Устройство для автоматической компенсации емкостного тока при однофазном замыкании на землю

 

(72) Авторы изобретения о

О .Н.Меркулов, И,М.Петров, Д.А. Кузнецов

) Донецкий ордена Трудового Красного Знам политехнический институт (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОМПЕНСАЦИИ

ЕМКОСТНОГО ТОКА ПРИ ОДНОФАЗНОМ ЗАМЫКАНИИ

НА ЗЕМЛЮ

Изобретение относится к автоматическим системам компенсации токов однофазных замыканий высоковольтной электрической сети на землю.

Известно устройство автоматической настройки дугогасящих катушек, которое содержит блокирующее устройI ство, входной трансформатор, фазовращающее устройство, устройство стабилизации напряжения сигнала по амплитуде, фазочувствительный усилитель, переключающее реле, выпрямитель и выходные блоки 111 .

Недостатками его являются .нечувствительность к малым сигналам рассогласования и зависимость точности настройки дугогасящей катушки от параметров естественной асимметрии сети.

Наиболее близким по технической сушиости к предлагаемому является устройство для экстремальной компенсации емкостных токов утечки с периодической модуляцией индуктивности, состоящей из последовательно соединенных амплитудного детектора,.полосового фильтра, релейного звена, синхронного детектора, фильтра низкой частоты и выходной релейной характеристики (2) .

Однако оно не рассчитано на работу при появлении в сети перемежающегося дугового однофазного замыкания. Кроме того, данное устройство

10 обладает низкой чувствительностью при малых уровнях сигнала на выходе объекта управления, в качестве кожорого выступает контур нулевой после1$ довательности сети, что. наблюдается при значительных изменениях емкости сети (более ЗОБ).

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения работы устройства при появлении в сети режима перемежающегося дугового однофазного замыкания и повышение его чувствительности цри малых уровнях входного сигнала.

904093

Для достижения поставленной цели устройство для автоматической компенсации емкостного тока при однофазном замыкании на землю, содержащее последовательно соединенные амплитудный детектор, полосовой фильтр, а также релейное звено, синхронный детектор, фильтр низкой частоты и исполнительный орган с релейной характеристикой, снабжено fO блоком различия режимов, логарифматором, дифференциатором и блоком режима перемежающейся дуги, причем вход блока. различения режимов подключают к датчику напряжения йуле- )S вой последовательности и датчикам разных напряжений сети, а его первый выход через логарифматор соединен с входом амплитудного детектора; второй выход через блок режима переме- рЕ жающейся дуги †. со вторым входом фильтра низкой частоты, а между полосовым фильтром и релейным звеном включен дифференциатор.

На чертеже представлена функцио- 2З нальная схема устройства для автомаФ тической компенсации емкостных токов при однофаэных замыканиях на землю.

Схема содержит блок I различения режимов, на входы которого подаются щ напряжения фаэ сети А, В, С и напряжение асимметрии сети ЗБр, логарифматор 2, амплитудный детектор 3, полосовой фильтр 4, дифференциатор 5, релейное звено 6, синхронный детектор 7, фильтр 8 низкой частоты, ис-. полнительный орган 9 с релейной характеристикой и блок 10 режима пе.ремежающейся дуги, Устройство работает следующим образом.

Блок 1 различения режимов, на входы которого подается напряжение асимметрии контура нулевой последовательности и напряжения фаэ сети позволяет при появлении нормального режима или глухого однофазного замыкания осуществлять настройку дугогасящей катушки при помощи выделения информационного сигнала первым каиа56 лом, в состав которого входят логарифматор 2, амплитудный детектор Э, полосовой фильтр 4, дифференциатор

5, релейное звено 6, синхронный детектор 7, фильтр 8 низкой частоты, исполнительный орган 9 с релейной характеристикой. При возникновении в сети режима перемежающегося дугового однофазного замыкания блок 1 различения режимов коммутирует второй канал, состоящий из блока 10 режима перемежающейся дуги, фильтра

8 низкой частоты и исполнительного органа 9 с релеййой характеристикой.

Логарифматор 2 построен как усилитель, охваченный нслинейной обратной связью, позволяющей реализовать логарифмическую характеристику при помощи аппроксимации ее несколькими участками. Тем самым входные сигналы различного уровня передаются с различными коэффициентами усиления, что позволяет ограничить динамический диапазон изменения сигнала на входе логарифматора 2, который.поступая на амплитудный детектор 3, подвергается амплитудному детектированию на несущей частоте. Полосовой фильтр 4 осуществляет фильтрацию высокочастотной составляннцей на выходе амплитудного детектора 3. Следующий далее дифференциатор 5 производит дифференцирование выходного сигнала с полосового фильтра 4. Ре::лейное звено 6 выполняет функции стабилизатора коэффициента передачи первого канала. На его выходе появляется последовательность прямоугольных импульсов постоянной амплитуды и различной скважности, величина которой зависит от точности настройки дугогасящей катушки и равна двум при точной настройке. Использование релейнообразных опорных сигналов и релейных сигналов с выхода релейного звена 6 позволяет предельно просто и точно организовать их синхронное детектирование. На выходе синхронного детектора появляется последовательность прямоугольных разнополярных колебаний, поступающая на первый вход фильтра низкой частоты 8, в то время как второй вход, являющийся выходом второго канала, отключен.

Фильтр 8 низкой частоты предназначен для фильтрации колебательной составляющей удвоенной частоты и выделения постоянной составляющей сигнала с выхода синхронного детектора 7. В зависимости от полярности сигнала на выходе фильтра 8 низкой частоты исполнительным органом 9 с релейной характеристикой, который представляет звено с зоной нечувствительности, формируется сигнал, полярность которого определяет направление движения системы к экстремуму конту904093 ра нулевой последовательности сети.

При тбчной настройке дугогасящей катушки сигнал на выходе фильтра 8 низкой частоты представляет собой последовательность импульсов, ампли- 3 туда которых не более зоны нечувствительности исполнительного органа

9 с релейной характеристикой, которая определяется из условия точности настройки дугогасящей катушки (не 10 более 3-5Ж) .

При появлении в сети глухого однофазного замыкания на землю работа первого канала соответствует описанной при нормальном режиме, лишь с тем отличием, что блок 1 различения режимов подает на вход логарифматора 2 напряжение на поврежденной фазе сети и происходит инвертирование знака обратной связи первого канала, так как осуществляется настройка на экстремум-минимум в отличие от нормального режима, где экстремум-максимум. 25

При возникновении перемежающегося дугового однофазного замыкания сети на землю блок 1 различения режимов ° блокирует первый канал, отключая вход логарифматора 2 и выход синхрон- Э ного детектора 7, и подключает второй канал. В этом режиме с блока 1 различения режимов на вход блока перемежающейся дуги 10 подается напряжение асимметрии сети ЗУо ° Блок режима перемежающейся дуги 10 обеспечивает измерение отклонений собственной частоты контура нулевой последовательности сети в моменты бестоковых пауз от номинальной частоты сети

50 Гц. Сигнал с выхода блока 10 режима перемежающейся дуги поступает на вход фильтра 8 низкой частоты, при этом первый вход фильтра 8 отключен. С выхода фильтра низкой частоты

8 сигнал в виде последовательности разнополярных импульсов, длительность и полярность которых определяется соответственно паузами между момента ми загорания дуги и расстройкой ком пенсации относительно резонанса, 36 поступает на вход исполнительного о1 гана 9 с релейной характеристикой, которая в зависимости от полярности входного сигнала формирует сигнал, управляющий изменением величины ин1 дуктивности катушки в зависимости от точности настройки. При точной настройке сигнал на выходе блока ре6 жима перемежающейся дуги IO практически равен нулю.

Введечие в контур первого канала логарифматора повышает чувствительность системы при малых уровнях сигнала на выходе объекта управления и снижает различие в величинах входных сигналов, при нормальном режиме и при глухом однофазном замыкании сети на землю, которая может различаться в сотни раз. Тем самым обеспечивается нормальное функционирование системы при значительных изменениях уровня входного сигнала. Введение в первый канал после полосового фильтра дифференциатора позволяет значительно повысить общую чувствительность системы при ее эксплуатации в нормальном режиме и при глухом однофазном замыкании сети на землю.

Предложенная автоматическая компенсация емкостных токов при однофазных замыканиях в сети эффективно работает не только в нормальном режиме и при глухих замыканиях, но и при появлении в сети режима перемежающегося дугового замыкания, Все это позволяет осуществлять в течение всего времени эксплуатации устройства точную резонансную настройку дугогасящей катушки, что существенно повышает надежность работы сети, бесперебойность электроснабжения потребителей, снижает величину остаточных токов в месте замыкания до минимума, определяемого активной составляющей контура нулевой последовательности сети и высшими гармониками и, следовательно, улучшаются условия электробезопасности для персонала обслужиР вающег о элек троус тановки.

Формула изобретения

Устройство для автоматической компенсации емкостного тока при однофазном замыкании на землю, содержащее последовательно соединенные амплитудный детектор, полосовой фильтр, а также релейное звено, синхронный детектор, фильтр низкой часToTbl и исполнительный орган с релей-. ной характеристикой, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения работы устройства при появлений s сети режима переме-"

904093

Составитель Л.Васькова

Редактор Н. Гришанова Техред М. Надь Корректор С. Шекмар

Заказ 147/41 Тираж 669 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 жающегося дугового однофазного замыкания и повышения его чувствительности при малых уровнях входного сигнала, оно снабжено блоком различения режимов, логарифматором, дифференциатором и блоком режима перемежающейся дуги, причем вход блока разли4 чення режимов подключают к датчику напряжения нулевой последовательности и датчикам фазных напряжений се" ти, а его первый выход через логарифматор соединен с входом амплитудного детектора, второй выход через . блок режима перемежающейся дуги со вторым входом фильтра низкой частоты, а между полосовым фильтром и релейным звеном включен дифференциатор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР щ 9424275, кл. Н 02 J 3/1 8, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

11 612328, кл. Н 02 Н 1/02, 1978.