專利名稱:指示交流電網(wǎng)中電路發(fā)生故障的信號(hào)發(fā)生裝置的制作方法
本發(fā)明涉及到用來(lái)指示接于交流電網(wǎng)上的電路發(fā)生故障的信號(hào)發(fā)生裝置。
本發(fā)明尤其適用于保護(hù)交流電網(wǎng)中的無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備，其中包括經(jīng)靜態(tài)可控硅開關(guān)饋電的感線圈。
已知有一個(gè)裝置包括兩個(gè)電流互感器，它們連到被保護(hù)電路的相應(yīng)端。這兩個(gè)電流互感器的二次電壓則加到差動(dòng)繼電器的相應(yīng)的輸入端。
若在兩個(gè)電流互感器所屬區(qū)間出現(xiàn)故障(即接地故障)，繼電器即輸出一個(gè)指示信號(hào)，而且故障電流與該信號(hào)成正比。
這種裝置檢測(cè)不出電路本身的內(nèi)在故障;諸如電感線圈的匝間短路又如由于在饋電給電感線圈的靜態(tài)開關(guān)的可控硅中發(fā)生所不希望的觸發(fā)或未觸發(fā)而造成的不正常運(yùn)行狀況等。
本發(fā)明的最佳方案對(duì)上述不足有所彌補(bǔ)。
本發(fā)明提供了一種用來(lái)指示交流電網(wǎng)的交流電路中所發(fā)生的故障的信號(hào)發(fā)生裝置，該交流電路由用以連至上述交流電網(wǎng)的第一端及第二端以及在它們之間的一系列接線構(gòu)成。這些接線至少應(yīng)包括一個(gè)電感線圈以及一個(gè)具有由觸發(fā)脈沖θ控制的可控硅的雙通路靜態(tài)開關(guān)，同時(shí)，該交流電路的容抗及電阻與其感抗l相比是可以忽略的。本裝置包括
一個(gè)接收第一個(gè)及第二個(gè)輸入信號(hào)的差動(dòng)繼電器，此二信號(hào)對(duì)流過上述交流電路電流的反映不同，當(dāng)這兩個(gè)輸入的反映信號(hào)不相等時(shí)，該差動(dòng)繼電器便提供一個(gè)指示有故障發(fā)生的輸出信號(hào)。
一個(gè)具有一個(gè)接于上述交流電路內(nèi)的一次線圈的電流互感器，以及具有一個(gè)二次線圈，將它連接去提供上述第一個(gè)反映信號(hào)，這樣，該信號(hào)即真實(shí)地反映實(shí)際流過上述交流電路的電流。
一個(gè)具有一個(gè)一次線圈的互感器，將該線圈連接去接收跨在該交流電路的上述第一端及第二端間的驅(qū)動(dòng)電壓，它還具有一個(gè)二次線圈，以提供一個(gè)反映于該驅(qū)動(dòng)電壓的信號(hào)u。
一個(gè)電流反映信號(hào)發(fā)生器的電路，將它連接以接收上述電壓反映信號(hào)u及上述可控硅觸發(fā)脈沖θ，該電路產(chǎn)生一個(gè)代表電流的理想的反映信號(hào);當(dāng)在上述電感線圈內(nèi)及在上述靜態(tài)開關(guān)內(nèi)均未發(fā)生故障時(shí)，這個(gè)電流將在上述驅(qū)動(dòng)電壓的作用下，從與由上述觸發(fā)脈沖θ來(lái)觸發(fā)的可控硅相串聯(lián)的感抗L通過，而該理想的反映信號(hào)則作為差動(dòng)繼電器的第二個(gè)輸入信號(hào)加至該繼電器。上述電壓及電流互感器是成比例的，所以加到該差動(dòng)繼電器上的真實(shí)的及理想的反映信號(hào)二者具有相同的比例。
上述電流反映信號(hào)發(fā)生器的電路的較佳實(shí)施例包括
一個(gè)具有增益1/L的積分電路，將其連接成使上述二次電壓u積分，該積分電路之輸出信號(hào)則連至上述差動(dòng)繼電器，作為供給它的第二個(gè)輸入信號(hào)。
一個(gè)積分元件的復(fù)歸電路，其輸出端經(jīng)連接后使該積分元件復(fù)歸置零。該復(fù)歸電路包括正、負(fù)門檻檢測(cè)器，二者并聯(lián)連接再接收上述積分電路的輸出信號(hào)。第一個(gè)及第二個(gè)RS雙穩(wěn)元件的輸入端R連至該兩個(gè)門檻電路的相應(yīng)輸出端，而雙穩(wěn)元件的輸入端S經(jīng)連接后去接收上述觸發(fā)脈沖θ。邏輯或非門的輸入端連至上述RS雙穩(wěn)元件的相應(yīng)輸出端θ，而該或非門輸出端即為上述的經(jīng)連接后去將積分元件復(fù)歸置零的輸出端。
下面參照附圖予以說明
圖1為一個(gè)三相補(bǔ)償器電路圖該補(bǔ)償器具有經(jīng)靜態(tài)可控硅開關(guān)供電的電感線圈，它還具有一個(gè)支路，該支路包括一個(gè)先原技術(shù)裝置用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，此信號(hào)即為反映出在該支路內(nèi)有故障的信號(hào)。
圖2是一個(gè)表示跨接在上述支路兩端的電壓以及通過該支路的電流的波形圖;
圖3是根據(jù)本發(fā)明用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)故障信號(hào)且應(yīng)用于補(bǔ)償器之一條支路上的裝置的電路圖。
對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案
圖1示出一臺(tái)三相補(bǔ)償器，它有三個(gè)連成三角形的支路1、2及3、三角形的頂點(diǎn)連至一個(gè)交流功率傳輸網(wǎng)絡(luò)的相應(yīng)的三條線u、v及w上。
支路1包括一個(gè)具有可控硅5及6組成的雙通路靜態(tài)開關(guān)供電的感抗為L(zhǎng)的電感線圈4，而可控硅5與6由觸發(fā)脈沖θ控制。同樣，支路2包括一個(gè)具有可控硅8及9組成的雙通路靜態(tài)開關(guān)供電的電感線圈7，而支路3則包括一個(gè)具有可控硅11及12組成的雙通路靜態(tài)開關(guān)供電的電感線圈10。
圖中示出連到其中一條支路(支路1)上的先有技術(shù)裝置，用它來(lái)取得一個(gè)指示該支路內(nèi)發(fā)生接地故障的信號(hào)。此裝置包括在支路1的一端的第一個(gè)電流互感器13，以及在該支路另一端的第二個(gè)電流互感器14。每個(gè)電流互感器的二次電壓均加到一個(gè)差動(dòng)繼電器15的相應(yīng)的輸入端上，該繼電器則提供一個(gè)正比于接地泄漏電流的差電流信號(hào)Id。
此信號(hào)即可用來(lái)作為一個(gè)警報(bào)器的控制信號(hào)，也可用來(lái)作為一個(gè)保護(hù)電路開關(guān)的跳閘信號(hào)。
很容易理解，這套裝置可以指示出由兩個(gè)電流互感器13和14分別測(cè)量的兩個(gè)電流I1、I2之間的差值。這樣，它就可指示出在這兩個(gè)互感器之間出現(xiàn)的故障，也就是支路1的接地故障。但是，這套裝置指示不出在該支路本身的組成部件內(nèi)部可能發(fā)生的故障，例如，在線圈4的不同
之間的短路，或者其中一個(gè)可控硅對(duì)于其觸發(fā)脈沖θ出現(xiàn)的不正確作用的情況。不正確作用可能是當(dāng)不存在觸發(fā)脈沖θ時(shí)觸發(fā)，或反應(yīng)之，當(dāng)出現(xiàn)觸發(fā)脈沖θ時(shí)卻不觸發(fā)。
圖2為一個(gè)表示跨在支路1兩端的任意故障電壓u及流過該支路的電流i的波形圈。α表示可控硅觸發(fā)角。通過改變觸發(fā)角α，使流過電感的電流可以作為線路補(bǔ)償所需要的一個(gè)函數(shù)來(lái)變化。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明應(yīng)用于圖1補(bǔ)償器的支路1的裝置。當(dāng)然，本裝置同樣可以應(yīng)用到其它兩個(gè)支路上，或應(yīng)用到連到交流電網(wǎng)并包括一個(gè)經(jīng)雙通路靜態(tài)可控硅開關(guān)供電的電感的任何其它電路上，該電感之容抗及電阻與其線圈之感抗L相比是可以忽略的。
本裝置包括一個(gè)在沿著支路1的任一點(diǎn)上裝設(shè)的電流互感器30，這個(gè)電流互感器的二次電壓加到差動(dòng)繼電器15的第一個(gè)輸入端上，作為它的第一個(gè)信號(hào)。
本裝置還包括一個(gè)信號(hào)發(fā)生器電路16，用來(lái)產(chǎn)生第二個(gè)信號(hào)，此信號(hào)加至差動(dòng)繼電器15的第二個(gè)輸入端上。
與第一個(gè)信號(hào)相似，此第二個(gè)信號(hào)也反映于流過支路1的電流i。但是，第一信號(hào)反映于流過支路1的實(shí)際電流，它由電流互感器30供電;而第二個(gè)信號(hào)則是作為電感線圈4的感抗L的函數(shù)由運(yùn)算得出的電流的理想的反映信號(hào)。
信號(hào)發(fā)生器的電路包括一個(gè)積分器的電路17，其增益G＝ 1/(L) ，其輸入端經(jīng)則連接成接收跨在支路1兩端的電壓的反映值u，該反映值u由電壓互感器18供電。積分器17的輸出端19所提供的信號(hào)反映于一個(gè)電流，該電流是在包括可控硅5及6的靜態(tài)開關(guān)的予定的導(dǎo)通周期內(nèi)通過對(duì)供電電壓的積分進(jìn)行運(yùn)算得來(lái)的。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，信號(hào)發(fā)生器的電路還包括一個(gè)產(chǎn)生復(fù)歸信號(hào)的電路，用來(lái)將積分器復(fù)歸置零。此復(fù)歸信號(hào)則加到積分器的復(fù)歸輸入端20。
復(fù)歸信號(hào)發(fā)生器的電路包括一個(gè)正門檻檢測(cè)器21及一個(gè)負(fù)門檻檢測(cè)器22，二者并聯(lián)連至積分器的輸出端19。門檻檢測(cè)器的輸出端23及24則連至第一個(gè)及第二個(gè)RS雙穩(wěn)元件25及26相應(yīng)的輸入端R。
正及負(fù)門檻檢測(cè)器21及22均調(diào)整在其值為ε的非常小的門電壓上，其正負(fù)符號(hào)則視情況而定。
雙穩(wěn)元件25及26的輸出端Q連至雙輸入的或非門27的相應(yīng)的輸入端，或非門的輸入端28則連至積分器17的復(fù)歸輸入端20。兩個(gè)雙穩(wěn)元件25及26的兩個(gè)輸入端S經(jīng)過連接后再接收可控硅的觸發(fā)脈沖O。積分元件17的輸出信號(hào)19加到差動(dòng)繼電器15的第二個(gè)輸入端上。當(dāng)給定線圈4的感抗L同時(shí)給定在靜態(tài)開關(guān)中由觸發(fā)信號(hào)θ所表示的可控硅5和6的予定導(dǎo)通周期時(shí)，此輸出信號(hào)則可確實(shí)反映于應(yīng)該流過支路1的電流。
復(fù)歸信號(hào)發(fā)生器的動(dòng)作情況如下;當(dāng)沒有電流流過電感線圈4時(shí)，則雙穩(wěn)元件25及26二者的輸出端Q將有一個(gè)邏輯值O，而或非門27的輸出端28則有一個(gè)邏輯值1，這就將積分元件17維持零值直到一個(gè)新的觸發(fā)脈沖θ來(lái)到。由于觸發(fā)脈沖被加到雙穩(wěn)元件25及26二者的輸入端S，它們各自的輸出端Q將成為邏輯值1;因此，使或非門的輸出信號(hào)變?yōu)檫壿嬛礝，同時(shí)將積分元件開放，使它開始對(duì)信號(hào)u(t)進(jìn)行積分。
當(dāng)流過線圈4的電流消失時(shí)，為了將兩個(gè)雙穩(wěn)元件的輸出恢復(fù)到零，不宜將正、負(fù)門檻檢測(cè)器23及24調(diào)整為零，而寧可分別調(diào)整在一個(gè)非常小的+ε及-ε數(shù)值上。
當(dāng)差動(dòng)繼電器發(fā)出一個(gè)輸出信號(hào)Id時(shí)，即意味著實(shí)際測(cè)得的流過支路中的電流與計(jì)算的電流之間存在著差值，于是表明在支路1中有故障存在。
自然，電流互感器30及電壓互感器18是成比例的，則加到差動(dòng)繼電器15輸入端的兩個(gè)信號(hào)二者均以相同比例反映流過支路1的電流。
為了避免將頻率項(xiàng)引入本說明中，本文直接采用感抗L。實(shí)際上，就這一點(diǎn)而言，將交流電網(wǎng)的頻率視為常數(shù)。
權(quán)利要求
1、用來(lái)指示交流電網(wǎng)(UW)的電路中發(fā)生故障的信號(hào)發(fā)生裝置，該裝置的交流電路(1)包括一系列接線，接線中至少有一個(gè)電感線圈(L)和一個(gè)具有由觸發(fā)脈沖θ控制的可控硅(5、6)雙通路靜態(tài)開關(guān)；同時(shí)該交流電路中的容抗及電阻與其感抗相比是可以忽略的；其特征在于，上述裝置包括一個(gè)差動(dòng)繼電器(15)，它接收的第一個(gè)輸入信號(hào)反映流過該交流電路的實(shí)際電流，且由接入該交流電路內(nèi)的電流互感器(30)的二次線圈供給；它接收的第二個(gè)輸入信號(hào)則是反映于流過該交流電路電流的理想信號(hào)，它由接于該交流電路內(nèi)的電壓互感器(18)的二次線圈產(chǎn)生的二次電壓u通過一個(gè)理想的電流反映信號(hào)發(fā)生器(16)來(lái)提供；當(dāng)上述兩個(gè)輸入信號(hào)不相等時(shí)，上述的差動(dòng)繼電器輸出一個(gè)表示有故障的信號(hào)(Id)。
2、根據(jù)權(quán)利要求
1的裝置，其中，上述理想的電流反映信號(hào)發(fā)生器的電路包括
一個(gè)具有增益1/L的積分電路，將其連接去使上述二次電壓u積分，該積分電路的輸出信號(hào)則連至上述差動(dòng)繼電器，作為它的第二個(gè)輸入信號(hào);
一個(gè)積分元件的復(fù)歸電路，其輸出端經(jīng)連接后去使該積分元件復(fù)歸置零;該復(fù)歸電路包括正、負(fù)門檻檢測(cè)器，二者并聯(lián)連接再接收上述積分電路的輸出信號(hào)，第一個(gè)及第二個(gè)RS雙穩(wěn)元件的輸入端R連至該兩個(gè)門檻電路的相應(yīng)輸出端，而雙穩(wěn)元件的輸入端S經(jīng)連接后去接收上述觸發(fā)脈沖θ。邏輯或非門的輸入端連至上述RS雙穩(wěn)元件的相應(yīng)輸出端Q，而該或非門輸出端即為上述的經(jīng)連接后去將積分元件復(fù)歸置零的輸出端。
專利摘要
用來(lái)指示交流電網(wǎng)(UW)的電路中發(fā)生故障的信號(hào)發(fā)生裝置，該裝置的交流電路(1)包括有一系列接線，接線中至少有一個(gè)電感線圈(L)和一個(gè)具有由觸發(fā)脈沖θ控制的可控硅(5，6)雙通路靜態(tài)開關(guān)。同時(shí)，該交流電路中的容抗及電阻與其感抗L相比是可以忽略的，該裝置包括有一個(gè)差動(dòng)繼電器(15)，它接收的第一個(gè)輸入信號(hào)反映流過該交流電路的電流，它接收的第二個(gè)輸入信號(hào)是經(jīng)過理想信號(hào)發(fā)生器(16)處理的反映于流過該交流電路電流的理想信號(hào)，當(dāng)這兩個(gè)輸入信號(hào)不相等時(shí)該差動(dòng)繼電器出一個(gè)表示有故障的信號(hào)(Id)。
文檔編號(hào)H02H3/28GK85104421SQ85104421
公開日1986年12月10日 申請(qǐng)日期1985年6月11日
發(fā)明者派屈克·查爾斯 申請(qǐng)人:Cgee奧爾索姆有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan