Дискретный измерительный преобразователь тока

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 9) БО ш 1 й 19/25; Н 0 О О Ы 5 37В.Е,Казанский,вцев,зов Ле энер В,Е, Трансфор твах релейной М., Энергия матоз ащи/ 1/ Я.Л. и- апряГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБ(71) Московский ордена нинагетический институт(56) 1.Казанскийры тока в устройсты и автоматики.1978, с, 15,2,Казанский В.Е.,Арцишевски Морозов Л.Н Дискретные измтельные трансформаторы тока ижения, - Труды МЭИ, М., 1972,вып, 145, с. 70-81.(54)(57) ДИСКРЕТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОКА, содержащий первичный аналоговый преобразователь, выход которого соединен с входом уси" лителя-ограничителя, входящего в состав полярного индикатора, и с входом интегратора,времяимпульсный преобразователь с блоком сравнения,НИЯъ один из входов которого подключенк выходу интегратора, блоком опорного напряжения, выход которого подключен к другому входу блока сравнения, и триггером, число-импульсныйпреобразователь, линию связи, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения помехоустойчивости, в полярный индикатор введен мультивибратор,ано времянмпульсный преобразовательдва формирователя стабильных, временных интервалов и элемент ИЛИ, причем вход мультивибратора соединен с выходом усилителя-ограничителя, а выход - с входами блока опорного напряжения и обоих формирователей стабильных временных интервалов, выход первого формирователястабильных временных интервалов подключен к одному из входов триггера,другой вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, входы элементаИЛИ подключены к выходам второгоформирователя стабильных временныхинтервалов и блока сравнения, а входчисло-импульсного преобразователясоединен с выходом триггера черезлинию связи.Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначе-но для использования при реализациидистанционного контроля тока высоковольтных линий электропередачи (ВЛ)и их защиты от коротких замыканий(к.з.).Известны используемые в системахконтроля тока и релейной защиты аналоговые измерительные преобразователи (трансформаторы тока),выполненныев виде первичной и вторичной обмоток,нанесенных на ферромагнитный магнитопровод. При номинальном напряженииВЛ до 35 кВ подобные измерительныепреобразователи получаются достаточ.но простыми и недорогими Г 1 3.Однако чем выше номинальное напряжение ВЛ, тем более громоздкой идорогой становится изоляция первичной обмотки. При номинальном напряжении ВЛ выше 750 кВ электромагнитные 20измерительные преобразователи становятся уже труднореализуемыми.Наиболее близким к изобретениюявляется дискретный измерительныйпреобразователь тока (дискретный 25трансформатор тока), содержащий первичный аналоговый преобразователь,выход которого соединен с входом усилителя-ограничителя, входящего в состав полярного индикатора, и с входом интегратора, времяимпульсный преобразователь с блоком сравнения, одиниэ входов которого подключен к выходу интегратора, блоком опорного напряжения, вход которого подключенк выходу усилителя-ограничителя, авыход - к другому входу блока сравнения, и триггером, входы которогоподключены к выходам блока сравненияи усилителя-ограничителя, число-импульсный преобразователь, вход кото Орого соединен с выходом триггера, авыход - с линией связи, отходящей кнагрузке преобразователя,В известном устройстве осуществлен переход на дискретную Форму 45отображения информации об интегральных параметрах тока ВЛ, в частностио его действующем значении и Фазе,что позволяет использовать н устройстве дешевый, но маломощный первич(1ный аналоговый преобразователь, например магнитный трансформатор тока,.причем обеспечивается возможностьпостроения систем контроля тока ирелейной защиты ВЛ, в которых воспри- .5нимающие информацию узлы расположены на значительном расстоянии (100200 м) от места установки первичногопреобразователя 23.Однако известное устройство припередаче по линии связи многоимпульсОных сигналов измерительной информации отдельные импульсы помехи воспринимаются на приемной стороне каксигналы, что отрицательно сказывается на точности контроля тока. Существенному влиянию помех способствуеттакже относительно широкая полосапропускания измерительного канала,обусловленная использованием числоимпульсной Формы отображения информации уже на передающей стороне,Цель изобретения - повышение помехоустойчивости преобразователя,Поставленная цель достигаетсятем, что н дискретном измерительномпреобразователе тока, содержащем первичный аналоговый преобразователь,выход которого соединен с входомусилителя-ограничителя, входящегов состав полярного индикатора, и свходом интегратора, времяимпульсныйпреобразователь с блоком сравнения,один иэ входов которого подключенк выходу интегратора, блоком опорного напряжения, выход которогоподключен к другому входу блокасравнения, и триггером, число-импульсный преобразователь, линиюсвязи, а во времяимпульсный преобразователь - два Формирователя стабильных временных интервалов и элемент ИЛИ, причем вход мультивибратора соединен с выходом усилителяограничителя, а выход - с входамиблока опорного напряжения и обоихФормирователей стабильных временныхинтервалов, выход первого формирователя стабильных временных интервалов подключен к одному из входовтриггера, другой вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, входыэлемента ИЛИ подключены к выходамвторого Формирователя стабильныхвременных интервалов и блока сравнения, а выход число-импульсного преобразователя соединен с выходом триггера через линию связи,На фиг, 1 представлена функциональная схема предлагаемого дискретного измерительного преобразователятока; на фиг, 2 - временные диаграммы на выходах отдельных составныхузлов, поясняющие работу устройства.Устройство состоит из первичногоаналогового преобразователя 1, полярного индикатора 2 с усилителем-ограничителем 3 и мультивибратором 4,интегратора 5, времяимпульсного преобразователя б с блоком 7 сравнения,блоком 8 опорного напряжения, Формирователями 9 и 10 стабильных временных интервалов, элементом ИЛИ 11триггером 12, линии 13 связи и числоимпульсного преобразователя 14. Выход первичного аналогового преобразователя 1 соединен с входами усилителя-ограничителя 3 и интегратора 5,выход усилителя-ограничителя 3 подключен к входу мультивибратора 4,выход интегратора 5 соединен с первым входом блока 7 сравнения, выходмультивибратора 4 подключен к входублока 8 опорного напряжения и входамформирователей 9 и 10 стабильныхвременных интервалов, выход блока 8, опорного напряжения соединен с вто-, рым входом блока 7 сравнения, выход. формирователя 9 стабильных временных интервалов подключен к первому входу триггера 12, выход Формирователя 10 стабильных временных интервалов соединен с первым выходом элемента ИЛИ 11, выход блока 7 сравне-ния подключен к второму входу элемента ИЛИ 11, выход элемента ИЛИ 11соединен с вторым входом триггера 12,выход триггера 12 подключен к началу линии 13 связи, конец линии 13 связи соединен с входом число-импульсного преобразователя 14,Работу устройства удобно проанализировать на примере его использования в токовой защите нулевой последовательности ВЛ, В этом случае в качестве первичного аналогового преобразователя 1 используется фильтр тока нуле- Ю вой последовательности, состоящий из трех магнитных трансформаторов тока,При к.з, на землю в ВЛ протекает ток нулевой последовательностиПри этом в момент времени, соот ветствующий началу повреждения, на выходе первичного аналогового преобразователя 1 появляется напряжение О, (Фиг, 2 а), пропорциональное току с , но сдвинутое относительно него 30 по фазе на 90 с в сторону опережения,поскольку магнитные трансформаторытока рАботают в режиме трансформаторов. то Если 1 = 3 51)1 А)С 35о орО:К - :с и 3 со иэпп, (2)1 1 с) 1 Опчгде- коэффициент преобразованияпервичного аналогового пре образователя 1,Полярный индикатор 2 воспроизводит моменты перехода кривой напряжения Очерез нулевое значение, обеспечивая общую координацию работы и так-тирование отдельных узлов устройства.С помощью усилителя-ограничителя3 синусоидальное напряжение О, преобразуется в прямоугольное напряжениеО (фиг.26) с равными длительностямиполупериодов Т(,и с( . По Фронтамсигналов О осуществляется синхрони 3зация мультивибратора 4, настроенного на частоту 50 Гц. Таким образом,напряжение О (фиг.26) на выходе муль"тивибратора 4 после момента времени1 полностью совпадает пд фазе и форме с сигналами О усилителя-ограничителя 3.Наличие мультивибратора 4 обеспечивает в отдельных случаях снижение 60динамических погрешностей устройстваи позволяет, как будет показано, вырабатывать контрольные одноимпульсные сигналы длительностью 1 мс дажев отсутствие О, что способствует в у определенной мере повышению помехоустойчивости устройства и осуществлению наглядной проверки его работоспособности при нормальной работе ВЛ.Интегратором 5 производится интегрирование напряжения О, на интервалах 7(+ . При синусоидальном токеи неизменной частоте о выходное напряжение О (фиг.2 а) интегратора 5 каждый раз достигает значения О, которое оказывается пропорциональным действующему значению тока З за время положительного полупериода:2Цс:ЦО,Ы-.,К 1=:1 сК,."З, =гУгс,3,гдеи 1 - моменты времени, маркирующие начало и конец интервала 7(,коэффициент преобразования интегратора 5,Времяимпульсный преобразователь бкаждый период осуществляет логарифмическое преобразование напряженияО в интервал времени г,С помощью блока 8 опорного напряжения, управляемого выходными сигналами мультивибратора 4, вжепериодно создается напряжение О(Фиг.2 а),снижающееся каждый раз от максимального значения 08 , по экспоненциальному закону с постоянной времениТОеБлок 8 опорного напряжения может быть выполнен, например, в виде Функционально связанных преобразователя напряжения, линейного компенсационного стабилизатора, управляемого ключа, конденсатора и резисторов в цепях заряда и разряда конденсатора.В моменты времени 1, соответствующие равенству напряжений У и О оба сравниваемых напряжения принудительно снижаются от нуля, а блок 7 сравнения Формирует импульс, который через элемент ИЛИ 11 перебрасывает триггер 12. В исходное состояние триггер 12 возвращается сигналами О(фиг.2 в) с длительностью 9 мс, вырабатываемыми Формирователем 9 стабильных временных интервалов. В результате к.з, на землю в ВЛ на выходе триггера 12 имеют место сигналы О (фиг.2 г), длительность которыхсоответствует 7Аналитическая Формула для с определяется путем приравниванйя друг к другу записанных выражений(3) и (4) для Г 5 и Оэ приПосле вычисленийЭ, о, (5)о МИИ5где э м, - нижний предел контролируруемого диапазона (при Те, выраженУа макснсн и миллисекундах, саминт 101 с 2)ГгеПоскольку задние фронты сигйаловО, ориентируются под воздействиемформирователя 9 стабильных временныхинтервалов и по месту расположенияна временной оси не зависят от моментов перехода напряжения О, черезнулевое значение с положительнойпроизводной, нетрудно убедиться,что в устройстве погрешность преобразования от колебаний промышленнойчастоты практически исключена,При отсутствии к.з. на землю в ВЛ,те. в нормальном режиме последней(диаграммы на фиг. 2 до момента й, ),отсутствуют также напряжения О Оимпульсы на выходе блока 7 сравненияне появляются и первоначальные перебросы триггера 12 осуществляются спомощью сигналов О (фиг, 2 в) с длительностью 8 мс, вырабатываемых формирователем 10 стабильных временныхинтервалов. Возврат же триггера 12 виоходное состояние производится, каки ранее, сигналами О 5 с выхода формирователя 9 стабильных временных интервалов, В результате в нормальномрежиме ВЛ на выходе триггера 12 имеют место сигналы О,(фиг. 2 г), длительность которых соответствует временному пьедесталу г, = 1 мс.40Одноимпульсные сигналы О (в нор 72мальном режиме ВЛ) или О, (при повреждении ВЛ) направляются по проводной линии 13 связи (по жилам контрольного кабеля) к панели релейнойзащиты. Непосредственно у панели релейной защиты установлен число-импульсный преобразователь 14, в котором осуществляется заполнение принимаемых сигналов О 1 или О 1 импульсамивысокой частоты Гз. В конечном итогена выходе Число-импульсного преобразователя 14 образуются многоимпульсные сигналы О или О (фиг,2 д), число импульсов в каждом иэ которых соответствует либо 55м:Г т1- 5 либооЦ:с :Е Т Рп О . ,)-зт ЗВ 314Сигнал О числового пьедесталаИ. служат, как уже отмечалось, дляпроверки (констатирования) исправности всех узлов устройства. Сигналы О,с числом импульсов й являются сигна 1лами измерительной информации и определяют действие или недействие системы релейной защиты ВЛ в целом,Размещение число-импульсного преобррэователя 14 рядом с воспринимающими информацию узлами и реализацияпередачи по линии 13 связи одноимпульсных сигналов с временным пьедесталом обеспечивают повышенную помехоустойчивость предлагаемого дискретного измерительного преобразователятока. Зто сбъясняется тем, что дляодноимпульсных сигналов требуетсясущественно меньшая (примерно на порядок) полоса пропускания измерительного канала, чем для многоимпульсныхсигналов, и, следовательно, имеетсявозможность путем установки узкополосных фильтров предотвратить проникновение на приемную сторону высокочастотных помех, Нри наличии временного пьедестала Т и числовогопьедестала К легко осуществляетсястирание (сброс) ложной информации,характеризуемой й ( Й . Продолжительность наиболее распространенныхна территории энергообъекта импульсных помех не превышает одну миллисекунду, т.е. длительности выбранного .временного пьедестала.Предлагаемый дискретный измерительный преобразователь тока в принципеможет быть выполнен и двухполупериодного исполнения, при котором формирование сигналов измерительной информации осуществляется в течение каждогопериода дважды. Отмеченная конструктивная реализация устройства сопряжена с удвоением большинства составныхблбков и вслецствие этого может использоваться лишь в тех системахконтроля тока и релейной защиты, ккоторым предъявляются особенно высокие требования по быстродействию.Обеспечиваемое при практическомиспользования предлагаемого устройства снижение вероятности неправильнойработы систем релейной защиты привоздействии помех предопределяетуменьшение перерывов в энергоснабжении потребителей,1117537Фиг 1ф-.г ВНИИПИ 3 акае 7212/28 Тираж 710 Подписно ае ева ют т в ю Юал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4