Устройство для защиты сборных шин электрических станций и подстанций

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СБОРНЫХ ВИН ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ И ПОДСТАНЦИЙ , содержащее блок датчиков тока, подключенных к трансформаторам тока одной систекй сборных шин. одни КОН1Щ вторичных обмоток датчиков тока при этом объединены, а другие присоединены к многоплечему . диодному йолумосту, катоды и аноды диодов которого объединены и подключены к фазному органу, первый элемент И, первый вход которого соединен с выходом фазного органа, а -выход - с входом выходного органа , два блока дифференцирования, выход первого при этом соединен с входс формйрователя контрольного сигнала, а выход второго - с nepBfcBvj рабочим входом блока контроля совпадения, узел выделения апериодической слагающей , формирователь блокирующих сигналов , расширитель импульсов, инвертор, элемент ИЛИ, ждущий мультивибратор, первый вход которого соединен с входом расширителя импульсов, выходом формирователя контрольногосигнала, вторым рабочим входом блока контроля совпадения и первым входом узла выделения апериодической слагающей. второй вход которого связан с третьим выходом формирователя блокирующих сигналов, первый выход последнего подключен к второму блокирующему входу блока контроля совпадения, а второй выход - Б второму входу ждущего мультивибратора, выход которою соединен с первым блокирующим входом блока контроля совпадения, первый выход которого связан с пер-, вым входом злемент-а ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом инвертора и BTopfciM входом формирователя блокирующих сигналов, а выход соединен с третьим входом элемента И, вход инвертора подключен к выхрду расширителя импульсов, причем блок контроля совпадения содержит компа (/) ратор, два диода, аноды которых объединены с вторьм входом элемента И-НЕ, а катоды служат первым и вто .рым блокирующим входом блока-конTpo-J ля совпадения, реле времени, подключенное к выходу элемента И-НЕ, при этом вход компаратора служит первым рабочим входом блока, первый вход элемента И-НЕ служит вторым рабочим входом блока, а выход реле времени первым выходом блока, о т л и ч а ющ е ее я тем, что, с далью расширения функциональных возможностей путем обеспечения защиты двойной сисСП темы сборных шин с фиксированньш W присоединением элементов при сохранении внсокого уровня устойчивости со . функционирования, в него дополнительно введены блоки, аналогичные указанным с аналогичными связями и блок датчиков тока, подключенных к TpaiHcформаторам тока другой системы сборных шин, а также два выпрямителя, два дифференциальных резистора, два дифференциальных усилителя, две оазвязывающие системы, содержащие нагрузочный резистор, три диода, анод первого из которых соединен с одним выводом нагрузочного резистора и анодом

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

НЧ

РЕСПУБЛИН (19) (И). ф59 Н 02 Н 3 28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

OIlHCAHHE ИЗОБРЕТЕН:: ",.;,. ц ((Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ " " - : э

f (21-) 3397782/24-07 (22) 18 ° 02.82 (46) 23.05.83. Бюл.919 (72) Л.В. Багинский и И.И. Тимофеев (71) Новосибирский электротехнический институт (53) 621.316.925(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 122195, кл. Н 02 Н 3/28, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР 9 162210, кл. Н 02. Н 3/28., 1968.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 325662, кл. H 02 Н 3/28, 1971.

,. Авторское свидетельство СССР

М 237240, кл. Н 02 Н 3/28, 1970.

5. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 3230777, кл. Н 02 Н 3/28, 1979. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СБОРНЫХ ШИН ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ И ПОДСТАНЦИЙ, содержащее блок датчиков тока, подключенных к трансформаторам тока одной систеМи сборных шин одни концы вторичных обмоток датчиков тока при этом объединены, а другие присоединены к многоплечему . диодному Полумосту, катоды и аноды диодов которого объединены и подклю, чены к фазному органу, первый элемент И, первый вход которого соединен с выходом фазного органа, а:выход - с входом выходного органа, два блока дифференцирования, выход пер" вого при этом соединен с входом фор ° мирователя контрольного сигнала, а выход второго - с первьм рабочим входом блока контроля совпадения, узел выделения апериодической слагающей, формирователь блокирующих сигналов, расширитель импульсов, инвертор, элемент ИЛИ, ждущий мультивибратор, первый вход которого соединен с входом расширителя импульсов, выходом формирователя контрольного сигнала, вторым рабочим входом блока контроля совпадения и первым входом узла выделения апериодической слагающей, второй вход которого связан с третьим выходом формирователя блокирующих сигналов, первый выход последне го подключен к второму блокирующему входу блока контроля совпадения, а второй выход - к второму входу ждущего муяьтивибратора, выход которого соединен с первым блокирующим входом блока контроля совпадения, первый выход которого связан с пер- . вым входом элемента ИЛИ, второй вход, которого соединен с выходом инвертора и вторьви входом формирователя блокирующих сигналов, а выход соеДинен с третьим входом элемента И, вход инвертора подключен к выходу расширителя импульсов, причем блок g

O контроля совпадения содержит компаратор, два диода, аноды которых объединены с вторыч входом элемента

И-НЕ, а катоды служат первым и .вто- С рым блокирующим входом блока контроля совпадения, реле времени, подклю- Я ченное к-выходу элемента И-НЕ, при

aòîì вход компаратора служит первым рабочим входом блока, первый вход элемента И-НЕ служит вторым рабочим входом блока, а выход реле времени первым выходом блока, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расши- ®В рения функциональных возможностей -(© путем обеспечения защиты двойной системы сборных шин с .фиксированным присоединением элементов.при сохране- { ф нии в сокого уровня устойчивости функционирования, в него дополнитель- © но введены блоки, аналогичные указанным с аналогичными связями и блок датчиков тока, подключенных к трансФорматорам тока другой системы сборных шин, а также два выпрямителя, два дифференциальных резистора, два. дифференциальных усилителя, две оазвязывающие системы, содержащие нагрузочный резистор, три диода, анод первого нз которых соединен с одним выводом нагрузочного резистора и анодом

1019539

10 второго диода, а катод — с катодом. третьего диода, сумматор, пусковой орган, четыре компаратора, третий дифференциатор, элемент НЕ, два элемента ИЛИ, элемент ИЛИ-HE третий и четвертый элементы И, расширитель сигналов, транзистор, реле с двумя замыкающими контактами, причем вход каждого выпрямителя объединен с одним концом дифференциального резистора и соединен с общей точкой вторичных обмоток датчиков тока обоих блоков, а выходы каждого выпрямителя соединены с входом соответствующего второго дифференциатора, другой конец дифференциальных резисторов .заземлен, при этом инвертирующий вход диФференциальных усилителей связан с катодами, неинвертирующийс анодами соответствующих многоплечих диодных полумостов, а выход сое" динен с входом соответствующих первмх дифференциаторов, а каждая развязы-. вающая схема другим концом нагрузочного резистора подключена к выходу компаратора блока контроля совпадения и является его вторым выходом, а катодами первого и третьего диодовк второму входу элемента И-НЕ, при этом катод второго диода является, третьим выходом, а анод третьего диода — третьим входом блока контра ля совпадения, причем первый вход сумматора связан с входом первого компаратора и входом одного выпрямителя, а второй — с входом второго компаратора и входом другого выпрямителя, выход сумматора соединен с входом третьего компаратора, пускового органа и дифференциатора, выход пос.леднего подключен к входу четвертоI

Изобретение относится к области релейной защиты и может быть исполь ,зовано для защиты двойных систем сборных шин с фиксированным присоединением элементов. 5

Известно устройство для диффервн циально-фазной защиты сборных шин, содержащее токовые комбинированные фильтры симметричных составляющих, ненасыщающиеся промежуточные трансформаторы тока, пусковые органы, ра. бочий момент в которых создается дифференциальным током, а тормозной

° геометрической разностью дифференциального тока и тока соответствующего элемента. Выбор поврежденной системы сборных шин (ССШ) в. защите двойной системы шин при работе с вклюго компаратора, а выход первого компаратора соединен с первым входом третьего элемента И, выход второгос четвертым входом третьего элемента

И, второй и третий входы которого соединены с выходами элементов НЕ и ИЛИ-HE соответственна, входы последнего соединены с выходом соответ-. ствующего расширителя импульсов, а вход элементов НЕ соединен с.выходом третьего компаратора, первый и четвертый входы четвертого элемента И подключены к второму выходу соответствующего блока контроля совпадения, а второй и третий входы четвертого элемента И - к выходу первого элемента ИЛИ и выходу четвертого компаратора, связанцого, кроме того, с тре тьим входом обоих блоков контроля совпадения, выход четвертого элемента И соединен с одним из входов второго элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с выходом третьего элемента И, входы первого элемента ИЛИ подключены к выходу соответствующего формирователя контрольного сигнала а выход пускового органа соединен с вторым входом первого и второго. элементов И, выход второго элемента ИЛИ связан с входом расширителя сигналов, выход которого под" ключен к базе транзистора, эмиттер которого заземлен, а коллектор соединен с одним концом обмотки реле, второй конец которой подключен к источнику питания, и третьим выходом блоков контроля совпадения, а два замыкающих контакта реле соединены с анодами и катодамй двух многоплечих диодных полумостов соответственно. ченным ШСВ производится касинусным реле $1j.

Однако такой принцип выполнения защиты не может обеспечить высокую чувствительность к внутренним карат ким замыканиям (КЗ) с вытекающим током и сдвинутыми по фазе токами и достаточную отстроенность от внешних КЗ.

Кроме того, в режиме нарушенной фиксации и внутреннего КЗ на одной системе шин возможно блокирование защиты.

Известна дифференциально-фазная защита шин, в которой содержатся насыщающиеся сумматоры — датчики фа зового угла токов присоединений, реле сравнения фаз, контролирующее фазовые соотношения токов присае1019539 динений j2). В защите двойной ССШ выходные цепи сумматоров автоматически переключаются при переводе присоединений с одной ССШ на другую контактами реле-повторителей шинных разъединителей.

Однако эта защита, имея угол блокировки 80, не может обеспечить ото строенность от внешних КЗ при глубоких насыщениях трансформаторов тока l ТТ). Защита имеет недопустимо большое время срабатывания около

80 мс и может оказаться недостаточно чувствительной в некоторых режимах внутреннего КЗ.

Известно устройство для дифферен- 15 циально-фазной защиты сборных шин, содержащее промежуточные ТТ с двумя вторичными обмотками, дифференциально-токовый пусковой орган, орган сравнения фаз, которое может быть ис- р() пользовано и для защиты двойной ССШ.

Для этого также осуществляются переключения вторичных цепей (3) . . Однаке и эта защита может иметь низкую чувствительность, исходя из условия настройки пускового органа и формирователя прямоугольных импульсов. Обладая хорошей отстроенностью от внешних КЗ при глубоких насыщениях ТТ, защита может ложно сработать при работе ТТ в области средних

30 индукций на отрицательной по отноше нию к знаку апериодической слагающей полуволне тока К3.

Наличие автоматики переключения вторичных цепей в последних двух защитах значительно усложняет их цепи внешней коммутации. По этой причине, а также вследствие использования блокконтактов разъединителей в этой автоматике существенно снижается надеж". 40 ность таких защит.

Известна также дифференциальная защита с торможением на выпрямленных токах, содержащая пусковой орган, охватывающий все присоединения 45 обеих систем шин, избирательный балансный токовый орган, сравнивающий арифметические суммы дифференциальных токов трех фаз обеих систем шин, логическую часть, устройство контроля и промежуточные ТТ. Для отстрой50 ки от переходных токов небаланса пуcKoBGA орган имеет торможение разностью суммы абсолютных значений токов всех присоединений и модуля дифФеренциального тока (4).

Однако величина коэффициента торможения ограничена условием обеспечения необходмой чувствительности при внутренних КЗ с вытекающими токами нагрузки или сдвинутыми по Фазе тока- 60 ми, а также при разомкнутом ШСВ и наличии обходных связей между системами шин. Использование апериодической составляющей в токе КЗ для ловышения отстроенности защиты приводит 65 к значительному увеличению времени срабатывания при внутренних КЗ.

Кроме того, общим недостатком известных защит является снижение их устойчивости Функционирования в.момент проведения оперативных переключений, когда между системами шин образуется перемычка из разъедините-. лей,и шунтирующая цепь ШСВ.

Наиболее близким к изобретению является устройство для защиты сборных шин электростанций и подстанций, содержащее блок датчиков тока, многоплечевой диодный полумост, фазный, пусковой, выходной органы, элемент И, логическую часть, контролирующую наличие сигнала в дифференциальной цепи защиты в течение короткого промежутка времени в начале каждой полуволны, совпадающей по знаку с апериодической слагающей в токе К3. Устройство защиты обеспечивает более высокий уровень отстроенности по сравнению с аналогами от внешних КВ, сопровождающимися различными видами переходного процесса в TT npu cozpaнении быстродействия и чувствитель-. ности к внутренним повреждениям как при наличии сдвинутых по фазе токов, так и вытекающих токов нагрузки (5).

Однако известное g:ñòðoéñòâo не может обеспечить защиту двойной системы шин с фиксированным присоединением элементов — наиболее распространенной в СССР схемы первичных соединений на напряжении 110-220 кВ.

Целью изобретения является,расширение функциональных возможностей путем обеспечения защиты двойной системы сборных шин с фиксированным присоединением элементов при сохранении высокого уровня устойчивости функционирования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты сборных шин электростанций и подстанций, содержащее блок датчиков тока, подключенных к трансформаторам тока одной системы сборных шин, одни концы вторичных обмоток датчиков тока .при этом объединены, а другие присоедине-. ны к многоплечевому диодному полумооту, катоды и аноды диодов которого объединены и подключены к фазному органу, первый элемент Vi первый вход которого соединен с выходом фазного органа, а выход — с входом выходного органа, два блока дифферен цирования, выход первого при этом соединен со.входом формирователя контрольного сигнала, а выход второго — с первым рабочим входом блока контроля совпадения, узел выделения апериодической слагающей, формирователь блокирующих сигналов, рас-. ширитель импульсов, инвертор, элемент ИЛИ, ждущий мультивибратор, 1019539

40 первый вход которого соединен со входом расширителя импульсов, выходом формирователя контрольного сигнала, вторым рабочим входом блока контроля совпадения и первым входом .узла выделения апериодической слагающей, второй вход которого связан с третьим выходом формирователя блокирующих сигналов, а выход— с первым входом формирователя блокирующих сигналов, первый выход последнего подключен к второму блокирующему входу блока контроля совпадения, а второй выход — к второму входу ждущего мультивибратора, выход которого соединен с первым блокирующим входом блока контроля совпадения, первый выход которого свя. зан с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом инвертора и вторыч входом формирователя блокирующих сигналов, на выход соединен с третьим входом элемента И,вход инвертора подключен к выходу расширителя импульсов, причем блок контроля совпадения содержит25 компаратор, два диода, аноды кото" рых объединены с вторым входом элемента И-НЕ, а катоды служат первым и вторым блокирующим входом блока контроля совпадения, реле времени, подключенное к выходу элемента И«НЕ, при этом вход компаратора служит первым рабочим входом блока, первый вход элемента И-HE служит вторым ра- бочим входом блока, а выход реле вре- мени - первым выходом блока, дополнительно введены блоки, аналогичные укаэанным с аналогичными связями и блок датчиков тока, подключенных к трансфоркаторам тока другой системы сборных шин, а также два выпряМителя, два дифференциальных резистора, два дифференциальных усилителя, две развязывающие схемы, содержащие нагрузочный резистор, три диода, анод первого из которых соединен с одним выводом нагрузочного резистора и анодом второго диода, а катод с катодом третьего диода, сумматор, пусковой орган, четыре компаратора, третий дифференциатор, элемент НЕ, у0 два элемента ИЛИ, элемент ИЛИ-НЕ, третий и четвертый элементы И, расширитель сигналов, транзистор, реле с двумя замыкающими контактами, причем вход каждого выпрямителя объединен с одним концом дифференциального

5 резистора и соединен с общей точвой вторичных обмоток датчиков тока обоих блоков, а выходы каждого выпрямителя соединены с входом соответствующего второго дифференциатора, другой коней дифференциальных резисторов заземлен, при этом инвертирЯощий вход дифференциальных усилителей связан с катодами, неинвертирующий - с анодами соответствующих многоплечих диодных полумостов, а выход соединен с входом соответствующих первых дифференциаторов, а каждая развязываю щая схема другим концом нагрузочного резистора подключена к выходу компаратора блока контроля совпадения и является его вторым выходом, а катодами первого и третьего диодов — к .второму входу.злементавИ-НЕ,. при этом катод второго диода является третьим выходом, а анод третьего диода — третьим входом блока контроля совпадения, причем первый вход сумматора связан с входом первого компаратора и входом одного выпрямителя, а второй с входом второго компаратора и входом другого выпрямителя, выход сумматора соединен с входом третьего компаратора, пускового органа и дифференциатора, выход последнего.подключен к входу четвертого компаратора, а выход первого компаратора соединен с первым входом третьего элемента И, выход второго - с четвертым входом третьего элемента И, второй и третий входы которого соединены с выходами элементов НЕ и ИЛИ-НЕ соответственно, входы последнего соединены с выходом соответствующего расширителя импульсов, а вход элемента НЕ соединен с выходом третьего компаратора, первый и четвертый входы четвертого элемента

И подключены к второму выходу соответствующего блока контроля совпадем ния, а второй и третий входы четвертого элемента И - к выходу первого элемента ИЛИ и выходу четвертого компаратора, связанного, кроме того, с третьим входом обоих блоков контроля совпадения, выход четвертого элемента И соединен с одним из входов второго элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с выходом третьего элемента И, входы первого элемента

ИЛИ подключены к выходу, соответствую щего формирователя контрольного сигнала, а выход пускового органа соединен с вторым входом первого и второго элементов И, выход второго элемента ИЛИ связан с входом расширителя сигналов, выход которого подключен к базе транзистора, эмиттер которого заземлен, а коллектор соединен с одним концом обмотки реле, второй конец которой подключен к источнику питания, и третьим выходом блоков контроля совпадения, а два замыкающих контакта реле соединены с анодами и катодами двух многоплечих диодных полумостов соответственно.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

К трансформаторам 1 тока первой и второй систем сборных шин подключены два блока датчиков 2 тока. Одни концы вторичных обмоток датчиков

2 тока при этом объединены и присое-:, динены к дифференциальному. резистору

1019539

3, а другие присоединечы к многоплечевнм диодным полумостам 4 соответственно, катоды и аноды диодов кото-— ,рых объединены и подключены к фазным органам 5. Два элемента И 6, первые входы которых соединены с выходами фаэных органов 5, а выходы - со входами соответствующих выходных органов 7. Два блока 8 дифференцирования выходы которых соединены со входом

Формирователей 9 контрольного сигна- 10 ла. Два блока 10 дифференцирования, выходы которых соединены с первым рабочим входом блоков 11 контроля совпадения. Два. Узла выделения апериедической слагающей 12, два форииро- 5 вателя 13 блокируккаих сигналов, два расширителя 14 импульсов,.два инвертора 15, два элемента ИЛЙ 16, два ждущих мультивибратора 17, первый вход которых соединен со входом расширителей 14 импульсов, с выходом формирователей контрольного сигнала, вторым рабочим входом блоков

11 контроля совпацения и первым входом узлов выделения апериодической слагающей 12 соответственно, второй вход которых связан с третьим выходам формирователей 13 блокирующих сигналов, а выход - с первым входом формирователей 13 блокирующих сигналов, первый выход у последних связан-со.вторым блоки1.ующим входом блоков 11 контроля совпадения соответственно, а второй выход — со вто рым входом ждущих мультивибраторов

17. Выходы ждущих мультивибраторов

17 соединены с первым блокирующим входом обоих блоков 11 контроля совпадения, первый выход которых связан с первым, входом элементов ИЛИ 16, второй вход которых соединен с вы- 40 ходом инверторов 15 и.вторым входом формирователей 13 блокирующих сигналов. Выход элементов ИЛИ 16 подсоединен к третьему входу обоих элементов И 5. Вход инверторов 15 подключен45 к выходу расширителей 14 импульсов соответственно. Блоки 11 контроля совпадения содержат по компаратору 18, по два диода 19, аноды которых объединены со вторйм входом двух элемен- 50 тов И-HE 20 соответственно, а катоды диодов 19 служат первым и вторым блокирующим входом блоков 11 контроля совпадения, по реле 21 времени, нодключенных к выходу элементов И-НЕ 20, при этом вход компараторов 18 служит 55 первым рабочим входом блоков 11, пер-. вый вход элементов И-HE 20 служит вторым рабочим входом блоков 11, а выход реле 21 времени — первым выходом блоков 11.,Два выпрямителя 22, два 60 дифференциальных. резистора 3, два дифференциальных усилителя 23, две развязывающих схемы содержащих нагрузочный резистор 24, три диода 25, 26, 27, анод первого из которых сое-.: динен с одним концом нагрузочного резистора 24 и анодом второго диода

26, а катод - с катодом третьего диода 27. Сумматор 28, пусковой орган 29, четыре компаратора 30, 31, 32. и 33, элемент HE 34, два элемента

ИЛИ 35 и 36, третий 37 и четвертый

38 элементы И, третий дифференциатор.

39, расширитель, 40 сигналов, транзистор 41, реле 42 с двумя замыкающими контактами, элемент ИЛИ-НЕ 43, причем вход каждого выпрямителя. 8 объединен с одним концом дифференциального резистора 3 и соединен с общей точкой вторичных обмоток датчиков тока обоих блоков 2, а выходы каждого выпрямителя 8 соединены со входом соответствующего второго дифференциа-. тора 10, второй конец дифференциальных резисторов 3 заземпеи. Инвертирующий вход дифференциальных усилителей 23 связан катодами, неинвертирующий — с анодами соответствукюцих многоплечевых диодных полумостов 4, а выход соединен со входом соответствукицих первых дифференциаторов 8. Каждая развязывамщая схема .другим концом нагрузочного резистора 24 подключена к выходу компаратора 18 блока

11 контроля совпадения и является его вторым выходом, а катодами первого 25 и третьего 27 диодов — ко второму входу элемента И-НЕ 20, при этом катод второго диода 26 являет ся третьим выходом, а анод третьего диода 29 - третьим входом блока 11 контроля совпадения. Первый вход сумматора 28 связан со входом первого компаратора 30 и входом одного выпрямителя 22, а второй вход сумматора

28 — со входом второго компаратора

31 и входом дрцгого выпрямителя 22.

Выход сумматора 20 соединен со входом третьего компаратора 32, пускового органа 29 и третьего дифференциатора 33, выход последнего подключен. ко входу четвертого 33 компаратора.

Выход первого компаратора 30 соединен с первым входом третьего элемента

И 36, выход второго компаратора 31 с четвертым входом элемента И 37, второй и третий входы которого соеди нены с выходами элементов HE 34 и

ИЛИ-НЕ 43 соответственно. Входы элемента, ИЛИ-HE 43 соединены с вы- ходом соответствующего расширителя

14 импульсов, а вход элемента HE 34 соединен с выходом третьего ксмпаратора 32. Первый и четвертый входы четвертого элемента И 38 подключены ко второму выходу соответствующего блока 11 контроля совпадения, а второй и третий входы четвертого элемента И 38 — к выходу первого элемента ИЛИ 35 и выходу четвертого компаратора 33, связанного кроме того с третьим входом Обоих блоков

11 контроля совпадения. Выход чет1019539 вертого элемента И 38 соединен с од ним иэ входов второго элемента ИЛИ

36, другой вход которого соединен с выходом "ð.åòüåãî элемента И 37.

Входы первого элемента ИЛИ 35 подключены к выходу соответствуюшего фор. 5 мирователя 9 контрольного сигнала, а выход пускового органа 29 соединен со вторым входом первого и второго элементов И 6. Выход второго элемента ИЛИ 36 связан со входом рас- 1О ширителя 40 сигналов, выход которогс подключен к базе транзистора 41, эмиттер которого эаземлен, а коллектор соединен с одним концом обмотки реле 42, второй конец которой подключен к источнику питания. Кроме того, коллектор транзистора 41 подключен к третьему выходу блоков 11 контроля совпадения. Два замыкающих контакта 44 и 45, реле 42 соединены с анодами и катодами двух многоплечевых диодных полумостов 4 соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Вторичные токи трансформаторов тока первой и второй системычтин 1 поступают на входы двух блоков датчиков 2 тока закрепленных за каждой иэ ССШ. Вторичные токи датчиков тока разделяются по знаку полупериода с помощью многоплечевого диодного полумоста 4, образуя на входе фазного органа 5 сумму модулей положительных и отрицательных полуволн, а на дифференциальном резисторе 3 — на-, З5 пряжение, пропорциональное дифференциальному току каждой ССШ. Фазный ор ган 5 осуществляет сопоставление длительности несовпадения отрицатель. ных и положительных полуволн токов, 4() ограниченных по амплитуде на определенном (достаточно высоком) уровне с с заданным углом блокировки. При превышении длительности несовпадения угла блокировки на вход элемента И 6 выдавтся сигнал логической "1", и при наличии на двух других его нходах потенциалов высокого уровня сработает выходной орган 9, выдавая сигнал на отключение соответствующей системы шин. Следует заметить, что достаточно высокий уровень ограничения положительных и отрицательных полуволн тока в фавном органе 5 не приводит к загрублению защиты, поскольку при токах, меньших этого

55 уровня, фаэный орган 5 работает в дифференциальном режиме ..Однако при этом ухудшается отстроенность фаэного органа 5 от внешних КЗ.

Для обеспечения селективности не- 6О срабатывания защиты в режимах внешних КЗ при погрешностях ТТ по фазе, превышающих угол блокировки фазного органа 5q предусматривается логи ческая часть схемы, формирующая 65 запрецающий сигнал на третьем входа элемента И 6 при внешних К3. Принцип действия логической части схемы заключается в использовании информации о токах в цепях защиты в течение небольшого промежутка времени (около 1,5 мс) в начале каждой полу=волны, когда ТТ работают практически без погрешности(участки с "идеаль-. ной" трансформацией). Однако, как показывают исследования и проведенные эксперименты, при незначительных нагрузках ТТ и больших значениях постоянной времени Та апериодических слагающих тоха КЗ ТТ войдет в насыщение, однако участков с "идеальной" трансформацией в последующих после первой полуволнах может не быть. При этом в токе небаланса на участках предполагаемой "идеальной" трансформации в начале полуволн, совпадающих по знаку с апериодической слагаю. щей» присутствует значительная постоянная составляющая. В начале полуволн противоположной полярности ток небаланса достигает значения вторичного тока ненасытившегося ТТ. Для повышения устойчивости функционирова ния логической части контроль дифференциального тока осуществляется с использованием положительных полуволн производной выпрямленного дифференциального тока, что позволяет без особого эагрубления отстроиться от постоянной составляющей в токе небаланса на предполагаемом участке

"идеальной" трансформации в, начале полуволн, совпадающих по знаку с апериодической слагающей. Контроль дифференциального тока на противоположный по знаку полуволне блокируется. Запускающие импульсы логической части Формируются блоком 9 по положительной полуволне производной (блок 8) от напряжения, пропорционального сумме модулей токов плеч (блок

23) . Это позволяет во-первых,, полезнее использовать время "идеальной" формации, так как максимальное значеМ ние производной от напряжения всегда появляется раньше максимального значения самого напряжения. И, во-вторых обеспечивает устойчивый запуск логической части при снижении входного напряжения усилителя 23 вследствие насыщения одного из ТТ, поскольку скорость нарастания напряжения при этом не изменится.

Импульсы длительностью 1,5 мс с блока 9 подаются на блок 12, где определяется наличие в токе апериодической слагающей, на вход блока 4, где они удлиняются, затем инвертируются блоком 15 и в качестве запрещающего сигнала выдаются. на один вход элемента ИЛИ 16, на другом входе которого в исходном состоянии выдан логический "0". Кроме того, эти импуль10119539 сы подаются на второй вход блока 11, ции от ТТ кото ые в переходном процессе, и схема выявлируется наличие в диффе ен ф р циальной ления режима нарушения фикса ни может цепи положительной производной (диф- дать сбой. ференциато 10) деленном . в р ), эамеренной на опре- Исходя из этого можн о

-уро не компаратором 18, вып- 5 ровать требования к такой схеме вырямленного дифференциального тока явления: (выпрямитель 22).При наличии сигнала иэ высокая чувствительность д фф р ци льной: цепи на втором вхо- необходимая для фиксации возможно ь схемы, дЕ элемента ИЛИ 16 появится логичес- большего числа переводчмых кжй и 1 и присоедии снимет запрещающий сиг- 10 нений с малыми токами-в нормальном иал. Блоки 17, и 13 формируют сигна- режиме работы, лы, блокирукщие контроль совпадения высокая устойчивость функционирок апе и в начале отрицательных по отношению вания схемы в аварийных реж ма и х при ериодической слагающей полуволн наличии искаженных токов ТТ, тока КЗ. Заземление через дифферен- 15 высокое быстродействие схемы, циальный резистор 3 общей точки вто- достаточное для уверенного несрабаричных обмоток датчиков 2 тока (а : тывания защиты от токов небаланса, также средней точки блоки сравнения обусловленных нарушением фиксации, фазного о гана 5! о р ) и эволяет избежать схема должна сопрягаться с блоками иппользования промежуточных транс- эащиты. форматоров в дифференциальной цепи Выполнение требования высокой чуви цепи нагрузки фаэного органа 5; ствительности и отстроенности от внешчто упрощает схему. Защита двойной них КЗ на одном реагирующем органе

ССШ с фиксированным присоединением представляется довольно сложной эаэлементов ри нор-альной схеме пер- дачей. Поэтому в устройстве предлевичных соединений представляется в, гается иметь два канала, формирующих схеме н виде двух автономных защит на каждой функцию срабатывания схема еды и включенши . В режиме нарушения фикса- ных по схеме ИЛИ: первый фо ми ет ции, который вняв е рмирует ем рый ы ляется специальной функцию срабатывания в диап он сх ой, производится объединение фаэ- номинальных токов рый ы аз е ных о ганов 5 а л ых токов, второй — в диапазо-. р в защит обеим систем не сверхтоков, обусловленных КЗ. и некоторые переключения в логической B последнем случае для правилвной раРассмот им боты схемы время конт

° . время контроля токов ограассмотрим принцип действия схемы, ничено временем "идеальной" т ансфо— выявляющий им на рушения фиксации. мации. Для этой целж используются уже

При нарушении фиксации присоедине-35 сформированные логической ния обт к ич ско частью циальной епи обоих екаемого током 11, в дифферен- контрольные сигналы б с выхода лока о цепи о оих комплексов защит 12 и производится сопоставление не

ССШ появится ток небаланса, равный токов а их в, а их производных в течение вре по величине ц и противоположный по мени <у. как это делается в л с в логи ра л ию, т.е. 4Q ческой части <уемы.

Исходя из изложенного запишем у логическую. функцию срабатывания схеИз этого следует, что нарушение ж выявления режима н режима нарушенной фиксафиксации будет обнаружено, если чув- ции. ствительность реагирующих органов 45 Логическая функция срабатывания такой. схемы будет достаточна для канала, работающего в диапазоне нефиксации Ц . Однако может оказатьноминальных токов ся, что фиксация нарушена, а дифферен р Ц лнальные токи равны нулюи " %< l I тв "! у !"

Ф суммарного дифференциального тока если второе переводимое присоеди- обеих систем, нение компенсирует небаланс, обус- 0 - контрольные импульловленный первым присоединением. сы, длительностью 1,5 мс с выхода

В режиме внешнего КЗ эти признаки 55 блока 13 обеих защит. нарушения фиксации (равенство мгно- .Таким образом, схема работает, есвенных значений противоположно направ: ли в дифференциальных цепях обеих ленных дифференциальных токов обеих зашит будут равные, но.разнополярные систем) могут появиться, однако для токи, и не будет контрольных импульпринятия решения время будет ограни- бО сов с выхода блока 9 защит обеих CCЫ. чено, в первую очередь временем сраба- Логическая функция срабатывания тывания защиты, которая может подейст- канала, работающего в диапазоне сверхвовать ложно под действием тока не- токов баланса и минимально возможным временем получения достоверной информа- 65 "я. к1 0ка)Ч1< 1 Ч1gzj ) 9m j (2.) 14

1019539

rpeliq„ llig lvtifxl — производные от моду- лей дифференциальных токов 1-ой и П-ой ССШ и от суммарного дифференциального тока обеих систем.

Суммарная логическая функция срабатывания схемы 5

F=VqVpq (>) . (3)

Реализация этих функций показаиа на структурной схеме.

На вход сумматора 28 поступают сигналы с общих точек вторичных обмоток датчиков 2 тока, пропорциональные дифференциальному току 1-й и П-й

"ССШ. Эти сигналы подаются и на вход компараторов 30,и 31, которые на опре. деленном (достаточном ниэном, около

0,1 1 »т уровне формируют из разнопо- лярного дифференциального тока поло- жительные импульсы. Такие импуЛьвы формируются и компаратором 32, на вход которого подается выпрямленное в сумматоре 28 напряжение, пропорциональное дифференциальному току обеих

ССШ. Вюо напряжение поступает на пусковой орган 29, который является общим для защит обеих ССШ, и на вход дифференциатора 33. Компаратор

35 формирует из положительных полуволн напряжения производной выпрямленного суммарного дифференциального тока прямоугольные импулвсы, которые поступают на третий вход четвертого элемента И 38 и на третий вход: обоих .блоков 11 контроля совпадения

11 вместо)»» » j и I»y j в режиме нару- 35 щения фиксации. Последние в этом режиме шунтируются через резистор 24 нагрузки, второй развязывающий диод

26 и открытый транзистор 41. Причем на входы элементы ИЛИ-НЕ 36 вместо импульсов Ок„и Ug< подаются удлиненные сигналы с выходов блоков 14 обеих защит, а на входы первого элемента ИЛИ 35 — сами контрольные импульсы с ВыхОДОВ блокОВ 12 ° Импуль» 4 сы »,„ и »с, сформированные в блоке

11, с выхода компаратора 18 обеих защит поступают на первый и четвертый входы четвертого элемента И 38, а на второй его вход подается напряжение с выхода первого элемента ИЛИ 35. На первый и четвертый входы третьего элемента H 37 с выходов первого 30 и второго 31 компараторов поступают сигналы t» q.(и 1и Д на второй инвертированный блоком 34 сигнал с вы. выхода третьего компаратора 32 и на третий вход — Ок„ 0< с выхода блока 36.

Таким образом, на выходе блока 37 формируется логическая функция на выходе блока 38 — Р, а на выхо-де второго элемента ИЛИ суммарная логическая функция срабатывания Ф .

Сигнал с выхода элемента 36 удлиняет» ся блоком 40 и подается на базу тран 65

М зистора 41, включенного по схеме КЛЮЧА. В коллекторной цепи транзистора

41 включено выходное реле 42 с двумя замыкающими контактами 44 и 45, которыми объединяются катоды и аноды многоплечевых диодных полумостов 4 в обеих защитах.

Рассмотрим поведение защиты в раз личных режимах работы.

Нормальная схема электрических соединений. Защиты обеих систем шин работают автономно, имея общий пусковой орган, с заданйыми техническими характеристиками. Устойчивость функционирования защиты не ниже аналогичной для одиночной ССШ. Схема выявления режима нарушенной фиксации ни при внешних ни при внутренних КЗ не оказывает влияния на работу защит каж дой из ССШ.

Фиксация присоединений нарушена.

Если при этом фиксация нарушена у при соединения, обтекаемого током, достаточным для Формирования логической функции Е,(), то схема выявления режима нарушенной фиксации сработает и произведет следующие операции: двумя контактами 45 и 44 выходного реле 42 объединяются многоплечевыв диодные пол мосты 4 защит обеих ССШ шунтируются через третий выход блока 15 сигналы от дифференциальных цепей каждой:.::из защит, подается через третий вход блока

11 сигнал иэ общей дифференциальной цепи на оба блока 11 контроля совпадения.

При возникновении внешнего КЗ в этом режиме устойчивость функционирования защиты не будет снижена, так как все блоки отдельных защит будут

Функционировать правильно. При внутреннем К3 произойдет отключение обеих

ССЮ, если присоединение с нарушенной фиксацией обтекается током КЗ, что в таких режимах недопустимо.

Если режим нарушенной фиксации выявлен в результате внешнего КЗ, то будет в течение 1,5 мс сформирована логическая Функция f (2 ), схема выявления режима нарушенной фиксации также сработает, и условия работы защиты не будут отличаться от предыдущих. Аналогично защита будет работать и при внешнем КЗ в мбмент перевода ирисоединений, когда одновременно замкнуты оба разъединителя одного элемента. Возникающий при этом небаланс в дифференциальных цепях обеих ССШ, равный току через перемычку из разъединителей, будет обладать теми же свойствами, что и в режиме нарушенной фиксации.

Таким образом, предлагаемое устройство для защиты сборных шин обла дает более широкими функциональными ,возможностями по сравнению с извест1019539

15

Составитель Л. Корнеева

Редактор Г. Волкова Техред Т.Фанта Корректор A. Ильин

Заказ 3719/48 Тираж 617 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж«35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 г ным устройством при сохранении высокого уровня устойчивости функциониро. вания.

Устройство предназначено для эащитый двойной системы сборных шиннаиболее распространенной в СССР 5 схемы первичных соединений на напряжении 110-220 кВ и отличается от аналогичных защит более высокой чувствительностью, быстродействием и отстроенностью от внешних К3; 10

По сравнению с базовым объектом, .за который принята эксплуатируемая на ряде энергоблоков напряжением

110«220 кВ дифференциальная защита шин с торможением предлагаемое уст- !5 ройство защиты имеет время срабатывания не более 10-15 мс независимо эт тяжести переходного процесса тогда как базовое - 50 мс и может давать задержку при наличиИ ачериодической слагающей от 100 мс и более.

Кроме того, чувствительность предлагаемого устройства не зависит от параметров, определяющих уровень отстроенности защиты от внешних К3, и выбирается иэ условия предотвращения срабатывания защитн при обрыве токовой -цепи наиболее мощного присоединения. В устройстве, принятом ва базовое, чувствительность зависит в определенных режимах внутренних

КЗ от величины коэффициента торможения и может существенно снижаться при сдвинутых пс фазе токах, наличии вытекающих из зоны токов.