УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ


RU (11) 2095910 (13) C1

(51) 6 H02J3/24 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 94044244/07 
(22) Дата подачи заявки: 1994.12.15 
(45) Опубликовано: 1997.11.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Гоник Я. Е., Иглицкий Е. С. Автоматика ликвидации асинхронного режима. - М.: Энергоатомиздат, 1980. 2. Авторское свидетельство СССР N 1663691, кл. H 02 J 3/24, 1991. 
(71) Заявитель(и): Индивидуальное частное предприятие Пастухова В.С. "Пассат" 
(72) Автор(ы): Пастухов В.С.; Туркин Д.Г. 
(73) Патентообладатель(и): Индивидуальное частное предприятие Пастухова В.С. "Пассат" 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ 

Использование: в электротехнике, в частности в противоаварийной автоматике энергосистем. Сущность изобретения: в устройстве, включающем в себя детектор приращения фазового угла, орган контроля режимного параметра, формирователь модуля, компаратор и логические элементы, в детектор дополнительно введены два входных преобразователя частоты в напряжение и выходной интегратор. Благодаря этому повышается надежность устройства и точность вычисления приращения фазового угла в интервале срабатывания органа контроля режимного параметра. Получаемый при этом технический результат проявляется в повышении селективности и надежности автоматики ликвидации асинхронного режима. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике, в частности к противоаварийной автоматике энергосистем, и может быть использовано, например, в автоматике ликвидации асинхронного режима (АЛАР).

Известно устройство для выявления асинхронного режима (АР) электропередачи на первом цикле, входящее в состав АЛАР [1, рис. 17 и 25] Его основу составляют пусковой (реле тока или сопротивления) и выявительный (реле направления мощности) органы. Фиксация цикла АР происходит в случае переориентации (срабатывания или возврата) выявительного органа в зоне действия пускового.

Это правомерно при настройке характеристики выявительного органа на расчетное значение эр угла э эквивалентного сопротивления электропередачи, так как угол между электродвижущими силами (ЭДС) по ее концам достигает границы устойчивости (d180o), когда фазовый угол v между напряжением и током в контролируемой точке становится равным vэ За этим следует переориентация выявительного органа и фиксация цикла АР, если зона срабатывания пускового органа охватывает область значений близких к 180o.

Однако реальные значения угла vэ могут лежать в широком диапазоне (60-110o) и при их максимальном отклонении от эр возможна переориентация выявительного органа вне зоны срабатывания пускового, и следовательно, отказ устройства, что указывает на его главный недостаток низкую селективность. Кроме того, известное устройство не позволяет использовать информативность в отношении размещения контролируемой точки относительно электрического центра качаний (ЭЦК) для отстройки от внешнего АР.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому устройству является устройство для выявления АР электропередачи, приведенное в [2, фиг. 4] Оно содержит преобразователи тока и напряжения (блоки 1-2), детектор (блоки 3, 5-10) приращения Dv фазового угла v в зоне срабатывания органа контроля режимного параметра (блок 4), формирователь модуля, компаратор и элемент 2И (блоки 12, 14 и 15). Эта часть устройства является основной и позволяет выявить АР. Кроме того, с помощью дополнительных элементов сравнения и логических блоков реализуется возможность получения выходного сигнала при АР в зависимости от сочетания знака взаимного скольжения ЭДС и размещения ЭЦК.

Принцип действия устройства основан на том, что сначала вычисляют Dv, как разность мгновенных значений 2 и 1 угла в моменты t2 и t1 возврата и срабатывания органа контроля режимного параметра, затем фиксируют АР по превышению абсолютным значением Dv заданного значения vбл



Следует заметить, что все упомянутые величины присутствуют в узлах устройства в виде пропорциональных им напряжений.

Недостатком рассмотренного устройства является нарушение селективности, особенно при малых (0,1-0,2 с) периодах АР, из-за высокой погрешности детектора приращения фазового угла, формирующего на выходе напряжение, пропорциональное .

Одна из причин этого заключается в использовании мгновенных значений v2 и 1 угла , на которые могут легко повлиять случайные факторы (помехи, ошибки измерения). Другая причина снижения точности вычисления Dv вызвана необходимостью обеспечения непрерывности функции v = f() в диапазоне 360o, охватывающем возможные значения 1 и 2. При этом дискретность фиксации значений (шаг не менее полупериода промышленной частоты 0,01 с ) приводит к увеличению погрешности измерения с уменьшением периода Тa AP. Так, при Тa= 0,1 c и интервале Dt = t2-t1= 0.5 Тa= 0,05 с можно измерить только пять значений (шаг 0,01 с) и предельная погрешность измерения v1 и 2 составит 20% При неблагоприятном сочетании знаков погрешностей измерения 1 и 2 погрешность вычисления по (1) может достигать 40% что ограничивает селективность известного устройства, т.е. возможна фиксация внешнего АР или синхронных качаний и невыявление АР по контролируемому сечению.

Кроме того, устройство недостаточно надежно из-за сложности исполнения фазового детектора в составе детектора Dv, обеспечивающего упомянутую непрерывность v.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение селективности и надежности устройства. Полученный при этом технический результат проявляется в снижении вероятности и излишних срабатываний устройств АЛАР, где это изобретение может быть использовано.

Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве, содержащем преобразователи напряжения и тока, входы которых являются входами устройства, детектор приращения фазового угла, имеющий в своем составе вычислитель, логический элемент 2ИЛИ-НЕ и формирователь импульсов по сплаву, включенный между первым и вторым входами упомянутого элемента 2ИЛИ-НЕ, которые связаны с третьим входом и вторым выходом детектора соответственно, формирователь модуля, компаратор и логический элемент 2И, выход которого является первым выходом устройства, причем первый и второй входы детектора приращения фазового угла подключены к выходам преобразователей напряжения и тока соответственно, таким же образом к этим выходам подключены аналогичные входы органа контроля режимного параметра, выход которого соединен с третьим входом упомянутого детектора, чей первый выход через последовательно включенные формирователь модуля и компаратор связан с первым входом логического элемента 2И, в детектор приращения фазового угла дополнительно введены первый и второй преобразователи частоты в напряжение, входы которых являются первым и вторым входами детектора, а входы соединены с первым и вторым входами вычислителя соответственно, и интегратор, аналоговый вход которого подключен к выходу вычитателя, установочный вход подключен к выходу логического элемента 2ИЛИ-НЕ, а выход служит первым выходом детектора приращения фазового угла, второй выход которого соединен со вторым входом логического элемента 2ИЛИ-НЕ.

Кроме того, дополнительно введены орган направления мощности с прямым и инверсным выходами, первый и второй входы которого подключены к выходам преобразователей напряжения и тока соответственно, второй и третий логические элементы 2И, первые входы которых подключены к прямому и инверсному выходам органа направления мощности соответственно, вторые входы подключены к выходу первого логического элемента 2И, а выходы служат вторым и третьим выходами устройства соответственно.

Сопоставительный анализ признаков предлагаемого решения и признаков аналога и прототипа свидетельствуют о его соответствии критерию "новизна".

Признаки отличительной части формулы решают следующие функциональные задачи:

1. Введенные в детектор блоки и связи позволяют получить на его выходе величину, пропорциональную , путем интегрирования в диапазоне от момента t1 срабатывания органа контроля режимного параметра до момента t2 его возврата величины, пропорциональной разности частоты напряжения и тока в контролируемой точке электропередачи. При этом значение выходного сигнала детектора мало подвергается влиянию случайных помех и ошибок измерения при достаточно узком диапазоне изменения частот (50 Гц 10%), что уменьшает погрешность детектора и упрощает его реализацию, повышая тем самым селективность и надежность устройства.

2. Введение органа направления мощности и элементов 2И простейшим путем решает задачу получения выходных сигналов в зависимости от размещения ЭЦК и знака взаимного скольжения ЭДС электропередачи, что также повышает надежность устройства.

На фиг. 1 показана функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие его работу, где Ui выходные напряжения блоков (i номер блока), Uo и Uбл пороги срабатывания блоков 10 и 12.

Схема содержит входные преобразователи напряжения 1 и тока 2, детектор 3 приращения фазового угла, состоящий из первого 4 и второго 5 преобразователей частоты в напряжение, вычитателя 6, формирователя импульсов по спаду 7, логического элемента 8 типа 2ИЛИ-НЕ и интегратора 9 с аналоговым и установочным входами, орган 10 контроля режимного параметра, формирователь модуля 11, компаратор 12 и логический элемент 13 типа 2И, выход которого является первым выходом устройства. Корме того, в схему включены орган 14 направления мощности и логические элементы 15 и 16 типа 2И, выходы которых являются вторым и третьим выходами устройства.

Блоки, входящие в состав устройства являются типовыми и могут быть реализованы по любым известным схемам.

Устройство работает следующим образом. Напряжение uвх и ток iвх, пропорциональные напряжению и току контролируемой точки электропередачи, поступают на входы устройства с измерительных трансформаторов. С помощью линейных преобразователей 1 и 2 они трансформируются в выходные напряжения u1 и u2, изменяющиеся в рабочем диапазоне последующих элементов схемы

u1 ku uвх (2)

u2 ki iвх (3)

где ku и ki коэффициенты передачи преобразователей.

Напряжения u1 и u2 подаются на входы преобразователей 4 и 5 соответственно (первый и второй входы детектора 3), с помощью которых частоты wu и i этих напряжений линейно преобразуются в напряжения U4 и U5

U4= ku, (4)

U5= ki, (5)

где k коэффициент преобразования частоты.

Напряжения U4 и U5 подаются на соответствующие входы вычитателя 6, на выходе которого формируется напряжение U6, поступающее на аналоговый вход интегратора 9 и равное

U6= U4-U5= k(u-i) = k. (6)

Кроме того, оба напряжения u1 и u2 подаются на входы органа 10 контроля режимного параметра, если им является сопротивление.

При контроле напряжения или тока к органу 4 подводится либо u1 либо u2. Абсолютное значение U2 последнего показано на диаграмме (фиг. 2), поскольку для примера в качестве контролируемого параметра выбран ток I электропередачи.

В исходном состоянии, пока U2 < U0 (I < I0) выходное напряжение U10 органа 10 равно нулю, как и выходное напряжение U7 формирователя 7. При этом на выходе элемента 8 имеет место положительное напряжение U8, блокирующее интегратор 9 (U9 0) по его установочному входу. Соответственно равны нулю выходные напряжения U11 U13 блоков 11 13 и устройство не срабатывает по первому выходу. Это в свою очередь исключает срабатывание устройства и по другим выходам (U15 U16 0).

При возрастании тока I в AP срабатывает орган 10 в момент t1, когда U2 U0. При этом напряжение U10 становится положительным, а U8 принимает нулевое значение. Интегратор 9 начинает работать, а его выходное напряжение U9 линейно возрастать при постоянном значении U6. Через некоторое время его модуль U11 превысит порог срабатывания Uбл компаратора 12, чье выходное напряжение U12, поступающее на вход элемента 13, станет положительным. К моменту t2 возврата органа 4 (U2 U0) в цикле AP напряжение U9 достигает максимального значения, пропорционального приращению Dv в диапазоне от t1 до t2 с учетом (6)



В это время по спаду U10 на выходе формирователя 7 появляется короткий ( < 1 мс) положительный импульс (U7 > 0), который с одной стороны препятствует установке интегратора 9 в нуль (U8 0), а с другой стороны приводит к срабатыванию элемента 13 и устройства по первому выходу (U13 > 0). Таким образом реализуется условие (1) с учетом (7) и того, что Uбл= kбл.

Выходные напряжения u1 и u2 преобразователей 1 и 2 поступают также на входы органа 14 направления мощности, который можно выполнить в виде реле мощности. Параметры характеристики срабатывания этого органа выбираются так, чтобы его переключения происходили вблизи значения 0 и 180o угла между ЭДС по концам электропередачи, т.е. с учетом угла vэ ее эквивалентного сопротивления. По состоянию органа 14 в момент возврата органа 10 можно однозначно определить знак взаимного скольжения S12 векторов упомянутых ЭДС и выработать необходимые управляющие воздействия по второму (S12 > 0) и третьему (S12 < 0) выходам устройства.

На диаграммах (фиг. 5) показан случай когда S12 > 0. При другом варианте (S12 < 0) значения изменятся на инверсные и вместо импульса на втором выходе устройства (U15 > 0) появится импульс на его третьем выходе (U16 > 0).

При синхронных качаниях в момент возврата органа 10 не выполняется условие (1) и, следовательно, не срабатывают компаратор 12 и элементы 13, 15 и 16, что свидетельствует об отсутствии срабатывания устройства в целом. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Устройство для выявления асинхронного режима электропередачи, содержащее преобразователи напряжения и тока, входы которых являются входами устройства, детектор приращения фазового угла, имеющий в своем составе вычитатель, логический элемент 2ИЛИ-НЕ и формирователь импульсов по спаду, включенный между первым и вторым входами упомянутого элемента 2ИЛИ-НЕ, которые связаны с третьим входом и вторым выходом детектора соответственно, формирователь модуля, компаратор и логический элемент 2И, выход которого является первым выходом устройства, причем первый и второй входы детектора приращения фазового угла подключены к выходам преобразователей напряжения и тока соответственно, таким же образом к этим выходам подключены аналогичные входы органа контроля режимного параметра, выход которого соединен с третьим входом упомянутого детектора, первый выход которого через последовательно включенные формирователь модуля и компаратор связан с первым входом логического элемента 2И, отличающееся тем, что в детектор приращения фазового угла дополнительно введены первый и второй преобразователи частоты в напряжение, входы которых являются первым и вторым входами детектора, а выходы соединены с первым и вторым входами вычитателя соответственно, и интегратор, аналоговый вход которого подключен к выходу вычитателя, установочный вход подключен к выходу логического элемента 2ИЛИ-НЕ, а выход служит первым выходом детектора приращения фазового угла, второй выход которого соединен с вторым входом логического элемента 2ИЛИ-НЕ.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно введены орган направления мощности с прямым и инверсным выходами, первый и второй входы которого подключены к выходам преобразова- телей напряжения и тока соответственно, второй и третий логические элементы 2И, первые входы которых подключены к прямому и инверс- ному выходам органа направления мощности соответственно, вторые входы подключены к выходу первого логического элемента 2И, а вы- ходы служат вторым и третьим выходами устройства соответственно.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru