Авторегулятор компенсации емкостных токов для нормального режима работы сети

948 1 Г 51)5 02 Н ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НО 4 ИТЕТПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И 03 НРЫТИЯМПРИ П 4 НТ СССР ЕТЕНИЯУ ОПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСНО ий институт атики и мееауевски СССР 987. Ук Сл(54) АВТОРЕГУЛЯТОР КОМПЕНСАЦИИ ЕМКОСТНИХ ТОКОВ ДЛЯ НОРМАЛЬНОГО РЕЖИМА РАБОТЦ СЕТИ(57) Изобретение относиэнергетике, а именно кте и автоматике в трехфлительных сетях с резоннием нейтрали, и можетвано в нормальном режимс лугогасящим реакторомтипа для автоматической тся к электро- релейной эащиаэных распредеансным эаземлебыть использое работы сети плунжерного настройки ком 3170594 пенсации емкостных токов однофазных замыканий на землю. Целью изобретения является повышение надежности, точности и быстродействия, Цель достигается тем, что авторегулятор содержит подключенные к сети 1 дугогасящий реактор 2 плунжерного типа с исполни тельным устройством 3 привода реакто" ра 2 и блок 4 измерения реактивной проводимости контура нулевой последовательности сети 1, имеющий линейную характеристику и снабженный блоком 5распознавания режимов работы сети 1, сумматор 6, на первый вход которого подан выход блока 4 измерения реак" 1 тивной проводимости контура нулевойпоследовательности сети 1, имеющеголинейную характеристику, второй входпорключен к выходу блока 7 заданияуставок, а выход через ключ 8, управляемый блоком 5 распознавания режимовработы сети 1, подключен к входу релейного звена 9 с зоной нечувствительности, выход которого подключенк входу исполнительного устройства 3привода дугогасящего реактора 2,входкоторого подключен к выходу релейногозвена 9 с зоной нечувствительности, авыход - к вычитающему входу сумматора 6, 4 ил.Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к релейной за"щите и автоматике в трехфаэных распределительных сетях с резонанснымзаземлением нейтрали, и может быть 25использовано в нормальном режиме работы сети с дугогасящиМ, реактором(ДГР) плунжерного типа для автома"тической настройки компенсации емко"стных токов однофазных замыканий наземлю.Целью изобретения является повыше-"ние надежности, точности и быстродействия.На фиг. 1 показаНа функциональнаясхема предлагаемого авторегулятора; З 5на фиг, 2 - функциональная схема ре"лейного звена с зонОЙ нечувствительности, а также исполнительного устройства привода ДГР и модели инерции при-,вода ДГР; на фиг3 " фаэовые траек 40тории, характернЫе для известного ввторегулятора; на фиг, 4 - фазовые траектории, характерные для предлагаемого авторегулятора.45Авторегулятор содержит подключенные к сети 1 (к ее нейтрали) дугогасящий реактор 2 (ДГР) плунжерного ти"па с исполнительным устройством (ИУП)3, являющимся приводом плунжерногореактора 2, и блок 4 измерения реак 50тивной проводимости (БИР) контура нулевой последовательности сети (КНПС),имещий линейную характеристику, т.е.линейную зависимость 0(УР) сигналауправления 0 от реактивной проводи 551мости УУ С - - КНПС, и снабжен 9 Я 1,ный блоком 5 распознавания режимов работы (БРР) сети, сумматор 6, одинвход которого соеринен с выходом блока 4 измерения реактивной проводимости КНПС, имеющего линейную характеристику, другой вход - с выходом блока 7 эаданил уставок (БЗУ), а выходчерез ключ 8, управляемый блоком 5распознавания режимов работы сети,с выходом релейного звена 9 с зонойнечувствительности, выход которогоподключен к входу исполнительногоустройства 3 привода реактора 2. Ключ8, релейное звено 9 и исполнительноеустройство 3 образуют блок управленияреактором. Авторегулятор снабжен моделью 10 инерции провода (МИП) дугогасящего реактора 2, вход которой подключен к выходу релейного звена 9 сзоной нечувствительности, а выход - ктретьему вычитающему входу сумматора6, В качестве блока 4 измерения реактивной проводимости КНПС могут бытьиспользованы лишь те известные указагели расстройки компенсации, которыеимеют линейную характеристику измерения.НоделЬ 1 О инерции привода ДГР 2представляет собой в простейшем случае инерционное звено с постояннойвремени, равной постоянной временипривода ДГР 2,На Оиг. 2 обозначены: 11-14 - пороговые элементы, определяющие зонунечувствительности звена 9; 15 и 16 транзисторные ключи с защитными диодами 17 и 18; 19 - выходное реле (К 1) сконтактами 20-23; 24 - выходное релеКЕ р 55 11 (С)- =. ч(С); на резисторах 30-32 и конденсаторе33, моделирующее инерцию привода ДГР.На Фиг, 3 обозначены: 34 и 35 линии переключения; 36 и 37 - сепарат 5рисы; 38 - пример аэовой траектории.На фиг. 4 обозначены; 39 и 40 линии переключения; 41 и 42 - асимптоты; 43 - пример Фазовой траектории,Лвторегулятор работает следующимобразом.В нормальном режиме работы сети,который определяется блоком 5 распознавания режимов работы сети, например, по Факту непревышения степенью 5смещения нейтрали заданной величины(обычно 151), ключ 8 замкнут и выходной сигнал И(С) блока 4, пропорциональный реактивной проводимости УКНПС: 0(С)К ч-(С), проходит на входрелейного звена 9 с зоной + б нечувствительности. Если в КНПС имеетсядостаточно значительная расстройкарезонансного состояния, т,е, если реактивная проводимость ч КНПС носит 25емкостный индуктивный характер и достаточно значительна по абсолютной величине, то сигнал 0 (С) на входе релейного звена 9 превышает уровень+(выходит за пределы + 8 эоны нечувствительности) и на исполнительное устройство 3 поступает сигнал05(С) о необходимости изменения индуктивности 1. ДГР в ту или другую сторону. По мере приближения КНПС к резонансу реактивная проводимость 7 рКНПС уменьшается, вместе с ней уменьшаются и абсолютные величины сигналов0(С) и 0 (С) до тех пор, пока сигнал0 (С) не попадет в пределы эоны нечувствительности. + 3 релейного звена 9,Работу устройства вблизи зоны нечувствительности иллюстрируют фазовые траектории (Фиг. 3 и 4), отражающие процесс резонансной настройки приотсутствии и при наличии модели 10инерции привода,ОГР.Изображенная на фиг, 1 схема в случае отсутствия блока 10 модели инерции привода описывается системой уравнений:й 1 ГС)1зазор в магнитопроводе плунжерного ЛГР 2;ширина зоны нечувствительности;скорость изменения зазора вмагнитопроводе ЛГР 2;постоянная времени механической части ЛГР;суммарная емкость сети;индуктивность ЛГР 2;уставка, задаваемая блоком 7;установившаяся скорость изменения зазора ДГР 2;коэФфициенты пропорциональности,Уравнение (1) описывает связь индуктивной проводимости (О 1,)ДГР 2 с величиной воздушного зазора в магнитопроводе, которая у ДГР плунжерного типа носит близкий к линейному характер, Уравнение (2) отражает линейный характер преобразования блоком 4 реактивной проводимости ЯС - (Я 1.) КНПС в выходной сигнал 11 (с коэффициентом пропорциональности, равным К). Уравнения (3) и (4) описывают сумматор 6 и релейное звено 9 с зоной нечувствительности соответственно.Уравнение (5) следует из определения скорости ч движения плунжера ЛГР 2. Уравнение (6) описывает инерционные свойства (как у апериодического звена) привода ЛГР 2 (с постоянной времени Т и установившейся скоростью движения плунжера, равной ч+). После соответствующих подстановок и исключения промежуточных переменных О 1 Б, Р 5 и предположения, цто ДБ = О, система уравнений (1)-(6) преобразуется к виду: сыч (С) 1Р (1) - ч (С)(8)Ф"1 при 1) дс 4 )г, кр У (1)базовые траектории для системыуравнений (7)-(9) определяются диф"Ференциальным уравнением первого порядка1 ч(1)1 Г 1)решения которого представляют собойвыражения следующего вида;1 1 + Т(ч ч) (11)1при Р И)0 т,е, при 1 Е СКр(13)где 1 и ч - начальные условия соото оветственно по величине 1 зазора в ДГР2 и по скорости ч движения плунжераДГР 2.фаэовые траектории системы, соответствующей известному авторегулятору (уравнения (11;)-(13, показанына фиг. 3. Они имеют линии 34 и 35переключения, характеризующиеся урав"нениями1 ев - (ЯС- )3(что соответствует обьчным параметрам плунжерных ДГР) и что ширина зонынечувствительности соответствует мак 30 35 ао 45 50 55(16) УИ) - Жч(Е). 5 1 О 15 20 25 симальной расстройке по реактивнойпроводимости, равной 0,23 максимальной реактивной проводимости ДГРеВнешний восходящий участок фаэовой траектории 38 соответствует разгону привода ДГР 2 после пуска, произошедшеговследствие возникшей скачкообразнойрасстройки компенсации, когда линии34 и 35 переключения заняли показанные на фиг. 3 положения. Для рассматриваемого примера резонансная настройка КНПГ, характеризующаяся равенствомУР вв О, наступает при 1 : 0,5, Ли-,нейные участки фазовой траектории 38между линиями 34 и 35 переключениясоответствуют движению привода ДГР 2по инерции после отключения приводавледствие попадания сигнала 01(1)вв ИИ) в зону нечувствительности-В,3 релейного звена 9, Нисходящий и внутренний восходящий участкифаэовой траектории 38 соответствуютдвижению механической части ДГР 2после реверса привода вследствие выхода сигнала У (е) за пределы зонынечувствительности 1- 1, 3 релейного звена 9 (т.е, вследствие перерегулирования), Очевидно, что переходный процесс в указанном случае носитколебательный характер с неоднократными перерегулированиями, т,е, неоправданными реверсами привода ДГР 2,что снижает надежность и долговечность привода, а также затягиваетпереходный процесс во времени (чтоснижает быстродействие). При суженииэоны нечувствительности звена 9 переходный процесс имеет характер незатухающих автоколебаний (т,е, системаповторяет асимптотическую устойчивость), что приводит к быстрому выходу иэ строя привода ДГР 2 и поэтомунедопустимо. Рассмотрим теперь влияние вводимого в предлагаемый авторегулятор блока 10 модели инерции привода ДГР 2.При наличии блока 10 МИП иэ уравнения (3) исчезает условие (1 к = О,а в систему уравнений (1)-(6) добавляется дифференциальное уравнение, описывающее динамику этой модели инерции привода РГР:-Я,чб - БЖкткоторое с учетом уравнения (6) преобразуется к виду9 17059Уравнение (16) отражает то обстоятельство, что на выходе блока 10 модели инерции привода восстанавливается скорость чИ) изменения зазора ДГР 2 (с коэффициентом пропорциональности5 36). Введение сиГнала О приводит к тому, что уравнения линий переключения приобретают следующий вид;1 1 О1- (дС - - (ф,ч +8 ) (17)КЕ Ри1- ЯС - - Жч), (18)1Ке "Р15При этом выражения (11)-(13) заисключением условий переключения неизменяются,Таким образом, как следует иэ уравнений (17) и (18), введение модели 10 20инерции привода ДГР 2 приводит к возникновению конечного отрицательного(фиг. 4), который регулируется коэффициентом М . физически это означаетзаблаговременное отключение приводаДГР 2 при подхоле к зоне нечувствительности звена 9, причем тем раньше, чем выше скорость привода на момент отключения, В результате приводпо инерции подводит индуктивность Ь/ТР 2 к значению, близкому к резонансному и лежащему внутри эоны нечувствительности звена 9. Перерегулированийи колебательных переходных процессовпри этом не возникает, о чем свидетельствует, например, фазовая траектория43 на фиг. 4, построенная для тех жеусловий, цто и фазовая траектория 36на фиг. 3. При возникновении в сети 40одиофаэного замыкания на землю данныйрежим определяется блоком 5 распознавания режимов работы сети, например,по превышению степенью смещения заданной величины (обычно 153), Выходной сигнал блока 5 распознавания режимов работы сети размыкает ключ 8,Этим фиксируется достигнутая в нормальном режиме работы сети резонансная настройка КНПС. Предлагаемый авторегулятор целесообразно комбинировать с известными агторегуляторамикомпенсации, предназначенными длярежимов ОЗНОБ, с целью автонастройкикомпенсации во всех режимах работысети.Релейное звено 9 с зоной нечувствительности, исполнительное устройство 3 привода ДГР 2 и модель 10 инер-. ции привода ДГР 2 могут быть выпол" иены так, как показано на фиг, 2, В этом случае единичному значению сигнала 11 соответствует включение контактора 19 (К 1), значению сигнала 1-1 - включение контактора 24 (К 2), а нулевому значению сигнала- отключение контакторов 19 и 24. Включение того или иного контактора 19 или 24 определяет направление вращения асинхронного двигателя 29 привода ИГР 2, а также подает напряжение Е или -Ед (в зависимости от направления движения привода) на входную точку Я модели 10 инерции привода ЯГР 2, Инерция привода моделируется инерционным звеном на КС-элементах 30 и 33, причем постоянная времени Т указанного звена при КК и нулевом входном сопротивлении сумматора 6 равна:К 3 Сф Ка+ к 3 и должна быть установлена равной постоянной времени привода ДГР 2,Отсутствие перерегулирований в процессе резонансной автонастройки КНПСповышает быстродействие, сокращая время отработки расстройки компенсации.В результате сокращения числа пускови реверсов привода ЛГР повышаетсяего надежность и долговечность.Асимптотическая устойчивость системы сохраняется при значительном сужении зоны нечувствительности, чтопозволяет существенно повысить точность резонансной настройки,Таким образом, применение предлагаемого авторегулятора обеспечиваетповышение надежности и безопасностиэлектроснабжения,Формула изобретенияАвторегулятор компенсации емкостных токов рля нормального режима работы сети, содержащий дугогасящий реактор плунжерного типа с исполнительным устройством привода дугогасящего реактора, блок измерения реактивной проводимости контура нулевой последовательности сети, соединенный с выводами для подключения к сети и имеющий линейную характеристику, соединенный с блоком распознавания режимов работы сети, выход которого подключен к управляющему входу ключа) 759)8 иг О,д блока управления реактором, вьпьлненного в виде релейного звена с зоной нечувствительности и исполнительного устройства привода дугогасящего реак 5 тора, сумматор, один вход которого соединен с блоком изменения реактивной проводимости контура нулевой последовательности сети, другой входс блоком задания уставок, а выход )р через ключ - с релейнь)м звеном с зо ной нечувствительности, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, точности и быстродействия, он снабжен моделью инерциипривода дугогасящего реактора, входкоторого подключен к выходу релейного звена с зоной нечувствительности,а выход - к третьему инвертирующемувходу сумматора,1705948 Редакто жни Тираж Подписноекомитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ ССС Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно-иэдательскйй комбинат "Патент", г. Уж агарммз, 101 Заказ ВНИИП Оосударственног113035 Состави Техред ль О. Наказная