Способ проверки исправности дифференциально-фазной защиты, устройство для дифференциально-фазной защиты электроустановки с регулятором напряжения и узел проверки исправности дифференциальной и дифференциально-фазной защиты

Авторы патента:

H02H3/28 - в которых сравниваются значения напряжения или тока на удаленных один от другого участках одной и той же системы, например на противоположных концах линии, на входе и выходе аппарата

H01H69/01 - для калибровки и установки приборов защиты для работы при заранее определенных режимах (измерение электрических величин G01R)

G01R31/02 - испытание электрической аппаратуры, линий и элементов на короткое замыкание, обрыв, утечку или неправильное соединение

) Авторы изобретения

А.И. Шалин, С.И. Иоисеев и Г.А. фбпулоЬ.-.-,, /

Новосибирский электротехнический инстйт т"-.. / (713 Заявитель (54) СПОСОБ ПРОВЕРКИ ИСПРАВНОСТИ ДИффЕРЕНЦИАЛЬНОФАЗНОЙ ЗАЩИТЫ, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО

ФАЗНОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ С РЕГУЛЯТОРОИ

НАПРЯЖЕНИЯ И УЗЕЛ ПРОВЕРКИ ИСПРАВНОСТИ

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ И ДИффЕРЕНЦИАЛЬНО" ФАЗНОЙ

ЗАЩИТЫ

Изобретение относится. к релейной защите электроустановок и может быть использовано при защите трансформаторов и автотрансфарматоров, генераторов, блоков генератор-трансформатор и генератор-автотрансформатор, синхронных компенсаторов и мощных .электродвигателей переменного тока.

Известны методы проверки исправности релейной защиты, применяемые в практике японских фирм, основанные на способах обеспечения срабатывания реле при проверке исправности релейной защиты, согласно которым коммутирующие сигналы Прикладываются к первичной цепи полупроводникового реле или в основной воспринимающий контур, проверочные токи или напряжения, соответствующие поврежденному состоянию системы, подводятся на вход комплекта, защитных реле, изменяются рабочие характеристики проверяемых реле; рабочая характеристика фазного органа статического pwe neреворачивается при изменении фазы поляризующего сигнала $1 .

Указанные способы проверки имеют узкую область применения - они позво" ляют проверить исправность отдельных узлов и блоков защиты, но не обеспечивают проверки исправности токо" вых цепей. В то же время,.известно, что большая часть отказов в функционировании релейной защиты происходит из-за неправильной сборки или повреж дения токовых цепвй в процессе эксплуатации.

Наиболее блиаким к предлагаемому является впособ контроля блока сравнения фаз релейной защиты ЛЭП, в котором разрешающие и запрещающие сигналы, соответствующие. токам по концам

ЛЭП, инвертируются-на конце ЛЭП с основным источником питания, сигналы, соответствующие току на конце с основным источником питания, инвертируются на конце ЛЭП с переменным направлением мощности 3 2).

3 1003

Указанный способ не позволяет вы полнить проверку исправности защиты при малых токах нагрузки защищаемого объе кт а, так как имеющиеся в этом случае сигналы слишком малы по величине. Кроме того, применение указанного способа затруднительно на защите объекта с количеством плеч больше . двух, на дифференциальных и дифференциально-фазных защитах автотрансформаторов, блоков генератор-трансформатор и т.д. (так как в этом случае иногда невозможно однозначно определить сигналы какого именно плеча необходимо инвертировать для проверки ), 1з

Известно устройство дифференциально-фазной защиты, содержащее комплекты трансформаторов тока, установленные на выводах силового трансформатора, пусковой орган и орган блокировки от бросков тока намагничивания в дифференциальной цепи, подключенные к логическим элементам И и ЗАПРЕТ, включенные в плечи защиты пик-трансформаторы, входы которых через выпрямители подключены к блоку измерения

: интервалов времени между импульсами, а

его выход подключен к логическому элементу И 3 3

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для дифференциально-фазной защиты электроустановки с регулятором напряжения, содержащее по два блока защиты на каждую фазу, каждый из которых содержит трансформаторы тока, установленные по концам защищаемого объекта с подключенным элементом преобразования входных величин, подключенным к нему элементом торможения в у стайови вшемся режиме, к которому по цепи дифференциального тока присоединены преобразователь дифференциального тока, элемент торможения в переходном режиме, гармонический фильтр, а к выходу элемента торможения в установившемся режиме присоединен через дифференцирующий элемент первый элемент временной памяти и первый ключ, элемент сравнения с реагирующим органом, выход преобразователя дифференциального тока через дифференцирующий элемент, второй элемент временной памяти, второй ключ, временной элемент присоединен к элементу сравнения и непосредственно к второму ключу, выход элемента торможения в переходном режиме присоединен к первому элементу временной памяти и к элементу сравнения, выход

22б 4 гармонического фильтра присоединен к первому элементу временной памяти и к первому ключу, который присоединен по цепи управления к третьему ключу и к элементу торможения в установившемся режиме, а выход третьего ключа присоединен к элементу сравнения, временной элемент выполнен в виде элемента памяти величины предшествующего режима, а выход преобразователя дифференциального тока дополнительно соединен с входом элемента сравнения, при этом выход каждого блока защиты соединен с первым входом соответствующего элемента фиксации и сигнализации и с входом элемента И своей фазы, выходы которых соединены с входами первого элемента ИЛИ и вторыми входами элементов фиксации и сигнализации своей фазы выход элемента ручного съема сигнала соединен с третьим входом каждого элемента фиксации и сигнализации, выход элемента проверки соединен с четвертым входом каждого элемента фиксации и сигнализации, выходы всех элементов фиксации и сигнализации соединены с входами второго элемента ИЛИ, а выход последнего - с входом элемента выдержки времени.

В указанном устройстве после мон-. тажа реле или работ в токовых цепях трудно проверить правильность сборки токовых цепей. Это объясняется тем, что сразу же после включения защищаемого объекта под напряжение часто бывает невозможно обеспечить такую его загрузку, чтобы по плечам защиты протекал ток, необходимый по величине для ее нормального функционирования. В таких условиях часто приходится вводить защиту в работу, не имея полной уверенности в том, что она исправна и все цепи собраны правильно. Известны случаи, когда после последующего набора нагрузки (иногда через месяц и более после введения защиты в работу), защита срабатывала ложно из-за того, что токовые цепи были собраны неправильно или был не замечен какой-либо дефект, возникший во время монтажа в схеме самого реле.

Контроль же токовых цепей в прототипе возможен лишь при полной нагрузке защищаемого объекта и при условии дублирования токовых цепей каждой фазы, что требует значительных дополнительных затрат. Контроль ис5 1003226 4 правности устройства защиты в прото= щиты) на выходе блока сравнения сиг. типе достигается также дублировани- налов с выдержкой времени срабатываем блоков защиты каждой фазы,. что„ет двустабильный триггерный элемент, кроме дополнительных затрат, приводит который возвращает пусковой элемент при повышении надежности несрабаты- 3 и блокирует проверяемую защиту. В вания в режиме дежурства к снижению случае исправности проверяемого блока .надежности срабатывания при внутрен- осуществляется только возврат пусконих коротких замыканиях. вого элемента Гб ).

Известно устройство -для контроля Недостатком известного устройства исправности блока релейной защиты " to является то, что оно позволяет провеэлектроустановок, содержащее блок уп- рить исправность узлов и блоков заравления, включенный на входе блока щиты, но не обеспечивает проверки релейной защиты, выходной блок И, исправности токовых цепей. Кроме того, блок памяти и блок НЕ, причем блок большая часть отказов в ункционировапамяти и блок НЕ включены параллель- 15 нии релейной защиты происходит из-за но между контролируемым блоком ре- неправильной сборки или повреждения лейной защиты и выходным блоком И, токовых цепей в процессе эксплуатации. а дополнительный выход блока подсое- . Цель изобретения - расширение функдинен к блоку управления 3 5 ). циональных возможностей путем испольНедостатком данного устройства длящ зования в дифференциальных защитах контроля является то, что оно не пред- и защитах с тремя и более плечами на назначено для контроля токовых цепей объектах с двумя и более питающими защиты, а контролирует только блоки сторонами и повышение надежности за" самого реле защиты. Кроме того,исполь- щиты путем обеспечения возможности сазование этого устройства для контро- 2s мопроверки исправности цепей и элеменля исправности может привести к не- тов защиты в процессе эксплуатации. которому увеличению времени дейст- Поставленная цель достигается тем, вия защиты, что весьма нежелательно что согласно способу проверки исправв.дифференциальных и дифференциально- ности дифференциально-фазной защиты, фазных защитах таких ответственных 3в основанному на воздействии на защиту элементов энергетической системы, как сигнала снимаемого с защищаемого обътрансформаторы, генераторы, блоки екта, и .сравнении ожидаемой и реальгенератор-трансформатор и т. д. ной реакции защиты, а также блокиНаиболее близким к предлагаемомУ ровки на время проверки цепи выходно" является устройство для тестовой про- го отключающего сигнала защиты, при

„3s веРки Релеинои токовои заЩиты, соДеР- имитации внутреннего повреждения увежащее двустабильный триггерный эле- личивают подаваемый на защиту сигмент, его Реле-повторитель, блок фор- нал, пропорциональный дифференциаль" миРованиЯ тестовых сигналов, блок Ре- ному току, до уровня тока срабатывагистрации сигналов, блок сравнения ния исправной и правильно настроен40 сигналов и блок задержки. Блок форми ной защиты, при имитации внешних корования тестовых сигналов питается ротких замыканий увеличивают подавапеременным током и воздействует на 1емый на защиту дифференциальюй ток блок проверяемой защиты. При запуске в соответствии с током срабатываустройства пусковой триггерный we ния каждого участка тормозной ха-. мент и его повторитель запускают блок рактеристики исправной и правильно

4S формирования тестовых сигналов, воз- настроенной защиты, формируют сигдействуют на изменение тормозной ха- нал ожидаемой реакции защиты, равный рактеристики блока защиты, блокируют единице при имитации внутреннего поего выходные органы и запускают блдк вреждения и равный нулю при имитации

М ЗФ задержки, которыи воздеиствует íà. Ilep внешнего повреждения, в случае соввый вход блока сравнения сигналов. падения сигналов ожидаемой и реальНа второй вход этого блока поступа-: ной реакции защиты фиксируют исправет от проверяемого блока защиты сиг- ность защиты. нал через блок регистрации сигналов. Поставленная цель вустройстве доВ случае несовпадения сигналов от З3 стигается тем,что вустройство для дифблока задержки и от канала контроля ференциально-фазной защиты электроуспроверяемой защиты или от канала от- тановки с регулятором напряжения,содерключения ее (неисправность блока за magee трансформаторы тока, установленные

1003226 по концам защищаемого объекта, с присоединенным элементом преобразования входных величин, элемент торможения в установившемся режиме, к которому по цепи дифференциального тока при- 5 соединены преобразователь дифференциального тока, элемент торможения в переходном режиме, гармонический фильтр, а к выходу элемента торможения в установившемся режиме присоединен через дифференцирующий элемент первый элемент временной памяти, первый ключ и элемент сравнения, выход преобразователя диффер нциального тока через дифференцирующий элемент, второй элемент временной памяти, второй ключ, временной элемент присоединен к элементу сравнения и непосредственно к второму ключу, выход элемента торможения в переходном режиме присоединен к первому элементу временной памяти и к элементу сравнения, первый ключ по цепи управления присоединен к выходу элемента торможения в установившемся режиме, временной элемент выполнен в виде элемента памяти величины предшествующего режима, а выход преобразователя дифференциального тока соединен с входом элемента сравнения, элемент И, 39 введены узел проверки исправности дифференциальной и дифференциальнофазной защиты, два компаратора, элемент ЗАПРЕТ и выходной орган, причем вход первого компаратора присоединен к выходу гармонического фильтра, а выход - к входу элемента сравнения, вход второго компаратора присоединен к выходу элемента сравнения, а выходк основному входу элемента ЗАПРЕТ, выход которого присоединен к входу выходного органа, основные входы узла проверки присоединены к выходам элемента преобразования входных величин, основные выходы узла проверки присое- динены к входам элемента торможения в установившемся режиме, к выходу которого присоединен первый вспомогательный вход узла проверки, второй вспомогательный вход которого присоединен к выходу второго компаратора, а оба вспомогательных выхода узла проверки присоединены к запрещающим входам элемента ЗАПРЕТ.

Поставленная цель в первом варианте узла проверки исправности диффе- > ренциальной и дифференциально-фазной защиты достигается тем, что в устройство, .одержащее блок сравнения сигналов и двустабильный триггерный элемент, введены компаратор, элемент запуска проверки, элемент И, элемент коммутации и элемент изменения коэффициента преобразования, причем основные входы и выходы элемента изменения коэффициента преобразования являются соответственно основными входами и выходами узла контроля исправности защиты, вход компаратора является пер вым вспомогательным входом узла проверки исправности защиты, выход компаратора присоединен к выходу элемента И, к второму входу которого присоединен выход элемента запуска проверки, основные выходы элемента коммутации соединены с одним входом элемента сравнения сигналов, второй вход которого является вторым вспомогательным входом узла проверки исправности, первый выход двустабильного три ггерного элемента соединен с вспомогательным входом элемента коммутации.

Поставленная цель во втором варианте, узла проверки исправности дифференциальной и дифференциально-фазной защиты достигается тем, что в первый вариант узла проверки введен функциональный элемент, входы которого присоединены к входам узла проверки исправности, а выход соединен с входом компаратора.

Область применения предлагаемых вариантов узлов проверки исправности дифференциальной и дифференциальнофазной защиты различна.

Первый из вариантов узлов проверки используется для проверки исправности таких защит, которые содержат элемент, формирующий сигнал, пропорциональный арифметической сумме токов плеч защиты, вытекающему току или комбинации этих токов. В этом случае к входу компаратора подводится сигнал, отличный от нуля, если защищаемый объект обтекается током нагрузки, и равный нулю, если по защищаемому объекту ток нагрузки не протекает.

Второй вариант узла проверки исправности дифференциальной и дифференциально-фазной защиты используется применительно к таким защитам, которые не содержат перечисленных выше элементов, формирующих отличный от нуля сигнал, если защищаемому объекту обтекается током нагрузки, и равный нулю, если по защищаемому объекту ток нагрузки не протекает, В этом случае необ100

3226 10 ходимый сигнал формирутеся в функциональном блоке, входящем в состав самоГо устройства проверки.

На фиг,. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - принципиальная схема элемента преобразования входных величин и элемента изменения коэффициента преобразования; на фиг. 3 вЂ” принципиальная схема элемента коммута- В ции; на фиг. 4 - структурная схема первого варианта узла проверки исправности дифференциальной и дифференциально-фазной защиты на фиг. 5структурная схема второго варианта узла проверки исправности дифференциальной и дифференциально-фазной защиты.

Устройство (фиг. 1) содержит элемент 1 преобразования входных вели- 20 чин, присоединенный к трансформаторам тока защиты и предназначенной для преобразования вторичных токов трансформаторов тока в величины, удобные для работы защиты. Элемент 1 пре- образования входных величин имеет четыре входа 2, которые предназначены для присоединения к трансформаторам тока и четыре выхода 3, предназначенные для присоединения к основ- Зо ным входам 4 элемента 5 изменения коэффициентов преобразования (ЭИКП), ЭИПК 5 предназначен для ступенчатого изменения коэффициентов преобразования сигналов при самопроверке реле в условиях эксплуатации. ЭИКП 5 имеет также вспомогательные входы 6-8, которые предназначены для приема сигналов, ступенчато изменяющих коэффициенты преобразования сигналов элементом 5 ЭИПК, присоединения к цепям защиты. К выходам 9-12 элемента

5 ЭИКП присоединены входы элемента

13 торможения в установившемся режиме (БТУ) элемент 13 БТУ предназна" чен для обеспечения необходимой тормозной характеристики реле и имеет сигнал на выходе, пропорциональнйй разности сумии модулей токов плеч защиты и дифференциального тока. Такой алгоритм действия элемента 13 БТУ обеспечивает максимальный тормозной сигнал на выходе при внешнем коротком замыкании со 180 сдвигом токов о и отстутствие тормозного сигнала при внутреннем коротком замыкании и отсутствии сдвига между токами.

По цепи дифференциального тока элемент 13 БТУ связан с преобразователем 14 дифференциального тока (ПДТ) элементом 15 торможения в переходных режимах ЭТП и гармоническим фильтром 16 (ГФ).

Преобразователь!14 дифференциального тока содержит устройство, pac". щепляющее поступающий на него сигнал, пропорциональный дифференциальному току, на несколько составляющих с последующим выпрямлением и сглаживанием и предназначен для преобразования пе-, ременного сигнала, пропорционального дифференциальному току, в соответствующий сигнал постоянного -:îêà.

Элемент 15 тормож .ния в переходных режимах ЭТП предназначен для торможе" ния защиты в переходных режимах броска тока намагничивания и внешнего короткого замыкания. Он может быть выполнен на любом из известных в настоящее время принципов.

Гармонический фильтр 16 выполнен виде фильтра пятой гармоники и предназначен для торможения защиты в режиме работы защищаемого трансформатора с перевозбуждением, например, если он включен на отключенную с обратной стороны линию электропередачи высокого напряжения. В состав гармонического фильтра 16 входит выпрямительный мост, предназначенный для выпрямления и сглаживания выходного сигнала.

К выходу. преобразователя 14 подключен дифференцирующий элемент 17, который предназначен для выявления резкого изменения сигнала на выходе преобразователя 14 дифференциального тока.

К выходу дифференцирующего элемента 17 подключен элемент 18 временной памяти, предназначенный для запоминания наличия сигнала на его входе на время, равное, например 5-6 перио" дам проьыаленной частоты.

К выходу элемента 18 подключен ключ 19> предназначенный для коммута" ции сигйала, снимаемого с преобразователя 14 на;элемент 20 памяти.

Элемент 20 памяти предназначен для .запоминания величины сигнала на его входе на время, равное, например, 2:с и может быть выполнен по любой известной схеме.

К выходу элемента 20 памяти подключен,вход 21 элемента 22 сравнения.

Элемент 22 сравнения имеет шесть входов и один выход и может быть выполнен на серийном операционном уси10032 лителе в микросхемном исполнении или любом другом аналогичном устройстве.

Вход 21 элемента 22 сравнения предназначен для того, чтобы с выдержкой времени, определяемой элементом

18 временной памяти, скомпенсировать положительный сигнал, поступающий на вход 23 элемента сравнения. сигнал, поступающий на вход 21, является тормозящим. 1О

Вход 23 элемента 22 предназначен

-для действия на срабатывание.

Вход 24 элемента 22 предназначен для загрубления реле до уровня тока срабатывания, равного, например 0,4 номинального и выше в зависимости от величины поступающего на него сигна" ла.

Вход 25 элемента 22 предназначен для интенсивного торможения реле при щ внешних коротких замыканиях.

Вход 26 элемента 22 предназначен для торможения защиты в переходных режимах.

Вход 27 элемента 22 предназначен 2s для торможения защиты в режиме работы защищаемого трансформатора с ! . перевозбуждением, например, при рабате на находящуюся на холостом ходу линию электропередачи высокого .напряжения, если эта линия связи отключена с противоположного конца.

К выходу элемента 22 сравнения присоединен компаратор 28, предназначенный для формирования сигнала

35 на выходе в том случае, если входной сигнал превышает порог его срабатывания. Компаратор 28 может быть выполнен по типовой схеме.

К выходу компаратора 28 присоединен основной вход элемента ЗАПРЕТ 29.

Два другие входа элемента 29 - входы

30 и 31 являются запрещающими. Элемент ЗАПРЕТ 29 предназначен для формирования единичного сигнала на выходе в том случае, если имеется единичный сигнал на основном его входе и отсутствуют сигналы на запрещающих входах 30 и 31. Элемент ЗАПРЕТ 29 может быть выполнен как на основе

$0 стандартных логических ячеек, так и на основе компаратора в микросхемном исполнении.

К выходу элемента ЗАПРЕТ 29 присоединены входы выходного органа

32, предназначенного для формирования сигнала на отключение защищаемого объекта при появлении на еro входе единичного сигнала. Выходной

26 12 орган 32 может быть выполнен по любой из известных схем, например, с применением промежуточного реле, тиристора и т.д.

Компаратор 33 присоединен к выходу гармонического фильтра 16 и предназначен для формирования на выходе единичного сигнала при превышении величиной входного сигнала порога его срабатывания к выходу компаратора 33 присоединен вход 27 ,элемента 22 сравнения.

Компаратор 34 присоединен к выходу элемента 13 ЭТУ и выполняет функции, аналогичные описанным для компаратора 33, его выход присоединен к входу 25 элемента 22 сравнения.

Дифференцирующий элемент 35, подключенный к выходу элемента 13 торможения, предназначен для выполнен ния функций, аналогичных функциям дифференцирующего элемента 17.

Элемент 36 временной памяти, подключенный к выходу элемента 35, также выполняет функции, аналогичные функциям элемента 18 временной памяти, но запоминает сигнал на время, равное 7-9 периодам промышленной частоты.

Ключ 37,подключенный к элементу 36, предназначен для коммутации загрублящих сигналов на вход 24 элемента 22 сравнения. (К загрублящим сигналам относятся сигнал о работе устройства регулирования напряжения под нагрузкой и сигнал от элемента 13 ЭТУ ).

Кроме того, ключ 37 дает возможность регулировать величину начального загрубляющего сигнала, обеспечивающего ток срабатывания защиты при открытом положении ключа 37 на уровне, равном

0,3-0,5 номинального тока защищаемого трансформатора.

Входы элементов 18 и 36 временной памяти соединены с выходом элемента

15 торможения в переходных режимах для того, чтобы обеспечить с помощью элементов открытое состояние ключа 37 и закрытое состояние ключа 19 в течение всего времени переходного процесса.

Вход 26 элемента 22 сравнения соединен с выходом элемента 15 для обеспечения торможения защиты при переходных процессах бросков тока намагничивания и внешних коротких замыканий, 13 1003

Вход компаратора 38 присоедйнен к выходу элемента 13 ЭТУ. Компаратор

38 выполняет функции, аналогичные описанным ранее для компараторов 33 и 34.

К выходу компаратора 38 присоединен вход элемента И 39, предназначенного для формирования единичного сигнала на выходе только при одновременном наличии единичных сигналов на обоих его входах. io

Второй вход элемента И 39 присоединен к выходу элемента 40 запуска проверки, предназначенного для формирования сигнала запуска проверки исправности защиты. В состав элемента 40 за пуска проверки входит электрическая кнопка и электронные часы, причем выходы этих элементов соединены параллельно и являются выходом элемента 40, К выходу элемента И 39 присоеди- 20 нен вход 41 элемента 42 коммутации, предназначенного для коммутации ряда сигналов, необходимых для проверки исправности защиты.

Элемент 42 коммутации имеет основ-25 ной вход 41, предназначенный для приема сигнала запуска проверки и дополнительный вход 43, предназначенный для проверки сигнала о неисправности .

Выходы 44-46 элемента 42 коммутации зв предназначены для выдачи на входы

6-8 элемента 5 ЭИКП сигналов, изменяющих коэффициенты передачи элемента ЭИКП, а выход 47 элемента 42 коммутации предназначен для выдачи сиг- З нала ожидаемой реакции защиты на первый вход элемента 48 сравнения сигналов.

Второй вход элемента 48 сравнения сигналов соединен к выходу компаратора 28, а сам элемент 48 предназначен для формирования на выходе единичного сигнала, если на его входы поступают различные сигналы (на один вход ,единичный сигнал, а на другом входе нет сигнала). Элемент 48 соавнения сигналов может быть выполнен либо на базе сумматора (с различными знаками суммируемых сигналов) с последующим выпрямлением, либо на базе стандартных логических ячеек.

К выходу элемента 48 сравнения сигналов присоединен вход двустабильного триггерного элемента 49, предназначенного для фиксации сигнала, поступающего на него с выхода элемента 48.

Выход 50 двустабильного тряггерного элемента 49 соединен с входом 43

226 14 элемента 42 коммутации для того, чтобы запретить высвечивание сигнала об у спешном о кон чан и и про верки в том случае, если на вход элемента 49 по ступит сигнал о неисправности защиты с элемента 48, Выход 51 двустабильного триггерного элемента 49, являющийся выходом сигнала о неисправности защиты, соединен с запрещающим входом 30 элемента ЗАПРЕТ 29 для блокирования защиты в случае ее неисправности-.

Выход элемента 39 И соединен с запрещающим входом 31 элемента ЗАПРЕТ 29 для того, чтооы воспрепятствовать ложному действию защиты в процессе ее проверки.

На фиг. 2 приведены принципиальные схемы элемента 1 преобразования входных величин и элемента 5 изменения коэффициентов преобразования. Элемент 1 ЭПВВ содержит четыре входа

2, которые предназначены для присоединения к трансформаторам тока плеч защиты и четыре выхода 3 для присоединения к элементу 5. ЭИПК, К входам

2 элемента l ЭПВВ присоединены входные трансформаторы 52 с подключенными к их вторичным обмоткам резисторами 53 предназначенными для преобразования на входах 2 токов s пропорциональные напряжения. Резисторы 52 через выходы 3 подключены к входам 4 элемента

5 ЭИПК, к которым через входные резисторы 54 подсоединены инвертирующие входы соответствующих операционных усилителей 55 в микросхемном исполнении. Резисторы 56-58 предназначены для создания цепей обратной связи соответствующих операционных усилителей 55, предназначенных для выработки. сигналов, пропорциональных токам плеч защиты. Последовательно с резисторами 56 соединены размыка,ющие контакты реле 59, обмотка которого одним концом присоединена к входу 6, а другим,- к общему проводу.

Реле 59 предназначено для ступенчатого одновременного изменения коэффициентов преобразования всех трех сигналов, поступающих на входы 4 эле" мента 5 ЭИКП.

Контакты реле 60 включены последовательно с параллельно включенными резисторами 56 и 57 в цепь обратной ,связи.

Обмотка реле 60 включена между входом 7 и общим проводом. Реле 60 пред" назначено для ступенчатого одновре15 1003226 16 менного изменения коэффициентов пре- В качестве распределителя 76 может образования всех трех сигналов, по- быть использован, напр имер, шаговый ступающих на входы 4 элемента 5 ЭИКП. искатель или любая из известных схем

Резисторы 58 предназначены для на полупроводниковых элементах, выограничения максимального коэффици- s полняющих аналогичные функции. ента преобразования сигналов, посту- Диоды 77 предназначены для защиты пающих на входы 4 элемента 5 ЭИКП ° активных полупроводниковых элеменРезисторы 61 предназначены для ком- тов от пробоя вследствие перенапряжепенсации дрейфа нулей соответству- ний, возникающих при прерывании тока ющих усилителей, а резисторы 62 и 63 о в цепях обмоток реле 59, 60, 72, 75. также, как и резисторы 6 1 присоеди- Резистор 78 и транзистор 79 предназнены к неинвертирующим входам усили- начены для фиксации того факта, что телей 55 на нуль. Выходы соответству- цикл проверки закончен. Коллектор ющих усилителей 55 соединены с выхо- транзистора 79 присоединен к дополдами 9-11 элемента 5 ЭИКП. нительному входу 43, а в цепь его

К выходам усилителя 55 через ре- эмиттера включен резистор 80, предзисторы 64 присоединен инвертирующий назначенный для ограничения тока до вход усилителя 65, предназначенного величины, допустимой для светодиода для выработки сигнала, пропорциональ- 81, светодиод 81, включенный посленого дифференциальному току защиты. 26 довательно с резистором 80 в цепь

Резисторы 66-68 предназначены для эмиттера транзистора 79, предназначен обеспечения обратной связи усилителя для фиксации исправного состояния

65, резистор 69 служит для компенса- проверяемой защиты, выявленного в ции дрейфа нуля, а резисторы 70 и результате проверки.

71 вЂ” для установки нуля усилителя 65.>5 Первый вариант узла проверки

Размыкающие контакты реле 60, включен- исправности дифференциальной и дифные последовательно с резистором 68 ференциально-фазной защиты (фиг. 4) предназначены для имитации погрешно- содержит вышеописанные элементы и сти трансформаторов тока. связи, Размыкающие контакты реле 72,вклю- sî Второй вариант узла проверки исченные последовательно с резистором правности дифференциальной и диффе66 в цепь обратной связи усилителя ренциально-фазной защиты (фиг. 5)

65, предназначены для ступенчатого содержит вышеописанные элементы и усиления коэффициента преобразования связи, но в его состав дополнительно элемента 5 ЭИКП по цепи дифференци- 35 введен функциональный элемент 82, ального тока. Обмотка реле 72 включе- входы которого соединены с выходами на между входом 8 и общим проводом. элемента 5 изменения коэффициентов

Элемент коммутации (фиг. 3) имеет преобразования ЭИКП, а выход с вхозапускающий вход 41, предназначенный дом компаратора 38. Элемент 82 преддля запуска элемента коммутации, до- 4О назначен для формирования сигнала полнительный вход 43, предназначен- на выходе в там случае, если по заный для обеспечения правильной сиг- щищаемому объекту протекает ток, и нализации результатов проверки, основ- может быть выполнен, например, по ные выходы 44-46, предназначенные любой из известных схем, формируюдля выдачи си гналов, ступенчато изме-4 щих выходной си гнал, пропорционал ьняющих коэффициенты преобразования ный сумме модулей входных сигналов. элемента ЭИКП .и дополнительный выход Предлагаемое устройство для диф47, предназначенный для выдачи сиг- ференциально-фазной защиты электронала ожидаемой реакции защиты. установки (фиг. 1) работает следуюК запускающему входу 41 присоеди- щим образом. нен резистор 73 и транзистор 74, При нормальной работе защиты (кровключенный по схеме эмиттерного по- ме режима проверки) элемент 1 ЭПВВ вторителя, в цепь эмиттера которого преобразует токи трансформаторов включена обмотка реле 75. Резистор тока в сигналы, удобные по величине

73 транзистор 74 и реле 75 преднаэ- для нормальной работы защиты. Коэф-!

s5 начены для обеспечения выдачи пита- фициент преобразования при этом осния на распределитель 76 в течение тается постоянным по всем сигналам. всего времени, пока на вход 41 посту- При нормальной работе защищаемопает запускающий сигнал, го объекта и отсутствии повреждения

3226 18

100 г0 налов, поступающих на его входы 21 и 23 равной изменению сигнала, пропорционального дифференциальному то,ку. На вход 26 элемента 22 сравнения в этом режиме поступает сигнал от

2s элемента 15, который оказывает тор" мозящее действие. Кроме того, в этом режиме сигнал с элемента 15 открывает также элемент 36 временной памяти и ключ 37.. С ключа 37 на вход 24

З0 элемента 22 сравнения также выдается дополнительный тормозной сигнал, эа- грубляющий ток срабатывания защиты примерно до уровня 0,4 номинального тока защищаемого трансформатора.

Срабатывание защиты происходит в .тот момент, когда действие сигнала, пропорционального дифференциальному току, H поступающего на вход 23 зле" мента 22 сравнения, преодолевает тормозное действие. сигналов, поступающих на входы 21, 24 и 26 элемента

17 в окружающей части системы сигйал, пропорциональный дифференциальному току, не претерпевает резких изменений, нет резкого изменения сигнала на выходе преобразователя дифференциального тока 14, нет существенного по величине сигнала на выходе дифференцирующего элемента 17, не запускается элемент временной памяти

18. В результате этого единственный 0 сигнал, действующий на срабатывание защиты, и поступающий на вход 23 эле мента 22 сравнения, уравновешивается таким же по величине тормозным сигна" лом, поступающим на вход 21 элемента 1

22 сравнения. Остальные сигналы, поступающие на входы элемента 22 сравнения являются тормозящими и не могут привести к срабатыванию защиты.

В результате положительного сигнала на выходе элемента 22 сравнения не возникает, компаратор 28 не срабатыва ет, не срабатывают и последующие элементы 29 и 32. Защита в целом на отключение не действует.

При коротком замыкании в зоне защиты сигнал на выходе преобраэовате" ля 14 дифференциального тока резко увеличивается, и на выходе дифференцирующего элемента 17 появляется положительный сигнал, под воздействием которого срабатывает- элемент 18 временной памяти, запоминая факт появления положительного сигнала на своем входе на время, равное 5-6 периодам промышленной частоты. Под воздействием сигнала, поступающего с элемента 18 временной памяти, ключ 19 закрывается на то же самое время, не пропуская на элемент 20 памяти сигнал пропорциональный новому, увеличившему ся значению дифференциального тока.

Элемент 20 памяти запоминает значение сигнала, пропорционального величине дифференциального тока до его увеличения. Этот сигнал и выдается на вход

21 элемента 22 сравнения.

На вход 23 элемента 22 поступает сигнал, пропорциональный новому, увеличившемуся значению дифференциально50

ro тока. В результате этого на выходе элемента 22 сравнения на время, равное 5-6 периодам промышленной частоты, появляется сигнал, пропорциональный разности увеличившегося значения дифференциального тока и его предыдущего значения, Под воздействием этого сигнала срабатывает компаратор 28 и выдает сигнал на основной вход злемента,ЗАПРЕТ 29. Поскольку на запрещающих входах 30 и 31 элемента 29 сигналов нет, элемент ЗАПРЕТ выдает единичный сигнал на вход выходного органа 32, который, срабатывая выдает сигнал нв отключение защищаемого обьекта.

Если внутреннее короткое замыкание сопровождается появлением зна" чительной апериодической составляющей в первичном токе и переходными процессами в трансформаторах то- . ка, то в течение всего времени переходного процесса на выхо;е элемента

15 имеется сигнал, поддерживающий элемент 18 временной памяти в открыТоМ состоянии, а ключ 19 в закрытом состоянии, обеспечивая воздействие на элемент 22 сравнения разности сигl22 сравнения.

Быстродействие предлагаемого уст" ройства защиты, как и быстродействие известных защит, обеспечивается за счет правильного выбора типа элемента 15 торможения в переходных режимах и величины сигнала, подаваемого с него на элемент 22 сравнения.

При витковом замыкании на защищаемом трансформаторе изменение дифференциального тока мало (15".203 номинального тока). При этом заметного переходного процесса в трансформаторах тока не будет, на выходе элемента 15 также практически нв будет сигнала и защита сработает со своим минимальным ТОКоН срабатывания, равным 103 номинального тока по цв19 100322 пи элементов 5., элемента 14, элемента 22, компаратора 28, элемента 29 и 32 °

Чувствительность защиты в этом режиме определяется конструкцией эле- S мента 14, а также порогом срабатывания компаратора 28.

При дей ст вии устрой ст ва ре гулирования напряжения защищаемого трансформатора под нагрузкой (РПН) ток в дифференциальной цепи тоже. может возрасти, в результате чего ключ 19 закрывается и на входы 23 и 2 1 эле1 мента 22 опять поступают различные по величине сигналы, что может привести к ложному действию защиты.

Для предотвращения ложного действия в этом режиме сигнал от РПН заводится на ключ 37, и загрубляет защиту на все время действия РПН до уров- 2в ня примерно 0,4 номинального тока за" щищаемого трансформатора (или выше, если на ключ 37 поступает дополнительный тормозной сигнал от элемента 13 торможения ). 25

Величина тока срабатывания в этом режиме может быть увеличена, если токи небаланса в номальном режиме окажутся соизмеримыми с ней (напри, мер, при большом диапазоне регулиро- щ вания напряжения).

При включении защищаемого трансформатора на холостой ход может возникнуть большой по величине бросок тока намагничивания. В этом случае защита запускается по рабочей цепи и на вход 23 элемента 22 сравнения поступает сигнал больший, чем на вход

21. Недействие же защиты обеспечивается за счет тормозного сигнала, поступающего на вход 26 элемента 22 с элемента 15 торможения в переходных режимах.

Если при включении защищаемого трансформатора броска тока намагничивания не возникает, а дифференци" альный ток увеличивается на величину установившегося значения тока намагничивания, то недействие защиты обеспечивается выбором ее минимального тока срабатывания большим установившегося тока намагничивания, т.е. регулировкой порога срабатывания комгаратора 28.

При увеличен м тока намагничивания

5S защищаемого трансформатора за счет его перевозбуждения, например, при отключении с обратного конца линии электропередачи высокого напряжения, 6 20 второй конец которой остается подключенным к защищаемому трансформатору, недействие защиты обеспечивается за счет тормозного действия сигнала, снимаемого с гармонического фильтра 16 (с входящими в его состав выпрямителем), включенного на выход элемента 5 ЭИКП. При этом срабатывает компаратор 33 и выдает тормозной сигнал на вход 27 элемента 22 сравнения, в результате чего защита загрубляется до необходимого уровня в течение всего времени работы защищаемого трансформатора с перевозбуждением.

При подключении к защищаемому трансформатору дополнительной нагрузки дифференциальный ток тоже может скачкообразно возрасти. При этом недействие защиты обеспечивается за счет элемента 13 торможения. Сигнал на выходе элемента 13 пропорционален разности суммы модулей токов плеч защиты и модуля дифференциального тока. Этот сигнал максимален при 180о сдвиге токов на плечах защиты и равен нулю при сдвиге, равном 0 градусов. При работе защищаемого трансформатора под нагрузкой сигнал на выходе элемента 13 торможения увеличивается с ростом нагрузки. Таким образом при скачкообразном росте нагрузки сигнал на выходе элемента 13 также скачкообразно возрастает и на выходе дифференцирующего элемента 35 появится положительный си гнал, который запускает элемент 36 временной памяти, в результате чего открывается ключ 37 и сигнал с элемента 13 поступает на вход 24 элемента 22, обеспечивая загрубление защиты в фун кции от тока на груз ки защищаемого трансформатора. Ток срабатывания защиты при этом всегда остается выше тока небаланса.

При коротком замыкании вне зоны защиты сигнал на выходе элемента 13 торможения резко возрастает. Если он превышает величину, соответствующую вытекающему из эоны защиты току, примерно равному 2003 от номинального, срабатывает компаратор 34 и выдает на вход 25 элемента 22 сравнения большой тормозной сигнал, который надежно блокирует срабатывание защиты в этом режиме.

Если внешнее короткое замыкание сопровождается переходным процессом, то недействие защиты обеспечивается дополнительно блоком 15 торможения.

1003226

Проверка исправности защиты в процессе эксплуатации выполняется следующим образом.

Запуск проверки осуществляется либо вручную кнопкой, входящей в состав элемента 40 запуска проверки, либо электронными часами, входящими в состав этого же элемента. Поскольку проверка исправности защиты осуществляется воздействием реальных токов нагруз- ки защищаемого объекта на проверяемую защиту, запуск проверки должен осуществляться лишь в том случае, если по защищаемому объекту протекают токи нагрузки, хотя бы очень небольшие по величине. Наличие токов нагрузки на защищаемом объекте контролируется компаратором 38, подключенным к выходу элемента 13 торможения. Если защищаемый трансформатор обтекается током 2в нагрузки, на выходе элемента 13 имеется сигнал, компаратор 38 срабатывает и выдает единичный сигнал на один из входов элемента И 39. На второй вход этого элемента поступает сигнал с элемента 40 запуска проверки при этом на выходе элемента 39 появляется единичный сигнал, который поступает на запрещающий вход 31 элемента

ЗАПРЕТ 29 и блокирует цепь отключаю- 30 щего сигнала проверяемого устройства защиты на все время проверки. Кроме того, сигнал с.выхода элемента И 39 поступает на запускающий вход 41 элемента 42 коммутации, в результате че- 3

ro элемент 42 начинает работать.

На первом шаге его работы выдается единичный сигнал на выходы 44 и

47, При этом сигнал с выхода 47 элемента 42 коммутации поступает на вход 6 4в элемента 5 ЭИКП и увеличивает коэффициент передачи по дифференциальному току. При этом скачком увеличивается сигнал, пропорциональный дифференци" альному току на выходе 12 элемента

5 ЭИКП. Устройство защиты ощущает это как возникновение короткого замыкания на защищаемом объекте и срабатывает, как это было описано ранее, по цепи следующих элементов 14, 17, 18, 19, 20, 22 и 28. Элемент ЗАПРЕТ 29 при этом не сработает, так как íà его запрещающий вход 31 выдан: сигнал, защищаемый объект отключаться не будет. Сигнал с выхода компаратора 28 поступает на вход элемента 48 сравИ нения сигналов, на. второй вход которого поступает единичный -сигнал с выхо-. да 47 элемента 42 коммутации. Поскольку сигналы на выходах элемента 48 сравнения сигналов равны между собой, на выходе этого элемента сигнал отсутствует, нет сигнала на входе и выходах двустабильного триггерного элемента 49 и проверка продолжается.

На втором шаге работы элемента 42 коммутации снимаются сигналы с его выходов 44 и 47 и выдает=я сигнал на выход 45, соединенный с входом 7 элемента 5 ЭИКП. При этом коэффициенты передачи элемента 5 ЭИКП одновременно по цепям всех входных сигналов увеличиваются скачком до одного и того же значения, имитируя внешнее удаленное короткое замыкание со значительной погрешностью трансформаторов тока. Если защита исправна, то она не срабатывает и проверка продолжается.

На третьем шаге работы элемента 42 коммутации снимается сигнал с выхода

45 и выдается сигнал на выход 46. При этом коэффициенты передачи элемента

5 ЭИКП по цепям всех входных сигналов увеличиваются скачком до нового значения, большего предыдущего, имитируя близкое внешнее короткое замыкание с большими токами короткого замыкания и значительной погрешностью трансформаторов тока. Если защита исправна, то она не сработает.

В этом случае на следующем шаге работы элемента 42 коммутации снима" ются сигналы со всех его выходов и загорается входящий в состав элемента

42 светодиод, сигнализирующий, что проверка закончена и реле исправно.

После возврата кнопки, входящей в состав элемента 40 запуска проверки в исходное состояние (если производил" о ся ручной запуск проверки) или после того, как электронные часы, входящие в состав элемента 40 снимут сигнал (если проверка запускалась автоматически} элементы 40, 39, 42, 48, 49 и 29 возвращаются в исходное состояние .

Если в процессе проверки иэ-эа возникшей в схеме устройства защиты неисправности не произошло срабатывайия защиты на первом шаге работы элемента 42 коммутации при имитации внутреннего короткого замыкания, или защита излишне сработала на втором или ,третьем шаге работы элемента 42 (при имитации внешнего короткого эамыкайия), то сигнал ожидаемой реакции защиты, подаваемый с выхода 47 элемента 42 коммутации на один, вход .

10032

23 элемента 48 сравнения сигналов, и сигнал, подаваемый с выхода компаратора 28 устройства защиты на второй вход элемента 48 сравнения сигналов, окажутся неравными,на выход Е элемен- 5 та 43 с небольшой выдержкой времени появится сигнал, который, поступив на вход двустабильного триггерного

/ элемента 49, изменит состояние этого элемента. Сработав, двустабильнйй триггерный элемент 49 останется в сработавшем состоянии и на его выходе

51 появится единичный сигнал, а сигнал с выхода 50 не поступает больше на вход 43 элемента 42 коммутации, в результате чего после окончания проверки не загорается входящий в состав элемента 42 светодиод, сигнали- зирующий исправное состояние устройства защиты. Сигнал, снимаемый с вы- 20 хода 51 двустабильного триггерного элемента 49, блокирует неисправное устройство защиты, воздействуя на элемент ЗАПРЕТ 29 (на его запрещаю, щий вход 30), а также высвечивает на щите управления табло ЗАЩИТА НЕИСПРАВНА. Кроме того, загорается входящий в состав элемента 40 светодиод

ЗАЩИТА НЕИСПРАВНА;

После устранения неисправности 30 двустабильный триггерный элемент 49 возвращается в исходное состояние нажатием входящей в его состав кнопки.

Элемент 1 преобразования входных величин (фиг. 2) работает следующим образом. Его входы 2 соединены с трансформаторами тока защиты и к ним подводятся токи плеч защиты. Эти токи трансформируются во вторичные обмотки входных трансформаторов 52 и обте- кают балластные резисторы 53, вызывая на последних падения напряжений, пропорциональные соответствующим токам. Элемент 5 изменения коэффици ентов преобразования (фиг. 2) работает следующим образом. Падения напряжений на резисторах 53 элемента

1 ЭПВВ подводятся к инвертирующим входам операционных усилителей 55, вызывая на выходах этих усилителей пропорциональные поступающим на входы

4 токам выходные сигналы, подводящиеся к выходам 9-11, связанным с входными цепями, защиты, Первоначальная установка операционных усилитеИ леи 55 на нуль осуществляется при помощи потенциометров 63, присоединенных к неинвертирующим входам усилителей 5" crepe= резисторы 62. Резис26

24 торы 61 предназначены для компенсации дрейфа нуля. Коэффициент передачи сигналов с входов 4 на выходы 9-11 соответственно зависит, в частности, от величины резисторов 56-58, включенных в цепь обратной связи усилителей 55. Нормально эти резисторы включены параллельно и коэффициент пере дачи К „)чинимален

"ВЬ|Х; пер вх.

1 где О,„- напряжение выходного сигнала на 1-ом выходе элемента

ЭИКП1 величина тока на j-ом входе блока БПВВПК, связанном с i-ым выходом.

При поступлении сигнала на вход 7 элемента 5 ЭИКП срабатывает реле 59 и размыкает свои контакты, разрывая цепи резисторов 56 в цепях обратных связей всех трех операционных усилителей 55. При этом коэффициент передачи по цепям всех трех сигналов скачком возрастает до значения К„

Е 1

Если сигнал с входа 7 элемента

ЭИКП снят, а выдан сигнал на вход 8 этого элемента, то срабатывает реле

60, размыкая свои контакты и разры" вая цепи резисторов 56 и 57, включенных в цепи обратных связей всех трех операционных усилителей 55. При этом коэффициент передачи по цепям всех трех сигналов скачком возрастает до значения Кл (K „ р ) К„р },которое, г1 в частности,. определяется величиной резистора 58, Если снять сигналы с входов 7 и 8, то элемент ЭИКП вернется в исходное состояние.

Входы всех трех операционных усилителей 55 связаны через резисторы 64 с входом операционного усилителя 65, сигнал на выходе которого примерно пропор цион ален дифференциал ь ному току. Первоначальная установка на нуль усилителя 65 осуществляется резистором 71, резистор 69, обеспечивает компенсацию дрейфа нуля, резисторы 64 настраиваются таким образом, что на выходе усилителя 65 в режиме работы защищаемого объекта существует (за счет разбаланса операционных усилителей 55 и резисторов 64 ) небольшой разбаланс, имитирующий наличие дифференциального тока за счет погрешностей измерительных трансформаторов

25 1003 тока и других причин. Этот разбаланс, выставленный резисторами 64, может составлять доли процента нормального сигнала.(имеется ввиду сигнал на выходе 12 элемента ЭИКП при отсутствии тока, вытекающего из зоны защиты ) и определяется в соответствии с тормозной характеристикой (зависимостью тока от сквозного тока или другой аналогичнои зависимостью)

) 1О устройства защиты. Таким образом, при наличии тока нагрузки, обтекающего защищаемый обьект, на выходе

12 элемента ЭИКП всегда присутствует малый по величине сигнал, не мешающий нормальной работе защиты, но необходимый для проверки ее исправ" ности. Коэффициент передачи по цепи дифференциального тока определяется, в частности, общим сопротивлением 2В трех включенных параллельно резисторов 66,67 и 68.При поступлении сигна ла на вход 6элемента ЭИКП срабатывает реле 72 и, размыкая свои контакты, разрывает цепь резисторов 66 и 68 в цепи обратной связи операционного усилителя 65. Это приводит к тому, что коэффициент передачи по цепи дифференциального тока резко увеличивается и, тем самым, осуществляется ими- 30 тация короткого замыкания в зоне действия защиты. При поступлении сигнала на вход 8 срабатывает реле 60 и своими размыкающими контактами размыкает, кроме цепей отмеченных ранее резисто-з ров 56 и 57, цепь резистора 68, несколько увеличивая тем самым коэффициент передачи по цепи дифференциального тока, т.е. имитируя возросшую погрешность трансформаторов тока защиты при внешнем коротком замыкании.

Таким образом, элемент ЭИКП может работать в следующих основных режимах: сигналы на выходах 6-8 отсутствуют, элемент ЭИКП осуществляет преобразование входных сигналов защиты, необходимое для ее нормальной работы; на вход 6 поступает сигнал, ЭИКП резко увеличивает коэффициент передачи по цепи дифференциального тока, имитируя режим короткого замыкания в зоне действия защиты; на вход 7 поступает сигнал, ЭИКП увеличивает коэффициент передачи по цепям токов плеч защиты, имитируя короткое внешнее удаленное замыкание, сопровождающееся небольшой погрешностью трансформаторов тока на вход 8 поступает сигнал, ЭИКП резко увеличивает коэф226 26 фициент передачи по цепям токов плеч защиты и несколько увеличивает дополнительно коэффициент передачи по цепи дифференциального тока, имитируя близкое внешнее короткое замыкание с большими токами в плечах защиты, сопровождающееся значительными погрешностями трансформаторов тока, Элемент 42 коммутации (фиr. 3) работает следующим образом.

При отсутствии сигнала на запускающем входе 41 основная часть элемента 42 обесточена. Отсутствуют сигналы на выходах 44-47. При подаче положительного сипнала на запускающий вход 41 открывается транзистор 74, работающий в режиме эмиттерного повторителя, что приводит к срабатыванию реле 75.,Сработав, реле 75 замыкает свои контакты и выдает питание на распределитель 76, в качестве которого может быть, например, использован шаговый искатель с обмоткой, включенной через его собственные служебные контакты. Более перспективно использовать в качестве распределителя 76 полупроводниковые схемы из числа известных и выполняющие функции, аналогичные функциям шагового искателя.

При запитывании распределителя 76 через контакты 75 распределитель начинает работать. При этом он поочередно на несколько десятых долей секунды выдает сигнал вначале на выходы

44 и 47, затем на выход 45 и, наконец, на выход 46 элемента коммутации.

На последнем шаге сигнал с выхода 46 снимается и выдается сигнал на резистор 78 и базу транзистора 79, после чего распределитель 76 приостанавливает свою работу. Если в процессе проведенной проверки оказалось, что проверяемая защита исправна, то на вход 43 элемента 42 коммутации поступает положительный сигнал. Тогда после того, как распределитель выполнит последний шаг в своей работе и выдаст положительный сигнал на базу транзистора 79, этот транзистор открывается и пропускает ток по цепи резистора 80 и светодиода 81, который, загораясь, указывает на то, что проверка закончена и защита исправна.

Если же в процессе проверки исправности была выявлена неисправность, положительный сигнал с входа 43 элемента 42 коммутации,как указывалось

10032

27 выше, снимается и светодиод 81 не загорается.

Диоды 77, входящие в состав элемента 42 коммутации, предназначены для защиты полупроводниковых приборов, входящих в состав элемента 42 от повреждений, связанных с перенапряжениями, возникающими при обесточивании реле 75, а также реле Я, 60 и 72, присоединенных к выходам

44, 45 и 46 элемента 42 коммутации.

Первый вариант узла проверки исправности дифференциальной и дифференциально-фазной защиты (фиг. 4) работает так, как это описано выше, и предназначен для использования преимуществейно совместно с вновь разрабатываемыми защитами, содержащими большое количество полупроводниковых элементов. При этом вход компаратора 38 соединен с вспомогательным входом контролируемой защиты, на который выдается сигнал, пропорциональный сумме модулей токов плеч защиты, вытекающему току или другой аналогичный сигнал, отличный от нуля при наличии токов нагрузки защищаемого объекта и равной нулю в режиме холостого хода защищаемого объекта и при отключенном защищаемом ЗО объекте.

Второй вариант устройства для проверки исправности дифференциальной и дифференциально-фазной защиты(фиг.5) работает так, как это было описано

35 выше, но в отличие от предыдущего варианта, содержит фун кци он ал ьный элемент 82, сигнал на выходе которого отличен от. нуля в том случае, если защищаемый объе кт обте кает ся то- 40 ками нагрузки. Предназначен второй вариант устройства для проверки исправностии (фи г. 5) для использования совместно с защитами, не содержащими выхода, с которого можно было бы фЯ снять сигнал, пропорциональный сумме модулей токов или другой, отличный от нуля при наличии .токов нагрузки защищаемого объекта и равный нулю в режиме холостого хода защищаемого объекта и при отключенном защищаемом

56 объекте.

Из приведенного выше описания работы схемы очевидно, что описанные узлы проверки исправности дифференциальной и дифференциально-фазной защиты успешно реализуют предлагаемый способ проверки исправности дифференциальной защиты для случая защиты с

26 28 тремя и более плечами. Для защиты имеющей два плеча (например, защита генератора, двигателя, двухобмоточного трансформатора и т.д,) схема элемента изменения коэффициента преобразования может быть упрощена. Внешние короткие замыкания целесообразно и в этом случае имитировать так, как это было описано применительно к защите автотрансформатора. Внутренние же короткие замыкания можно имитировать, например, закорачивая цепь обратной связи усилителя 55 одного из плеч защиты или переключая входные цепи с инвертирующего на неинвертирующий вход контактами реле

72. Структурная схема предлагаемого устройства проверки при этом не меняется.

В пр едла гаемом устр ой ст ве а втоматические проверки исправности защиты в процессе эксплутаации сильно сокращают время обнаружения многих неисправностей и повышают готовность защиты к выполнению своих функций за счет того, что своевременно выявленные (и в последствии устраненные персоналом) неисправности уже не смогут привести к отказу в функционировании защиты в режимах внутреннего или внешнего короткого замыкания, а также в нормальном режиме работы. Имеющаяся в схеме защиты схемная, функциональная, информационная и другая избыточность облегчает процесс выявления неисправностей, так как повреждение какого-либо одного элемента (например, повреждение типа обрыв элемента 22 сравнения, повреждения типа короткое замыкание элемента 36, 37, 33, 34 и т.д.) в нормальном режиме работы защищаемого объекта, как правило, не приводят к ложному действию защиты.

Введение элемента изменения коэффициента преобразования позволяет обеспечить проверку исправности самого устройства защиты и ее токовых цепей после окончания монтажных или наладочных работ даже при черезвычайно малых (порядка 5-10 от номинального) токов нагрузки, протекающих по защищаемому объекту. Это позволяет не допустить ввода в эксплуатацию неисправной защиты, что дополнительно повышает ее надежность, так как большое количество отказов в функционировании дифференциальных защит, как известно, обусловлено ошибками обслуживающего

26 30 них и внутренних коротких замыканий посредством увеличения соотношения преобразованных сигналов плеч защиты к первоначальным и увеличением соотношения дифференциального сигнала к исходному соответственно позволяет проверить исправность как самого устройства защиты, так и его токовых цепей в процессе эксплуата 1ии даже при весьма низких токах нагрузки, обтекающих защищаемый объект. Предлагаемый в способе проверки метод имитации внутреннего короткого замыкания посредством скачкообразного увеличения коэффициента преобразования дифференциального тока позволяет расширить область применения способа, например, на класс дифференциально-фазных защит объектов с тремя и большим количеством плеч защиты прй наличии переменных потоков мощности (напри" мер, на защиты автотрансформаторов с тремя сторонами), где прототип не мог быть применен.

Таким образом, способ проверки исправности дифференциальной и диф" ференциально-фазной защиты позволяет выявить большее количество неисправностей и применим к более широкому классу контролируемых объектов, чем прототип, т.е. имеет по сравнению с прототипом более широкие функ циональные возможности.

29 10032 персонала во время монтажа и наладки защит.

Введение в состав устройства защиты компараторов 33 и 34, а также выделение цепи торможения от гармони- 5 ческого фильтра 16 в отдельную цепь, минуя элемент временной памяти 36 и ключ 37, обеспечивает более высокую селективность (поскольку интенсивность тормозного сигнала, например, от ком- в паратора 34 может быть принята весьма большой и не зависит от режима работы защищаемого объекта) и надежность несрабатывания защиты (поскольку появляются параллельные цепи, каждая из 5 которых может заблокировать действие защиты в случае необходимости ), Теперь повреждение, нвпример, элементов

36 и 37 не может привести к ложному действию защиты на трансформаторе, ра20 ботающем с перевозбуждением, так как защита в этом режиме блокируется по цепи элементов 16 и 33. В свою очередь . повреждение элементов 16 и 33 не приведет к отказу защиты, например, в переходном режиме внешнего короткого замыкания, поскольку в этом режиме сигнал будет проходить по цепи элементов 36 и 37 . Снижается количество входов элементов 36 временной памяти,зр что несколько повышает его надежность.

Введение предлагаемой схемной избыточности повышает надежность несрабатывания защиты и увеличивает эффективность устройства проверки исправности,так как уменьшает вероятность излишних действий защиты при сравнительно часто возникающих внешних коротких замыканиях. Надежность же срабатывания защиты дополнительно повышается за счет описанных ранее автоматических проверок исправности защиты в процессе эксплуатации.

Итак при сохранеии быстродействия, селективности и чувствительности про-45 тотипа предлагаемое устройство для дифференциально-фазной защиты обладает более высокой надежностью. Повышение надежности выражается в уменьше нии количества излишних и ложных действий защиты, а также отказов при внутренних коротких замыканиях.

Способ проверки исправности дифференциально-фазной защиты полностью раскрывается на примере двух описанных узлов проверки исправности диффе55 ренциальной и дифференциально- фазной защиты. Имитация в соответствии с предлагаемым способом режимов внешПрименение предлагаемого способа повышает надежность контролируемых защит по сравнению с применением способа-прототипа.

Варианты узлов проверки исправности дифференциальной и дифференциально-фазной защиты реализуют предлагаемый способ проверки исправности.

llo сравнению с прототипом они позвопяют автоматически проверять исправность и правильность сборки токовых цепей защиты сразу же после окончания монтажа и наладки при низкой начальной нагрузке защищаемого объекта. Это;.может оказаться черезвычайно полезным, например, применительно к защите автотрансформаторов, установленных на подстанциях,. где нет возможности произвольно набирать нагрузку на введенный в эксплуатацию трансформатор и проверять исправность защиты при протекании по ней реальных токов нагрузки, Часто бывает даже невозможно снять векторную диаграмму токов из-за их весьма

31 100 2 низкой величины. В результате ошибки допущенные персоналом при монтаже и наладке, не выявляются вовремя и приводят при последующем наборе нагрузки .или внешних короТких замыканиях к ложным или излишним срабатываниям защиты и отключениям защищаемого объекта.

Использование вариантов узлов проверки исправности позволяет быстро (эа 1-2 с} и беэ труда проверить исправность токовюх цепей, самой защиты, а-.-также правильность сборки этих цепей при малых токах нагрузки защищаемого объекта, что обеспечивает. выявление большого количества неисправностей, возникших в частности по гвине обслуживающего персонала и своевременное их устранение, Таким образом, варианты узлов про-20 верки исправности дифференциальной и дифференциально-фазной защиты позволяют выявить большее количество неисправностей и применимы не только для контроля отдельных блоков самого устройства, защиты, но и для проверки исправности токовых цепей, . т.е. имеют более широкие функциональные возможности по сравнению с прототипом. Применение предлагаемых 30 устройств повышает надежность контролируемых защит по сравнению с применением прототипа. Это, в свою очередь, выразится в уменьшении количества излишних и ложных действий защиты, а также отказов, при внутренних коротких замыканиях.

Формула изобретения

1. Способ проверки исправности дифференциально-фаэной защиты, основанный на воздействии на защиту сигнала, снимаемого с защищаемого объекта, и сравнении ожидаемой и реальной реакций защиты, а также блокировки на время проверки цепи выходного отключающего сигнала защиты, о т л ич а ю щ и " c я тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей путем использования его в дифФеренциальных защитах и защитах с тремя и более плечами на объектах с двумя и более питающими сторонами, при имитации внутреннего повреждения увеS$ личивают подаваемый на защиту сигнал, пропорциональный дифференциальному току, до ;:оэня тока срабатывания ис-.

26 правной и правильно настроенной защиты, при имитации внешних коротких

I замыканий увеличивают подаваемый на защиту дифференциальный ток в соответствии с током срабатывания каждого участка тормозной характеристики исправной и правильно настроенной за щиты, формируют сигнал ожидаемой реакции защиты, равный единице при имитации внутреннего повреждения и равный нулю при имитации внешнего повреждения, в случае совпадения сигналов ожидаемой и реальной реакций защиты фиксируют исправность защиты.

2. Устройство для дифференциально-фазной защиты электроустановки с регулятором напряжения, содержащее трансформаторы тока, установпенные по концам защищаемого объекта, с присоединенным элементом преобразования входных величин, элемент торможения в установившемся режиме, к которому по цепи дифференциального тока присоединены преобразователь дифференциального тока, элемент торможения в переходном режиме, гармонический фильтр, а к выходу элемента торможения в установившемся режиме присоединен через дифференцирующий элемент первый элемент временной памяти, первый ключ, и элемент сравнения, выход преобразователя дифференциального тока через дифференцирующий элемент, второй элемент временной памя ти, второй ключ, временной элемент присоединен к элементу сравнения и непосредственно к второму ключу, выход элемента торможения в переходном режиме присоединен к первому элементу временной памяти и к элементу сравнения, первый ключ по цепи управления присоединен к выходу элемента торможения в установившемся режиме, временной элемент выполнен в виде элемента памяти величины предшествующего режима, а выход преобразователя дифференциального тока соединен с входом элемента сравнения, элемент И, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности защиты путем обеспечения возможности самопроверки исправности цепей и элементов защиты в процессе эксплуатации, в него введены узел проверки исправности дифференциальной и дифференциально-фазной защиты, два компаратора, элемент ЗАПРЕТ и выходной орган, причем вход первого компаратора присое33 10032 динен к выходу гармонического фильтра, а выход - к входу элемента сравнения, вход второго компаратора при,соединен к выходу элемента сравнения, а выход - к основному входу элемента

ЗАПРЕТ, выход которого присоединен к входу выходного органа, основные входы узла проверки присоединены к выходам элемента преобразования входных величин, основные выходы узла про.10 верки присоединены к входам элемента торможения в установившемся режиме, к выходу которого присоединен первый вспомогательный вход узла проверки, второй вспомогательный вход которого присоединен к выходу второго компаратора, а оба вспомогательных выхода узла проверки присоединены к запрещающим входам элемента 3АПРЕТ. 20

3. Узел проверки исправности дифференциальйо-фазной защиты, содержащий блок сравнения сигналов и двустабильный триггерный элемент, weмент, отличающийся тем, что, с целью расширения ее функциональных возможностей путем обеспечения возможности проверки правиль" ности сборки и исправности токовых цепей в процессе эксплуатации, в не" го введены компаратор, элемент запуска проверки, элемент И, элемент коммутации и элемент изменения коэффициента преобразования, причем ос" новные входы и выходы элемента изме35 нения коэффициента преобразования являются соответственно основными входами и выходами узла контроля исправности защиты, вход компаратора

40 является первым вспомогательным входом узла проверки исправности защиты, выход компаратора присоединен. к ехоI

26 34 ду элемента И, к второму входу которого присоединен выход элемента запуска проверки, основные выходы элемента коммутации соединены с одним входом элемента сравнения сигналов, второй вход которого является вторым вспомогательным входом узла проверки исправности, первый выход двустабильного триггерного элемента соединен с вспомогательным входом элемента коммутации.

4. Узел по и. 3, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей путем обеспечения-возможности проверки защиты, не имеющей элемента торможения в установившемся режиме, на выходе которого сигнал пропорционален нагрузке защищаемого объекта, в него введен функциональный элемент, входы которого присоединены к входам узла проверки исправности, а выход соединен с входом компаратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. F Ando, Н Ohta, Т Onraj(,Japan)

Protection (relays wIth automatic "supervision and inspection. Сборник материалов International conference

on Developmets in Power System

protection, 11-13 Narch 1975. Institution of Electrical Engineers Saчоу Place London WC-2, с. 392-398.

2. Патент Японии h" 52-24215, кл. 58 9 13, кл. H 02 H 3/28, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР

И 543079, кл. H 02 H 3/28, 1980.

4. Авторское свидетельство СССР

И 326985, кл. H 02 Н 3/28, 1978.

5. Авторское свидетельство СССР

N 477496, кл. H 01 H 69/01 Р 1979.