Устройство для стабилизации резонансного состояния контура нулевой последовательности в сети с компенсированной нетралью

Союз Советскик Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11860207 Дополнительное.сви Заявлено 150279 (21) 2 4681/24-07 ий присоединением 323) Приоритет 9 08 Гос рственный комитетСССРлам изобретенийи открытий Опубликова о 30,08,81. Бю тень Йо 53) УДК 621.316.925 (088 8) а опубликования описа 3 0.0881(72) Авторь изобретени ин В.К. Обабк луевский и текниче(71) й нецкий ордена Трудового Красногоинститут ль) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ РЕЗОНАНСНОГО СОСТОЯНИЯ КОНТУРА НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТ В СЕТИ С КОМПЕНСИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ вх ро та го элемен .а являетсярушенииуслопоисковыхыаения частотытим ограниче м устройст ости при. н ионарности дствие пов адыв аемые Недостатк снижение точ вия кваэиста сигналов всле О поиска и накИзобретение относится к электро. энергетике и может быть использовано для а томатического регулирования компенсации емкостных токов однофазных замыканий на. землю в электрических сетях.Известно устройство для автоматической настройки дугогасящей катушки в кабельных сетях, содержащее связанные с сетью датчики Фазного напряжения сети и напряжения смещения нейтрали, фазовый детектор, первый вход которого через включенные последовательно переключающий элемент и Фазовращающий мост подключен к выходу датчика напряжения смещения нейтрали, второй вход подключен к выходу датчика фазного напряжения той фазы сети, в которую включена асимметрирующая емкость, а выход соединен со входом астатического исполнительного органа цугогасящего реактора Г 1Недостатком устройства является его неприменимость при случайной не- симметрии сети в случае, когда не уда ется искусственно подавить естественную несимметрию сети.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для автоматической настройки компенсации емкостного токаоднофазного замыкания на землю электрической сети переменного тока, содержащее связанные с сетью модулятор,датчик напряжения смещения нейтралиили тока дугогасящего реактора, причем ко входу модулятора подключенвыход низкочастотного генератора, выходы датчика напряжения смещениянейтрали или тока дугогасящего реактора, а также датчиков фазчых напряжений сети поданы на входы коммутирующего элемента, первый вход которогочерез соединенные последовательно 5 Фазовый детектор, полосовой Фильтр,релейный усилитель, множительное эве"но и фильтр низких частот соединенысо входом астатического исполнительго органа. дугогасящего реактора.Вто рой вход множительного звена черезфазовращатель соединен с выходом низкочастотного генератора, второйод Фазовращателя подключен ко втому выходу коммутирующе5ния на быстродействие, а также относительная сложность реализации, Воз - никающие в контуре нулевой последовательности сети свободные колебания играют в этом устройстве роль помех.Цель изобретения - повышение точности, быстродействия, помехоустойчивости, а также упрощение устройства.Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее подключаемый к сети датчик контролируемого параметра контура нулевой последовательности, выход которого соединен с первым входом коммутирующего элемента, низкочастотный генератор, подключаемый через модулятор к сети, а также полосовой фильтр, фильтр низких частот и астатический исполнительный орган, снабжено дополнительным полосовым фильтром, двумя амплитудными детекторами, двумя резисторными делителями и блоком сравнения, при этом входы обоих полосоных фильтров подключены к выходу упомянутого датчика контролируемого параметра, а выходы через соответствующие амплитудные детекторы и резисторные делители соединены со входами блока сравнения,выход которого подключен ко второму входу коммутирующего элемента, а выход последнего соединен со входом астатического исполнительного органа,Кроме того, блок сравнения выполнен в виде элемента вычитания, включенного последовательно с усилителем-ограничителем.На Фиг. 1 представлена функциональная схема устройства в случае использования одной гармоники сигнала модуляции, на фиг, 2 - амплитудные характеристики контура нулевой последовательности, на фиг, 3 - структурная схема периодически нестационарного объекта управления.Функциональная схема устройства содержит сеть 1 с компенсацией емкостных токов, связанную с модулятором 2, который соединен с выходом низкочастотного генератора 3 периодического сигнала, Выходной сигнал (с) объекта управления, н качестве которого может выступать как напряжение смещения нейтрали Й(с), так и ток с) дугогасящего реактора, через соответствующий датчик 4, поступает на два Фильтра 5 и 6, настроенные на частоты соответственною+Я и о-ЯВыходы Фильтров 5 и 6 подключены ко входам амплитудных детекторов 7 и 8, связанных через резисторные делители 9 и 10 с блоком 11 сравнения. Выход последнего через фильтр 12 низких частот и коммутирующий элемент 13 связан со входом астатического исполнительного органа 14 дугогасщго ре - актора сети 1. Блок 11 сравнения содержит элемент 15 вычитания, нходы которого соединены со входами блока 11 сравнения, и усилитель-ограничи 5 1 О 15 20 25 ЗО 35 40 тель 16, вход которого подключен квыходу элемента 15 вычитания, а выход соединен с выходом блока 11 срав-нения,На фиг, 2 кривые 17-19 изображаютзависимости от индуктивности дугогасящего реактора амплитудно-частотных характеристик сети 1 на частотах соответственно ю Я,ц и оэ-ЯСтруктурная схема (фиг. 3) периодически настационарного объекта содержит линейные стационарные звенья20 и 21., которые описываются соответственно передаточными Функциями(р) и ч(р)с -Ч(р), множительноезвено 22, лййейное стационарное звено 23 с передаточной функцией Я (р)и сумматор 24. Всюду Х - модулируемый параметр, р =фЯ - оператордифференцирования, И(р) = В(р) Я "(р)передаточная объекта управления (кон -тура нулевой последовательности сети1), отображающая связь между токомнесимметрии Э(с) и выходным сигналом Е(с) объекта управления,Работа устройства заключается вследующем,Генератор 3 периодических сигналов вырабатывает колебания с частотой Я , меньшей частоты шсети, упранляющие модулятором 2, который сообщает их одному из параметров контуранулевой последовательности сети 1,например, индуктивности Ь или активному сопротивлению Р дугогасящегореактора, сопротивлению, включенномув отпайку или дополнительную обмоткудугогасящего реактора, амплитуде илифазе степени несимметрии сети 1,. илиамплитуде искусстненно вводимого вконтур нулевой последовательности сети напряжения с частотой ы сети 1. Таким образом, параметры сети 1, подвергающиеся модуляции, оказывают нлияние, в основном, либо на несимметрию сети 1, либо на неличину искусственна вводимого н контур нулевой последовательности сети напряжения с частотой сети Ю , либо на резонансную частоту и добротность контура нулевой последовательности сети 1 с компенсацией емкостных токов. Рассмотрим эти случаи в отдельности. При модуляции параметров, влияющих на несимметрию сети 1, которыехарактеризуются током несимметрииЗнс, последний может быть записан в видеЗнсф гп(+ Гф 1где Г () - периодическая модулирующая Функция, которая может быть представлена рядом Фурье+сов(ю-ЯМ- Р( 15 позволяющий судить о спектральном составе тока несимметрии.Выходной сигнал с,(с) объекта управления (контура нулевой последовательности сети 1), в качестве которо го может выступать напряжение смещения нейтрали 1(с) или ток дугогасящего реактора с), содержит тогда гармонические составляющие с частотами щтЯ15(с)=1%Ощ)1, созМ+Юи)1+ Сз) гдеЩа)(6 хРЧ(и) - ч астотн ая характеристика контуранулевой последовательности сети 1Амплитуда или абсолютная величина составляющих 2 (с) и 2(с) несет информацию о положении резонанса.Напряжение 1(с) смещения нейтрали или 30 ток с) дугогасяшего реактора,измеряемые посредством датчика 4, подаются на входы фильтров 5 и б,выделяющих сигналы с частотами ими и Ф-Й. Указанные сигналы поступают 35 на входы амплитудных детекторов 7 и 8, на выходах которых образуются сигналы, пропорциональные амплитудам или абсолютным величинам сигналов 2(с) и 2, (с). Посредством блока 11 сравнения указанные сигналы сравниваются между собой с весовыми коэффициентами К и К 2, определяемыми регулируемыми резисторными делителями 9 и 10, регулировкой которых добиваются точной настройки на резонанс или осуществляют наперед заданную программную расстройку,Если блок 11 сравнения содержит только лишь элемент 15 вычитания,то сигнал управления О(с) на выходе низ кочастотного фильтра 12 имеет вид0(И=К,К,Д-К А-Д=,рКр 4,пЬ)к 1)%сР ЗЯБ)1-)(1 ф(3 ф И (55 где А и А - амплитуды сигналов21(с) И 22(с) рКо- коэффициент, определяемый коэффициентами передачи блоков 7-8 и 12. 60Сигнал управления О(с) через коммутирующий элемент 13, осуществляющий блокировку устройства при возникновении однофазного замыкания на землю, подается на исполнительный 65 С учетом этого выражение (1) имеетвид. щ Вкф 1(ш+Я(с) сиз(на+Як)с+ с(сО+ЯД+ рган 14 дугогасящего реактора,осуществляющий управление индуктивностьюпоследнего.Зависимостищ(03 фй)Д иф( Я 9 вфункции индуктивности с. дугогасящего реактора иллюстрируются соответственно кривыми 17 и 19 (фиг. 2), величина разности между сигналами и ееполярность показаны стрелками. Резонансные кривые представляют собойзависимости, аналогичные амплитудночастотной характеристикеМ 0(с( (кривая18) контура нулевой последовательности сети 1 (в функции от индуктивностидугогасящего реактора), сдвинутые влево и вправо на величинуприблизительно равнуюЯ Я+ ОШС цА аф.Я 41где С - суммарная емкость между фа зами сети и землей.Соответствующим выбором коэффициентов К и К 2 можно добиться тако"го относительного расположения кривых 17 и 19, что при (. ( )рсзимеетместо положительный знак управленияОпри Ь )ЬРз - отрицательный знакуправления и при 1,=С, управление ОРвзравно нулю. Вследствие этого посредством блока 14 индуктивность дугогасящего реактора увеличивается приО ) О, уменьшается при О0 и остается неизменной при О = О. Таким образом контур нулевой последовательности сети приводят к резонансной настройке .Усилитель-ограничитель 16 улучшает динамику процесса самонастройки,так как обеспечивает инвариантностьсигнала управления О к амплитудеЗщтока несимметрии и устраняет снижение уровня сигнала управления О прибольших расстройках резонансного состояния контура нулевой последовательности сети. При этом используетсяфакт снижения амплитуды переменной(колебательной) составляющей в сигна 1ле О (с) на выходе блока 18 сравненияпри вознИкновении больших расстроекили уменьшении несимметрии сети,вследствие чего снижается ее линеари"зующее воздействие на усилитель-огра,ничитель 16 и повьыается коэффициентпередачи последнего по отчошению кпостоянной (неколебательной) составляющей сигнала.В случае модуляции параметров,влияющих на величину искусственновводимого в контур нулевой последовательности напряжения с частотой сетн,ю действие устройства аналогичноописанному.Если модуляции подвергается параметр х,влияющий на резонансную частоту или добротность контура нулевойпоследовательности (таким парамвтрсмможет быть, например, индуктивностьили активное сопротивление А дуго"860207 каэ 7566дписное ВНИИ;Итир ам подключаемый через модулятор к сети,а также полосанай фильтр, фильтр низ-ких частот и астатический исполнительный орган, о т л и ч а ю щ е ес я тем, чта, .с целью повышения точности, быстродействия и помехоустойчивости, а также упрощения, оно снабжено дополнительным паласовым фильтрам, двумя амплитудными детекторами,двумя резисторными делителями и блоком сравнения, при этом нходы обоихпаласовых фильтров подключены к выходу упомянутого датчика контролируемого параметра, а выходы через соответствующие амплитудные детекторы ирезисторные делители соединены совходами блока сраннения, выход кото рого подключен ко второму входу коммутирующего элемента, а выход последнего соединен со входом астатическога исполнительного органа,2, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, чта блок сравнения выполнен в виде элемента вычитания, включенного последовательно с усилителем-ограничителем. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельства СССРР 150156, кл. Н 02 Н Зу 18, 1961.2. Анторскае свидетельство СССРпо заявке М 2624976/24-07, ,кл. Н 02 Н 9/08, 1978. филиал ППП фПатент",г. ужгород, ул . Проект