Способ автоматической компенсации емкостного тока замыкания сети на землю

ОП ИКАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51)М Кл 3 Н 02 Н 9/08 Н 02 Н 3/16 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения В.К. Обабков, Е.В. Сергин и Ю.Н. Целуевский г Донецкий ордена Трудового Красного Знамеф политехнический институт(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОМПЕНСАЦИИ ЕМКОСТНОГО ТОКА ЗАМЫКАНИЯ СЕТИ НА ЗЕМЛЮИзобретение относится к системам 1 автоматической настройки компенсации емкостных токов при однофазных замыканиях на землю в электрических сетях. 5Известен способ настройки компенсации емкостного тока в режиме однофазного замыкания сети на землю, соГласно которому выделяют разность фаз между напряжением смещения ней О трали и напряжением поврежденной фазы и по полученной разности Фаэ настраивают индуктивность компенсирующей катушки. Нулевая разность Фаз соответствует минимуму тока в месте . 15 замыкания. Данный способ использован в устройстве для автоматического регулирования тока компенсации 1),Однако в этом способе настройки компенсации по фазовым характеристи кам сети, управляющее воздействие, определяемое разностью фаз как Функцией расстройки компенсации, может носить релейный характер вблизи точки резонанса, что неизбежно приводит 25 к возникновению автоколебаний в системе.Наличие автоколебаний делает подобные системы практически неприменимыми в сочетании с плунжерными 30 компенсирующими реакторами, а в сочетании с реакторами, управляемыми подмагничиванием, автоколебательный процесс настройки приводит к увеличению остаточного тока в месте замыкания и тем большему, чем больше амплитуда автоколебаний. Снижение амплитуды автоколебаний в свою очередь связано с уменьшением быстродействия системы.Указанные недостатки Фаэовой системы отсутствуют в системах компенсации емкостных токов, организованных по принципу самонастраивающихся систем с поисковой модуляцией параметров, у которых критерием самонастройки является минимум напряжения поврежденной фазы, т.е. минимум тока через место однофазного замыкания сети на землю. Этот способ построения самонастраивающихся систем компенсации является наиболее близким и изобретению. По способу- прототипу индуктивности компенсирующей катушки сообщают поисковые перно дические колебания, производят амплитудное детектирование напряжения поврежденной Фазы и выделяют сигнал поисковой модуляции при помощи полосового фильтра, настроенного на частоту поиска, затем умножают выделенный сигнал поисковой модуляции наопорный сигнал, синхронный с поисковьм, отфильтровывают "постояннуюсоставляющую", произведения указанных сигналов и настраивают по нейиндуктивность компенсирующей катушки (2 Д .В устройстве, реализующем предлагаемый способ, к блоку амплитудного детектирования предъявляются повышенные требования, так как амплитуда напряжения поврежденной фазы меняется в весьма широких пределах, чтосвязано с большим диапазоном изменений сопротивления места замыкания. Это обстоятельство и факт использования большого числа активныхэлементов (операционных усиленийи т.д.), необходимых при реализацииуказанных операций, усложняет устройство и снижает надежность. К недостаткам обсуждаемого способа относится также ограниченная скоростьнастройки компенсации. Объясняетсяэто тем, то для работоспособностисистемы необходима достаточно высокая степень фильтрации высокочастотных гармоник, при которой обеспечивается должная помехозащищенность системы. Увеличение же степени фильтрации при сохранении прежнего быстродействия снижает динамическую устойчивость и качествопроцессов управления самонастраивающейся системы компенсации.Целью изобретения является повышение быстродействия и улучшение динамики настройки.Указанная цель достигается тем,что в способе автоматической компенсации емкостного тока замыканиясети на землю, основанном на введении поисковой модуляции индуктивности компенсирующей катушки с последующим контролем параметра, характеризующего состояние сети, и изме-.нением индуктивности компенсирующейкатушки в зависимости от значенияконтролируемого параметра, модуля"цию индуктивности компенсирующейкатушки осуществляют синхронно исинфаэно с напряжением поврежденнойфаэь 1 при этом в качестве параметоа, х; рактеризующего состояние сети,используют амплитуды положительнойи отрицательной полуволн напряженияповрежденной фазы, сравнивают их между собой и в случае превышенияамплитуды положительной полуволныформируют сигнал на увеличение индуктивности компенсирующей катушки, а в случае превышения амллитуды отрицательной полуволны формируют сигнал на уменьшение индуктивности компенсирующей катушки.На фиг. 1 и фиг. 2 представлены график, и устройство, реализующие данный способ. фиг. 1 содержит экстремальнуюзависимость 1 амплитуды А напряжения поврежденной фазы от индуктивностикомпенсирующей катушки, напряжение 2 (период напряжения) поврежденной фазы и поисковыеколебания 3. Причем режиму перекомпенсации соответствуют кривые 2 и 3недокомпенсации - 2", Зц и резонансу - 2 щ, 3 ц. На фиг. 2 представленоустройство, реализующее предлагаемыйф способ. Схема содержит блок 4 выбораповрежденной Фазы, входы которогоподключены к низковольтным обмоткамтрансформатора 5 (трансформаторанапряжения фаз сети), а его выход -на вход амплитудного дискриминатора б, Выход дискриминатора б связан с входом интегратора 7, выходкоторого соединен с входом усилителя мощности 8 в цепи управления ка;Я тушкой индуктивности 9, подключенной к сети через присоединительныйтрансформатор 10.Работа способа заключается вследующем,При модуляции индуктивности компенсирующей катушки сигналом, синхронным и синфазным с напряжениемповрежденной фазы, само напряжениеповрежденной фазы трансформируетсятак, что амплитуда положительныхполуволн при перекомпенсации меньше амплитуды отрицательных полуволн,а при недокомпенсации наоборотОамплитуда отрицательных полуволнменьше амплитуды положительных полуволн. При точной компенсации амплитуды положительной и отрицательнойполуволн равны, Кроме того, привведении указанной модуляции в напряжении поврежденной фазы возникает40 постоянная составляющая, величинаи знак которой определяется расстройкой компенсации, Изложенноеиллюстрируется на фиг. 1. Минимумамплитуды А напряжения поврежденнойфазы соответствует резонансному значению индуктивности ( рэ, Поисковыеколебания 3 индуктивности осуществляются синхронно (с частотой сети),и синфазно с напряжением 2, чтона фиг. 1 отображено соответствующими моментами перехода со,, счерез нуль напряжения 2 поврежденной фазы и поисковых колебаний 3,а именно моментамии н ии ш. вр, й, с; с, й, й и ,для режимов недокомпенсации, перекомпенсации и для режима резонансной настройки. Под воздействием сигнала поиска в режиме перекомпенсациит,е. когда= (.с .Р З,амплитуда нап 4 О ряжения поврежденной фазы устанавливается равной А+ в положительныйполупериод (со, с ) и А - в отрицательный полуперйод(с, с,). Изфиг, 1 видно, что при перекомпенсаЯ ции А+А . В случае недокомпенсации, 79239540 50 Б 5 6061 т.е. когда= "7)р справедливо уже обратное неравенство А+ (А (см.фиг.1), В точке 1 =рв амплитуды указанных полуволн совпадают, т.е. А" = АТо же самое можно сказать и о площадях этих полуволн. Разность площадей представляет собой постоянную составляющую напряжения 2 поврежденной фазы, которая, как и разность амплитуд положительной и отрицательной полуволн, при перекомпенсации больше нуля, при недокомпенсации меньше нуля и равна нулю в режиме резонанса.Следовательно, как разность амплитуд положительной и отрицательной полуволн, так и постоянная составляющая напряжения поврежденной фазы в равной мере несут информацию о величине и знаке расстройки системы. Эта информация используется да" лее для настройки индуктивности компенсирующей катушки на оптимальное состояние (-реЬВ качестве примера рассмотрим работу устройства (фиг, 2) автоматической минимизации тока замыкания сети на землю по разности амплитуд положительной и отрицательной полу- волн напряжения поврежденной фазы.В режиме однофазного замыкания сети на землю блок 4 выбора поврежденной фазы подключает вход амплитудного дискриминатора б к соответствующей никзовольтной обмотке трансформатора 5. Амплитудный дискриминатор б, предназначенный для выделения разности амплитуд положительных и отрицательных полуволн напряжения поврежденной фазы, состоит из двух разнополярных однополупериодных выпрямителей, выход одного из которых соединен с землей, а выход другого с входом интегратора 7. Нагрузкой каждого выпрямителя является конденсатор и резистор, включенные параллельно, Значения амплитуд положительных и отрицательных полуволн "запоминаются" на соответствующих конденсаторах со своими .знаками. Напряжение на выходе амплитудного дискриминатора 6, относительно земли, подаваемое на вход интегратора 7, содержит в себе постоянную составляющую, пропорциональную разности амплитуд положительной и отрицательной полуволн, которая является управляющим сигналом. Переменная же составляющая выходного напряжения амплитудного. дискриминатора, проходя интегратор 7 и усилитель мощности 8, играет роль поискового сигнала, модулирующего индуктивность компенсирующей катушки 9. Причем уровень переменной составляющей (в зависимости от значения индуктивности компенсирующей катушки) меняется аналогично напряжению поврежденной фазы, что делает величину сиг. нала поиска, а следовательно, и.сигнала управления приблизительнопропорциональной абсолютной величине расстройки компенсации. Последнее дополнительно улучшает динамикусамонастраивающейся системы компенсации. Таким образом, предлагаемый способ построения автоматических систем компенсации с модуляцией индуктивности компенсирующей катушки сигналом синхронным и синфазным с напряжением поврежденной фазы, в отличие от способа-прототипа, позволяет сократить количесТво операций обработки сигна-, лов до одной, а именно до операции сравнения амплитуд положительной и отрицательной полуволн напряжения поврежденной фазы или до операции выделения постоянной составляющей из этого напряжения, что позволяет упростить и повысить надежность устройств автоматической компенсации Следует отметить, что для формирования сигнала поиска не требуется дополнительных затрат (например, специального генератора поискового сигнала), так как этой целью можно использовать само напряжение поврежденной фазы, Кроме того, равенство между частотой поиска и частотой сети малая инерционность канала самонастройки, вносимая только амплитудными дискриминатором или сглаживающим фильтром, а также возможность введения зависимого сигнала поиска, амплитуда которого пропорциональна абсолютной величине расстройки компенсации, все это позволяет достичь высокой скорости настройки тока замыкания на минимум при апериодическом (если усреднить на периоде поиска) переходном процессе, что в свою очередь повышает эффективность компенсации, надежность функционирования и безопасность эксплуатации электрической сети. Формула изобретения Способ автоматической компенсации емкостного тока замыкания сети на землю, основанный на введении поисковой модуляции индуктивности компенсирующей катушки, с последующим контролем параметра, характеризующего состояние сети, и изменением индуктивности компенсирующей катушки в зависимости от значения контролируемого параметра, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия и улучшения динамики настройки, модуляцию индуктивности компенсирующей катушки осуществляют синхронно и синфазно с напряжением поврежденной фазы, при этом в качестве параметра, характеризующего состояние се.2 Филиалг,ужго ПППд,ул Патент",Проектная,ти, используют амплитуды положительной и отрицательной полуволн напряжения поврежденной фазы, сравниваютих между собой и в случае превышенияамплитуды положительной . полуволны формируют сигнал на увеличение индуктивности компенсирующей катушки, а в случаепревышения амплитуды отрицательнойполуводны формируют сигнал на уменьшение индуктивности компенсирующейкатушки. Источники информации,принятые вр внимание при экспертизе, Ф1. Авторское свидетельство СССР 9 330509, кл, Н 023/12, 1972. 2. Отчет НИР "Разработка ивнедрение автоматической системы компенсации емкостных токов однофаэныхзамыканий в кабельных сетях",9 ббб 0355, 1977, с. 82 - 83,163-190. ВНИИПИ Заказ 9590 Тираж 783 Подписно