Способ компенсации погрешностей трансформатора тока в переходных режимах

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться на крупных электрических станциях и подстанциях высокого и сверхвысокого напряжения. Технический результат состоит в повышении точности компенсации погрешностей за счет учета начальной остаточной магнитной индукции в сердечнике. Способ компенсации погрешностей заключается в том, что фиксируют массив мгновенных значений вторичного тока указанного трансформатора тока, вычисляют потокосцепление вторичной обмотки и магнитной индукции в его сердечнике. Затем путем преобразования магнитной индукции получают сигнал, пропорциональный намагничивающему току трансформатора тока, и суммируют полученный сигнал с сигналом, пропорциональным вторичному току трансформатора тока, получая тем самым сигнал, пропорциональный первичному току, приведенному к вторичной цепи. При фиксации мгновенных значений вторичного тока дополнительно фиксируют момент насыщения, причем до появления сигнала о насыщении сердечника значения приведенного к вторичной цепи первичного тока приравнивают значениям вторичного тока. После появления сигнала о насыщении сердечника по знаку мгновенного значения вторичного тока определяют знак магнитной индукции насыщения сердечника. После этого вычисляют приращение потокосцепления и магнитной индукции на насыщенном участке характеристики намагничивания сердечника. Затем суммируют полученное приращение магнитной индукции со значением магнитной индукции насыщения и путем преобразования полученной суммы получают сигнал, пропорциональный намагничивающему току. После этого дополнительно вычисляют и фиксируют превышение интегральным, например, действующим значением вторичного тока заданного уровня. При наличии сигнала о превышении интегральным, например, действующим значением вторичного тока заданного уровня суммируют сигналы, пропорциональные вторичному и намагничивающему токам, получая тем самым сигнал, пропорциональный первичному току, приведенному к вторичной цепи. Если интегральное, например, действующее значение вторичного тока в течение заданного времени не превышает заданный уровень, то значение приведенного к вторичной цепи первичного тока приравнивают значению вторичного тока. 6 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к электротехнике и может использоваться на крупных электрических станциях и подстанциях высокого и сверхвысокого напряжения для обеспечения быстродействия и селективности устройств релейной защиты при насыщении в переходных режимах ферромагнитных сердечников трансформаторов тока (ТТ), не имеющих немагнитного зазора.

В настоящее время трансформаторы тока, ферромагнитные сердечники которых не имеют немагнитного зазора, являются основными источниками информации для устройств релейной защиты и автоматики элементов электрических станций, подстанций и линий электропередачи. Опыт эксплуатации показал, что погрешности ТТ, возникающие в переходных режимах, приводят в ряде случаев к неселективным срабатываниям быстродействующих устройств релейной защиты (в частности, первых ступеней дистанционных защит линий электропередачи от однофазных коротких замыканий (КЗ)). По указанной причине обеспечение правильного функционирования быстродействующих устройств релейной защиты при насыщении сердечников ТТ является актуальной задачей. Одним из возможных путей решения данной задачи является компенсация погрешностей ТТ.

Идеология предлагаемого изобретения основана на использовании обратной модели ТТ, что пояснено ниже.

Для вторичной цепи ТТ может быть записано уравнение второго закона Кирхгофа

где Ψ2 - потокосцепление вторичной обмотки;

i2 - мгновенное значение вторичного тока;

R2, L2 - активное сопротивление и индуктивность вторичной цепи, соответственно.

В свою очередь,

Ψ2=w2scmB,

где w2,scm - соответственно, число витков вторичной обмотки и поперечное сечение активной стали сердечника;

В - магнитная индукция в сердечнике.

После интегрирования левой и правой части уравнения (1), получаем

где Ψ0 - начальное (остаточное) потокосцепление.

После деления обеих частей уравнения (2) на произведение w2scm имеем

где В0 - начальная (остаточная) магнитная индукция.

Зная зависимость намагничивающего тока ТТ i0 от магнитной индукции В, можно путем нелинейного преобразования правой части уравнения (3) получить мгновенное значение намагничивающего тока, т.е.

Просуммировав полученный намагничивающий ток со вторичным током, получаем приведенный ко вторичной цепи первичный ток ТТ, т.е.

Таким образом, в обратной модели ТТ с помощью операции интегрирования известного вторичного тока, преобразования полученного интеграла в сигнал, пропорциональный намагничивающему току ТТ, и суммирования сигналов, пропорциональных вторичному и намагничивающему токам ТТ, получают приведенный ко вторичной цепи сигнал, пропорциональный первичному току ТТ.

Задачу компенсации погрешностей можно решить с использованием аналоговой или дискретной обратной модели ТТ.

Известен способ компенсации погрешностей ТТ, предложенный в [Компенсация погрешностей трансформаторов тока в схемах релейной защиты и автоматики / Кужеков С.Л., Зинченко В.Ф., Чмыхалов Г.Н. - Известия вузов. Электромеханика, 1976, №7, стр. 721, рис. 4]. Указанный способ заключается в том, что производят дуальную замену вторичного тока ТТ напряжением, интегрируют указанное напряжение, заменяют нелинейное преобразование напряжения кусочно-линейным и суммируют полученные напряжения.

Недостатком указанного способа является невозможность учета наличия начальной (остаточной) магнитной индукции в ТТ.

Известен способ компенсации погрешностей ТТ, предложенный в [Компенсация погрешностей трансформаторов тока в схемах релейной защиты и автоматики / Кужеков С.Л., Зинченко В.Ф., Чмыхалов Г.Н. - Известия вузов. Электромеханика, 1976, №7, стр. 721, рис. 2]. Этот способ заключается в том, что производят дуальную замену вторичного тока ТТ напряжением, а сигнал, пропорциональный намагничивающему току ТТ, формируют без использования операции интегрирования путем моделирования намагничивающей ветви схемы замещения ТТ. Достоинством указанного способа является возможность учета остаточной (начальной) начальной магнитной индукции в ТТ.

Недостатком способа является невозможность обеспечения одинакового характера затухания остаточной индукции в реальном ТТ и его модели. Вторым недостатком способа является невысокая точность компенсации погрешностей ТТ.

Известен также способ компенсации погрешностей ТТ по измеренным значениям вторичного тока, описанный в статье [Повышение достоверности работы измерительных цепей релейной защиты. / Ванин В.К., Амбросовская Т.Д., Попов М.Г., Попов С.О., - Электрические станции 2015, №11, стр. 33, выражения (8)-(10)]. Способ заключается в том, что фиксируют начальные значения вторичного тока ТТ, по указанным значениям рассчитывают начальные значения производной вторичного тока и предполагаемого начального значения производной первичного тока, производят интегрирование полученных производных, вычисляют новые значения индуктивности и взаимной индуктивности и определяют новые значения первичного тока. Процесс уточнений продолжают до тех пор, пока не будет обеспечена заданная точность вычисления первичного тока.

Указанное техническое решение имеет существенный недостаток: оно не имеет возможности учета начальной (остаточной) магнитной индукции в сердечнике ТТ. Как показали расчеты, неучет последней в переходном режиме короткого замыкания (КЗ) при номинальной нагрузке на ТТ и кратности первичного тока, равной 15, может привести к ошибке в компенсации погрешностей до 1000% (Приложение).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению (прототипом) является способ компенсации погрешностей ТТ по измеренным значениям вторичного тока, описанный в книге [Стогний Б.С. Теория высоковольтных измерительных преобразователей переменного тока и напряжения. - Киев: Наукова думка, 1984, стр. 158, рис. 33]. Способ заключается в том, что фиксируют мгновенные значения вторичного тока указанного трансформатора тока, вычисляют потокосцепление вторичной обмотки и магнитной индукции в его сердечнике, путем преобразования магнитной индукции получают сигнал, пропорциональный намагничивающему току трансформатора тока, и суммируют полученный сигнал с сигналом, пропорциональным вторичному току трансформатора тока, получая тем самым сигнал, пропорциональный первичному току, приведенному ко вторичной цепи трансформатора тока.

Недостатками способа являются невозможность его использования для компенсации погрешностей ТТ с ферромагнитным сердечником, не имеющим немагнитного зазора, а также невозможность учета наличия начальной (остаточной) магнитной индукции в ТТ.

Задачей изобретения является повышение устойчивости функционирования в переходных режимах быстродействующих устройств релейной защиты, подключенных к ТТ с ферромагнитными сердечниками, не имеющими немагнитного зазора. Технический результат заключается в повышении точности компенсации погрешностей ТТ за счет учета начальной (остаточной) магнитной индукции в сердечнике ТТ.

Поставленная задача решается предложенным способом компенсации погрешностей трансформатора тока, заключающимся в том, что фиксируют массив мгновенных значений вторичного тока указанного трансформатора тока, вычисляют потокосцепление вторичной обмотки и магнитной индукции в его сердечнике. Затем путем преобразования магнитной индукции получают сигнал, пропорциональный намагничивающему току трансформатора тока, и суммируют полученный сигнал с сигналом, пропорциональным вторичному току трансформатора тока, получая тем самым сигнал, пропорциональный первичному току, приведенному ко вторичной цепи трансформатора тока. При фиксации мгновенных значений вторичного тока трансформатора тока дополнительно фиксируют момент насыщения трансформатора тока, причем до появления сигнала о насыщении сердечника трансформатора тока значения приведенного ко вторичной цепи трансформатора тока первичного тока приравнивают значениям вторичного тока указанного трансформатора тока. После появления сигнала о насыщении сердечника трансформатора тока по знаку мгновенного значения вторичного тока определяют знак магнитной индукции насыщения сердечника указанного трансформатора тока. После этого вычисляют приращение потокосцепления и магнитной индукции на насыщенном участке характеристики намагничивания сердечника трансформатора тока. Затем суммируют полученное приращение магнитной индукции со значением магнитной индукции насыщения и путем преобразования полученной суммы получают сигнал, пропорциональный намагничивающему току трансформатора тока. После этого дополнительно вычисляют и фиксируют превышение интегральным, например, действующим значением вторичного тока трансформатора тока заданного уровня. При наличии сигнала о превышении интегральным, например, действующим значением вторичного тока трансформатора тока заданного уровня, суммируют сигналы, пропорциональные вторичному и намагничивающему токам трансформатора тока, получая тем самым сигнал, пропорциональный первичному току, приведенному ко вторичной цепи трансформатора тока.

Если интегральное, например, действующее значение вторичного тока трансформатора тока в течение заданного времени не превышает заданный уровень, то значение приведенного ко вторичной цепи первичного тока приравнивают значению вторичного тока указанного трансформатора тока.

Теоретической базой предлагаемого изобретения является следующее. Известно, что в каждом периоде первичного тока ТТ существуют интервалы времени, на протяжении которых магнитная индукция по модулю не превышает магнитную индукцию насыщения BS. На этих интервалах полная погрешность ТТ для мгновенных значений не превосходит 5% - 10%, т.е. имеет место достаточно точная трансформация тока. В момент окончания интервала достаточно точной трансформации магнитная индукция достигает значения +BS или -BS. Если известно, что в данный момент сердечник ТТ насытился, то в дальнейшем можно контролировать его магнитное состояние с помощью обратной модели ТТ, приняв, что в момент насыщения магнитная индукция равна индукции насыщении, взятой с соответствующим знаком. Затем, вычисляя по обратной модели ТТ приведенный ко вторичной цепи его первичный ток, можно осуществить компенсацию погрешностей ТТ.

Описание предлагаемого способа целесообразно провести на примере его реализации в устройстве для компенсации погрешностей трансформаторов тока в переходных режимах.

На фигуре 1 приведена функциональная схема устройства для компенсации погрешностей ТТ в переходных режимах; на фигуре 2 приведена функциональная схема блока расчета приращений магнитной индукции 1; на фиг. 3 приведена функциональная схема блока расчета намагничивающего тока 2 ТТ; на фиг. 4 приведена функциональная схема блока формирования значений +BS; -BS магнитной индукции насыщения ТТ 6; на фиг. 5 приведена функциональная схема блока контроля наличия вторичного тока ТТ 7; на фиг. 6 приведена функциональная схема блока 8 управления ключом 3.

Функциональные связи в предлагаемом устройстве следующие. Первый вход 1.1 блока расчета приращений магнитной индукции 1 подключен к выходу трансформатора тока ТТ с ферромагнитным сердечником, не имеющим немагнитного зазора, погрешности которого необходимо компенсировать. Выход 1.3 блока 1 соединен с первым входом 2.1 блока расчета намагничивающего тока 2 ТТ. Выход 2.3 последнего соединен со входом 3.1 управляемого ключа 3, выход которого 3.3 соединен со вторым входом 4.2 сумматора 4 вторичного и намагничивающего токов ТТ. Первый вход 4.1 сумматора 4 вторичного и намагничивающего токов ТТ подключен к выходу трансформатора тока ТТ. Вход 5.1 детектора насыщения 5 ТТ подключен к выходу трансформатора тока ТТ. Выход 5.2 детектора насыщения 5 ТТ соединен со вторым (дополнительным) входом 1.2 блока 1, предназначенным для сброса накопленного сигнала. Вход 6.1 блока 6 формирования значений +BS; -BS магнитной индукции насыщения ТТ подключен к выходу ТТ. Выход 6.3 блока 6 формирования значений +BS; -BS магнитной индукции насыщения ТТ подключен ко второму (дополнительному) входу 2.2 блока расчета намагничивающего тока ТТ 2. Выход 5.2 детектора насыщения 5 ТТ также соединен со вторым входом 6.2 блока 6 формирования значений +BS; -BS магнитной индукции насыщения ТТ. Вход 7.1 блока контроля наличия вторичного тока ТТ i2 7 подключен к выходу трансформатора тока ТТ. Первый вход 8.1 блока управления 8 ключом 3 подключен к выходу 5.2 детектора насыщения 5 ТТ, а второй его вход 8.2 подключен к выходу 7.2 блока контроля 7 наличия вторичного тока ТТ i2. Выход 8.3 блока управления 8 ключом 3 подключен к управляющему входу 3.2 управляемого ключа 3. Выход сумматора 4 вторичного и намагничивающего токов ТТ подключен к выходу устройства.

Элементы функциональной схемы могут быть реализованы, например, с помощью аналоговых и дискретных микросхем средней интеграции или с помощью микропроцессорного устройства, выполненного с возможностью реализации функции предлагаемого устройства.

При этом блок расчета приращений магнитной индукции 1 (фиг. 2) содержит линейные преобразователи M1 и M2, входы которых подключены к выходу ТТ. Выход линейного преобразователя M1 подключен к входу 1 интегратора ∫. Вход 2 интегратора ∫ подключен ко входу 1.2 блока расчета приращений магнитной индукции 1. Выходы интегратора ∫ и линейного преобразователя М2 подключены ко входам 1 и 2 сумматора Σ1, соответственно. В свою очередь, выход сумматора Σ1 подключен ко входу масштабного преобразователя М3, выход которого подключен к выходу 1.3 блока расчета приращений магнитной индукции 1.

Блок расчета намагничивающего тока 2 ТТ (фиг. 3) содержит сумматор Σ2, блок нелинейности Н=ƒ(В), где Н - напряженность магнитного поля, В - магнитная индукция, и линейный преобразователь М4. Входы 1 и 2 сумматора Σ2 подключены, соответственно, ко входам 2.1 и 2.2 блока расчета намагничивающего тока 2 ТТ. Выход сумматора Σ2 подключен к входу блока нелинейности Н=ƒ(В). Выход последнего подключен к входу линейного преобразователя М4, выход которого подключен к выходу 2.3 блока расчета намагничивающего тока 2 ТТ.

Управляемый ключ 3 и сумматор 4 вторичного и намагничивающего токов ТТ являются широко известными элементами электронной техники.

Детектор насыщения 5 сердечника ТТ может быть, например, выполнен по рис. 4.15 книги [Циглер Г. Цифровая дифференциальная защита. Принципы и область применения. - / Под ред. Дьякова А.Ф. - М: Знак. 2008] или на основе сегментатора, описанного в [Лямец Ю.Я., Романов Ю.В., Зиновьев Д.В. Способ определения интервалов однородности электрической величины // Патент РФ на изобретение №2316870. - 2008. - Б.И. №4.].

Блок 6 формирования значений +BS; -BS магнитной индукции насыщения ТТ содержит выпрямители VD1 и VD2, компараторы K1 и K2, логические схемы совпадения И1 и И2, источники сигналов +BS; -BS управляемые ключи S1, S2, сумматор Σ3 и элемент памяти П (на фиг. позицией не обозначен).

Блок 6 выполнен в виде двух аналогичных каналов для положительной и отрицательной полярностей тока. Входы выпрямителей VD1 (VD2) подключены ко входу 6.1, а их выходы подключены ко входам компараторов K1 (K2). Выходы указанных компараторов подключены к первым входам логических схем совпадения И1 (И2). Вторые входы указанных логических схем подключены ко входу 6.2. Выходы логических схем совпадения И1 (И2) подключены к управляющим входам ключей S1 (S2). С помощью ключей S1 (S2) к сумматору Σ3 могут быть подключены элементы +BS; -BS. Выход сумматора Σ3 подключен ко входу элемента памяти П, выход которого соединен с выходом 6.3 блока 6 формирования значений +BS; -BS магнитной индукции насыщения ТТ. Управляющий вход элемента памяти П подключен к входу 6.2 блока 6.

Блок контроля 7 наличия вторичного тока ТТ подключен к выходу ТТ. Вход 7.1 блока 7 подключен к входу элемента вычисляющего действующее значение вторичного тока ТТ I2 (на фиг. позицией не обозначен), к выходу которого подключены компаратор K3 (на фиг. позицией не обозначен) и элемент времени Δt (на фиг. позицией не обозначен). Выход последнего соединен с выходом 7.2 блока 7 контроля наличия вторичного тока ТТ.

Блок 8 управления ключом 3 представляет собой широко распространенный в устройствах релейной защиты и автоматики элемент самоподхвата (самоблокировки) и состоит из элементов логической суммы ИЛИ (на фиг. позицией не обозначен) и логического произведения И3 (на фиг. позицией не обозначен). Первый вход 1 элемента ИЛИ соединен с первым входом 8.1 блока 8 управления ключом 3, а второй вход 2 соединен с выходом элемента И3, выход элемента ИЛИ соединен с первым входом элемента И3, а вход 2 элемента И3 соединен со вторым входом 8.2 блока 8. Выход элемента И3 подключен к выходу 8.3 блока 8.

Рассмотрим осуществление способа компенсации погрешностей трансформатора тока в переходных режимах на примере работы предлагаемого устройства для компенсации погрешностей трансформаторов тока в переходных режимах.

Удобно сначала рассмотреть работу отдельных блоков, а затем устройства в целом.

Блок расчета приращений магнитной индукции 1 работает следующим образом. При наличии вторичного тока ТТ на входе 1.1 блока 1 выходные сигналы линейных преобразователей M1 и М2, соответственно, пропорциональны величинам R2i2 и L2i2. Указанные выходные сигналы линейных преобразователей M1 и М2 подаются на вход 1 интегратора ∫ и вход 2 сумматора Σ1, соответственно. После интегрирования произведения R2i2 и подачи результата интегрирования на вход 1 сумматора Σ1 и суммирования указанных величин сумматором Σ1 выходной сигнал последнего пропорционален изменению потокосцепления вторичной обмотки ТТ ΔΨ2. С помощью масштабного преобразователя М3 выходной сигнал сумматора Σ1 преобразуется в сигнал, пропорциональный изменению магнитной индукции ΔВ и подается на выход 1.3 блока 1. Момент насыщения сердечника ТТ фиксируется детектором насыщения 5, что приводит к появлению сигнала на его выходе 5.2, соединенном со входом 1.2 блока расчета приращений магнитной индукции 1. В момент нарастания сигнала на входе 1.2 блока 1 на входе 2 интегратора ∫ фиксируется передний фронт указанного сигнала, что приводит к обнулению выходного сигнала интегратора и началу нового цикла интегрирования.

Блок расчета намагничивающего тока 2 ТТ работает следующим образом. Со входа 2.1 блока 2 на вход 1 сумматора Σ2 подается сигнал, соответствующий изменению магнитной индукции ΔB, а со входа 2.2 блока 2 на вход 2 сумматора Σ2 - сигнал, соответствующий магнитной индукции насыщения +BS или -BS.

Если сердечник ТТ не был насыщен, то на второй вход 2.2 блока 2 не поступает сигнал, соответствующий магнитной индукции насыщения +BS или -BS. В этом случае на входе 2 сумматора Σ2 сигнал отсутствует, поэтому на выходе сумматора Σ2 сигнал соответствует приращению магнитной индукции, а не самой магнитной индукции. При насыщении ТТ на второй вход 2.2 блока 2 поступает сигнал, соответствующий магнитной индукции насыщения +BS или -BS. Сигнал на входе 2 сумматора Σ2 присутствует, поэтому на выходе сумматора Σ2 сигнал соответствует сумме магнитной индукции насыщения, взятой с соответствующим знаком, и ее приращения на насыщенном участке кривой намагничивания ТТ. В блоке 2 после нелинейного преобразования Н=ƒ(В) указанный сигнал преобразуется в величину, пропорциональную напряженности магнитного поля на насыщенном участке кривой намагничивания, и затем масштабным преобразователем М4 преобразуется в сигнал, пропорциональный намагничивающему току ТТ i0 и подается на выход 2.3.

Управляемый ключ 3 при подаче сигнала от блока управления 8 на управляющий вход 3.2 подключает выходной сигнал блока 2, пропорциональный намагничивающему току ТТ, через свои вход 3.1 и выход 3.3 на вход 4.2 сумматора 24.

Сумматор Σ4 производит суммирование сигналов, пропорциональных вторичному току ТТ (вход 4.1) и намагничивающему току ТТ (вход 4.2). В результате сигнал на выходе 4.3 указанного сумматора пропорционален приведенному ко вторичной цепи ТТ первичному току.

Детектор насыщения 5 осуществляет анализ формы вторичного тока ТТ, подаваемого на его вход 5.1. В момент обнаружения факта насыщения ТТ на его выходе 5.2 возникает импульсный сигнал.

В формирователе 6 значений +BS; -BS магнитной индукции насыщения ТТ выходной сигнал ТТ, поступающий на вход 6.1, выпрямляется выпрямителями VD1 и VD2 и подается на входы компараторов K1 и K2 положительной и отрицательной полярностей. При превышении током i2 порога срабатывания компаратора K1 (K2) один из них срабатывает и подает выходной сигнал на первый вход логической схемы совпадения И1 (И2). На вторые входы указанных логических схем со входа 6.2 подается сигнал с выхода 5.2 детектора насыщения 5. Благодаря этому в момент насыщения ТТ замыкается один из ключей S1 или S2, тем самым подавая на входы 1 и 2 сумматора Σ3 значения +BS и 0 или 0 и -BS, соответственно. Таким образом, на выходе сумматора Σ3 присутствует сигнал +BS или -BS. На выход 6.3 блока 6 выдается значение сигнала, присутствующее на выходе сумматора Σ3 и записанное в элемент памяти П в момент нарастания сигнала на входе 6.2.

В блоке контроля 7 наличия вторичного тока ТТ элемент I2 вычисляет действующее или иное интегральное значение вторичного тока, подаваемого на вход 7.1, которое сравнивается компаратором K3 с заданным значением. Дискретный сигнал о превышении действующим значением вторичного тока ТТ заданного уровня подается на выход 7.2 блока 7 и существует в течение выдержки времени Δt, прошедшей с момента исчезновения тока на входе 7,1 блока 7.

Блок 8 управления ключом 3 предназначен для запоминания импульсного выходного сигнала детектора насыщения 5 до момента времени, в который сигнал на выходе 7.2 блока контроля 7 наличия вторичного тока ТТ становится равным единице.

Блок 8 управления ключом 3 запоминает сигнал срабатывания детектора насыщения 5, поступающий на вход 8.1 при отсутствии сигнала о срабатывании блока 7 на входе 8.2. Работу блока 8 удобно рассмотреть при наличии и отсутствии сигнала на входе 8.2:

- при отсутствии сигнала на входе 8.2 на входе 2 элемента логического произведения И3 сигнал присутствует, так как указанный вход является инверсным. В этом случае при появлении сигнала на входе 1 элемента логического суммирования ИЛИ сигнал на выходе 8.3 блока 8 станет равным «логической единице» и будет удерживаться в таком состоянии благодаря соединению выхода элемента логического произведения И3 со входом 2 элемента логического суммирования ИЛИ до появления сигнала на входе 8.2;

- при наличии сигнала на входе 8.2 блока 8 управления ключом 3 на входе 2 элемента логического произведения И3 сигнал отсутствует и на выходе 8.3 блока 8 сигнал также отсутствует независимо от того, присутствует или отсутствует сигнал на входе 8.1 блока 8.

Устройство в целом работает следующим образом.

При работе ТТ без насыщения сердечника нет необходимости в компенсации погрешностей ТТ. Детектор насыщения ТТ 5 не срабатывает, на его выходе 5.2 не возникает импульсный сигнал. Блок 1 вычисляет приращение магнитной индукции ΔВ, а блок 2 вычисляет приращение намагничивающего тока Δi0. На выходе блока 8 управления ключом 3 сигнал отсутствует, соответственно, ключ 3 разомкнут и на вход 4.2. сумматора Σ4 сигнал не поступает. На вход 4.1 сумматора Σ4 подается вторичный ток ТТ i2, равный приведенному ко вторичной цепи ТТ первичному току.

В случае работы ТТ с насыщением сердечника, например, при протекании по его первичной обмотке тока КЗ со значительным относительным содержанием апериодической составляющей, до насыщения сердечника ТТ, вне зависимости от наличия или отсутствия начальной (остаточной) магнитной индукции в сердечнике, в течение некоторого отрезка времени имеет место достаточно точная трансформация первичного тока. Управляемый ключ 3 разомкнут и на вход сумматора Σ4 подается только вторичный ток ТТ, практически равный приведенному ко вторичной цепи первичному току.

В момент насыщения сердечника вторичный ток ТТ резко снижается и существенным образом возрастает погрешность трансформации.

В указанный момент детектор насыщения 5 выдает импульсный сигнал, который подается на входы трех блоков:

- Вход 1.2 блока 1 - осуществляется сброс выходного сигнала интегратора ∫, т.е. накопленного приращения магнитной индукции ΔВ.

- Вход 6.2 блока 6. Сигнал поступает на вторые входы логических схем совпадения И1 (И2). Так как вторичный ток ТТ превышает порог срабатывания компараторов K1 или K2, что всегда имеет место при коротком замыкании в электроэнергетической системе, то в зависимости от полярности вторичного тока ТТ на выходе одной из логических схем совпадения И1 (И2) появляется логическая 1 и затем включается один из управляемых ключей S1 (S2). Благодаря этому в элементе памяти П записывается одно из значений индукции насыщения +BS или -BS.

- Вход 8.1 блока 8. Сигнал поступает на вход 8.1 блока 8 управления ключом 3. Так как на выходе 7.2 блока контроля наличия вторичного тока ТТ 7 отсутствует дискретный сигнал, то сигнал на выходе блока 8 существует. Блок 8 выдает сигнал на управляющий вход управляемого ключа 3. На входы 4.1 и 4.2 сумматора Σ4 подаются два сигнала: сигнал, соответствующий вторичному току ТТ i2 и соответствующий намагничивающему току ТТ i0. Сигнал на выходе сумматора 4, как и при работе ТТ без насыщения, пропорционален его первичному току, приведенному ко вторичной цепи.

При уменьшении интегрального значения вторичного тока ТТ, например, после отключения тока короткого замыкания, происходит следующее:

- возврат компараторов K1, K2 в блоке 6 формирования значений +BS; -BS магнитной индукции насыщения ТТ в несработанное состояние. Вследствие этого на выходах логических схем совпадения И1 или И2 блока 6 сигнал отсутствует и размыкаются ключи S1 или S2. При этом содержимое элемента памяти П блока 6 остается неизменным до следующего срабатывания детектора насыщения 5;

- срабатывание компаратора минимального значения K3 и пуск набора выдержки времени Δt в блоке контроля 7 наличия вторичного тока ТТ. По истечении выдержки времени Δt на выходе 7.2 блока 7 появляется сигнал высокого логического уровня, который подается на вход 8.2 блока 8. При этом на входе 2 элемента логического произведения И3 блока 8 сигнал отсутствует, так как указанный вход является инверсным. На выходе 8.3 блока 8 сигнал также отсутствует, что приводит к размыканию управляемого ключа 3. Компенсация погрешностей ТТ прекращается и может начаться вновь при наличии вторичного тока ТТ, превышающего порог срабатывания компараторов K1, K2 в блоке 6 формирования значений +BS; -BS магнитной индукции насыщения ТТ и превышающего порог возврата компаратора K3, а также при наличии сигнала на выходе детектора насыщения 5 сердечника ТТ.

Кроме того, происходит сброс накопленного значения приращения потокосцепления и магнитной индукции на насыщенном участке характеристики намагничивания сердечника трансформатора тока.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает компенсацию погрешностей ТТ с ферромагнитным сердечником, не имеющим немагнитного зазора, вне зависимости не только от наличия, но и от уровня и знака начальной (остаточной) магнитной индукции в сердечнике ТТ, что не могут обеспечить известные устройства того же целевого назначения.

Способ компенсации в переходных режимах погрешностей трансформатора тока с ферромагнитным сердечником, не имеющим немагнитного зазора, заключающийся в том, что фиксируют мгновенные значения вторичного тока указанного трансформатора тока, затем вычисляют потокосцепление вторичной обмотки и магнитной индукции в его сердечнике, после чего путем преобразования магнитной индукции получают сигнал, пропорциональный намагничивающему току трансформатора тока, затем суммируют полученный сигнал с сигналом, пропорциональным вторичному току трансформатора тока, получая тем самым сигнал, пропорциональный первичному току, приведенному к вторичной цепи трансформатора тока, отличающийся тем, что при фиксации мгновенных значений вторичного тока указанного трансформатора тока дополнительно фиксируют момент насыщения сердечника трансформатора тока, причем до появления сигнала о насыщении сердечника трансформатора тока значения приведенного к вторичной цепи трансформатора тока первичного тока приравнивают значениям вторичного тока указанного трансформатора тока, а после появления сигнала о насыщении сердечника трансформатора тока по знаку мгновенного значения вторичного тока определяют знак магнитной индукции насыщения сердечника указанного трансформатора тока; после чего вычисляют приращение потокосцепления и магнитной индукции на насыщенном участке характеристики намагничивания сердечника трансформатора тока, затем суммируют полученное приращение магнитной индукции со значением магнитной индукции насыщения, затем путем преобразования полученной суммы получают сигнал, пропорциональный намагничивающему току трансформатора тока, после чего дополнительно вычисляют и фиксируют превышение интегральным, например, действующим значением вторичного тока трансформатора тока заданного уровня и при наличии сигнала о превышении интегральным, например, действующим значением вторичного тока трансформатора тока заданного уровн, суммируют сигналы, пропорциональные вторичному и намагничивающему токам трансформатора тока, получая тем самым сигнал, пропорциональный первичному току, приведенному к вторичной цепи трансформатора тока; кроме того, при не превышении интегральным, например, действующим значением вторичного тока трансформатора тока заданного уровня в течение заданного времени значения приведенного к вторичной цепи трансформатора тока первичного тока приравнивают значениям вторичного тока указанного трансформатора тока.



 

Похожие патенты:

Использование: в области электротехники. Технический результат - уменьшение погрешности и увеличение диапазона точного определения первичного сигнала трансформатора.

Изобретение относится к электротехнике, к устройствам для измерения переменных токов, и может быть использовано для измерения переменных токов, протекающих в высоковольтных линиях электропередачи.

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике, предназначено для измерения тока в переходных и установившихся режимах электроэнергетических систем и может быть использовано в релейной защите.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных средствах релейной защиты, противоаварийного управления энергосистем, измерения, регистрации аварийных событий и диагностики состояния оборудования.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для использования в качестве реагирующей на разность токов схемы защиты электрических линий, машин, приборов и может быть использовано для обеспечения электробезопасности судовых и корабельных электроэнергетических систем.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах релейной защиты, измерения и противоаварийной автоматики. Технический результат состоит в снижении погрешности восстановления первичного тока в переходных режимах, устойчивости восстановления первичного тока и увеличении быстродействия.

Изобретение относится к электротехнике, к преобразователям входного тока. Технический результат состоит в повышении эффективности за счет предотвращения ошибок монтажа проводки.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к схемам защиты электрических линий, машин и приборов, в частности к схемам защиты, реагирующим на разность токов. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к дифференциальным трансформаторам тока. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электрификации сельского хозяйства, в частности для обеспечения электробезопасности людей и животных.

Использование: в области электротехники. Технический результат - уменьшение погрешности и увеличение диапазона точного определения первичного сигнала трансформатора.

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике, предназначено для измерения тока в переходных и установившихся режимах электроэнергетических систем и может быть использовано в релейной защите.

Изобретение относится к электротехнике, к трансформаторам. Технический результат состоит в повышении эффективности работы трансформатора.

Изобретение относится к электротехнике, к трансформаторам. Технический результат состоит в повышении эффективности работы трансформатора.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты силовых трансформаторов электрических станций и подстанций, работающих в электрических сетях с номинальным напряжением 110 кВ и выше, от воздействия геоиндуцированных токов в периоды геомагнитной активности при возмущениях космической погоды.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных средствах релейной защиты, противоаварийного управления энергосистем, измерения, регистрации аварийных событий и диагностики состояния оборудования.

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для защиты силовых трансформаторов электрических станций и подстанций от воздействия геоиндуцированных токов в периоды геомагнитных бурь.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах релейной защиты, измерения и противоаварийной автоматики. Технический результат состоит в снижении погрешности восстановления первичного тока в переходных режимах, устойчивости восстановления первичного тока и увеличении быстродействия.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в военных и промышленных объектах и технике, где для решения задач электроснабжения необходимы однофазные трансформаторы.

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для применения в трансформаторах, используемых в устройствах и технических системах различного назначения. .

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться на крупных электрических станциях и подстанциях высокого и сверхвысокого напряжения. Технический результат состоит в повышении точности компенсации погрешностей за счет учета начальной остаточной магнитной индукции в сердечнике. Способ компенсации погрешностей заключается в том, что фиксируют массив мгновенных значений вторичного тока указанного трансформатора тока, вычисляют потокосцепление вторичной обмотки и магнитной индукции в его сердечнике. Затем путем преобразования магнитной индукции получают сигнал, пропорциональный намагничивающему току трансформатора тока, и суммируют полученный сигнал с сигналом, пропорциональным вторичному току трансформатора тока, получая тем самым сигнал, пропорциональный первичному току, приведенному к вторичной цепи. При фиксации мгновенных значений вторичного тока дополнительно фиксируют момент насыщения, причем до появления сигнала о насыщении сердечника значения приведенного к вторичной цепи первичного тока приравнивают значениям вторичного тока. После появления сигнала о насыщении сердечника по знаку мгновенного значения вторичного тока определяют знак магнитной индукции насыщения сердечника. После этого вычисляют приращение потокосцепления и магнитной индукции на насыщенном участке характеристики намагничивания сердечника. Затем суммируют полученное приращение магнитной индукции со значением магнитной индукции насыщения и путем преобразования полученной суммы получают сигнал, пропорциональный намагничивающему току. После этого дополнительно вычисляют и фиксируют превышение интегральным, например, действующим значением вторичного тока заданного уровня. При наличии сигнала о превышении интегральным, например, действующим значением вторичного тока заданного уровня суммируют сигналы, пропорциональные вторичному и намагничивающему токам, получая тем самым сигнал, пропорциональный первичному току, приведенному к вторичной цепи. Если интегральное, например, действующее значение вторичного тока в течение заданного времени не превышает заданный уровень, то значение приведенного к вторичной цепи первичного тока приравнивают значению вторичного тока. 6 ил.

Наверх