Устройство для защиты автономной электроэнергетической системы от понижения напряжения

Устройство для защиты автономной электроэнергетической системы от понижения напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ АВТОНОМНОЙ ЭЛЕКТРСЗЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ОТ ПОНИЖЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее датчик напряжения , к Выходу которого подключи делитель напряжения, и реагирующий орган, выходом соединенный с исполнительным органом, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности электроснабжения путем повыщения точности устройства,. оно снабженец, запоминающим блоком, вход которого подключен к выходу делителя напряжения. причем реагирующий орган выполнен в виде компаратора, входы которого соединены с выходами датчика напряжения и запоминающего блока, а выход подключен к управляющему входу запоминающего блока.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) Н 02 Н 3/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ р

1 (21 ) 3346738/24-07 (22) 06.10,81 (46) 23,03.84, Бюп. № 11 (72) B,А.Андреев, А,В,Байко, А.Г,Рукавишников и А.А.Кривошапкин (53 ) 621.3 1 6.925 (088.8) (56) 1, Патент СШ А ¹ 3749944, кл; Н 02 Н 3/24, опублик. 1973.

2. Авторское свидетельство СССР № 746803, кл. Н 02 Н 3/24, 1978. (54){57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ

АВТОНОМНОЙ ЭПЕКТРОЭНЕРГЕТИ

ЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ОТ ПОНИЖЕНИЯ

НАПРЯЖЕНИЯ, содержашее датчик напря жения, к выходу которого подключен делитель напряжения, и реагируюший орган, выходом соединенный с исполни тельным DpraHDM, о т л и ч а ю IR ее с я тем, что, с целью повышения надежности электроснабжения путем повышения точности устройства,. оно снабжена, запоминаюшим блоком, вход которого подключен к выходу делителя напряжения,, причем реагируюший орган выполнен в виде компаратора, входы которого соединены с выходами датчика напряжения и запоминающего блока, а выход подключен к управляющему входу запоминаюшего блока.

1 081726

Изобретение относится к релейной зашите, в частности к устройствам IIporHвоаварийной автоматики, и может быть использовано в бесконтактных реле напряжения, применяемых в автономных элект- 5 роэнергетнческих системах (ЭЭС), где возможны изменения величины номинальноrD напряжения как постоянного тока, так и переменного (для симметричных режимов работы ЭЭС), !О

Известно устройство для контроля напряжения, содержашее трехфазный одн полупериодный выпрямитель с делителем, к которому через пороговый элемент подключен первый транзисторный ключ t5 с емкостью. К первому транзисторному ключу через дополнительный пороговый элемент подключен второй транзисторный ключ с емкостным фильтром Г1 3 .

Однако устройство обладает недоста- 20 точным быстродействием и ограниченными функциональными возможностями из а испопьзования однополупериоднвй схемы измерения и широтно-импульсной схемы сравнения, что ограничивает егo применение в быстродействуюших системах автоматической зашиты.

Наиболее близким к изобретению по технической сушности является устройство для зашиты от понижения напряже- ЗО ния, содержашее последовательно соединенные датчик напряжения и делитель, к выходу которого через пороговый элемент подключен первый транзисторный ключ с емкостью, к которому, в свою З5 очередь, через дополнительный порй овый элемент подключен второй транзисторный ключ.,патчик напряжения представпяет собой выпрямитель, а к базе первого транзисторного ключа подключена допса- 40 нительная цепь смешения, причем йатчик и пороговый элемент включены инверсно Г 2 3 .

Известное устройство фиксирует любое снижение контролируемого, измеряемого 45 напряжения Ux, в том числе и постоянного тока, ниже заданной уставки, как s статических, так и в динами@вских режимах работы ЭЭС.

Иэ опыта fL3BecrHDð что cKDpocTH из» 5р менения контрсаируемого напряжения с х для статических и динамичессИ ких режимов работы .ЭЭС резко отличаю тс яе

СтатическиМ режимам присуши скорости порядка 1-10 В/с, динамическим режимам - порядка 10 В/с и бсаее.

В автономных ЭЭС, например судовых, где моши ости источников электроэнергии соизмеримы с мошностями потребителей (нагрузки) возможны такие статические режимы, определяемые спецификой работы электроэнергетических станций, в которых величина номинального напряжения может сушественно изменяться в хН некоторых пределах or Ц<нп„ц, до Охи „„„.

В сетях посЮянного тока диапазон изменения О,н составляет 320-175 В, а для переменного тока 400-280 В.

Естественно„что динамический режим работы ЭЭС может начаться в любой момент времени и, следовательно, с любого номинального значения контролируемого напряжения из вышеуказанного диапазона, который считается нормальным, допустимым для нагрузки. При этом в известном устройстве его уставка, которая зависит от соотношения сопротивлений и делителя и величины порогового опорного напряжения Up стабили трона (порогового элемента), остается величиH ofI пост оянн ой, IKec rKD заданной V >DI. = t

О

= — (3 = const.

Это приводит к тому, что устройство при изменении величины номинального напряжения будет работать с ошибкой (погрешностью в определении величины: отклонения измеряемого напряжения), относительную величину к оторой cl можно оценить по формулер хн и ах хн и о

AH %cf х уст

Из формулы (1) следует, что при изменении величины номинального напряжения 0 от его максимального знаXH чения до величины уставки устройства

О т погрешность д" растет or ст нуля до единицы, что исключает его применение в сетях, указанных выше, Устройства противоаварийной автоматики допжны оставаться работоспособными, т.е, сохранить свои характеристики при всех возможных режимах работы ЭЭС в динамике. Поэтому от этих устройств требуется фиксация не абсолютных значений отклонения напряжения, а значений, отнесенных к фактической величине номинального напряжения сети, т,е. относительных отклонений.

Таким образом, известное устройство обладая малой точностью определения величин отклонений напряжений при пере1081726

3 менной величине U H, не отвечает указанному требованию и имеет в связи с этим ограниченные функциональные возможности.

Целью изобретения является повышение надежности электроснабжения путем повышения точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство дпя защиты автономной электроэнергетической системы от пони- 1р жения напряжения, содержащее датчик напряжения, к выходу которого подключен делитель напряжения, и реагирующий орган, выходом соединенный с исполнительным органом, снабжено запоминающим блоком, вход которого подключен к выходу делителя напряжения, причем реагирующий орган выпсанен в виде компаратора, входы которого соединены с выходами датчика напряжения и запоминающе- ур

ro блока, На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, а на фиг. 2 - эпюры напряже"ний дпя системы постоянного тока, поясняющие принцип работы устройства, 2s

Режимы работы ЭЭС: 04 статический режим (длительность процесса 3600 с), ф2 «металлическое К3 (длительность процесса 0,120 с); ty4< — наброс, вклю:чение на грузки длительность процесса

Зр

60 с), t6t - дуговое КЗ (длительность процесса 0,200 с).

Устройство состоит из последователь.но соединенных датчика 1, делителя 2, запоминающего блока 3 и компаратора 4.

Причем первый вход компаратора 4 . соединен с выходом датчика 1, а его второй вход — с выходом запоминающего блока 3. Выход компаратора 4 подключен к управляющему входу запоминающего бпока 3. Запоминающий баок.3 может 4Р быть реализован, например, на активноемкостных элементах 5 - 7 (R - С-R>)> усилителе 8 и ключе 9, соединенных последовательно, Выход компаратора 4 подключен к исполнительному органу 45 (не показан).

Устройство работает следующим о6PBS Dhf

Напряжение защищаемой системы U, поступает на вход датчика 1, который 50 дпя сетей переменного тока может быть выпоанен в виде моста Ларионова, а дня сетей постоянного тока s виде моста

Греца. Введение в устройство датчика

1 при защите постоянного тока поэво- ss .ляет s npaJecce его монтажа и эксппуа» ,тацин подключаться к сети независимо от полярности его входных клемм, 4

Далее постоянное напряжение с выхода датчика 1 (0„0, ) поступает на вход делителя 2 и первый вход компаратора 4. Выходное напряжение с делителя

2 зависит от соотношения сопротивлений делителя и равно U2 = U„-n . Напряжение U2 повторяет закон изменения напряжения U è пропорционально абссдютной уставке устройства, относительная величина которой при изменении

U<> будет оставаться величиной постоянной и равной о (соотношению сопротивлений делителя). Относительную ус» тавку можно варьировать, изменяя это сoo HDBIeHHe, Напряжение делителя 2 U2 поступает йа первый вход запоминающего блока (элементы К„-С-В2 ), с выхода которого напряжение подается на второй вход компаратора 4. Компаратор 4 производит сравнение поступивших на его входы напряжений Vq u U . Пои врезкам.изме» нении измеряемого напряжения, что при-. суше только динамическим (переходньум) режимам (процессам) работы ЭЭС, напряжение на одном входе компаратора 4 станет ниже напряжения с выхода запоминающего блока 3. Компаратор изменит свое выходное состояние (фиг. 2). Напряжение с выхода комн 4 Ugb y поступает на управляющий вход запоминающего блока 3 (на управляющий вход ключа 9). Ключ 9 по этому сигналу замкнется. (откроется), обеспечив поддержание постоянства выходного напряжения запоминающего блока 3 за счет подключения обратной связи, организованной цепью R - усилитель 8 - ключ 9, 2 подключенный к первому входу запоминаю.—

mего блока 3, Напряжение 0, а следо, вательно, и Уа,, будет оставаться в таком состоянии до тех пор, пока напряжение U не превысит напряжение на другом входе компаратора 4, после чего компаратор 4 вернется-в свое первоначапь ное состояние, а ключ 9 разомкнется (закроется), тем самым разорвав цепь обратной связи в запоминающем блоке 3.

Для медленно меняющихся напряжений

От, что соответствует статическим режимам работы ЭЭС, выход компаратора

4 будет оставаться неизменным, так как напряжение с выхода запоминающего блока 3 будет успевать изменяться вслед ,за изменением U, с некоторой постоян,ной времени (Й1 + R2 ) С, Постоянную времени запоминающего баока

3 необходимо выбирать из условия обеспечения задаваемой погрешности о, 5 1081 минимальной скорости изменения контроли: "х руемоГо напряжения s динами ж 1

Ч екЪх, режимах, мексималъиого значения Ох „. и величины относительно« уставки х пщх < хй мах (И, -у Х

31:

10 (2) При этом для койтролируемав о напри женив (менякицегося, например, с некоторой скоростью an линейнюму эакону) !

«ерхняя Ф раница относительной aoppem

@ости измерения устройства юаредеаится по формуле

0„„„.„(1-ь) х

726 4

Сравнивая формулы (1) и (3), макнщ сделать вывод о там, что относительная ошибка в работе устройства остается меньше некоторой постоянной величины во всем диапазоне изменения номйнального напряжения, в то время как ошибка по формуле (1) возрастает г уменьшением номинального напряжения, на что указывалось выше.

Таким обфазом, реализация реагируюшего органа в виде компаратора и.введение запоминающего блока позволяет с задаваемой ияностью и достаточным быстродействием фиксировать относитель ные отклонения напряжения s сетях noc%o8HB0po и aepeMeBBaro токов при изменяюшемся номинальном напряжении, ажтельности этих отклонений, а также позволяет использовать устройство вкачестве бесконтактных реле напряжения в устройствах противоаварийной автоматики-. Это приводит к повышению надежности работы автономных ЭЭС. !

1081726

ВНИИЛИ Закаэ 1589/48 Тираж 614 Подписное филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4