Устройство для автоматической настройки компенсации

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим сетям. Данное устройство может быть использовано для автоматической настройки дугогасящих реакторов с подмагничиванием. Цель изобретения - повышение точности настройки и быстродействия регулирования. Устройство содержит трехфазный трансформатор 1, дугогасящий реактор 2 с подмагничиванием, тиристорный преобразователь 3, шунтовый резистор 4, блок 5 управления тиристорами, трансформатор 6 напряжения, однофазный трансформатор 7, выпрямители 8, 23 и 24, фильтры переменной 9 и постоянной 11 составляющих, суммирующие усилители 10, 15, 25 и 22, ключи 13, 21 и 29, блок 14 памяти, блок 16 зоны нечувствительности, формирователь 17 стандартных импульсов, триггер 18 направления, управляемый усилитель 20, дифференцирующий блок 12, инвертор 26, формирователи 27 и 34 коротких импульсов, функциональный преобразователь 28, орган 30 блокировки, логические элементы НЕ 31, элементы И-НЕ, И, счетчик импульсов и генератор счетных импульсов. Новым является то, что в зависимости от величины производной напряжения нейтрали изменяется скорость движения регулируемого параметра к экстремальному значению, что позволяет улучшить динамические характеристики системы регулирования. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (ю4Н 02 J 3/18

К A BTQPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 ванием, тиристорный преобразователь

3, шунтовый резистор 4, блок 5 управления тиристорами, трансформатор б напряжения, однофазный трансформатор

7, выпрямители 8,23 и 24,фильтры переменной 9 и постоянной 11 составляющих, суммирующие усилители 10,15, 25 и 22, ключи 13 21 и 29, блок 14 памяти, блок 16 зоны нечувствительности, формирователь 17 стандартных импульсов, триггер 18 направления, управляемый усилитель 20, дифференцирующий блок 12, инвертор 26, формирователи 27 и 34 коротких импульсов, функциональный преобразователь 28, орган 30 блокировки, логический элемент HF. 31, элементы И-НЕ, И, счетчик импульсов и генератор счетных импульсов. Новым является то, что в зависимости от величины производной напряжения нейтрали изменяется скорость движения регулируемого параметра к экстремальному значению,что поз-. воляет улучшить динамические характеристики системы регулирования. 1 з.п ф-лы, 2 ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4242421/24-07 (22) 12.05.87 (46) 07.11.89,Бюл. Ф 41 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) О.А.Петров, А.М.Ершов, Л.Г.Маврицкий и В.Д.Соболев (53) 621.3.072.86 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 205125, кл. Н 02 J 3/18, 1967.

Маврицын А.М., Петров О.А,Электроснабжение угольных разрезов. — М.:

Недра, 1977, с. 130-131. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ

НАСТРОЙКИ КОМПЕНСАЦИИ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим сетям. Данное устройство может быть использовано для автоматической настройки дугогасящих реакторов с подмагничиванием. Цель изобретения повышение точности настройки и быстродействия регулирования, Устройство содержит трехфазный трансформатор 1, дугогасящий реактор 2 с подмагничи„„Я0„„1520626

1520636

Изобретение относится к электротехнике, В частности к области электрических сетей, и предназначено для автоматической настройки дугогасящих

Реакторов в электрических сетях напряжением 6-35 кВ.

Цель изобретения — повышение точности настройки и быстродействия регулирования. 10

На фиг. l приведена функциональная схема устройства для автоматической настройки компенсации; на фиг.2 функциональная схема формирователя стандартных импульсов. 15

1< электрической сети подсоединен трехфазный трансформатор 1, между высоковольтной нейтралью которого и землей включен дугогасящий реактор

2 с подмагничиванием, Обмотка подмаг- 20 ничивания этого реактора питается от тиристорного 3, В цепь подмагничивания включен шунтовой резистор 4. На тиристорный преобразователь 3 воздействует блок

5 управления тиристорами.

K электрической сети подключен также трансформатор 6 напряжения.

К обмотке нулевой последовательности этого трансформатора подключены последовательно соединенные однофазный трансформатор 7 и первый выпрями" тель 8. Устройство содержит также последовательно соединенпые фильтр 9 переменной составляющей, первый суммирующий усилитель 10, фильтр 11 пос., 35 тоянной составляющей, к ьыходу которого подключен дифференцирующий,блок

12, а также первый ключ 13,блок 14 памяти, второй суммирующий усилитель 4

15, блок 16 зоны нечувствительности формирователь 17 стандартных импульсов, триггер 18 направления,управляемыи усилитель )9ð интегратор 20,втоРой ключ 21, тРетий суммирующий уси- 45 литель 22, выход которого подключен к входу блока 5 управления тиристорами., Выход фильтра 11 постоянной составляющей через дифференцирующнй блок 12 и второй выпрямитель 23 соединен с управляющим входом управляемого усилителя 19.

Вторая обмотка однофазного трансформатора 7 через третий выпрямитель

24 соединена с фильтром 9. Выход четвертого суммирующего усилителя

25 через инвертор 26 соединен с вторым входом второго суммирующего усилителя 15. Первый Выход блока 16 зоны нечувствительности через формирователь 27 коротких импульсов соединен с управляющим входом первого ключа 13. Выход дифференцирующего блока

12 соединен также с вторым входом четвертого усилителя 25. Первый выход интегратора 20 через последовательно соединенные функциональный преобразователь 28 и третий ключ 29 подключен к первому входу третьего суммирующего усилителя 22, а второй выход интегратора соединен с вторым входом триггера 18 направления.Третья обмотка однофазного трансформатора 7 через последовательно включенные орган 30 блокировки и логический элемент НЕ 31 соединена с управляющим входом второго ключа 21.и блокирующим входом интегратора 20, Выход органа 30 блокировки подключен также к управляющему входу третьего ключа

29. Шунтовой резистор 4 подключен к второму входу третьего суммирующего усилителя 22.

Формирователь 17 стандартных импульсов содержит включенные между его входом и выходом последовательно соединенные логический элемент

И-HE 32, счетчик 33 импульсов и формирователь 34 коротких импульсов, а также последовательно соединенные генератор 35 счетных импульсов и логический элемент И 36, второй вход которого подключен к инверсному вы" ходу счетчика 33 импульсов, а выход— к второму (счетному) входу этого счетчика 33 импульсов, Второй вход логического элемента И-НЕ 32 соединен с прямым выходом счетчика 33 импульсов, а выход этого элемента — с установочным входом того же счетчика 33 импульсов.

Второй 23, третий 24 выпрямители, фильтр 9 переменной составляющей и первый суммирующий усилитель 10 образуют малоинерцйонный преобразователь переменного напряжения в постоянное. На выходе выпрямителя 24 получается, например, положительное выпрямленное напряжение, а на выходе выпрямителя 8 — отрицательное. Фильтр

9 на один вход суммирующего усилителя 10 пропускает только переменную составляющую выпрямленного сигнала, а от выпрямителя Я на второй вход суммирующего усилителя 10 подается постоянная составляющая и переменная составляющая другого знака, В резуль5 !520 тате переменные составляющие выпрямленных напряжений взаимно компенсируются, а на выходе суммирующего усилителя 10 возникает только усиленная постоянная составляющая. Применение описанной схемы преобразования переменного напряжения позволило откаsаться от фильтра основной частоты, существенно упростить схему и повысить ее быстродействие.

Фильтр 11 постоянной составляющей необходим для сглаживания высокочастотных пульсаций. Дифференцирующий блок 12 предназначен для дифференци-. рования выходного сигнала фильтра 11 постоянной составляющей, который пропорционален напряжению нейтрали U>.

Поэтому на выходе четвертого суммирующего усилителя 25 формируется сигнал, пропорциональный двум составляющим

7 о о

1О

15 ром выходе блока 16 зоны нечувствительности появляется единичный логический сигнал, который через формирователь 17 стандартных импульсов изменяет состояние триггера 18 направления, а система изменяет направление движения (реверсируется).Из-эа инерционности системы после реверса она может еще некоторое время двигаться от экстремума, при этом на втором выходе блока !6 может последовать серия сигналов. Чтобы при этом не произошел второй (ложный) реверс, в схеме применен формирователь

)7 стандартных импульсов, который

626 6 ным нулю и начинается новый цикл определения приращения напряжения нейтрали. Если приращение напряжения

U<< положительно (что говорит о верном движении системы к экстремуму), то в конце цикла на втором выходе блока 16 сигнал не изменяется. Если приращение отрицательное, то на вто25

Используя сигнал U, можно повысить чувствительность но напряжению нейтралн П и быстрее сформировать сигнал реверса системы при прохождении экстремума, В формулах описания изобретения величинами К „ и К обозначены коэффициенты пропорциональности.

С помощью блоков 13 - 16,26 и 27 производится определение приращения напряжения нейтрали при изменении тока подмагничивания дугогасящего реактора (фиг.3). Блок 14 памяти запоминает некоторое текущее значение выходного сигнала U и на входы суммирующего усилителя 15 подается указанное запомненное напряжением и инвертированное инвертором 26 напряжение U >

15 3 14

Выходное напряжение сумматора 15 в блоке 16 нечувствительности сравнивается с напряжением уставки U

Когда напряжение U„> по абсолютйой величине становится больше U>,на выходе блока возникает единичный сигнал, по переднему фронту которого формирователь 27 коротких импульсов выдает единичный импульс, которым замыкается ключ 13, а блок 14 памяти запоминает новое текущее значение напряжения U <, при этом сигнал на выходе усилителя 15 становится равкак на единичный, так и на серию единичных импульсов формирует один выходной стандартный импульс с последующим запретом по входу на определенный промежуток времени. Зто необходимо для учета инерционности системы компенсации.

Блок 16 зоны нечувствительности состоит из двух пороговых органов, первый сравнивает положительные приращения 0„ с напряжением уставки а второй — отрицательные приращения напряжения U z с напряжением Uц, . Выходы пороговых органов через логический элемент ИЛИ (первый выход блока !6) соединены с входом формирователя 27 коротких импульсов, а выход второго порогового органа (второй выход блока 27) соединен с входом формирователя 17 стандартных импульсов.

Нормально на вход формирователя

l7 стандартных импульсов поступает нулевой логический сигнал, поэтому на. выходе логического элемента

И-HE 32 и прямом выходе счетчика 33 импульсов будут единичные логические сигналы, а на выходе формирователя

34 коротких импульсов — нулевой сигнал. В нормальном состоянии счетчик

33 заполнен, на его инверсном выходе логического элемента И 36 присутствуат нулевые сигналы. При поступлений на вход формирователя 17 стан7

1520626 дартных ычпульсов единичного сигнала на установочный вход счетчика 33 подан нулевой сигнал, который сбрасывает счетчик 33 в нулевое состоя5 иие. На прямом выходе последнего появляется нулевой сигнал„который запрещает прохождение повторных импульсов через логический элемент И-HE 32, а через логический элемент И 36 на 10 счетный вход счетчика от генератора

35 поступают счетные импульсы.При сбрасывании счетчика 33 формирователь 34 коротких импульсов выдает единичный прямоугольный импульс, в результате триггер 18 направления изменяет свое состояние на противоположное, т.е. сформирован сигнал на реверс экстремальной системы, Пока . счетчик 33 считает входные импульсы, вход формирователя 17 стандартных импульсов заблокирован, он не реагирует на последующие импульсы. Но когда вьжодные сигналы счетчика 33 импульсов изменяются на противополож- 25 ные, счетные импульсы на его вход перестают поступать и формирователь 17 готов к приему нового единичного импульса, .при появлении которого формирователь 17 работает по описанному 30 алгоритму.

Выходное"напряжение U„s триггера

18 направления с помощью управляемого усилителя 19 изменяется по закону

= U„(K„ 35 где K> = f (U

dUo

6t

Чем больше абсолютная величина этой производной, тем меньше скорость 45 изменения напряжения U z и медленнее двоение экстремальной системы.

Интегратор 20 представляет собой аналого-цифровой преобразователь, построенный с использованием реверсивного счетчика, который позволяет формировать сигнал реверса (передаваемый на второй вход триггера 18 направления) при подходе к начальному или конечному значению выходного сигнала интегратора для обеспечения непрерывного поиска экстремума и запоминать информацию при однофазном замыкании на землю, когда регу 7 лирование настройки компенсации не осуществляется.

В нормальном режиме сети ключ 21 замкнут, а ключ 20 разомкнут.Поэтому ток подмагничивания Т„ дугогасящего реактора 2 пропорционален напряжению интегратора U . Для того,чтобы исключить влияние возмущений (изменения напряжения питания, температуры обмоток подмагничивания и т.д.) на величину тока подмагничивания I„, в схеме имеются шунтовой резистор 4 и обратная связь, подаваемая на второй вход третьего суммирующего усилителя 22, т.е. здесь построена система стабилизации, которая функционирует как следящая система.

Орган 30 блокировки представляет собой последовательное соединение преобразователя переменного напряжения в постоянное, порогового органа и блока времени. Если напряжение нейтрали сети U < 0,3 U+ (нормальный режим сети), то на выходе органа

30 блокировки сигнал нулевой. При этом ключ 29 разомкнут, а ключ 21 замкнут и разрешается нормальное функционирование интегратора 20 (интегрирование сигнала U<>). Когда

U становится больше 0,3 U+ (например, при однофазном замыканйи на землю), и на выходе органа 30 блокировки сигнал меняется на единичный,то замьпсается ключ 29, размыкается ключ 21, а интегратор 20 переводится в режим хранения информации, Сигнал от интегратора 20 к суммирующему усилителю 22 передается через функциональный преобразователь 28,который учитывает нелинейность характеристик дугогосящего реактора 2 и строится так, чтобы при однофазном замьпсании на землю в сети обеспечить резонансную настройку компенсации. При отключении однофазного замыкания на землю напряжение нейтрали U уменьшается и становится менее 0,3 U . На выходе органа 30 блокировки с выдержкой времени 5-10 с сигнал меняется иа нулевой и система возвращается в ис" ходное состояние и может обеспечивать автоматическое регулирование настройки компенсации, Рассмотрим функционирование автоматической системы в целом. Она работает с использованием экстремальной характеристики U = Г(Т„), которая приведена на фиг.2. Пусть в нор1520626 мальном режиме сети система включена в работу в точке О. Система,осуществляя постоянный поиск экстремума двигается (изменять ток подмагй

5 ничивания Т< дугогосящего реактора 2) к экстремуму, напряжение нейтрали

U увеличивается, блок 16 зоны нечувствительности фиксирует только положительные приращения и не воздей- 1О ствует на триггер 18 направления, сохраняя движение системы неизменным. После прохождения экстремума (точки 1) на втором выходе блока 16. появляется сигнал, который через формирователь 17 стандартных импульсов изменяет состояние триггера 18 направления, т.е. реверсирует систему и она идет к экстремуму. После его прохождения последует новый реверс и в системе возникнет автоколебательный режим около точки экстремума.

Введение в схему выпрямителя 14 фильтра переменной составляющей 9, дифференцирующего блока 12 и управ- 25 ляемого усилителя 19 делают движение экстремальной системы неравномерным (медленнее), где производная значительна и быстрее там, где эта производная мала. Такое техническое решение позволяет существенно улучшить динамику экстремальной системы,повысить ее быстродействие и точность настройки на экстремум (отклонения от экстремуму при автоколебаниях).

Применение предлагаемого устройст35 ва позволяет повысить надежность функционирования всей системы компен. сации и, следовательно, надежность работы компенсированной сети.

Формула изобретения

1. Устройство для автоматической настройки компенсации, содержащее однофазный трансформатор, подключенный к обмотке нулевой последовательности измерительного трансформатора напряжения, к которому подключены соединенные. последовательно первый выпрямитель, первый суммирующий усилитель, фильтр постоянной составляющей, блок памяти, к входу которого подключен первый ключ, к управляющему органу первого ключа подключен выход формирователя коротких импульсов, выход блока памяти подключен к второ-. му суммирующему усилителю, последовательно соединенные формирователь стандартных импульсов и триггер направления, последовательно соединенный третий суммирующий усилитель, блок управления тиристорами, тиристорный преобразователь, выход которого через шунтовой резистор подключен к обмотке подмагничивания дугогасящего реактора, орган блокировки, вход которого подключен к,однофазному трансформатору, а выход — к входу логического элемента НЕ, выход .которого подключен к первому входу интегратора и управляющему органу второго ключа, контакты которого включены между первым выходом интегратора и первым входом третьего суммирующего усилителя, шуитовой резистор подключен к второму входу третьего суммирующего усилителя, второй выход органа блокировки соединен с управляющим органом третьего ключа, контакты которого подключены с одного конца к первому входу третьего суммирующего усилителя, а с другого — к выходу функционального преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности настройки и быстродействия регулирования, в него дополнительно введены последовательно включенные дифференцирующий блок, четвертый суммирующий усилитель и инвертор, блок зоны нечувствительности, последовательно включенные второй выпрямитель и управляемый усилитель, третий выпрямитель и фильтр переменной составляющей, при этом вход дифференцирующего блока соединен с выходом фильтра постоянной составляющей, который соединен с вторым входом четвертого суммирующего усилителя, выход которого через контакты первого ключа соеди" нен с входом блока памяти, а выход инвертора подключен к второму входу второго суммирующего усилителя,выход которого подключен к входу блока эоны нечувствительности, два выхода которого соединены соответственно с входом блока формирователя коротких импульсов и входом блока формирования стандартных импульсов, выход триггера направления подключен к второму входу управляемого усилителя, выход которого соединен с вторым входом интегратора, второй выход которого соединен с вторым входом триггера направления, вход третьего выпрямителя подключен к однофазному

15? 0626

Составитель О.Наказная

Техред М.Ходанич

Редактор А,Мотыль

Корректор Т. Палий

Заказ 676?/55,Тираж 608 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-.издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина,101 трансформатору, а выход фильтра переменной составляющей — к второму входу первого суммирующего усилителя.

2 о Устройство по пр 1, о т л и

5 ч а ю щ е е с я тем, что формирователь стандартных импульсов содержит включенные между его входом и выходом последовательно соединенные логичес- 10 кий элемент И-НЕ, счетчик импульсов и формирователь коротких импульсов, I последовательно соединенные генератор счетных импульсов и логический элемент И, второй вход которого подключен к инверсному выходу счетчика импульсов, а выход — к второму (счетному) входу этого счетчика импульсов, второй вход логического элемента

И-НЕ соединен с прямым выходом счетчика импульсов; а выход этого элемента - с установочным входом того же счетчика импульсов.