствующим образом сформированных электрических величин, при этом, если в [Пат. 2336590 РФ] использовать n=1, то компаратор будет функционировать в условиях, аналогичных его функционированию по [А.с. СССР 281610].

За ближайший прототип принят времяимпульсный измерительный орган по [Пат. 2336590 РФ], функционирующий как омметр защиты, но в котором при формировании соответствующих электрических величин степень n может принимать значения n≥1.

Существенный недостаток времяимпульсного омметра релейной защиты по прототипу [Пат. 2336590 РФ] - это наличие у него нелинейной проходной характеристики zw.кз(Δt1), связывающей модуль zw.кз сопротивления короткого замыкания со значением длительности Δt1 прямоугольного импульса, из периодической последовательности которых состоит напряжение uвых1 и которое при коротком замыкании на защищаемом объекте электротехнического назначения в пределах зоны ответственности времяимпульсного омметра релейной защиты генерируется на выходе его компаратора.

Предлагаемый в изобретении способ линеаризации проходной характеристики zw.кз(Δt1) применим к времяимпульсному измерительному органу релейной защиты, функционирующему как омметр релейной защиты, у которого, например, к первому входу компаратора подведено вызывающее его срабатывание мгновенное значение рабочего напряжения uр.кз(t), а к его второму входу подведено тормозное напряжение Uт.кз постоянного тока, при этом по прототипу рабочее напряжение uр.кз(t) является периодической последовательностью из однополярных импульсов мгновенных значений напряжений, полученных в результате возведения в положительную степень n≥1 модулей мгновенных значений синусоидального напряжения на выходе двухполупериодного выпрямителя, при этом подводимое к его входу синусоидальное напряжение функционально связано постоянным коэффициентом k1 с подводимым к токовому входу времяимпульсного омметра релейной защиты мгновенным значением синусоидального тока iкз(t)=Im.кзsin(2πf·t) с действующим значением , где ток iкз(t) через коэффициент трансформации трансформатора тока определяется синусоидальным током iw.кз(t) соответствующей фазы линии электропередачи W, т.е. при коротком замыкании на линии электропередачи W рабочее напряжение uр.кз(t), в общем случае, получают посредством возведения в положительную степень n≥1 модуля мгновенного синусоидального напряжения k1·iкз(t):

которое является периодической последовательностью однополярных импульсов с частотой следования fи1 и периодом Ти1:

При коротком замыкании в пределах контролируемой времяимпульсным омметром релейной защиты зоны ответственности, когда к входам компаратора приложены определяющие условие срабатывание времяимпульсного омметра релейной защиты напряжения

на выходе компаратора времяимпульсного омметра релейной защиты генерируется периодическая последовательность прямоугольных импульсов напряжения ивых1 с длительностью импульсов Δt1, которая на этом интервале времени определяется существованием неравенства (3), при этом подводимое ко второму входу компаратора времяимпульсного омметра релейной защиты тормозное напряжение Uт.кз, в общем случае, определяется выражением

где - абсолютное значение подводимого к входу напряжения времяимпульсного омметра защиты синусоидального напряжения uкз(t) с действующим значением Uкз; k2 - постоянный коэффициент, причем напряжение uкз(t) через коэффициент трансформации трансформатора напряжения определяется соответствующим мгновенным значением напряжения uw.кз(t), подведенного к первичной обмотке трансформатора напряжения, при этом коэффициенты k1 в (1) и k2 в (2) определяют уставку срабатывания zy (8) времяимпульсного омметра релейной защиты и, в конечном итоге, величиной zy задают зону его ответственности.

При коротком замыкании в зоне ответственности времяимпульсного омметра релейной защиты, когда возникает условие существования неравенства (3), на выходе входящего в измерительную часть времяимпульсного омметра релейной защиты компаратора формируется выходное напряжение uвых1, которое в предлагаемом изобретении рассматривается как первая периодическая последовательность однополярных прямоугольных импульсов, которая характеризуется частотой следования fи1, периодом Ти1 (2) и длительностью импульсов Δt1, которая на периоде Tи1 определяется интервалом времени, на котором соблюдается условие (3), при этом длительность импульсов Δt1 косвенно отражает результат деления подводимых к входам времяимпульсного омметра релейной защиты электрических величин, а именно действующего значения напряжения Uкз на действующее значение тока Iкз, т.е. длительность импульсов Δt1 при коротком замыкании в пределах контролируемой зоны через некоторую функцию имеет косвенную связь с модулем zкз=Uкз/Iкз полного сопротивления, рассчитываемым относительно входов этого измерительного органа защиты:

при этом в зависимости от электрической удаленности zкз короткого замыкания длительность Δt1 прямоугольных импульсов напряжения uвых1 во времяимпульсном омметре релейной защиты по прототипу изменяется от 0 при zкз=zy до Ти1 (2) при zкз=1 и с учетом коэффициентов трансформации трансформатора тока и напряжения значение zкз, в конечном итоге, связано с электрической удаленностью zw.кз места короткого замыкания, например на линии электропередачи W; при этом скважность qи1 и, следовательно, относительная длительность Δt1,∗ следующих друг за другом прямоугольных импульсов первой периодической последовательности однополярных прямоугольных импульсов напряжения uвых1 на выходе компаратора времяимпульсного омметра защиты определяется выражением

где частота fи1 и период следования импульсов Ти1 с частотой питающей сети f связаны выражениями (2), и также функционально связаны (5) с измеряемым на входе времяимпульсного омметра релейной защиты модулем zкз полного сопротивления короткого замыкания.

Проходная характеристика времяимпульсного омметра релейной защиты, связывающая контролируемый им параметр zкз с длительностью Δt1 импульсов на выходе компаратора в относительных единицах, в общем виде может быть представлена как

где zкз,∗=zкз/zy - относительное значение модуля сопротивления короткого замыкания, фиксируемого на входе времяимпульсного омметра релейной защиты, при этом модуль сопротивления уставки zy времяимпульсного омметра защиты определяют через отношение коэффициентов k1 к k2:

Существенным недостатком времяимпульсного омметра релейной защиты по прототипу [Пат. 2336590 РФ], является нелинейность проходной характеристики (7), которая обусловлена наличием в описывающем ее аналитическом выражении тригонометрической функции, аргументом которой является угол, определяемый через длительность Δt1 прямоугольных импульсов напряжения uвых1 на выходе компаратора. Нелинейность проходной характеристики времяимпульсного омметра релейной защиты снижает функциональные возможности использующей его релейной защиты, например в случае выполнения релейной защиты с выдержкой времени срабатывания tcp, зависимой от контролируемого времяимпульсным омметром релейной защиты параметра zкз, т.е. tср(zкз). Кроме того, нелинейная проходная характеристика (7) усложняет получение конечной информации по фиксируемому модулю удельного полного сопротивления zуд.w расстояния ℓw.кз=zкз/zуд.w до места повреждения на линии электропередачи W.

Технический результат, достигаемый в результате использования предлагаемого изобретения, состоит в формировании такого алгоритма функционирования измерительной части времяимпульсного омметра защиты, когда его проходная характеристика описывается уравнением прямой линии, которое в относительных единицах может быть представлена как:

где: kZ - постоянный безразмерный масштабный коэффициент;

Uгарм.кз,∗=А(1)m(Zкз,∗)/A(1)m(Zу,∗=1) - отношение значения амплитуды А(1)m(zкз,∗) гармоники u(1)гарм.кз(t) с частотой f (14), соответствующей текущему значению относительного модуля zкз,∗ сопротивлений короткого замыкания, к значению амплитуды А(1)m(zу,∗=1) этой гармоники, соответствующей срабатыванию времяимпульсного омметра релейной защиты при коротком замыкании на границе зоны его срабатывания, т.е. при zy,∗=1, при этом согласно изобретению гармонику с частотой f выделяют из специально формируемой второй периодической последовательности однополярных прямоугольных импульсов напряжения uвых2, параметры импульсов которой имеют постоянную амплитуду Аm, причем частота следования импульсов fи2 и длительность импульсов Δt2 которых определяются выражениями

т.е. частота fи2 равна частоте f системы синусоидального переменного тока, питающей объект электротехнического назначения, а длительность импульсов Δt2 определятся интервалом времени, на котором в условиях короткого замыкания соблюдается условие Uт.кз≥uр.кз(t), при этом в зависимости от величины контролируемого времяимпульсным омметром релейной защиты параметра zкз со способом линеаризации проходной характеристики по изобретению у времяимпульсного омметра защиты длительность импульсов Δt2 изменяется в диапазоне от Tи1=Т/2 при zкз,∗=1 до 0 при zкз,∗=0, при этом согласно изобретению формируемая вторая периодическая последовательность прямоугольных импульсов напряжения uвых2 характеризуется скважностью q2 и, следовательно, относительной длительностью импульсов Δt2∗, которые со скважностью q1 и длительностью Δt1,∗ первой периодической последовательности импульсов напряжения uвых1 на выходе компаратора связаны выражениями:

Наличие проходной характеристики со структурой по (9) при соответствующей технической реализации предлагаемого в изобретении способа линеаризации проходной характеристики существенно расширяет функциональные возможности времяимпульсный омметра релейной защиты, например, со способом формирования подводимых к компаратору электрических величин по прототипу [Пат. 2336590 РФ].

Теоретической основой предлагаемого изобретения является структура первой по номеру гармоники разложения в ряд Фурье периодической последовательности прямоугольных однополярных импульсов с постоянной амплитудой, частотой следования импульсов f и переменной скважности q [Электротехнический справочник: в 3 т. Т.1 Общие вопросы. Электротехнические материалы / Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г.Герасимова и др. - 7-е изд., испр. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1985. С.100, таблица 4.3, п.п.4].

Для получения согласно изобретению линейной проходной характеристики со структурой по выражению (9) на основе первой периодической последовательности прямоугольных импульсов напряжения uвых1 с частотой следования fи1=2f (2), генерируемой при коротком замыкании на выходе компаратора времяимпульсного омметра защиты, например по [Пат. 2336590 РФ], формируют вторую периодическую последовательность прямоугольных импульсов напряжения uвых2; имеющих постоянную амплитуду Аm, длительность импульсов Δt2 (11) и частоту следования fи2, равную частоте f (10), причем из второй периодической последовательности прямоугольных импульсов напряжения uвых2 согласно изобретению выделяют напряжение u(1)гарм.кз(t) гармоники с частотой f, т.е. выделяют первую по номеру гармонику из спектра гармоник, определяющих вторую периодическую последовательность прямоугольных импульсов напряжения uвых2, при этом мгновенное значение напряжение выделенной гармоники u(1)гарм.кз(t) с учетом решаемой в изобретении задачи определяется выражением:

где амплитуда выделенной гармоники с частотой f имеет структуру

которая показывает, что при постоянной амплитуде Аm прямоугольных импульсов формируемого согласно изобретению напряжения uвых2, амплитуда А(1)m(zкз,∗) выделяемой гармоники является линейной функцией от текущего значения относительного модуля zкз,∗ полного сопротивления короткого замыкания.

Таким образом, структура выражения (14) является теоретическим обоснованием предлагаемого способа линеаризации проходной характеристики времяимпульсного омметра релейной защиты, например по прототипу [Пат. 2336590 РФ], так как из этого выражения следует, что при постоянной амплитуде Аm такие фиксируемые у синусоидального напряжения u(1)гарм.кз(t) выделенной гармоники с частотой f(13) параметры, как амплитудное значение А(1)m(zкз,∗), действующее значение и среднее значение А(1) ср(zкз,∗)=Аm(zкз,∗)/π линейно связаны с величиной модуля zкз=zкз,∗·zу=Uкз/Iкз полного сопротивления, фиксируемого относительно входов по напряжению и току времяимпульсного омметра релейной защиты, в котором используют способ линеаризации проходной характеристики по изобретению, т.е. выделяемая согласно изобретению из напряжения uвых2 второй периодической последовательности прямоугольных импульсов гармоника u(1)гарм.кз(t) с частотой f (13) является тем информационным электрическим сигналом, посредством которого согласно изобретению решают задачу линеаризации проходной характеристики времяимпульсного омметра защиты, например по прототипу [Пат. 2336590 РФ].

Сущность изобретения состоит в способе линеаризации проходной характеристики времяимпульсного омметра релейной защиты, при этом его измерительная часть содержит компаратор с двумя входами и одним выходом, на котором при соблюдении условия срабатывания (3) генерируется напряжение uвых.1 первой периодической последовательности прямоугольных импульсов с частотой следования fи1, равной 2f (2), и длительностью импульса Δt1, которая функционально связана с контролируемым времяимпульсным омметром релейной защиты модулем zкз сопротивления короткого замыкания, определяемым через деление модуля напряжения Uкз на модуль Iкз, подводимых к соответствующим входам времяимпульсного омметра релейной защиты синусоидальных напряжения и тока, т.е. zкз=Uкз/Iкз, и отличается тем, что поставленную цель по линеаризации проходной характеристики времяимпульсного измерительного органа релейной защиты, например по прототипу [Пат. 2336590 РФ], обеспечивают формированием напряжения uвых.2 второй периодической последовательности прямоугольных импульсов, импульсы которой имеют постоянную амплитуду Аm, частоту следования f (10), и длительность импульсов Δt2, определяемую выражением (11), при этом в качестве средства линеаризации проходной характеристики используют информационный электрический сигнал в виде синусоидального напряжения u(1)гарм.кз(t) с частотой f (13), которую согласно изобретению выделяют из напряжения uвых.2, при этом амплитуда (14), а также действующее А(1)(zкз,∗) и среднее А(1)ср(zкз,∗) значения выделенной гармоники u(1)гарм.кз(t) имеет линейную связь с величиной относительного модуля zкз,∗ полного сопротивления короткого замыкания, фиксируемого на входе времяимпульсного омметра релейной защиты, что, в конечном итоге, обеспечивает согласно изобретению получение линейной проходной характеристики у времяимпульсного омметра релейной защиты, например, по сравнению с известными способами [А.с. СССР 281610; Пат. 2336590 РФ] формирования подводимых к соответствующим входам компаратора электрическими величинами, а именно рабочего напряжения uр.кз(t) (1) тормозного напряжения Uт.кз (4), которые заключаются в том, что на первый вход компаратора подают вызывающее его срабатывание рабочее напряжение uр.кз(t) (1), которое получают путем возведения в положительную степень n≥1 однополярных импульсов напряжения, которые являются модулем мгновенного значения напряжения и которое получают посредством двухполупериодного выпрямления мгновенного значения изменяющегося с частотой f синусоидального напряжения k1·iкз(t), которое постоянным коэффициентом k1 связано с током iкз(t), подводимым к токовому входу времяимпульсного омметра релейной защиты, причем частота fи1 следования импульсов напряжения uр.кз(t) (1) равна удвоенной частоте f сети (2), при этом на второй вход компаратора подают вызывающее его несрабатывание тормозное напряжение Uт.кз постоянного тока, которое формируют на основе выражения (4) возведением в положительную степень n≥1 абсолютного значения напряжения комплексного напряжения связанного постоянным коэффициентом k2 с подводимым к входу напряжения времяимпульсного омметра релейной защиты синусоидальным напряжением uкз(t), при этом абсолютное значение напряжения получают посредством выпрямления и сглаживания синусоидального напряжения k2·uкз(t).

Сущность способа линеаризации проходной характеристики по изобретению поясняет пример его использования применительно к времяимпульсному ненаправленному омметру релейной защиты по прототипу [Пат. 2336590 РФ], что, в конечном итоге, позволяет получить модернизированный времяимпульсный омметр релейной защиты с линейной проходной характеристикой, при этом подводимые к входам компаратора электрические величины сформированы согласно используемым в прототипе алгоритмам (1) и (4) при условии, что используют степень n=1. Функционирование измерительной части времяимпульсного омметра релейной защиты поясняется в условиях короткого замыкания в точке КЗ на линии электропередачи W (фиг.1) системы электроснабжения с частотой питающего напряжения, равной f.

На фиг.1 приведена функциональная блок-схема построения измерительной части времяимпульсного омметра релейной защиты с одним из возможных вариантов реализации способа линеаризации проходной характеристики по изобретению, при этом, в конечном итоге, модернизированный времяимпульсный омметр релейной защиты обеспечивает получение информационного электрического сигнала в виде гармонического сигнала u(1)гарм.кз(t) с частотой f, который выделяют селективным фильтром из специально сформированного напряжения uвых.2 второй периодической последовательности прямоугольных импульсов, при этом амплитуда гармонического сигнала с учетом коэффициентов трансформации трансформатора тока ТА и трансформатора напряжения TV линейно связана как с электрическим удалением zw.кз места короткого замыкания на линии электропередачи W, так и линейно связана с расстоянием ℓw.кз=zкз/zуд.w до места короткого замыкания на линии электропередачи W; на фиг.2 приведены эпюры напряжений в обозначенных на фиг.1 латинскими буквами в характерных точках функциональной блок-схемы; на фиг.3 приведены в относительных единицах соответствующих величин две зависимости, из которых зависимость zкз,∗(U(1)гарм,∗) является проходной характеристикой модернизированного времяимпульсного омметра релейной защиты, при этом коэффициент kz в (9) принят равным единице (kz=1), а зависимость zкз,∗(Δt1,∗) является проходной характеристикой времяимпульсного омметра релейной защиты по прототипу [Пат. 2336590 РФ].

На токовый вход времяимпульсного омметра релейной защиты (фиг.1) от трансформатора тока ТА подан синусоидальный ток iкз(t), на вход напряжения времяимпульсного омметра релейной защиты от трансформатора напряжения TV подано синусоидальное напряжение uкз(t), при этом посредством селективного фильтра 10 выделяют электрический сигнал в виде гармоники u(1)гарм.кз(t) (13) с частотой f, которая согласно изобретению является тем информационным сигналом, у которого величина амплитуды (14) линейно связана с информацией о величине относительного значения модуля сопротивления zкз,∗ и, следовательно, о величине модуля zкз=zкз,∗·zу полного сопротивления короткого замыкания, рассчитываемого относительно входов модернизированного времяимпульсного омметра релейной защиты.

На фиг.1 обозначены: 1 - субблок, имеющий постоянный, но регулируемый коэффициент передачи k1, который из подводимого к его входу синусоидального тока iкз(t) формирует на своем выходе электрическое синусоидальное напряжение ua=k1·iкз(t) (фиг.2а); 2 - субблок, который на основе двухполупериодного выпрямления из напряжения ua на его входе (фиг.2а) согласно (1) формирует напряжение , которое является модулем мгновенного синусоидального напряжения ua и образует периодическую последовательность однополярных импульсов напряжения из полусинусоид с частотой следования fи1 (2) (фиг.2б), при этом подаваемое на первый вход Вх.1 компаратора 5 напряжение ub является рабочим напряжением uр.кз(t) (1); 3 - субблок, имеющий постоянный, но регулируемый коэффициент передачи k2, который из подводимого к его входу синусоидального напряжения uкз(t) формирует на своем выходе синусоидальное напряжение, равное k2·uкз(t), которое поступает на вход субблока 4; 4 - субблок, который из подводимого к его входу синусоидального напряжения k2·uкз(t) на своем выходе согласно (4) формирует тормозное напряжение uc=Uт.кз постоянного тока (фиг.2в), которое определяется абсолютным значением подводимого к времяимпульсному омметру релейной защиты тормозного синусоидального напряжения uкз(t), причем в основе функционирования этого субблока используют схему выпрямления с фильтром, при этом тормозное напряжение uс=Uт.кз поступает на второй вход Вх.2 компаратора 5; 5 - компаратор, который сравнивает поступающие на его входа Вх.1 и Вх.2 соответственно рабочее (фиг.2б) и тормозное (фиг.2в) напряжения и при возникновении условия срабатывания (3) генерирует на своем выходе напряжение ud=uвых1 (фиг.2г), которое согласно описанию изобретения считают первой периодической последовательностью прямоугольных импульсов с частотой fи1 (2), длительность Δt1 которых нелинейно связана с величиной модуля сопротивления zкз (5); 6 - субблок, который согласно изобретению на основе поступающих на его вход прямоугольных импульсов ud с частотой следования fи1 на своем выходе формирует напряжение ue (фиг.2д), которое является периодической последовательностью прямоугольных импульсов с частотой следования fи1=f, но длительность Δt2 которых по изобретению определяется выражением (11). Согласно изобретению для получения информационного электрического сигнала в виде напряжения u(1)гарм.кз(t) гармоники с частотой f со структурой по (13), в схеме на фиг.1 предусмотрено формирование напряжения uh (фиг.2з), которое согласно изобретению является формируемой второй периодической последовательностью прямоугольных импульсов напряжения uвых2 с постоянной амплитудой Аm и с длительностью Δt2, которая определяется выражением (11), но при этом частота их следования fи2 равна частоте f сетевого напряжения (10), т.е. в два раза меньше, чем частота следования fи1 прямоугольных импульсов напряжения ud=uвых.1 на выходе компаратора 5.

Схемотехнические решения получения напряжения uвых2 (напряжение uh на фиг.2з), которое согласно изобретению рассматривают как формируемую вторую периодическую последовательность прямоугольных импульсов, могут быть различны.

На фиг.1 задачу уменьшения частоты периодической последовательности импульсов напряжения ue (фиг.2д) в два раза при сохранении их длительности Δt2 решают путем формирования вспомогательной периодической последовательности прямоугольных импульсов напряжения ug (фиг.2ж) с длительностью импульсов Δt3 при частоте следования f и синхронизированной с напряжением ua, при этом длительность Δt3, например, может быть равна половине периода Т:

Вспомогательную периодическую последовательность прямоугольных импульсов напряжения ug формируют посредством субблоков 7 и 8, при этом субблок 7 обеспечивает фазовое смещение на угол φ° (на время tφ=φ°/(360°·f)) подводимого к его входу напряжения ua и получения на его выходе вспомогательного синусоидального напряжения uf с частотой f (на фиг.2е угол смещения принят равным φ°=90°, т.е. tφ=0,25/f), из которого субблок 8 на своем выходе формирует синхронизированные с напряжением uf (фиг.2е) однополярные импульсы напряжения ug (фиг.2ж) с частотой следования f длительностью Δt3 (15), появление которых, например, привязано к положительным мгновенным значениям синусоидального напряжения uf; 9 - субблок, имеющий два входа и который посредством логического умножения (ue&ug) подводимых к ним двух сигналов и импульсного усилителя генерирует на своем выходе согласно изобретению вторую периодическую последовательность прямоугольных импульсов uвых2=uh (фиг.2з) с частотой следования f, длительностью импульсов Δt2 и постоянной амплитудой Аm, при этом на первый вход субблока 9 от субблока 6 подают импульсы напряжение ue (фиг.2д), а на его второй вход от субблока 8 подают импульсы напряжения ug (фиг.2ж); 10 - селективный фильтр, который из подводимого к его входу второй периодической последовательности прямоугольных импульсов напряжения uh=uвых2 на своем выходе (точка k на фиг.2и) согласно сути изобретения выделяет напряжение uk=u(1)гарм.кз(t) гармоники с частотой f, т.е. первую по номеру гармонику из спектра гармоник напряжения uh=uвых2, амплитуда которой определяется выражением (14), т.е. мгновенное значение напряжение u(1)гарм.кз(t) выделенной гармоники с частотой f по изобретению является тем информационным электрическим сигналом, у которого значения амплитуды А(1)m(zкз,∗), действующего A(1)(zкз,∗) и среднего А(1)ср(zкз,∗) линейно связаны с величиной контролируемого времяимпульсным омметром релейной защиты параметра zкз,∗.

На фиг.3 в относительных единицах изображены проходные характеристики сопоставляемых времяимпульсных омметров релейной защиты, где функциональная зависимость zкз,∗(U(1)гарм,∗) отображает линейную проходную характеристику модернизированного времяимпульсного омметра релейной защиты, в котором использованы способы формирования подводимых к компаратору электрических величин, аналогичные используемым в прототипе [Пат. 2336590 РФ], но его измерительная часть дополнена схемными компонентами, совокупность которых реализует способ линеаризации проходной характеристики по предлагаемому изобретению, при этом функциональная зависимость zкз,∗(Δt1,∗) отображает нелинейную проходную характеристику, которую имеет времяимпульсный омметр релейной защиты по прототипу [Пат. 2336590 РФ], причем в качестве относительных величин по оси абсцисс принято отношение zкз,∗=zкз/zy и по оси ординат приняты соответственно отношение U(1)гарм,∗=А(1)m(zкз,∗)/A(1)m(zy=1) и Δt1,∗=2Δt1·f(6).

Сопоставление графиков zкз,∗ (U(1)гарм,∗) и zкз,∗(Δt1,∗) на фиг.3 показывает эффективность предложенного способа линеаризации проходной характеристики времяимпульсного омметра релейной защиты.

Расширение функциональных возможностей времяимпульсного омметра защиты с предложенным способом линеаризации его проходной характеристики может быть основано, например, на: регулировании длительности импульсов Δt3 (фиг.2ж); изменении угла φ° сдвига фаз (фиг.2е); возможностью построения многоступенчатой защиты и защиты с зависимым от удаленности короткого замыкания временем срабатывания; так как выделяемая гармоника u(1)гарм.кз(t) имеет частоту, равную частоте f питающего электротехнический объект синусоидального напряжения, например, возможно использовании выделенной гармоники u(1)гарм.кз(t) для синтеза времяимпульсного измерительного органа релейной защиты направленного действия и решения других практических задач.

Предлагаемый способ линеаризации проходной характеристики времяимпульсного измерительного органа релейной защиты может быть реализован с использованием известных в технике синтеза измерительных органов релейной защиты, автоматики и электроники схемотехнических решений.

Способ линеаризации проходной характеристики времяимпульсного омметра релейной защиты, входящей в структуру функционирующей в среде электроснабжения синусоидального тока с частотой f релейной защиты объекта электротехнического назначения, и имеющего вход по току и вход по напряжению, измерительная часть которого содержит компаратор с двумя входами и одним выходом, на котором при коротком замыкании на объекте электротехнического назначения формируется с частотой следования 2f первая периодическая последовательность однополярных прямоугольных импульсов напряжения с длительностью Δt1, которая нелинейной функцией связана с модулем полного сопротивления zкз, определяемого через отношение модуля напряжения к модулю тока, подводимых к времяимпульсному омметру релейной защиты соответствующих синусоидальных электрических величин, при этом появление импульсов с длительностью Δt1 является следствием сравнения поданного на первый вход компаратора вызывающего его срабатывание мгновенного значения рабочего напряжения, сформированного возведением в положительную степень n≥1 модуля мгновенного синусоидального напряжения, линейно связанного с подводимым к токовому входу времяимпульсного омметра релейной защиты синусоидальным током, при этом ко второму входу компаратора подведено вызывающее его несрабатывание тормозное напряжение постоянного тока, которое сформировано возведением в ту же положительную степень n, которую используют при получении рабочего напряжения, абсолютного значения синусоидального напряжения, подводимого к входу напряжения времяимпульсного омметра защиты, отличающийся тем, что на основе первой периодической последовательности однополярных прямоугольных импульсов напряжения формируют напряжение в виде второй периодической последовательности прямоугольных импульсов с постоянной амплитудой и частотой следования, равной частоте питающей сети f, и длительностью прямоугольных импульсов, равной Δt2=1/(2f)-Δt1, из которой выделяют гармонику напряжения с частотой f, которую рассматривают как информационный синусоидальный сигнал, у которого амплитуда, действующее и среднее значения линейно связаны с фиксируемым относительно входа времяимпульсного омметра релейной защиты модулем zкз полного сопротивления, при этом за линеаризованную проходную характеристику времяимпульсного омметра релейной защиты принимают функциональную зависимость, линейно связывающую величину модуля zкз полного сопротивления либо с амплитудой, либо с действующим, либо со средним значением выделенной гармоники напряжения с частотой f.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано во всех видах защит, преимущественно микропроцессорных. .

Изобретение относится к релейной защите электрических систем или любых иных энергообъектов. .

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и связано с обучением релейной защиты. .

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике, конкретно к релейной защите, и может быть применено вне зависимости от состава информационной базы защиты и вида энергообъектов.

Изобретение относится к электрической защите энергосистемы, а именно к способу электрической защиты линии электропередачи (ЛЭП) на дистанционном принципе действия.

Изобретение относится к релейной защите и автоматике электрических систем. .

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и может быть использовано для линий электропередачи, генераторов, трансформаторов и тому подобное. .

Изобретение относится к релейной защите электических сетей, к классу реле сопротивления, в которых отдельно определяется величина сопротивления и его угол. .

Изобретение относится к электротехнике. .

Изобретение относится к области электротехники, а именно к измерительному органу релейной защиты и противоаварийной автоматики со свойствами омметра защиты, который при коротком замыкании на контролируемом защитой электротехническом объекте системы электроснабжения (линия электропередачи, блок трансформатор-линия электропередачи, генератор, электродвигатель и другие объекты) промышленной частоты f, например f=50 Гц, генерирует некоторый выходной аналоговый электрический сигнал uвых, у которого хотя бы один из параметров функционально связан, например, с модулем zкз комплексного входного сопротивления петли короткого замыкания при коротком замыкании на контролируемом омметром защиты объекте, что, например, при повреждении на линии электропередачи позволяет определить расстояние lкз до места короткого замыкания, так zкз=zуд·2lкз , где zуд - модуль полного удельного сопротивления линии электропередачи; построить дистанционную защиту с временем срабатывания защиты tc.з, функционально связанную с величиной сопротивления zкз, т.е.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к измерительному органу сопротивления, используемому в дистанционной защите линии электропередачи системы электроснабжения, в частности к способу формирования двух электрических величин, подводимых к компаратору реле полного сопротивления, функционирующего в зоне срабатывания как омметр, у которого на выходе компаратора формируется информационный сигнал, по крайней мере, один из параметров которого однозначно связан с величиной сопротивления линии до места короткого замыкания (Федосеев A.M.

Изобретение относится к электротехнике , в частности к релейной защите . .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах релейной защиты и автоматики электрических систем
Наверх