CS266633B1

CS266633B1 - Wiring to measure disturbance distances on high and very high voltage lines

Info

Publication number: CS266633B1
Application number: CS883523A
Authority: CS
Inventors: Vladislav Ing Hanc
Original assignee: Hanc Vladislav
Priority date: 1988-05-24
Filing date: 1988-05-24
Publication date: 1990-01-12
Also published as: CS352388A1

Abstract

Na první signálový vstup zapojení se přivádí střídavý signál odpovídající napětí poruchové smyčky a na druhý signálový vstup zapojení se přivádí střídavý signál odpovídající derivaci proudu poruchové smyčky. Po přivedení logického signálu na první logický vstup a druhý logický vstup, který odpovídá průchodu proudu nulou, se sejmou vzorky střídavých signálů a zpracují se metodou dvoutaktní integrace. Výsledek je úměrný podílu hodnot střídavých průběhů v okamžiku sejmutí vzorků. Nastavením čítače na počáteční hodnotu se přizpůsobí měření parametrům měřeného vedení. Řešení se využije v energetice.The first signal input of the circuit is supplied with an alternating signal corresponding to the voltage of the fault loop, and the second signal input of the circuit is supplied with an alternating signal corresponding to the derivative of the fault loop current. After supplying a logical signal to the first logical input and the second logical input, which corresponds to the current passing through zero, samples of the alternating signals are taken and processed using the two-cycle integration method. The result is proportional to the proportion of the values of the alternating waveforms at the moment of taking the samples. By setting the counter to the initial value, the measurement is adapted to the parameters of the measured line. The solution is used in the power industry.

Description

Vynález se týká zapojení pro měření vzdálenosti poruchy na vedení vysokého a velmi vysokého napětí.The invention relates to a circuit for measuring the failure distance on high and very high voltage lines.

Rychlé odstranění poruchy na vedení vysokého a velmi vysokého napětí předpokládá lokalizaci porušeného místa. V současné době se vzdálenost porušeného místa vyhodnocuje z napětí a proudů na začátku vedení mezi vznikem poruchy a vypnutím vedení. Chybu vyhodnocení ovlivňuje zejména odpor oblouku při obloukovém zkratu. Potlačení tohoto jevu se dosahuje např. sejmutím vzorků napětí a derivace proudu v okamžiku průchodu proudu nulou na začátku vedení. Podíl hodnoty vzorku napětí a hodnoty vzorku derivace proudu je úměrný indukčnosti a tím i vzdálenosti poruchy. Nezáleží při tom na odporu oblouku při obloukovém zkratu. Vzhledem k tomu, že se požaduje údaj např. v km, podíl je třeba násobit nastavitelnou konstantou a tím přizpůsobit nastavení konkrétnímu vedení. Známá zapojení přístrojů pro měření vzdálenosti poruchy na vedení vysokého a velmi vysokého napětí vytvářejí podíl dvou střídavých analogových signálů tak, že se signály usměrní, v určitém okamžiku se sejmou vzorky obou signálů a v převodnících napětí - frekvence se převedou na odpovídající frekvenci pulsů. Pulsy odpovídající dělenci se vedou do prvního čítače, pulsy odpovídající děliteli se vedou do druhého čítače. Obsah prvního čítače při naplnění druhého čítače je úměrný podílu okamžitých hodnot dvou analogových signálů v okamžiku sejmutí vzorků. Druhý čítač čítá od nastavené počáteční hodnoty. Tím se zajistí násobení podílu nastavitelnou konstantou. Nevýhodou těchto zapojení jsou dvě paralelní cesty pro zpracování signálů, obsahují dva lineární usměrňovače, dva vzorkovací obvody, dva převodníky napětí - frekvence, dva čítače. Alespoň jeden z čítačů musí umožňovat nastavení počáteční hodnoty.Rapid troubleshooting of high and very high voltage lines presupposes the localization of the fault location. Currently, the distance to the fault site is evaluated from the voltages and currents at the beginning of the line between the occurrence of the fault and the line being switched off. The evaluation error is mainly affected by the arc resistance in the event of an arc short circuit. Suppression of this phenomenon is achieved, for example, by taking voltage samples and deriving the current at the moment when the current passes through zero at the beginning of the line. The ratio of the value of the voltage sample and the value of the current derivation sample is proportional to the inductance and thus to the fault distance. It does not matter the resistance of the arc in the event of an arc short circuit. Due to the fact that a data is required, for example, in km, the ratio must be multiplied by an adjustable constant and thus adapt the setting to the specific line. Known connections of fault distance measuring devices on high and very high voltage lines form a proportion of two alternating analog signals by rectifying the signals, at some point taking samples of both signals and in voltage converters - the frequencies are converted to the corresponding pulse frequency. The pulses corresponding to the divisor are fed to the first counter, the pulses corresponding to the divisor are fed to the second counter. The content of the first counter when the second counter is filled is proportional to the ratio of the instantaneous values of the two analog signals at the time of sampling. The second counter counts from the set initial value. This ensures that the proportion is multiplied by an adjustable constant. The disadvantage of these connections are two parallel paths for signal processing, they contain two linear rectifiers, two sampling circuits, two voltage-frequency converters, two counters. At least one of the counters must allow the initial value to be set.

Dvě paralelní cesty zpracování signálů mají za následek složitější zapojení přístroje, jeho složitější montáž i obtížnější uvádění do chodu. Zhoršují linearitu převodu, zvyšují teplotní závislost a rozptyl výsledků.Two parallel signal processing paths result in more complicated device connection, more complex assembly and more difficult commissioning. They worsen the linearity of the transmission, increase the temperature dependence and the variance of the results.

Tyto nedostatky odstraňuje zapojení pro měření vzdálenosti poruchy na vedení vysokého a velmi vysokého napětí podle vynálezu, u kterého je druhý vývod prvního rezistoru spojen se signálovým vstupem prvního spínače. Ovládací vstup prvního spínače je spojen s prvním ovládacím výstupem řadiče. Výstup prvního spínače je spojen s prvním pólem kondenzátoru, s výstupem druhého spínače, se signálovým vstupem třetího spínače a se vstupem operačního zesilovače. Výstup operačního zesilovače je spojen s druhým pólem kondenzátoru, s výstupem třetího spínače a se vstupem komparátoru. Výstup komparátoru je spojen se zastavovacím vstupem řadiče. Druhý ovládací výstup řadiče je spojen s ovládacím vstupem druhého spínače. Třetí ovládací výstup řadiče je spojen s ovládacím vstupem třetího spínače. Nastavovací výstup řadiče je spojen s nastavovacím vstupem čítače. Citaci výstup řadiče je spojen s čítacím vstupem čítače. Přenosový výstup čítače je spojen s čítačovým vstupem řadiče. Skupinový výstup čítače je spojen s výstupem zapojení. Podstata vynálezu spočívá v tom, že první analogový vstup zapojení je spojen se signálovým vstupem prvního vzorkovacího obvodu, jehož výstup je spojen s prvním vývodem prvního rezistoru. Ovládací vstup prvního vzorkovacího obvodu je spojen se vzorkovacím výstupem řadiče a s ovládacím vstupem druhého vzorkovacího obvodu, jehož výstup je spojen s prvním vývodem druhého rezistoru. Signálový vstup druhého vzorkovacího obvodu je spojen s druhým analogovým vstupem zapojení, jehož první logický vstup je spojen se startovacím vstupem řadiče. Informační vstup řadiče je spojen s druhým logickým vstupem zapojení. Nastavovací vstup zapojení je spojen se skupinovým nastavovacím vstupem čítače.These shortcomings are eliminated by the fault distance measuring circuit on the high and very high voltage lines according to the invention, in which the second terminal of the first resistor is connected to the signal input of the first switch. The control input of the first switch is connected to the first control output of the controller. The output of the first switch is connected to the first pole of the capacitor, to the output of the second switch, to the signal input of the third switch and to the input of the operational amplifier. The output of the operational amplifier is connected to the second pole of the capacitor, to the output of the third switch and to the input of the comparator. The output of the comparator is connected to the stop input of the controller. The second control output of the controller is connected to the control input of the second switch. The third control output of the controller is connected to the control input of the third switch. The setting output of the controller is connected to the setting input of the counter. The citation output of the controller is connected to the counter input of the counter. The transmission output of the counter is connected to the counter input of the controller. The group output of the counter is connected to the connection output. The essence of the invention lies in the fact that the first analog input of the circuit is connected to the signal input of the first sampling circuit, the output of which is connected to the first terminal of the first resistor. The control input of the first sampling circuit is connected to the sampling output of the controller and to the control input of the second sampling circuit, the output of which is connected to the first terminal of the second resistor. The signal input of the second sampling circuit is connected to the second analog input of the circuit, the first logic input of which is connected to the start input of the controller. The information input of the controller is connected to the second logic input of the connection. The setting input of the connection is connected to the group setting input of the counter.

Výhodou vynálezu je, že odpadají lineární usměrňovače, převodníky napětí - frekvence a jeden čítač. Tím se nejen zjednoduší zapojení, ale i zvýší přesnost měření. Zjednodušení je umožněno konkrétním použitím, kdy je zaručeno omezení fázového posunu střídavých signálů, jejichž podíl se vyčísluje.The advantage of the invention is that linear rectifiers, voltage-frequency converters and one counter are eliminated. This not only simplifies the connection, but also increases the measurement accuracy. The simplification is made possible by a specific application, where the phase shift limitation of alternating signals, the proportion of which is quantified, is guaranteed.

Překročí-li fázový posun povolené rozmezí, podíl je nevyčíslitelný. V konkrétní aplikaci je tato skutečnost vítána, protože přístroj má takzvané směrové měření a vyčísluje údaj jen tehdy, má-li měření smysl.If the phase shift exceeds the permitted range, the proportion is incalculable. In a specific application, this fact is welcome, because the device has a so-called directional measurement and calculates the data only if the measurement makes sense.

CS 266 633 BlCS 266 633 Bl

Příklad zapojení podle vynálezu je znázorněn na připojeném výkrese.An example of a circuit according to the invention is shown in the accompanying drawing.

Jednotlivé bloky zapojení je možno charakterizovat takto, oba vzorkovací obvody 10 a 20 jsou stejné analogové obvody s krátkou nabíjecí a dlouhou vybíjecí časovou konstantou sestavené z diskrétních prvků nebo mohou být použity speciální integrované obvody. Slouží k uchování vzorků signálů. Řadič 110 je v podstatě posuvný registr, který zajišťuje posloupnost jednotlivých logických ovládacích signálů. Spínače 50, 60 a 90 jsou stejné elektrické prvky, např. tranzistory řízené polem, jejichž odpor v sepnutém stavu je zanedbatelný vůči odporu rezistorů a v rozepnutém stavu o několik řádů větší než odpor rezistorů. Slouží ke spínání signálů ze vzorkovacích obvodů a zjištění nulových počátečních podmínek integrátoru. Integrátor je sestaven z operačního zesilovače 80 a kondensátoru 70. Komparátor 100 je zesilovač s velkým zesílením např. operační zesilovač. Mění svůj stav na výstupu při průchodu vstupního signálu nulovou hodnotou. První analogový vstup 01 zapojení je spojen se signálovým vstupem 11 prvního vzorkovacího obvodu 10, Výstup 13 prvního vzorkovacího obvodu 10 je spojen s prvním vývodem prvního rezistorů 30. Druhý analogový vstup 02 zapojení je spojen se signálovým vstupem 21 druhého vzorkovacího obvodu 20, jehož výstup 23 je spojen s prvním vývodem druhého rezistorů 40. Ovládací vstup 12 prvního vzorkovacího obvodu 10 je spojen s ovládacím vstupem 22 druhého vzorkovacího obvodu 20 a se vzorkovacím výstupem 115 řadiče 110. Druhý vývod prvního rezistorů 30 je spojen se signálovým vstupem 51 prvního spínače 50. Výstup 53 prvního spínače 50 je spojen s prvním pólem kondenzátoru 70 se vstupem operačního zesilovače 80, se signálovým vstupem 91 třetího spínače 90 a s výstupem 63 druhého spínače 60. Signálový vdtup 61 druhého spínače 60 je spojen se druhým vývodem druhého rezistoru £0. Ovládací vstup 52 prvního spínače 50 je spojen s prvním ovládacím výstupem 116 řadiče 110.The individual connection blocks can be characterized as follows, both sampling circuits 10 and 20 are the same analog circuits with a short charge and a long discharge time constant composed of discrete elements, or special integrated circuits can be used. Used to store signal samples. The controller 110 is essentially a shift register that provides a sequence of individual logic control signals. Switches 50, 60 and 90 are the same electrical elements, e.g. field-effect transistors, whose resistance in the closed state is negligible with respect to the resistance of the resistors and in the open state by several orders of magnitude greater than the resistance of the resistors. It is used to switch signals from sampling circuits and to determine the zero initial conditions of the integrator. The integrator is composed of an operational amplifier 80 and a capacitor 70. The comparator 100 is a high gain amplifier such as an operational amplifier. It changes its state at the output when the input signal passes zero. The first analog input 01 of the circuit is connected to the signal input 11 of the first sampling circuit 10, the output 13 of the first sampling circuit 10 is connected to the first terminal of the first resistors 30. The second analog input 02 of the circuit is connected to the signal input 21 of the second sampling circuit 20. is connected to the first terminal of the second resistors 40. The control input 12 of the first sampling circuit 10 is connected to the control input 22 of the second sampling circuit 20 and to the sampling output 115 of the controller 110. The second terminal of the first resistors 30 is connected to the signal input 51 of the first switch 50. 53 of the first switch 50 is connected to the first pole of capacitor 70 to the input of operational amplifier 80, to signal input 91 of third switch 90 and to output 63 of second switch 60. The signal input 61 of second switch 60 is connected to the second terminal of second resistor 60. The control input 52 of the first switch 50 is connected to the first control output 116 of the controller 110.

Ovládací vstup 62 druhého spínače 60 je spojen se druhým ovládacím výstupem 117 řadiče 110. Ovládací vstup 92 třetího spínače 90 je spojen se třetím ovládacím výstupem 118 řadiče 110. Výstup operačního zesilovače 80 je spojen se druhým pólem kondenzátoru 70, s výstupem 93 třetího spínače 90 a se vstupem komparátoru 100. Výstup komparátoru 100 je spojen se zastavovacím vstupem 114 řadiče 110 První logický vstup 03 zapojení je spojen se startovacím vstupem 111 řadiče 110. Druhý logický vstup 04 -zapojení je spojen s informačním vstupem 112 řadiče 110. Nastavovací výstup 119 řadiče 110 je spojen s nastavovacím vstupem 131 čítače 130. Citaci výstup 120 řadiče 110 je spojen s citacím vstupem 132 čítače 130. Nastavovací vstup 05 zapojení je spojen se skupinovým vstupem 133 čítače 130. Skupinový výstup 135 čítače 130 je spojen s výstupem 06 zapojení.The control input 62 of the second switch 60 is connected to the second control output 117 of the controller 110. The control input 92 of the third switch 90 is connected to the third control output 118 of the controller 110. The output of the operational amplifier 80 is connected to the second pole of the capacitor 70. and the input of the comparator 100. The output of the comparator 100 is connected to the stop input 114 of the controller 110. The first logic input 03 of the circuit is connected to the start input 111 of the controller 110. 110 is connected to the setting input 131 of the counter 130. The quoting output 120 of the controller 110 is connected to the quoting input 132 of the counter 130. The setting input 05 of the circuit is connected to the group input 133 of the counter 130. The group output 135 of the counter 130 is connected to the output 06 of the circuit.

Zapojení pro měření vzdálenosti poruchy na vedení vysokého a velmi vysokého napětí pracuje takto. Na první analogový vstup 01 zapojení se přivádí signál odpovídající napětí poruchové smyčky. Na druhý analogový vstup 02 zapojení se přivádí signál odpovídající první derivaci proudu poruchové smyčky. Na první logický vstup 0_3 zapojení se přivádí příkaz ke změření vzdálenosti. Na druhý logický vstup 04 zapojení se přivádí signál odpovídající průchodu proudu poruchové smyčky nulou. Signál, který se přivede na první analogový vstup 01 zapojení odpovídá dělenci. Signál na druhém analogovém vstupu 02 zapojení odpovídá děliteli. Po přivedení signálu na první logický vstup 03 zapojení se vybaví vzorkovací výstup 115 a třetí ovládací výstup 118 řadiče 110. První vzorkovací obvod 10 a druhý vzorkovací obvod 20 se přepnou do sledovacího stavu. Třetí spínač 90 se rozepne a čítač 130 se nastaví na počáteční hodnotu. Po příchodu pulsu na druhý logický vstup 04 zapojení se vzorkovací výstup 115 řadiče 110 vrátí do klidového stavu. Současně se vybaví první ovládací výstup 116 řadiče 110 a na svém čítacím výstupu 120 řadiče 110 se generují pulsy. Na výstupu 13 prvního vzorkovacího obvodu 10 a výstupu 23 druhého vzorkovacího obvodu 20 zůstanou vzorky analogových signálů odpovídající okamžiku příchodu signálu na druhý logický vstup 04 zapojení. Současně se sepne první spínač 50 a čítač 130 čítá z počáteční hodnoty.The circuit for measuring the fault distance on high and very high voltage lines works as follows. A signal corresponding to the fault loop voltage is applied to the first analog input 01 of the circuit. A signal corresponding to the first derivative of the fault loop current is applied to the second analog input 02 of the circuit. A command to measure the distance is fed to the first logic input 0_3 of the connection. A signal corresponding to the passage of the fault loop current through zero is applied to the second logic input 04 of the circuit. The signal that is applied to the first analog input 01 of the circuit corresponds to the divisor. The signal at the second analog input 02 of the connection corresponds to the divisor. Upon application of the signal to the first logic input 03 of the circuit, the sampling output 115 and the third control output 118 of the controller 110 are provided. The first sampling circuit 10 and the second sampling circuit 20 switch to the monitoring state. The third switch 90 opens and the counter 130 is set to the initial value. Upon arrival of the pulse at the second logic input 04 of the circuit, the sampling output 115 of the controller 110 returns to the idle state. At the same time, the first control output 116 of the controller 110 is equipped and pulses are generated at its counter output 120 of the controller 110. Samples of analog signals corresponding to the moment of arrival of the signal at the second logic input 04 of the circuit remain on the output 13 of the first sampling circuit 10 and the output 23 of the second sampling circuit 20. At the same time, the first switch 50 closes and the counter 130 counts from the initial value.

Vzorek signálu odpovídající dělenci se integruje v integrátoru sestaveném ze zesilovače 80, kondenzátoru 70 a spínače 90.· Spínač 90 zajišťuje nulové počáteční podmínky integrátoru. Integruje se s časovou konstantou rovnou součinu odporu prvního rezistorů 30 a kapacityThe signal sample corresponding to the divider is integrated in an integrator composed of an amplifier 80, a capacitor 70 and a switch 90. The switch 90 provides zero initial conditions for the integrator. It integrates with a time constant equal to the product of the resistance of the first resistors 30 and the capacitance

CS 266 633 Bl kondenzátoru 70.· ^Po naplnění čítače 110 se vybaví jeho přenosový výstup 134 a řadič 110 se posune do dalšího stavu, ve kterém se první ovládací výstup 116 řadiče 110 vrátí do klidového stavu a vybaví se druhý ovládací výstup 117 řadiče 110. Na čítacím výstupu 120 řadiče 110 se stále generují pulsy. Do integrátoru se převede vzorek signálu z výstupu 23 druhého vzorkovacího obvodu 20 přes druhý rezistor 40,. Tento vzorek odpovídá děliteli a má opačnou polaritu než vzorek signálu na výstupu 13 prvního vzorkovacího obvodu 20. Tím dochází ke změně napětí na výstupu operačního zesilovače 80 směrem k nulové hodnotě napětí. Při průchodu napětí nulou změní komparátor 100 svůj stav a posune řadič 110. Pulsy na čítacím výstupu 120 řadiče 110 se zablokují a stav čítače 130 je úměrný podílu velikosti vzorku signálu na výstupu 13 prvního vzorkovacího obvodu 10 a velikosti vzorku signálu na výstupu 23 druhého vzorkovacího obvodu 20 násobeného konstantou úměrnou nastavené počáteční hodnotě čítače 130. Pokud vzorky signálů na výstupech 13 a 23 vzorkovacích obvodů 10 a 2θ nemají opačnou polaritu, nemá měření smysl. V tomto případě se přeplnění čítače 130 blokuje. Čítač 130 se zastaví na nejvyšší hodnotě a tím signalizuje nesprávnost údaje.CS 266 633 B1 of the capacitor 70. ^{After the} counter 110 is filled, its transmission output 134 is tripped and the controller 110 is moved to another state, in which the first control output 116 of the controller 110 returns to the idle state and the second control output 117 of the controller 110 is tripped. Pulses are still being generated at the read output 120 of the controller 110. A sample of the signal from the output 23 of the second sampling circuit 20 is transferred to the integrator via a second resistor 40. This sample corresponds to a divisor and has the opposite polarity than the signal sample at the output 13 of the first sampling circuit 20. This changes the voltage at the output of the operational amplifier 80 towards zero voltage. As the voltage crosses zero, the comparator 100 changes state and shifts the controller 110. The pulses at the counter output 120 of the controller 110 are disabled and the state of the counter 130 is proportional to the signal sample size at the output 13 of the first sampling circuit 10 and the signal sample size at the output 23 of the second sampling circuit. 20 multiplied by a constant proportional to the set initial value of the counter 130. If the signal samples at the outputs 13 and 23 of the sampling circuits 10 and 2θ do not have opposite polarity, the measurement does not make sense. In this case, the overflow of the counter 130 is blocked. The counter 130 stops at the highest value, thus signaling an incorrect data.

Vynálezu se využije v energetice u přístroje pro měření vzdálenosti poruchy na vedení vysokého a velmi vysokého napětí.The invention is used in the power industry for an apparatus for measuring the failure distance on high and very high voltage lines.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Circuit for measuring the fault distance on high and very high voltage lines, in which the second terminal of the first resistor is connected to the signal input of the first switch, the control input of which is connected to the first control output of the controller and the output of the first switch to the output of the second switch the input of the third switch, the first pole of the capacitor and the input of the amplifier, the output of which is connected to the second pole of the capacitor, the output of the third switch and the input of the comparator, the output of which is connected to the stop input of the controller switches and the third control output of the controller is connected to the control input of the third switch, the setting output of the controller is connected to the setting input of the counter and the counter output of the controller is connected to the counter input of the counter output of the circuit, characterized in that the first analog input (01) z the connection is connected to the signal input (11) of the first sampling circuit (10), the output (13) of which is connected to the first terminal of the first resistor (30) and the control input (12) of the first sampling circuit (10) is connected to the sampling output ( 115) of the controller (110) and on the one hand with the control input (22) of the second sampling circuit (20), the output (23) of which is connected to the first terminal of the second resistor (40), the signal input (21) of the second sampling circuit (20) being connected to the second analog input (02) of the circuit, the first logic input (03) of which is connected to the start input (111) of the controller (110), the information input (112) of which is connected to the second logic input (04) of the circuit and whose setting input (05) is connected to the group input (133) of the counter (130).