Устройство управления линейным регулируемым фильтром в линиях передачи переменного тока

Устройство управления линейным регулируемым фильтром в линиях передачи переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАKÈÌ

Союз Советских

Социалистических

Республик ) 529522

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено3.6,09.74 (21) 2060625/07 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет— (43) Опубликовано 25.09.76.Бюллетень №3-5 (45) Дата опубликования описани" 07.01.77

2 (51) М. Кл.

Н 02 Г 3/18

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР па делам изооретений и открытий (53) У Д К 62 1,3 1 6, .925 (088.8)

В

E. М. Верлин, Н. И. Иванов, И. С.. Скосырев, В, Е, Чекмарев и С. С. Кожина (72) Авторы изобретения

Научно-исследовательский институт постоянного тока (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЛИНЕЙНЫМ РЕГУЛИРУЕМЫМ

ФИЛЬТРОМ В ЛИНИЯХ ПЕРЕДАЧИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к электрогехнике, в частности к устройствам, служащим для подавления высших гармонических составляющих, присутствующих в спектре напряжения на линии или шинах высшего напряжения, Такое устройство может быть использовано на преобразовательных подстанциях передач постоянного тока, Известно, что высоковольтные преобразо- 1о вагели генерируют высшие гармоники как на стороне постоянного тока (четные гармоники), так и на стороне переменного гока (нечетные гармоники: пятая, седьмая, одиннщщатая, тринадцатая и т.д. ) . Гармони- 5 ки оказывают на оборудование вредное влияние, так как вызывают дополнительные потери, например, в генераторах и трансформаTOPGX.

Эффективной мерой борьбы с такими гар- 20 мониками является шунтирование их с помо— щью линейных фильтров, настроенных в резонанс на выбранную частоту гармоники.

В качестве линейных фильтров используется последовательное соединение конден- 25 сагорной баг реп и рег„;,ируемой индукгивносги, Однако указы-,ные линейные фильгры не могуг поддерживаться в резона.тсе на данную гармоник; вследствие изменения как параметров о р„жающей среды, возможного изменения чис;а конденсаторов в батарее, гак и ввиду нестабильности часгогы основной гармоники сети переменного гока и, следовательно, вcех остальных гармоник, Следовательно. линейные фильтры должны быть регулируемыми, Наиболее удобно регулирование фильтров производит:- путем изменения индукгивносги, При этом возможны режимы, при которых ток линейного фильтра достигает величины выше допустимой и которые могут возникать даже при незначительной рассгройке линейного фильтра, При этом в сопротивлении линейного филь ва появляется реактивная составляющая, Появление реактивной составляющей в сопротивлении линейного фильтра может привести при определенных условиях к возрастанию величины гармоники гока в линейном фильтре, 529522

Это связано с тем, что сопротивление системы переменного тока на частотах гармоник может меняться в широком диапазоне и принимать почти любое комплексное значение, в том числе такое, при котором возникаег резонанс гоков между линейным фильтром и системой переменного тока, а также между отдельными линейными фильтрами.

Известно снижение величины резонансных токов путем включения ограничивающего ток резистора последовательно с линейным фильтром (1), Однако включение ограничивающего резистора экономически нецелесообразно из-за увеличения активных потерь и установленной мощности конденсаторной батареи, а также из-за значительного конструктивного усложнения самого линейного фильтра в связи с добавлением высоковольтной коммутационной аппаратуры и системы ее управ ления, Известно устройство для настройки линейных фильтров в резонанс на заданную гармонику тока, в котором блок синхронизации подключается к одному из датчиков (к датчику тока, установленному в цепи линейного фильтра, или к датчику напряжения шин переменного тока), а блок управления — к другому датчику, причем выход последнего подключается к обмотке регулиру емой индуктив нос ги, установленной в цепи линейного фильтра L2).

Это устройство позволяет производить с необходимой точностью настройку линейных фильтров в резонанс независимо от дрейфа частоты переменного тока 50 Гц, а также при отклонении емкости конденсаторных батарей от требуемых параметров.

Однако в гаком устройстве не ограничивается величина тока, протекающего в цепи линейного фильтра, которая в некоторых режимах работы может достигать значений выше допустимых.

Бель изобретения — защита фильтра от перегрузки по току путем рассгройки линейного фильтра и удешевлении линейного фильтра при осуществлении плавной расстройки и ограничении числа циклов расстроек.

Это достигается путем изменения регулируемой индукгивности, г.е. расстройки фильтра до таких значений, при когорых ток в цепи линейного фильтра не превосхс диг допустимый, за счет того, что фазовый дискриминатор связан с выходом управляемого генератора переменного напряжения через фазосдвигающий элемент, подключенный со стороны входа через последовательно соединенные элемент умножения и релей» ный элемент к датчику тока, а второй вход элемента умножения через элемент памяти связан с выходом элемента измерения угла сдвига между напряжениями, один из входо@ которого подключен к выходу указанного генератора, а другой — к выходу фазосдвигающего элеменга; выход элемента умноже ния соединен со входом фазосдвигающего элемента через инерционное звено; выход элемента памяти соединен со входом счетного элемента, выход релейного элемента соединен со входом установки счетного эле мента в исходное состояние через элемент времени с выдержкой времени на исчезновение сигнала, а выход счетного элемента соединен с исполнительным элементом.

На фиг. l — 3 изображена блок-схема предложенного устройства (три варианта ис полнения).

Блок-схема содержит шины 1 переменного гока; выключатель 2 линейного фильтра; конденсаторную батарею 3; реактор 4 с регулируемой индукгивностью; датчик тока

5 линейного фильтра; блок синхронизации 6, состоящий из последовательно включенных фазового дискриминатора 7, интегратора 8, управляемого генератора 9 переменного напряжения; датчик напряжения 10; фазовый дискриминатор 11; орган 12 изменения индуктивносги фильтра, состоящий из последо вательно соединенных интегратора 13 и усилителя 14; фазосдвигающий элемент 15; релейный элемент 1 6; элемент умножения

17, элемент памяти 18, элемент измерения угла сдвига между напряжениями 19, инерционное звено 20; счетный элемент 21, элемент времени 22.

Сигнал, пропорциональный току, протека ющему через цепь линейного фильтра, с par чика гока 5 подаегся на вход блока синхронизации 6. Сигнал поступает на один из входов фазового дискриминатора 7, выход которого через интегратор 8 соединен со входом управляемого генератора 9 переменного напряжения, выход которого соединен со вторым входом фазового дискриминатора 7.

Блок синхронизации 6 с управляемым генератором 9 переменного напряжения, собственная частота которого очень близка к часготе выделяемой гармоники, позволяет получать сигнал этой гармоники на выходе этого генератора, Таким образом на выходе управляемого генератора 9 будет сформировано напряжение, частота которого равна частоте, подав= ляемой линейным фильтром гармоники, а фаза напряжения будет сдвинута на угол

IT/2 по отношению к фазе тока данной гар моники, протекающей через линейный фильтр.

Одновременно напряжение с шин 1 переменного тока ог датчика напряжения 10, 529522 в качестве которого может быть применен емкостной делитель напряжения, подается на вход фазового дискриминатора 11, на второй вход которого подается напряжение от управляемого генератора 9 переменного напряжения через фазосдвигающий элемент

15.

На выходе фазового дискриминатора 11 будет образована постоянная составляющая, значение и полярность которой определяется фазовым углом сдвига между напряжением, поступающим от управляемого генератора 9 переменного напряжения и напряжением выделяемой гармоники датчика напряжения 10, С выхода фазового дискриминатора 11 сигнал поступает на вход органа 12 изменения индуктивности фильтра, состоящего из последовательно соединенных интегратора 13 и усилителя 14, Выход органа изменения индуктивности фильтра соединен с реактором 4 регулируемой индуктивности линейного фильтра.

При настройке линейного фильтра в резонанс фазы сигналов с датчика тока 5 и

Напряжения выделяемой гармоники с датчика напряжения 10 совпадают, в этом случае сигнал подстройки на выходе фазового дискриминатора 11 отсутствует.

Для ограничения резонансных токов высших гармонических составляющих, протекающих через фильтр, до допустимых значений (r,е, для защиты фильтра Ьт перегрузки) на вход релейного элемента 16 подается сигнал J+c датчика тока 5, пропорциональ ный току, протекающему в цепи линейного фильтра. Порог срабатывания релейного эле мента 16 выбирается равным максимально допустимому значению тока 3 линейного фильтра, При возникновении резонанса тока между

Линейным фильтром и системой переменного тока, когда ток в цепи линейного фильтра превышает допустимое значение g происходит включение релейного элемента 16, в результате чего на его выходе появляется сигнал р

Сигнал 3 р с выхода релейного элемента

16 поступает на один из входов элемента умножения 17, на второй вход которого от элемента памяти 18 подается сигнал. Элемент памяти имеет два устойчивых положения. В зависимости от того, в каком из двух устойчивых состояний будет находиться элемент памяти, на второй вход элемента умножения будет поступать сигнал той или иной полярности.

Сигнал с выхода элемента умножителя

1 7 поступает на вход фазосдвигаюшего элемента 15.

10 !

И

Под действием данного сигнала фазосдвигающий элемент будет изменять фазу напряжения, поступающего or управляемого генератора 9 переменного напряжения на вход фазового дискриминатора 11.

В результате изменения фазы сигнала, поступающего на вход фазового дискриминатора 11 or управляемого генератора переменного напряжения, на выходе фазового дискриминатора 11 появляется сигнал, который поступает на вход органа 12 изменения индуктивности фильтра, Под действием этого сигнала орган изменения индуктивности фильтра будет изменять индуктивность регулируемого реактора 4, что приведет к изменению реактивной составляющей сопротивления ц пи линейного фильтра.

Изменение реактивной составляющей сопротивления цепи линейного фильтра повлечет за собой расстройку резонанса между линейным фильтром и системой переменного тока, Изменение реактивной составляющей сопротивления цепи фильтра будет длиться до тех пор, пока ток в цепи фильтра, не станет равным допустимому току

Если при изменении реактивной составляющей сопротивления цепи линейного фильтра, ток в его цепи продолжает оставаться больше допустимого тока J, а угол сдвига между током и напряжением гармоники частоты настройки линейного фильтра достигает предельно допустимой величины (для электропередачи Экибастуз-центр предварительно допустимый угол сдвига между током и напряжением гармоники частоты настройки линейного фильтра должен быть равен

45 эл,град, ) произойдет переключение элемента памяти 18 под действием сигнала, поступающего на его вход or элемента измерения 19, на первый вход которого подаются сигналы or управляемого генератора 9 переменного напряжения, а на второй — с выхода фазосдвигающего элемента 15.

При достижении угла сдвига между напряжениями, поступающими на входы элемента измерения 19 (r.е. между напряжением и током гармоники частоты настройки линейного фильтра), равными предельно допустимому значению, элемент измерения 19 выдает сигнал на переключение элемента памяти 18. Элемент памяти занимает второе устойчивое положение, в результате чего происходит смена сигнала на его выходе.

Смена знака сигнала на выходе элемента памяти 18 приводит к изменению полярности сигнала на выходе элемента умножения 17. Изменение полярности сигнала на выходе элемента умножения вызывает в фазосдвигающем элементе 15 изменение

52 95 знака приращения фазы сигнала, поступающего ог управляемого генератора 9 переменного напряжения на фазовый дискриминатор ll, Следовательно. и величина изменения реактивной составляющей сопротивления цепи линейного фильтра изменит свой знак на противоположный, В этом случае изменение реактивной составляющей в сопротивлении цепи фильтра будет продолжаться до тех пор, пока ток в ® цепи фильтра J,р не станет равным допустимому 3 °

Если ток в цепи линейного фильтра J + остается больше допустимого -., а угол сдвига между током и напряжением гармо» ники частоты настройки линейного фильтра снова достигнет предельно допустимой величины, элемент измерения 19 выдаст сигнал, который переключит элемент памяти 18, Процесс вновь повторится. Чтобы расстрой»

20 ка линейного фильтра производилась плавно, между элементом умножения 17 и фазосдвигающим элементом 15 устанавливается инерционное звено 20 (см. фиг, 2), с помощью которого достигается плавное изме25 нение сигнала на входе фазосдвигающего элемента 15, что приводит к плавному изменению фазы сигнала, поступающего ог управляемого генератора 9 переменного напряжепия к фазовому дискриминатору 11, а это приводит к плавному изменению реак36 гивной составляющей в сопротивлении цепи линейного фильтра, Для ограничения длительности работы линейного фильтра с током J + больше допустимого > в устройстве (см, фиг, 3) установлены счетный элемент 21 и элемент времени 22, При возникновении резонанса между линейным фильтром и системой переменного 40 гока, когда ток в цепи линейного фильтра

J Ф превысит допустимый ток 3 д, сигнал с выхода релейного элемента 16 поступит на вход элемента умножения 17 и на вход элемента времени 22, выход которого сое- 45 динен с первым входом счетного элеменга21, Под действием данного сигнала счетный элемент 21 включится и начнет производить отсчет количества переключений элемента памяти 18, выход которого соединен 56 со входом элемента умножения 17 и со вторым входом запоминающего счетного элеменга 21, Если счетный элемент 21 отсчитывает определенное (заранее установленное) количество переключений элемента памяти 18, а ток в цепи линейного фильтра J р будет больше допустимого гока Э, т.е. регулягор линейного фильтра в течение некоторого времени не может по каким-то причинам

22

8 уменьшить ток, протекающий через линейный фильтр, на выходе счетного элемента

21 появится сигнал, который включит исполнительный элемент.

Когда гок в цепи линейного фильтра будет равен допустимому, количество переключений элемента памяти 18, отсчитанное элементом 21, будет меньше ранее установленного, произойдет сброс счетного элемента 21 на нуль, Включение и сброс на нуль счетного элемента происходит через элемент времени 22 с задержкой на отключение, Эта связь введена для того, чтобы счетный элемент 21 не сбрасывался на нуль при кратковременных изменениях гока через фильтр до величины, равной или ниже допустимой, Принцип действия устройства защиты линейного фильтра or перегрузки по току не изменится, если блок синхронизации 6 будет подключен к датчику напряжения 10, а фазовый дискриминатор 11 — к датчику тока 5, Формула изобретения

1. Устройство управления линейным регулируемым фильтром в линиях передачи пе-ременного гока, содержащее фазовый дискриминатор, выход которого подсоединен к органу изменения индукгивности фильтра, а входы связаны с датчиками гока и напряжения, причем с одним из этих датчиков — через блок синхронизации с управляемым генератором переменного напряжения, часто» га которого соответствует частоте подавляемой фильтром гармоники, о г л и ч аю щ е е с я reM, что, с целью зашиты фильтра от перегрузки по току путем расстройки линейного фильтра, фазовый дискриминатор связан с выходом упомянутого генератора через фазосдвигающий элемент, подключенный со стороны второго входа через последовательно соединенные элемент умножения и релейный элемент к датчику тока, а второй вход элемента умножения через элемент памяти связан с выходом элемента измерения угла сдвига между напряжениями, один из входов которого подсоединен к выходу генератора, а другой — к выходу фазосдвигающего элемента, 2. Устройство по п, 1, о г л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью плавной расстройки линейного фильтра, выход элемента умножения соединен со входом фазосдвигающего элемента через инерционное звено.

3, Устройство по п. 1, о г л и,ч а ю щ е е с я тем, что, с целью огра529522

10 ным элементом, )6 ничения числа пиклов расстроек линейного фильтра, выход элемента памяти соединен со входом счетного элемента, а выход релейного элемента соединен со входом установки счетного элемента в исходное состояние через элемент времени с выдержкой времени на исчезновение сигнала, а выход счетного элемента соединен с исполнительИсточники информапии, принятые во внимание при экспертизе:

1, Кучумов Л. А., Спиридонова Л. B.

Особенности расчета высших гармонических для распределительных сетей переменного тока, "Электричество", № 1, 1974, 2, Авторское свидетельство СССР № 498706, кл. Н 02, 3/18, 1975 (прототип).