Устройство для измерения параметров электрической сети относительно земли

 

Устройство для измерения параметров электрической сети относительно земли имеет силовые трансформаторы (Т) 1, 2, дуговые реакторы 3, 4, Т 5 тока, Т 6 напряжения нулевой последовательности сети, формирователь 7 команд, генератор 8 оперативного тока , шунтовой резистор 9, ключи 10, 13, 18, 20, 22, 26. заграждающий фильтр (Ф) 11, Ф 12, 21 нижних частот , управляемые усилители (У) 14, 32, 41, полосовые Ф 15, 23, преобразователи 16, 24 напряжения, элементы 17, 25, 42 сравнения, интегрирующие У 19, 43, блоки 27, 40 памяти, У 28, 30, 35, 37, сумматоры 29, 31, 36, 38, переключатель 33, измерительный прибор 34, функциональный преобразователь 39 и блок 44 управления. В описании изобретения даны электрические схемы генератора 8 оперативного тока и блока 44 управления. Изобретение повышает точность измерения и расщиряет функциональные возможности устройства путем измерения индуктивной, проводимости дугогасящих реакторов, степени расстройки компенсации и измерения в сети с несколькими дугогасящими реакторами. 2 з.п. ф-лы, 5 ил. (Л с со ел 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1

„„SU„„1357871 (51) 4 G 01 R 27/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Мбит

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

f10 делАм изОБРетений и ОткРытий (21) 3957727/24-21 (22) 30.09.85 (46) 07.12.87. Бюл. И 45 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) О.А.Петров (53) 621.317.333 (088.8) (56) Маврицин А.М., Петров О.А.

Электроснабжение угольных разрезов.—

М.: Недра, 1977, с. 149.

Авторское свидетельство СССР

У 519648, кл. G 0 1 R 27/18, 1973. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ОТНОСИТЕЛЬНО ЗЕМЛИ (57) Устройство для измерения параметров электрической сети относительно земли имеет силовые трансформаторы (Т) 1, 2, дуговые реакторы 3, 4, Т 5 тока, Т 6 напряжения нулевой последовательности сети, формирователь 7 команд, генератор 8 оперативного тока, шунтовой резистор 9, ключи 10, 13, 18, 20, 22, 26. заграждающий фильтр (Ф) 11, Ф 12, 21 нижних частот, управляемые усилители (У) 14, 32, 41, полосовые Ф 15, 23, преобразователи 16, 24 напряжения, элементы

17, 25, 42 сравнения, интегрирующие

У 19, 43, блоки 27, 40 памяти, У 28, 30, 35, 37, сумматоры 29, 31, 36, 38, переключатель 33, измерительный прибор 34, функциональный преобразователь 39 и блок 44 управления. В описании изобретения даны электрические схемы генератора 8 оперативного тока и блока 44 управления. Изобретение повышает точность измерения и расширяет функциональные возможности устройства путем измерения индуктивной. проводимости дугогасящих реакторов, степени расстройки компенсации и измерения в сети с несколькими дугогасящими реакторами. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1 135? 8

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области измерения, и предназначено для измерения параметров относительно земли элект)) рической сети с компенсированной или изолированной нейтралью.

Цель изобретения — повьппение точности измерения и расширение функциональных возможностей путем измерения индуктивной проводимости дугогасящих реакторов, степени расстройки компенсации и измерения в сети с несколькими дугогасящими реакторами.

На фиг.1-3 приведены функциональные схемы соответственно устройства измерения, генератора оперативного тока и блока управления; на фиг.4 и

5 — диаграммы напряжений соответственно для генератора оперативного тока и блока управления.

Устройство (фиг.1) содержит подключенные к электрической сети два силовых трансформатора 1 и 2, между высоковольтными нейтралями которых. 25 и землей включены соответственно два дугогасящих реактора 3 и 4. Последовательно с реактором 3 включен трансформатор 5 тока, и к электрической сети подключен трансформатор 6 напряжения нулевой последовательности сети. К трансформатору 6 напряжения подключены последовательно соединенные формирователь 7 команд и генератор 8 оперативного тока, выход которого через шунтовой резистор 9 подсоединен к дополнительной обмотке дугогасящего реактора 3. К трансформатору 6 напряжения подключены также последовательно соединенные первый ключ 10, заграждающий фильтр 11, первый фильтр 12 нижних частот, второй ключ 13, первые управляемый усилитель

14> полосовый фильтр 15, преобразователь 16 напряжения, элемент 17 срав45 нения, третий ключ 18 и первый интегрирующий усилитель 19, выход которого соединен с управляющим входом первого управляемого усилителя 14.

Трансформатор 5 тока через четвертый ключ 20 соединен с входом заграждаю50 щего фильтра 11. Между выходом заграждающего фильтра ii и входом первого управляемого усилителя 14 включены последовательно соединенные второй фильтр 21 нижних частот и пятый ключ 22.

Между выходом первого управляемого усилителя 1 и входом первого

71 2 интегрирующего усилителя 19 включены последовательно соединенные вторые полосовой фильтр 23, преобразователь 24 напряжения, элемент 25 сравнения и шестой ключ 26. К выходу первого преобразователя 16 напряжения подключены последовательно соединенные первые блок 27 памяти, усилитель

28 и сумматор 29, вторые усилитель

30, сумматор 31, управляемый усилитель 32, переключатель 33 и измерительный прибор 34.

К выходу первого блока 27 памяти подключены последовательно соединенные третьи усилитель 35, сумматор

36, четвертые усилитель 37 и сумматор 38, выход которого подключен к вторым входам второго сумматора 31 и переключателя 33. Второй вход четвертого сумматора 38 через функциональный преобразователь 39 соединен с блоком изменения регулируемого параметра (тока подмагничивания, числа витков, воздушного зазора) дугогасящего реактора 3. Выход второго преобразователя 24 напряжения через второй блок 40 памяти соединен с вторыми входами первого 29 и третьего

36 сумматоров. Выход второго усилителя 30 соединен с третьим входом переключателя 33 и к нему подключены последовательно соединенные третьи управляемый усилитель 41, элемент 42 сравнения и второй интегрирующий усилитель 43, выход которого соединен с управляющими вхсдами второго 32 и третьего 41 управляемых усилителей.

Соответствующие выходы блока 44 управления соединены с управляющими входами ключей 10, 13, 18, 20,.22 и

26, обоих блоков 27 и 40 памяти, вторым входом генератора 8 оперативного тока, а вход блока 44 управления подключен к выходу фсрмирователя 7 команд.

Генератор 8 (ф r.2) оперативного

TGKB содержит однсфазный трансформатор 45, подключенный к сети. Между первым выводом втсричной обмотки трансформатора 45 и первым выводом генератора, подклкчаемым к первому выводу дополнительной обмотки дугогасящего реактора 3, включены последовательно соединенные первые ключ

46, конденсатор 47 и дроссель 48, Параллельно первому конденсатору 47 подключены последовательно соединенные вторые конденсатор 49 и ключ 50.

57871 4 з 13

Третий ключ 51 включен между вторым выводом вторичной обмотки трансформатора 45 и общей точкой, соединяющей выводы первого ключа 46 и конденсаторов 47 и 49. Нулевой вывод вторичной обмотки трансформатора 45 соединен с вторым выводом генератора 8, подключенным к второму выводу дополнительной обмотки дугогасящего реактора 3.

Между первым входом генератора 8 и управляющим входом первого ключа

46 включены последовательно соединенные первые генератор 52 пилообразного напряжения, компаратор 53, дифференцирующая цепочка 54 и импульсный усилитель 55 мощности. Между первым входом генератора 8 и управляющим входом третьего ключа 51 включены последовательно соединенные вторые генератор 56 пилобразного напряжения, компаратор 57, дифференцирующая цепочка 58, четвертый ключ 59 и второй импульсный усилитель 60 мощности. Второй выход (через второй резистор) второй дифференцирующей цепочки 58 через пятый ключ 61 соединен с входом первого усилителя 55 мощности. Второй вход генератора 8 соединен с управляющими входами вто.рого 50 и четвертого 59 ключей непосредственно, а с входом пятого ключа

61 — через логический элемент НЕ 62.

Третий вход генератора 8 через последовательно соединенные преобразователь 63 и суммирующий усилитель 64 подключен к вторым входам компараторов 53 и 57. На второй вход усилителя 64 подается сигнал задания U .Все ключи генератора 8 могут быть полупроводниковыми, например, первый, второй и третий можно выполнить на тиристорах или симисторах, а четвертый и пятый — на транзисторах.

Блок 44 управления содержит последовательно соединенные генератор

63 прямоугольных импульсов, делитель

66 частоты, триггер 67 и первый логический элемент И 68, две пары последовательно соединенных дешифраторов 69 и 70 и логических элементов И 71 и 72 и четвертый логический элемент

И 73.

Каждый из дешифраторов подключен к выходам генератора 65, делителя 66 и триггера 67. Вторые входы второго

70 и третьего 72 логических элементов И соединены с входом блока 44

55 управления. Вторые входы первого 68 и четвертого 73 логических элементов И подключены к прямому выходу делителя 66 частоты. Отдельные выходы блока 44 управления подключены соответственно к выходам делителя частоты (прямому), триггера (прямому), первого логического элемента И, делителя частоты (инверсному), триггера (инверсному), четвертого, второго и третьего логических элементов И и триггеру (прямому).

Устройство работает следующим образом.

Работой устройства измерения управляет блок 44 управления ° Действует он циклически. Каждый цикл состоит из четырех частей. В течение первой и второй частей цикла генератор 8 задает в сеть оперативный ток частоты

f„ . В первой части цикла замкнуты ключи 10, 13 и 18. При этом из напряжения U нулевой последовательносо ти сети полосовым фильтром 15 выделяется составляющая U, частоты f, и в на выходе первого преобразователя 16 напряжение устанавливается равным заданному П,. Тем самым составляющая

U на выходе преобразователя 16 приводится к одной и той же величине. В течение второй части цикла замкнуты ключи 20 и 13. На выходе преобразователя 16 появляется сигнал, пропорциональный составляющей тока частоты f„, протекающего через трансформатор 5 тока. Этот сигнал равен (пропорци- онален) реактивной проводимости сети Ь, относительно земли на частоте (без учета индуктивной проводи1 мости дугогасящего реактора 3). Сигнал Ь„ запоминается первым блоком 27 памяти.

В третьей и четвертой частях цикла генератор 8 генерирует в сеть оперативной ток частоты f . В третьей части цикла замкнуты ключи 10, 22 и 26. Из напряжения U, нулевой последовательности сети полосовым фильтром 23 выделяется составляющая U . частоты f, и на выходе второго преобразователя 24 напряжение устанавливается равным заданному U . Тем самым составляющая U, на выходе этого преобразователя приводится к одной и той же величине. В течение четвертой части цикла замкнуты ключи 20 и 22 °

На выходе преобразователя 24 появляется сигнал, пропорциональный составba.-b„° (й /Г s) с =ы с2 — f, 1 — (f 7f.) г °

1 Йг b — b,(f /f )

Ь

Жр, f (f /й, ) - 1

Ьbo+ Ь

v = (Ь вЂ” Ь ) /Ь где u) = 2йй

- круговая частота напряжения сети; — емкость сети относи30 тельно земли; эквивалентная индуктивность остальных дугогасящих реакторов сети; индуктивная проводимость управляемого дугогасящего реактора. ро

С помощью усилителей 28 и 30 и сумматора 29 определяется емкостная проводимость сети b, а с помощью сумматора 36 и усилителей 35 и 37 индуктивная проводимость всех реакторов Ь л, кроме реактора 3. Индуктивная проводимость реактора 3 Ь, функциональным преобразователем 39 задается на второй вход четвертого сумматора 38, и на выходе его получается сигнал (с обратным знаком)

Ь = bio+ b« . С помощью усилителей

32, 41 и 43 и элемента 42, работающих аналогично фильтру 15, преобразователю 16, элементу 17, усилителям

14 и 19, определяется степень рас- .

Ь Ь„ стройки компенсации v = †-- . Этот

Ь, сигнал получается на выходе второго управляемого усилителя 32.

45

5 13578 ляющей тока частоты f, протекающей через трансформатор 5 тока. Этот сигнал равен (пропорционален) реактивной проводимости сети Ь относительно земли на частоте f (беэ уче2 та индуктивной проводимости дугогасящего реактора 3). Сигнал b, запоминается вторым блоком 40 памяти.

Зная проводимости сети, можно найти отдельно емкостную проводимость сети Ь и индуктивную проводимость всех реакторов Ь на промышленной частоте f и степень расстройки компенсации ч с помощью следующих формул:

71

В нормальном режиме сети генератор

8 создает оперативный ток заданной частоты, который протекает в контуре нулевой последовательности электрической сети. Генератор может вырабатывать оперативный ток двух частот

f u f.. например, 100 и 150 Гц. В первом случае на ключи 46 и 51 через полупериод промышленной частоты поочередно подаются отпирающие импульсы, ключ 50 постоянно замкнут. Во втором случае на ключ 46 каждый полупериод промышленной частоты поступают отпирающие импульсы, ключи 50 и 51 постоянно разомкнуты, ключ 61 замкнут, На диаграммах напряжений генератора 8 оперативного тока и блока 44 управления (соответственно фиг.4 и 5) буквой U обозначены напряжения, а индексом при ней указаны блоки, на выходе которых эти напряжения имеются. Кроме этого, на диаграмме напряжений (фиг.4) обозначены U u U напряжения на первой и второй частях обмотки вторичного напряжения однофазного трансформатора 45 U — напряжение, подаваемое на второй вход суммирующего усилителя 64; U, напряжение управления, подаваемое на вторые входы компараторов 53 и 57;

U >„, U в напр"ж """ HG вход трансформаторов 1 и 2 соответственно;

А — для случая генерации частоты

100 Гц; Б — для случая генерации частоты 150 Гц

На диаграмме напряжений (фиг.5) обозначены 13,, 0<,, Б „, Б напряжения на выходах, соответственно прямом и инверсном, делителя частоты и триггера.

Диаграммы приведены для нормального режима сети.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения параметров электрической сети относительно земли, содержащее последовательно соединенные, подключенные к обмотке напряжения нулевой последовательности трансформатора напряжения сети формирователь команд и генератор оперативного тока, выход которого через шунтовой резистор подключен к дополнительной обмотке дугогасящего реактора, первый ключ, дополнительный к обмотке напряжения нулевой последовательности трансформатора

1357871 напряжения сети, последовательно соединенные первые преобразователь напряжения, элемент сравнения, третий ключ, первые интегрирующий и управляемый усилители, четвертый ключ, подключенный к вторичной обмотке трансформатора тока, включенного между дугогасящим реактором и землей, последовательно соединенные подключенный к .выходу формирователя команд блок управления и первый блок памяти, а также первые полосовой фильтр, сумматор и измерительный прибор, причем второй, третий, четвертый и пятый выходы блока управления соединены с управляющими входами первого, второго, третьего и четвертого ключей, вторые выводы первого и второго ключей соединены, о т л и ч а ю щ е.е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, в него введены последовательно соединенные заграждающий фильтр, первый фильтр нижних частот и второй ключ, последовательно соединенные второй фильтр нижних частот и пятый ключ, последовательно соединенные вторые полосовой фильтр, преобразователь напряжения, элемент сравнения и шестой ключ, последовательно соединенные первый усилитель, первый сумматор, второй усилитель, последовательно соединенные вторые сумматор и управляемый усилитель и переключатель, последовательно соединенные третьи усилитель и сумматор, четвертые усилитель и сумматор, а также второй блок памяти, последовательно соединенные третий управляемый усилитель, третий элемент сравнения и второй интегрирующий усилитель, функциональный преобразователь, причем вход заграждающего фильтра соединен с общим выводом первого и четвертого ключей, выход заграждающего фильтра — с входом второго фильтра нижних частот., общий вывод второго и пятого ключей соединен с входом первого управляемого усилителя, выход которого соединен с входами лервого и второго полосовых фильтров, выход первого полосового фильтра соединен с входом первого преобразователя напряжения, выходы первого и второго преобразователей напряжения соединены

I с входами соответственно первого и второго блоков памяти, выход последнего соединен с входами первого и

30 ные вторые конденсатор и ключ, третий ключ, который включен между вторым

35 выводом вторичной обмотки однофазного трансформатора и общим выводом первого ключа и конденсаторов, включенные между первым входом генератора и управляющим входом первого ключа последовательно соединенные генератор пилообразного напряжения,компаратор, дифференцирующая цепочка и усилитель мощности, включенные между первым

45 входом генератора оперативного тока и управляющим входом третьего ключа, последовательно соединенные вторые генератор пилообразного напряжения, компаратор, дифференцирующая цепочка, четвертый ключ и второй усилитель

50 мощности, а также пятый ключ, преобразователь, суммирующий усилитель и

20 третьего сумматоров, выход первого блока памяти соединен с входами первого и третьего усилителей, выход второго усилителя соединен с входом третьего управляемого усилителя и вторым входом переключателя, третий вход которого соединен с выходом четвертого сумматора, другой вход которого через функциональный преобразователь соединен с блоком изменения регулируемого параметра дугогасящего реактора, второй вход генератора оперативного тока соединен с шестым выходом блока управления, седьмой, восьмой и девятый выходы которого соединены соответственно с другим входом второго блока памяти, управляющими входами пятого и шестого ключей, выходы шестого и третьего ключей объе динены, выход переключателя соединен с измерительным прибором.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что генератор оперативного тока содержит однофазный трансформатор, подключенный к сети, включенные между первым выводом вторичной обмотки этого трансформатора и первым выводом генератора последовательно соединенные первые ключи, конденсатор и дроссель, подключенные параллельно первому конденсатору, последовательно соединенлогический элемент НЕ, причем нулевой вывод вторичной обмотки однофазного трансформатора соединен с вторым выводом генератора оперативного тока, пятый ключ включен между вторым выходом второй дифференцирующей цепочки и входом первого усилителя мощнос9 135787 ти, второй вход генератора оперативного тока соединен с управляющими входами второго и четвертого ключей непосредственно а пятого ключа—

Э

5 через логический элемент HE третий вход генератора оперативного тока соединен с вторыми входами компараторов через последовательно включенные преобразователь и суммирующий О усилитель.

3. Устройство по п.2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит последовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов, делитель частоты, триггер и первый логический элемент И, две отдельные пары последовательно соеди.ненных дешифратора и логического элемента И, а также четвертый логический элемент И, причем первый вход послед1 10 него подключен к инверсному выходу триггера, вторые входы первого и четвертого логических элементов И подключены к прямому выходу делителя частоты, вторые входы второго и третьего логических элементов И подключены к входу блока управления, соответствующие входы дешифраторов подключены к выходу генератора прямоугольных импульсов и прямым и инверсным выходам делителя частоты и триггера, отдельные выходы блока управления подключены соответственно к прямым выходам делителя частоты, триггера, к выходу первого логического элемента И, к инверсным выходам делителя частоты, триггера, к выходам четвертого, второго и третьего логических элементов И и прямому выходу триггера.

1357871

Кклю у N

Кключф Я

Кклю у20

/(КЛЮЧУЯ

/ОО7ЮЧУ 13

К гЕИгРП/77ОПУ8

h К./7П7ЧУ ZZ

К б/МЯУ 27

/7й / 1)7/770

h Ью у ФО

/70 / Я/77g фиг. //

1357871 65

Ь7 71 72 фиг. 5

Составитель Н.Михалев

Техред А.Кравчук

Корректор Г.Решетник

Редактор О.Головач

Заказ 5994/45 Тираж 730

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4