Устройство управления линейным регулируемым фильтром в линиях передачи переменного тока

Союз Советских Социал мстмцескмх Республик) 20 соединением заявки М Гасударственный комитет Совета Министров СССР по делам изооретений и открытий(45) Дата опубликования описани Е, М. Н, И, Иванов, И, С, Скосырев, В, Е, Чекмарев и С, С. Кожина рлин,72) Авторы изобретения(71) Заявитель учно-исследовательскии институт постоянного тока УСТРОИСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЛИНЕЙНЫМ РЕГУЛИРУЕМЫМФИЛЬТРОМ В ЛИНИЯХ ПЕРЕДАЧИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 2 угствующиили шинах щих, при на линии х в спектре напряженцвысшего напряжения,может быть использотельных подстанцияхтока,устройств реобразов осгоянног ко но на пере Известно, что высок вагели генерируют выс на стороне постоянного вольгные преооразоие гармоники кактока (четные гармоники), так и на стор ка (нечетные гармоник е переменног пятая, седьмая, ая и т,д.). Гармониование вредное влидополнительные поаторах и трансформао тринадцаа оборуд т оказыв яние, так как вызываю тери, например, в гене бы с такими гар й мерой ется шу фильгро тивно ониками яв нгировав, насастотх фил ние их с по роенных в р щью линеиных онанс на выб В качестве гся последоваанную ч линейнь тельное армоники. ов исполь н оединение к Изобретение относится к электротехнике,в частности к устройствам, служащим дляподавления высших гармонических составляюсаторной батареи ц рег;,цруемой цндукгивносги,Однако указанные лцнейные фцльгры немогут поддерживаться в резонансе на данную гармонику вследствие изменения какпараметров о р жающей среды, возможногоизменения числа конденсаторов в батарее,гак и ввцду несгабцльносгц часгогы основной гармоники сети переменного тока и,следовательно, всех остальных гармоник,Следовательно. линейные фильтры должны быть регулируемыми, Нацболее удобнорегулирование фильтров производит:- путемизменения цндукгцвносги, Прц этом возможны режимы, прц которых ток линейного фильтра достигает величины выше допустимойи которые могут возникать даже при незначительной рассгройке линейного фильтра,Прц этом в сопротивлении линейного фильва появляется реактивная составляющая,Появление реактивной составляющей в сопротивлении линейного фильтра может привести при определенных условиях к возрастанию величины гармоники гока в линейномфильтре, 529522Это связано с тем, что сопротивлениесистемы переменного тока на частотах гармоник может меняться в широком диапазоне и принимать почти любое комплексноезначение, в том числе такое, при которомвозникаег резонанс гоков между линейнымфильтром и системой переменного тока, атакже между отдельными линейными фильтрами.Известно снижение величины резонансных токов путем включения ограничивающего чок резистора последовательно с линейным фильтром 11Однако включение ограничивающего резистора экономически нецелесообразно из-заувеличения активных потерь и установленной мощности конденсаторной батареи, атакже из-за значительного конструктивногоусложнения самого линейного фильтра всвязи с добавлением высоковольтной коммутационной аппаратуры и системы ее управления,Известно устройство для настройки линейных фильтров в резонанс на заданнуюгармонику тока, в котором блок синхронизации подключается к одному из датчиков(к датчику тока, установленному в цепилинейного фильтра, или к датчику напряжения шин переменного тока), а блок управления - к другому датчику, причем выходпоследнего подключается к обмотке регулируемой индуктивносги, установленной в цепи линейного фильтра 21,Это устройство позволяет производитьс необходимой точностью настройку линейных фильтров в резонанс независимо отдрейфа частоты переменного тока 50 Гц, атакже при отклонении емкости конденсаторных батарей от требуемых параметров.Однако в таком устройстве не ограничивается величина тока, протекающего в цепилинейного фильтра, которая в некоторыхрежимах работы может достигать значенийвыше допустимых,Бель изобретения - защита фильтра от перегрузки по току путем рассгройки линейного фильтра и удешевлении линейного фильтра при осуществлении плавной расстройки и ограничении числа циклов расстроек.Это достигается путем изменения регулируемой индукгивности, г,е. расстройки фильтра до таких значений, при когорых ток в цепи линейного фильтра не превосходит допустимый, за счет того, что фазовый дискриминатор связан с выходом управляемого генератора переменного напряжения через фазосдвигающий элемент, подключенный со стороны входа через последовательно соединенные элемент умножения и релей ный элемент к датчику тока, а второй вход элемента умножения через элемент памяти связан с выходом элемента измерения угласдвига между напряжениями, один из входобкоторого подключен к выходу указанногогенератора, а другой - к выходу фазосдвигающего элеменга; выход элемента умножения соединен со входом фазосдвигающегоэлемента через инерционное звено; выходэлемента памяти соединен со входом счетного элемента, выход релейного элементасоединен со входом установки счетного элемента в исходное состояние через элементвремени с выдержкой времени на исчезновение сигнала, а выход счетного элементасоединен с исполнительным элементом. На фиг. 1 - 3 изображена блок-схемапредложенного устройства (три варианта исполнения),Блок-схема содержит шины 1 переменного гока; выключатель 2 линейного фильтра; конденсаторную батарею 3; реактор 4 срегулируемой индуктивностью; датчик тока5 линейного фильтра; блок синхронизации 6,состоящий из последовательно включенныхфазового дискриминатора 7, интегратора 8,управляемого генератора 9 переменного напряжения; датчик напряжения 10; фазовыйдискриминатор 11; орган 12 изменения индуктивносги фильтра, состоящий из последовательно соединенных интегратора 13 иусилителя 14; фазосдвигающий элемент 15;релейный элемент 1 6; элемент умножения17, элемент памяти 18, элемент измерения угла сдвига между напряжениями 19,инерционное звено 20; счетный элемент 21,элемент времени 22.Сигнал, пропорциональный току, протекающему через цепь линейного фильтра, с датчика гока 5 подается на вход блока синхронизации 6, Сигнал поступает на один извходов фазового дискриминатора 7, выходкоторого через интегратор 8 соединен совходом управляемого генератора 9 переменного напряжения, выход которого соединенсо вторым входом фазового дискриминатора 7,Блок синхронизации 6 с управляемымгенератором 9 переменного напряжения, собственная частота которого очень близка кчасготе выделяемой гармоники, позволяетполучать сигнал этой гармоники на выходеэтого генератора,Таким образом на выходе управляемогогенератора 9 будет сформировано напряжение, частота которого равна частоте, подавляемой линейным фильтром гармоники, а фаза напряжения будет сдвинута на уголХГ/2 по отношению к фазе тока данной гармоники, протекающей через линейный фильтр.Одновременно напряжение с шин 1 первменного тока ог датчика напряжения 10, 529522в качестве которого может быть примененемкосгной делитель напряжения, подаетсяна вход фазового дискриминатора 11, навторой вход которого подается напряжениеот управляемого генератора 9 переменногонапряжения через фазосдвигающий элемент15.На выходе изового дискриминатора 11будет образована постоянная составляющая,значение и полярность которой определяется фазовым углом сдвига между напряжением, поступающим ог управляемого генератора 9 переменного напряжения и напряжением выделяемой гармоники датчика напряжения 10,С выхода фазового дискриминатора 11сигнал поступает на вход органа 12 изменения индуктивности фильтра, состоящегоиз последовательно соединенных ингеграто.ра 13 и усилителя 14,Выход органа изменения индукгивностифильтра соединен с реактором 4 регулируемой индукгивности линейного фильтра.При настройке линейного фильтра в резонанс фазы сигналов с датчика тока 5 иНапряжения выделяемой гармоники с датчика напряжения 10 совпадают, в этом случае сигнал подстройки на выходе фазовогодискриминатора 11 отсутствует.Для ограничения резонансных токов высших гармонических составляющих, протекающих через фильтр, до допустимых значений(г,е, для защиты фильтра Ьт перегрузки)на вход релейного элемента 16 подаетсясигнал З,рс датчика тока 5, пропорциональный току, протекающему в цепи линейногофильтра, Порог срабатывания релейного элемента 16 выбирается равным максимальнодопустимому значению тока 3 линейногофильтра,При возникновении резонанса тока междуЛинейным фильтром и системой переменноготока, когда ток в цепи линейного фильтрапревышает допустимое значение 3, , происходит включение релейного элемента 16,в результате чего на его выходе появляется сигнал 3 1,Сигнал э р с выхода релейного элемента16 поступает на один из входов элементаумножения 17, на второй вход которого огэлемента памяти 18 подается сигнал. Элемент памяти имеет два устойчивых положения. В зависимости от того, в каком издвух устойчивых состояний будет находиться элемент памяти, на второй вход элемента умножения будет поступать сигнал тойили иной полярности. Сигнал с выхода элемента умножителя 1 7 поступает на вход фазосдвигаюшего элемента 15. 1 О 15 20 И 30 ЭЬ 40 45 50 60 Под действием данного сигнала фазосдвигающий элемент будет изменять фазу напряжения, поступающего ог управляемого генератора 9 переменного напряжения на вход фазового дискриминатора 11. В результате изменения фазы сигнала, поступающего на вход фазового дискриминатора 11 ог управляемого генератора переменного напряжения, на выходе фазового дискриминатора 11 появляется сигнал, который поступает на вход органа 12 изменения индуктивносги фильтра, Под действием этого сигнала орган изменения индуктивности фильтра будет изменять индуктивность регулируемого реактора 4, что приведет к изменению реактивной составляющей сопротивления ц пи линейного фильтра.Изменение реактивной составляющей сопротивления цепи линейного фильтра повлечет за собой рассгройку резонанса между линейным фильтром и системой переменного тока. Изменение реактивной составляющей сопротивления цепи фильтра будет длиться до тех пор, пока ток в цепи фильтра , не станет равным допустимому токуЕсли при изменении реактивной сосгавляющей сопротивления цепи линейного фильтра, ток в его цепипродолжает оставаться больше допустимого тока 3 а угол сдвига между током и напряжением гармоники частоты настройки линейного фильтра достигает предельно допустимой величины (для электропередачи Экибасгуз-Центр предварительно допустимый угол сдвига между током и напряжением гармоники частоты настройки линейного фильтра должен быть равен 45 эл,град,) произойдет переключение элемента памяти 18 под действием сигнала, поступающего на его вход ог элемента измерения 19, на первый вход которого подаются сигналы ог управляемого генератора 9 переменного напряжения, а на второй - с выхода фазосдвигающего элемента 15,При достижении угла сдвига между напряжениями, поступающими на входы элемента измерения 19 (г,е, между напряжением и током гармоники частоты настройки линейного фильтра), равными предельно допустимому значению, элемент измерения 1 9 выдает сигнал на переключение элемента памяти 18. Элемент памяти занимает второе устойчивое положение, в результате чего происходит смена сигнала на его выходе.Смена знака сигнала на выходе элемента памяти 18 приводит к изменению полярности сигнала на выходе элемента умножения 17. Изменение полярности сигнала на выходе элемента умножения вызывает в фазосдвигающем элементе 15 изменениезнака приращения фазы сигнала, поступающего ог управляемого генератора 9 переменного напряжения на фазовый дискриминатор 11. Следовательно. и величина изменения реактивной составляющей сопротивления цепи линейного фильтра изменит свойзнак на противоположный,В этом случае изменение реактивнойсоставляющей в сопротивлении цепи фильтрабудет продолжаться до тех пор, пока ток вцепи фильтра ,р не станет равным допустимому 3Если ток в цепи линейного фильтра 1 состается больше допустимого ;а уголсдвига между током и напряжением гармоники частоты настройки линейного фильтраснова достигнет предельно допустимой величины, элемент измерения 19 выдаст сигнал, который переключит элемент памяги 18,Процесс вновь повторится, Чтобы расстрой20ка линейного фильтра производилась плавно,между элементом умножения 17 и фазосдвигающим элементом 15 устанавливаетсяинерционное звено 20 (см, фиг, 2), с помощью которого достигается плавное изме 25нение сигнала на входе фазосдвигающегоэлемента 15, что приводит к плавному изменению фазь сигнала, поступающего огуправляемого генератора 9 переменного напряжепия к фазовому дискриминатору 11, аэто приводит к плавному изменению реак 39гивной составляющей в сопротивлении цепилинейного фильтра,Для ограничения длительности работылинейного фильтра с током 1,р больше допусгиглогов устройстве (см, фиг, 3)установлены счетный элемент 21 и элементвремени 22,При возникновении резонанса между линейным фильтром и системой переменного 40тока, когда ток в цепи линейного фильтраф превысит допустимый токдсигналс выхода релейного элемента 16 поступитна вход элемента умножения 17 и на входэлемента времени 22 выход которого сое бдинен с первым входом счетного элеменга 21,Под действием данного сигнала счетныйэлемент 21 включится и начнет производить отсчет количества переключений элемента памяти 18, выход которого соединен 66со входом элемента умножения 17 и совторым входом запоминающего счетногоэлеменга 21,Если счетный элемент 21 отсчитываетопределенное (заранее установленное) коли- Ьбчесгво переключений элемента памяти 18,а ток в цепи линейного фильтрабудетбольше допустимого тока Эт.е, регулятор линейного фильтра в течение некотороговремени не может по каким-то причинам Ю 228уменьшить ток, протекающий через линейный фильтр, на выходе счетного элемента21 появится сигнал, который включит исполнительный элемент.Когда ток в цепи линейного фильтра будет равен допустимому, количество переключений элемента памяти 18, отсчитанноеэлементом 21, будет меньше ранее установленного, произойдет сброс счетного элемента 21 на нуль,Включение и сброс на нуль счетногоэлемента происходит через элемент времени 22 с задержкой на отключение, Этасвязь введена для того, чтобы счетныйэлемент 21 не сбрасывался на нуль прикратковременных изменениях тока черезфильтр до величины, равной или ниже допустимой,Принцип действия устройства защитылинейного фильтра ог перегрузки по токуне изменится, если блок синхронизации 6будет подключен к датчику напряжения 10,а фазовый дискриминатор 11 - к датчикутока 5,Формула изобретения1. Устройство управления линейным регулируемым фильтром в линиях передачи пе ременного гока, содержащее фазовый дискриминатор, выход которого подсоединен коргану изменения индукгивности фильтра, авходы связаны с датчиками тока и напряжения, причем с одним из этих датчиков - через блок синхронизации с управляемым генератором переменного напряжения, частога которого соответствует частоте подавляемой фильтром гармоники, о г л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью защитыфильтра от перегрузки по току путем расстройки линейного фильтра, фазовый дискриминатор связан с выходом упомянутогогенератора через фазосдвигающий элемент,подключенный со стороны второго входачерез последовательно соединенные элементумножения и релейный элемент к датчикутока, а второй вход элемента умножениячерез элемент памяти связан с выходом элементаизмерения угла сдвига между напряжениями, один из входов которого подсоединенк выходу генератора, а другой - к выходуфазосдвигающего элемента,2. Устройство по п, 1, о г л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью плавной расстройки линейного фильтра, выходэлемента умножения соединен со входомфазосдвигающего элемента через инерционное звено,3, Устройство по п, 1, о г л и,ч а ю щ е е с я тем, что, с целью огра 529522 10ным элементом,6 ничения числа циклов расстроек линейногофильтра, выход элемента памяти соединенсо входом счетного элемента, а выход релейного элемента соединен со входом установки счетного элемента в исходное состояние через элемент времени с выдержкойвремени на исчезновение сигнала, а выходсчетного элемента соединен с исполнительИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе:1, Кучумов Л. А., Спиридонова Л, В. Особенности расчета высших гармонических для распределительных сетей переменного тока, "Электричество",1, 1974,2, Авторское свидетельство СССР498706, кл. Н 02 , 3/18, 1975 (прототип).