Автоматический регулятор для настройки дугогасящих реакторов

(51) 4 Н 02 1 3/1 аэы пр вом замыкании анной повыэлектрическои с изолиро ретения еитралью-иэ шение надежности п й работы регу ни расстройки м исключ ора. Изь онтура к на землю ени ож омпен- . вынолстепе сации ка эамыкани ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Донецкий политехнический институт и Волжское обьединение по производству легковых автомобилей (72) В.ПКабаэев, В.Ф,Солдатов, Г.И,Никольский и НС.Павленко (53) 62 1.316.925(088,8)(56) Авторское свидетельство СССР296189, кл, Н 02 Н 1/02, 1969.Авторское свидетельство СССР871274, кл. Н 02 Н 9/08, 1981. (54) АВТОГЙТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ДЛЯ НАСТРОЙКИ ДУГОГАСЯРИХ РЕАКТОРОВ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматичесегулированию тока компенсац 451798 А 1 няется в момент отсутствия дуговогопробоя изоляции, когда напряжениена нейтрали сети определяется толькосвободными колебаниями. Степень расстройки контура компенсации определяется сравнением частоты сети и частоты свободных колебаний напряжениянейтрали, Информация о частоте сетидо замыкания на землю, определяемаячислом импульсов генератора 10 эаположительный полупериод напряжениясети, хранится в счетчике 24. Призамыканиях на землю на вход вычитания счетчика 24 через схему И 15 прступают импульсы с генератора 10,число которых определяется дл:тельнастью положительного полупериодасвободных колебаний напряжения нейтрали. Оставшаяся в счетчике 24 информация, соответствующая степенирасстройки контура компенсации, передается на дешифратор 20, на одном иэвыходов которого появляется сигналуправления настройкой контура компенсации. 5 э.п.ф-лы, 7 ил.Изобретение относится к электротехнике, в частности к технике автоматического регулирования тока компенсации при дуговом замыкании на землю Фазы электрической сети с изо 5 лированной нейтралью.Цель изобретения - повышение надежности путем исключения ложной работы регулятора. 10На Фиг.1 представлена Функциональная схема регулятора на фиг.2 - схема блокировочного органа на фиг.З - схема блока фиксации однофазных замыканий, на фиг,4 - схема блока Формирования разрешающего сигнала на фиг.5 - схема блока формирования импуса перезаписи; на фиг.6 - схема блока формирования запрещающего сигнала, на фиг.7 - временные диаграммы процесса Формирования сигналов управления,На фиг.1-6 обозначены формирователи 1 и 2 прямоугольных импульсов 25блок 3 фиксации однофазных замыканийна землю (ОЗНЗ), блокировочный орган4, инвертор 5 элемент ИЛИ 6, элемент2 И 7, элемент ЗИ 8, блок 9 формирования разрешающего сигнала, генератор 10 стабильной частоты, формирователь 11 импульса сброса 1 1, блок 12формирования импульса перезаписи,блок 13 формирования запрещающегосигнала, элемент 2 И 14, элемент ЗИ15, реле 16 времени элемент 17 срав 35нения, регистр 18 памяти, наборноеполе 19, дешифратор 20, элемент сравнения 2 И-НЕ 21, элемент 2 И 22, первый счетчик 23, включенный в прямомнаправлении, и второй счетчик 24,включенный в обратном направлении(фиг.1), инвертор 25, элементы 2 И26 и 27, триггер 28 (фиг,2), преобразователь 29 тока, двухполупериодный 45выпрямитель 30, пороговый элемент 31,расширитель 32 импульса,и КБ-триггер 33 (фиг.З), формирователь 34 короткого прямоугольного импульса попереднему фронту сигнала, элемент2 И 35 и КБ-триггер 36 (фиг.4), элемент ИЛИ 37, формирователь 38 короткого импульса по заднему фронту сигнала и элемент 2 И 39 (фиг.5), формирователь 40 прямоугольного импульсапо заднему Фронту сигнала, элемент2 И 41 и КБ-триггер 42 (фиг.6).Регулятор работает следующим образом.,В нормальном режиме работы сети в исходном состоянии находятся блоки 3, 9 и 13 и блокировочный орган 4. В этом случае на выходах блоков 3 и 9 фиксации ОЗНЗ и Формирования разрешающего сигнала имеется напряжение логического нуля, а на инверсных выходах блока 13 формирования запрещающего сигнала и блокировочного органа 4 - напряжение логической единицы. Из-за наличия на втором входе элемента 2 И 7 логической единицы (напряжение 11) линейное напряжение сети 0 преобразованное в последовательность прямоугольных импульсовпоступает на первый вход элемента 2 И 14.В момент 1; по переднему фронту рассматриваемого импульса Б Формирователь 11 импульсом Босуществляет установку первого счетчика 23 в нулевое состояние, а сам прямоугольный импульс измеряемой частоты Н, разрешает прохождение на вход прямого счета этого счетчика импуль- сов генератора 10 стабильной частоты. В момент йсчет прекращается. В это время импульс перезаписи Б, формируемый по заднему фронту импульсов Н производит перезапись результата счета из первого счетчика 23 во второй .счетчик 24.При появлении следующего прямоугольного импульса напряжения Н, в первом счетчике стирается старая и записывается новая информация, которая затем переписывается во второй счетчик. Таким образом, в нормальном режиме во втором счетчике находятся данные, отображающие в двоичном коде текущую частоту сети.В режиме однофазного замыкания на землю появляется ток нулевой последовательности 31 и напряжение нейтрали 30 о. Уставка порогового элемента 31 такова, что блок фиксации замыканий реагирует,на этот ток, Для этого входной сигнал 31 Ов последовательно соединенных элементах 29-32 преобразуется в напряжение, выпрямляется, расширяется на-.полпериода промышленной частоты и подается на триггер 33.В момент Спередним фронтом импульса тока 31 О переключается триггер 33. На его прямом выходе, являющемся первым выходом блока 3, появляется напряжение логической едини 14517 с 8ляющии сигнал,цы Б . В это же время на втором вы"ходе данного блока иэ-за действиярасширителя 32 импульсов возникаетединичный логический сигнал Б, который через инвертор 5 запрещаетпуск блока 9 формирования разрешаю"щего сигнала, а с помощью элементаИЛИ 6 осуществляет установку этогоблока в исходное состояние (триггер 36).Единичный сигнал Б , поступившийс первого выхода блока 3 фиксацииОЗНЗ на третий вход блокировочногооргана 4, дает команду на запрет определения частоты .сети. Однако независимо от момента появления, командыработа первого счетчикаблокируетсятриггером 28 лишь в паузе между импульсами П, Следовательно, в первыисчетчик записывается информация очастоте сети, имевшая место при возникновении ОЗНЗ. Изменение информациив указанном счетчике может произойтилишь после возвращения блока 3 иблокировочного органа 4 в исходноесостояние, т.е. при равенстве частотнапряжений сети и нвйтрали.После переключения триггера 28единичный сигнал, появившийся на егопрямом выхаде, поступает на первыйвход элемента ЗИ 8. На втором входеэтого элемента присутствует сигналлогической единицы П , так как блокформирования запрещающего сигналанахоцится в исходном состоянии. Натретьем входе аналогичный сигнал появляется после исчезновения тока 31по истечении времени, определяемогорасширителем 32 импульсов. В итогена: выходе элемента ЗИ 8 появляетсяединичный сигнал Б, Следовательно,разрешение на определение степенирасстройки компенсации появляетсялишь при отсутствии искажений в кривой напряжения нейтрали,Интервал счета степени расстройкикомпенсации формируется триггерами36 и 42 под воздействием формирователей 34 и 40 импульсов. Для исключения погрешности настройки он долженбыть равным длительности полуволнынапряжения нейтрали. Поэтому для переключения триггеров 36 и 42 используются формирователи коротких пряяоуГольных импульсов,В момент Т 4 (начало интервала сче-,та) единичный сигнал Б ч разрешаетпрохождение на Я-вход триггера 36 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 короткого прямоугольного импульса,сформированного по переднему фронтупрямоугольного импульса напряженияБ. Триггер .36 переключается. Этовызывает появление единичного сигнала Ина третьих входах . в .блоков 12и 13 формирования соответственно импульса перезаписи и запрещающего сигнала и элемента ЗИ 15. Сигнал П,разрешает прохождение импульсов генератора 10 через элемент ЗИ 15 .(напряжение Б,) на вход обратного счетавторого счетчика 24 ввиду исходногосостояния блока 13. В результате этотсчетчик будет выполнять операцию вычитания двоичных чисел, соответствующих частоте сети и частоте свободныхколебаний.Вычитание заканчивается в:момент 1: (конец интервала счета), когда при единичном сигнале на третьемвходе блока 13 по заднему фронту импульсов, Ув переключается триггер 42.Он фиксирует конец интервала счетачастоты свободных колебаний. Крометого, нулевым уровнем сигнала Бз наего инверсном выходе во время считывания из второго счетчика результатавычитания с помощью элемента 2 И 39запрещается запись информации в этотсчетчик, а посредством элемента ЗИ 8устраняются возможные срабатыванияпо Б-входу триггера 36 блока 9. Единичный сигнал на прямом выходе триггера 42 запускает реле 16 времении в интервале времени С разрешает запись результата измерения в регистр 18 памяти,В регуляторе характер настройкикомпенсации определяется путем сравнения длительности полупериодов линейного напряжения сети , и напря"жения нейтрали С. Критерием резонансной настройки регулятора является равенство й с = с, При расстройках компенсации Тс 4 1 , что обусловливает появление информации в регистре 18 памяти. В дешифратор 20результат измерения разности 1 с йсЭпоступает через наборное поле 19.На нем с помощью перемычек устанавливается зона нечувствительности регулятора. При расстройках компенсации, превышающих зону нечувствитель ности, на одном из выходов дешифратора 20 (П - перекомпенсации и Ннедокомпенсация) появляется -управ-.145175В дешифраторе 20 содержимое реги-; стра 18 памяти анализируется следующим образом. При недокомпенсации, когда 1:;.8, в старших разрядахБ регистра памяти - единицы, а в младших в . нули. Такое состояние регистра памяти вызывает появление единичного синала на выпаде Н. Если Сс 6.с, то в сети имеет место перекомпенсация. В этом случае в старших разрядах регистра памяти оказываются нули, а в младших - единицы, что приводит к появлению единичного сигпапа па выходе П. И, наконец, при резонансе на входах и выходах дешифратора оказываются нулевые логические сигналы,На фиг.7 в интервале С 5-Й 6 информация записанная и дешифратор, соответствует неравенству Сь ( " . Поэто му в момент е на выходе П дешифратора 20 появляется управляющий сигнал Вв . Этот сигнал запускает устройство быстродействующей компенсации, что приводит к уменьшению рас б стройки компенсации.В моментна выходе реле 16 времени появляется короткий прямоугольный импульс сброса Б, . Он устанавливает в исходное состояние только блоки 9 и 13, что позволяет непрерывно определять разность Е с -с в процессе затухания напряжения нейтрали, Установки в исходное состояние блока 3 фиксации ОЗНЗ и блокировочно 35 го органа 4 чмпульсом Бне происходит, так как на первом входе элемента 2 И 22 присутствует нулевой логический сигнал из-за имеющейся расстройки компенсации.При переключении блока 9 в блоке 12 Формируется импульс перезаписи 0. Он осуществляет запись во второй счетчик 24 двоичного числа, хранящегося в первом счетчике 23 с момента первого дугового пробоя изоляции сети момент Т 3) еВ результате в процессе настройки компенсации данные об исходной частоте сетипо отношению к которым определяется расстройка компенсации будут постоянны. Однако из-за этого погрешности в работе регулятора не возникает так как устройство быст"- родействующей компенсации ,осуществляет настройку в резонанс гораздо быстрее, чем реально может изьеиться частота сети, Кроме того, такой алгоритм работы регулятора позволяет уменьшить длительность цикла измерения и таким образом ускорить отработку регулятором изменения частоты свободных колебаний напряжения нейтрали,В момент 1:7 в напряжении нейтрали ЗП появляется новая положительная полуволна. В этом случае регулятор работает аналогично описанному. Как видно из Фиг,7, новая информация о частоте свободных колебаний не вызывает изменения напряжений Н 17 и У,. на выходах регулятора.В момент Спроисходит повтсрное дуговое ОЗНЗ. При этом вновь происходит искажение информации о,частоте свободных колебаний из-за изменениядлительности полуволны напряжениянейтрали. Для исключения подобныхслучаев ложной работы регулятора предусмотрено следующее. Импульс тока31 появившийся при дуговом пробоеизоляции через элемент ИЛИ 6 осущестьляет установку блока 9 формирования разрешающего сигнала в исходноесостояние, При переключении блока 9производится запись во второй счетчик двоичного числа, находящегося впервом счетчике, а нулевой уровеньсигнала П, на его выходе запрещаетсрабатывание блока 13,Таким образом, ложная информация,вызванная переходными процессами призамыкании на землю, со счетчика в регистр 18 памяти не передается. Сигналы на выходах регулятора определяются информацией записанной в ре-.гистр памяти во время интервала временисв Ьовая информация поступает в регистр в интерьалепосле измеренидля новой полуволны напряженияЗНВ процессе настройки компенсацииизменяется частота свободных колебаний напряжения нейтрали, приближаяськ частоте сети, В момент 1, разностьЕ . -не превышает зоны нечувствительности регулятора. В результате, на его выходе П напряжение П:становится раьным нулю. Одновременнона выходе элемента 2 И-НЕ появляетсяединичный сигнал который при срабатывании реле 16 времени приводит кпоявлению, кроме импульса сброса Бимпульса сброса Б, Этими импульсами схема регулятора полностью возвращается в исходное состояние. Сначала переключаются блоки 3, 9 и 13, 1451798а затем в паузе между импульсами Н,блокировочный орган ц. После срабатывания последнего регулятор начинает работать так же как и в норФБмальном режиме работы сети, т.е. онотслеживает изменение текущей частоты сети.Если в режиме резонансной настройки дугогасящего реактора заземляющая дуга продолжает гореть, то послеочередного пробоя изоляции срабатывает блок 3 Фиксации ОЗНЗ, Он блокирует изменение частоты сети. С появлением первой после срабатывания блока 3 положительной,полуволны напряжения .нейтрали ЗБ, определяется разность- йс . Так как при резонансе эта разность равна нулю, то послесрабатывания реле 16 времени схемарегулятора полностью возвращаетсяв:исходное состояние. Следовательно,автоматический регулятор работаеттаким образом до исчезновения дугового замыкания или.появления расстройки компенсации,Формула изобретения1, Автоматический регулятор для настройки дугогасящих реакторов, содержащий первый и второй Формирователи прямоугольных импульсов, подключенные к выводам для подключения на линейное напряжение сети и на нап 35 ряжение нейтрали соответственно, и элемент сравнения, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности путем исключения ложной работы регулятора, в него введе О ны блокировочный орган, инвертор, . элемент ИЛИ, три элемента 2 И, элемент 2 И-НЕ, два элемента ЗИ; генератор стабильной частоты, Формирователь импульса сброса, блок Формирования им пульса перезаписи, элемент сравнения, состоящий из двух реверсивных счетчиков, блоки формирования разрешающего и запрещающего сигналов, реле времени, регистр памяти, наборное поле,. дешифратор, блок фиксации однофазных замыканий на землю, подключенный входом на ток нулевой последовательности сети, первый выход которого соединен с третьим входом блокировочного органа, а второй выход - с первым входом элемента ИЛИ и с третьим входом первого элемента ЗИ через инвертор, первый вход элемента ЗИ включен к прямому выходу блокировочного органа, инверсный выход которого присоединен к второму входу первого элемента 2 И, а первый вход - к выходу первого формирователя прямоугольных импульсов и первому входу первого элемента 2 И, подключенного выходом к входу блока Формирования импульса сброса, к первым входам блока Формирования импульса перезаписи и второго элемента 2 И, второй вход которого соединен с генератором стабильной частоты и первым входом второго элемента ЗИ, а выход - с входом второго счета первого счетчика, включенного В-входом к выходу Формирователя имПульса сброса, выходами гервый счетчик присоединен к одноименным Э-входам второго счетчика, С-вход которого и вход обратного счета подключены соответственно к выхо дам блока Формирования импульса перезаписи и -второго элемента ЗИ, а его выходы через регистр памяти и наборное поле - к дешифратору, причем вы"1 ход второго формирователя прямоуголь, - ных импульсов подключен к первым входам блоков Формирования разрешающего и запрещающего сигналов, инверсный выход блока запрещающих сиг"1 валов соединен с вторыы входами пер- вого и второго элементов ЗИ и блока формирования импульса перезапи-и, а грямой выход - с С-входом регистра памяти и входом реле времени. включенного выходом к вторым входам бло, ка формирования запрещающего сигнала, третьего элемента 2 И, элемента ИЛИ приводиненного выходом к третьему в:;оду блока Формирования разрешающего сигнала, второй вход которого подключен к выходу первого элемента ЗИ, а его выход - к третьим входам блоков формирования импульса перезаписи и формирования запрещающедо сигчала и второго элемента ЗИ, при этом элемент сравнения выполнен на двух реверсивных счетчиках, а выходы дешифратора являющиеся выходами автоматического регулятора, соединены с входами элемента 2 И-НЕ, включенного выходом к первому входу третьего элемента 2 И, выход которого подключен к первому входу третьего элемента 2 Й, выход которого подключен к вторым входам блокировочного органа и блока Фиксации однофааных замыканий на землю.2, Устройство по п.1, о т л.и ч аю щ е е с я тем, что блокировочный орган состоит из инвертора, вход которого является первым входом органа, а выход присоединен к первым входам первого и второго элементов 2 И, вторые входы которых являются соответственно вторым и третьим входом указанного органа, причем выходы первого и второго элементов 2 И подключены соответственно к Р- и Б-входам триггера, выходы которого являются выходами блокировочного органа.3, Устройство по .п,1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок Фиксации однофазных замыканий на землю состоит из последовательно соединенных преобразователя тока в напряжение, двухполупериодного выпрямителя, порогового элемента, расширителя импуль" са, подключенного выходом к Е-входу триггера, К-вход которого является вторым входом блока, а прямой выход - первым выходом блока, первым входом которого служит вход преобразователя така в напряжение, причем выход расширителя импульсов является вторым выходом блокаР 4, Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок Формирования разрешающего сигнала состоит из формирователя прямоугольного импульса по переднему фронту сигнала,вход которого служит первым входомблока, а вьжод присоединен к первомувходу элемента 2 И, подключенноговыходом к 8-входу триггера, прямойвыход которого является выходом бло"ка, причем вторым и третьим входамиблока соответственно служат второйвход элемента 2 И и К-вход триггера.5. Устройство по п,.1, ц т л и ч аю щ е е с я тем, что блок формирования импульса перезаписи состоит изпоследовательно соединенных элемента ИЛИ и Формирователя прямоугольного импульса по заднему фронту сигнала, выходом подключенного к второму.входу элемента 2 И, первый выход которого является вторым .входом блока,а выход - выходом блока, причем первый и второйвходы элемента ИЛИ служат соответственно первым и третьимвходами блока.б. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок Формиро вания запрещающего сигнала состоитиз Формирователя прямоугольного импульса по заднему фронту сигнала,вход которого является первым входомблока, а его выход присоединен к пер- ЗО вому входу элемента 2 И, включенноговыходом к Б-входу триггера, выходыкоторого служат выходами блока, причем вторым и третьим входами блокасоответственно являются Е-вход триггера и второй вход элемента 2 И.087/52 Зак Го НИИ ул, Проектная,приятие, г. Ужг Производственно-полнграфическо Тираж б 05 Подписноерственного комитета по изобретениям и о 113035, Москва, Ж. Раущская наб.,крытиям при ГКНТ СССРд. 4 Л