专利名称:指示交流电网中电路发生故障的信号发生装置的制作方法
本发明涉及到用来指示接于交流电网上的电路发生故障的信号发生装置。
本发明尤其适用于保护交流电网中的无功功率补偿设备，其中包括经静态可控硅开关馈电的感线圈。
已知有一个装置包括两个电流互感器，它们连到被保护电路的相应端。这两个电流互感器的二次电压则加到差动继电器的相应的输入端。
若在两个电流互感器所属区间出现故障(即接地故障)，继电器即输出一个指示信号，而且故障电流与该信号成正比。
这种装置检测不出电路本身的内在故障;诸如电感线圈的匝间短路又如由于在馈电给电感线圈的静态开关的可控硅中发生所不希望的触发或未触发而造成的不正常运行状况等。
本发明的最佳方案对上述不足有所弥补。
本发明提供了一种用来指示交流电网的交流电路中所发生的故障的信号发生装置，该交流电路由用以连至上述交流电网的第一端及第二端以及在它们之间的一系列接线构成。这些接线至少应包括一个电感线圈以及一个具有由触发脉冲θ控制的可控硅的双通路静态开关，同时，该交流电路的容抗及电阻与其感抗l相比是可以忽略的。本装置包括
一个接收第一个及第二个输入信号的差动继电器，此二信号对流过上述交流电路电流的反映不同，当这两个输入的反映信号不相等时，该差动继电器便提供一个指示有故障发生的输出信号。
一个具有一个接于上述交流电路内的一次线圈的电流互感器，以及具有一个二次线圈，将它连接去提供上述第一个反映信号，这样，该信号即真实地反映实际流过上述交流电路的电流。
一个具有一个一次线圈的互感器，将该线圈连接去接收跨在该交流电路的上述第一端及第二端间的驱动电压，它还具有一个二次线圈，以提供一个反映于该驱动电压的信号u。
一个电流反映信号发生器的电路，将它连接以接收上述电压反映信号u及上述可控硅触发脉冲θ，该电路产生一个代表电流的理想的反映信号;当在上述电感线圈内及在上述静态开关内均未发生故障时，这个电流将在上述驱动电压的作用下，从与由上述触发脉冲θ来触发的可控硅相串联的感抗L通过，而该理想的反映信号则作为差动继电器的第二个输入信号加至该继电器。上述电压及电流互感器是成比例的，所以加到该差动继电器上的真实的及理想的反映信号二者具有相同的比例。
上述电流反映信号发生器的电路的较佳实施例包括
一个具有增益1/L的积分电路，将其连接成使上述二次电压u积分，该积分电路之输出信号则连至上述差动继电器，作为供给它的第二个输入信号。
一个积分元件的复归电路，其输出端经连接后使该积分元件复归置零。该复归电路包括正、负门槛检测器，二者并联连接再接收上述积分电路的输出信号。第一个及第二个RS双稳元件的输入端R连至该两个门槛电路的相应输出端，而双稳元件的输入端S经连接后去接收上述触发脉冲θ。逻辑或非门的输入端连至上述RS双稳元件的相应输出端θ，而该或非门输出端即为上述的经连接后去将积分元件复归置零的输出端。
下面参照附图予以说明
图1为一个三相补偿器电路图该补偿器具有经静态可控硅开关供电的电感线圈，它还具有一个支路，该支路包括一个先原技术装置用来产生一个信号，此信号即为反映出在该支路内有故障的信号。
图2是一个表示跨接在上述支路两端的电压以及通过该支路的电流的波形图;
图3是根据本发明用来产生一个故障信号且应用于补偿器之一条支路上的装置的电路图。
对本发明的实施方案
图1示出一台三相补偿器，它有三个连成三角形的支路1、2及3、三角形的顶点连至一个交流功率传输网络的相应的三条线u、v及w上。
支路1包括一个具有可控硅5及6组成的双通路静态开关供电的感抗为L的电感线圈4，而可控硅5与6由触发脉冲θ控制。同样，支路2包括一个具有可控硅8及9组成的双通路静态开关供电的电感线圈7，而支路3则包括一个具有可控硅11及12组成的双通路静态开关供电的电感线圈10。
图中示出连到其中一条支路(支路1)上的先有技术装置，用它来取得一个指示该支路内发生接地故障的信号。此装置包括在支路1的一端的第一个电流互感器13，以及在该支路另一端的第二个电流互感器14。每个电流互感器的二次电压均加到一个差动继电器15的相应的输入端上，该继电器则提供一个正比于接地泄漏电流的差电流信号Id。
此信号即可用来作为一个警报器的控制信号，也可用来作为一个保护电路开关的跳闸信号。
很容易理解，这套装置可以指示出由两个电流互感器13和14分别测量的两个电流I1、I2之间的差值。这样，它就可指示出在这两个互感器之间出现的故障，也就是支路1的接地故障。但是，这套装置指示不出在该支路本身的组成部件内部可能发生的故障，例如，在线圈4的不同
之间的短路，或者其中一个可控硅对于其触发脉冲θ出现的不正确作用的情况。不正确作用可能是当不存在触发脉冲θ时触发，或反应之，当出现触发脉冲θ时却不触发。
图2为一个表示跨在支路1两端的任意故障电压u及流过该支路的电流i的波形圈。α表示可控硅触发角。通过改变触发角α，使流过电感的电流可以作为线路补偿所需要的一个函数来变化。
图3示出了根据本发明应用于图1补偿器的支路1的装置。当然，本装置同样可以应用到其它两个支路上，或应用到连到交流电网并包括一个经双通路静态可控硅开关供电的电感的任何其它电路上，该电感之容抗及电阻与其线圈之感抗L相比是可以忽略的。
本装置包括一个在沿着支路1的任一点上装设的电流互感器30，这个电流互感器的二次电压加到差动继电器15的第一个输入端上，作为它的第一个信号。
本装置还包括一个信号发生器电路16，用来产生第二个信号，此信号加至差动继电器15的第二个输入端上。
与第一个信号相似，此第二个信号也反映于流过支路1的电流i。但是，第一信号反映于流过支路1的实际电流，它由电流互感器30供电;而第二个信号则是作为电感线圈4的感抗L的函数由运算得出的电流的理想的反映信号。
信号发生器的电路包括一个积分器的电路17，其增益G＝ 1/(L) ，其输入端经则连接成接收跨在支路1两端的电压的反映值u，该反映值u由电压互感器18供电。积分器17的输出端19所提供的信号反映于一个电流，该电流是在包括可控硅5及6的静态开关的予定的导通周期内通过对供电电压的积分进行运算得来的。为了实现这一点，信号发生器的电路还包括一个产生复归信号的电路，用来将积分器复归置零。此复归信号则加到积分器的复归输入端20。
复归信号发生器的电路包括一个正门槛检测器21及一个负门槛检测器22，二者并联连至积分器的输出端19。门槛检测器的输出端23及24则连至第一个及第二个RS双稳元件25及26相应的输入端R。
正及负门槛检测器21及22均调整在其值为ε的非常小的门电压上，其正负符号则视情况而定。
双稳元件25及26的输出端Q连至双输入的或非门27的相应的输入端，或非门的输入端28则连至积分器17的复归输入端20。两个双稳元件25及26的两个输入端S经过连接后再接收可控硅的触发脉冲O。积分元件17的输出信号19加到差动继电器15的第二个输入端上。当给定线圈4的感抗L同时给定在静态开关中由触发信号θ所表示的可控硅5和6的予定导通周期时，此输出信号则可确实反映于应该流过支路1的电流。
复归信号发生器的动作情况如下;当没有电流流过电感线圈4时，则双稳元件25及26二者的输出端Q将有一个逻辑值O，而或非门27的输出端28则有一个逻辑值1，这就将积分元件17维持零值直到一个新的触发脉冲θ来到。由于触发脉冲被加到双稳元件25及26二者的输入端S，它们各自的输出端Q将成为逻辑值1;因此，使或非门的输出信号变为逻辑值O，同时将积分元件开放，使它开始对信号u(t)进行积分。
当流过线圈4的电流消失时，为了将两个双稳元件的输出恢复到零，不宜将正、负门槛检测器23及24调整为零，而宁可分别调整在一个非常小的+ε及-ε数值上。
当差动继电器发出一个输出信号Id时，即意味着实际测得的流过支路中的电流与计算的电流之间存在着差值，于是表明在支路1中有故障存在。
自然，电流互感器30及电压互感器18是成比例的，则加到差动继电器15输入端的两个信号二者均以相同比例反映流过支路1的电流。
为了避免将频率项引入本说明中，本文直接采用感抗L。实际上，就这一点而言，将交流电网的频率视为常数。
权利要求
1、用来指示交流电网(UW)的电路中发生故障的信号发生装置，该装置的交流电路(1)包括一系列接线，接线中至少有一个电感线圈(L)和一个具有由触发脉冲θ控制的可控硅(5、6)双通路静态开关；同时该交流电路中的容抗及电阻与其感抗相比是可以忽略的；其特征在于，上述装置包括一个差动继电器(15)，它接收的第一个输入信号反映流过该交流电路的实际电流，且由接入该交流电路内的电流互感器(30)的二次线圈供给；它接收的第二个输入信号则是反映于流过该交流电路电流的理想信号，它由接于该交流电路内的电压互感器(18)的二次线圈产生的二次电压u通过一个理想的电流反映信号发生器(16)来提供；当上述两个输入信号不相等时，上述的差动继电器输出一个表示有故障的信号(Id)。
2、根据权利要求
1的装置，其中，上述理想的电流反映信号发生器的电路包括
一个具有增益1/L的积分电路，将其连接去使上述二次电压u积分，该积分电路的输出信号则连至上述差动继电器，作为它的第二个输入信号;
一个积分元件的复归电路，其输出端经连接后去使该积分元件复归置零;该复归电路包括正、负门槛检测器，二者并联连接再接收上述积分电路的输出信号，第一个及第二个RS双稳元件的输入端R连至该两个门槛电路的相应输出端，而双稳元件的输入端S经连接后去接收上述触发脉冲θ。逻辑或非门的输入端连至上述RS双稳元件的相应输出端Q，而该或非门输出端即为上述的经连接后去将积分元件复归置零的输出端。
专利摘要
用来指示交流电网(UW)的电路中发生故障的信号发生装置，该装置的交流电路(1)包括有一系列接线，接线中至少有一个电感线圈(L)和一个具有由触发脉冲θ控制的可控硅(5，6)双通路静态开关。同时，该交流电路中的容抗及电阻与其感抗L相比是可以忽略的，该装置包括有一个差动继电器(15)，它接收的第一个输入信号反映流过该交流电路的电流，它接收的第二个输入信号是经过理想信号发生器(16)处理的反映于流过该交流电路电流的理想信号，当这两个输入信号不相等时该差动继电器出一个表示有故障的信号(Id)。
文档编号H02H3/28GK85104421SQ85104421
公开日1986年12月10日 申请日期1985年6月11日
发明者派屈克·查尔斯 申请人:Cgee奥尔索姆有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan