Устройство для направленной дистанционной защиты

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕННОЙ ДИСТАНЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ, содержащее промежуточные трансформаторы тока и напряжения, вторичные обмотки которых выполнены со средней точкой и нагружены через выпрямители на потенциометры регулировки уставки, соединенные с резисторами элемента сравнения, подключенного к входу первого нуль-органа, связанного через последовательно соединенные первый элемент И, реле времени и усилитель с исполнительным элементом, к второму входу первого элемента И подключен выход фазочувствительного элемента, выполненного в виде двух формирователей прямоугольных импульсов тока и напряжения, связанных через ограничивающие резисторы соответственно с промежуточными трансформаторами тока и напряжения, выход формирователя прямоугольных импульсов тока подключен через первый элемент задержки к первым входам второго и третьего элементов И, выход формирователя прямоугольных импульсов напряжения подключен через последовательно соединенные второй и третий элементы задержки и инвертор к второму входу третьего элемента И, выход третьего элемента задержки соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого и выход третьего элемента И подключены к входам RS-триггера, выход последнего является выходом фазочувствительного элемента, блок памяти предшествующего режима, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности и селективности работы путем исключения мертвой зоны защиты при близких коротких замыканиях , блок памяти предществующего режима выполнен в виде формирователя синхронизирующих импульсов, мультивибратора , второго элемента сравнения, второго нуль-органа, элемента выдержки времени, второго и третьего инверторов, четвертого и пятого элементов И, при этом один резистор второго элемента сравнения подключен через резистор регулировки уставки и выпрямитель к промежуточному транс (Л форматору напряжения, другой резистор указанного элемента - к минусу источника опорного .напряжения, выход второго элемента сравнения -через последовательно соединенные второй нуль-орган, второй элемент выдержки времени, пятый элемент И и второй инвертор подключен к первому входу четвертого элемента И, второй вход которого через последовательно соединенные мультивибратор и формирователь синIs3 хронизирующих импульсов подключен к со со о со выходу формирователя прямоугольных импульсов напряжения, вход которого соединен через резистор и развязывающий диод с выходом четвертого элемента И, третий инвертор включен между выходом второго нуль-органа и вторым входом пятого элемента И, объединенные средние точки промежуточных трансформаторов тока и напряжения соединены со средней точкой делителя напряжения в цепи питания и с вторыми входами нуль-органов и формирователей прямоугольных импульсов тока и напряжения .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

g(gg Н 02 Н 3/38

Ф к

1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3279948/24-07 (22) 17.04.81 (46) 15.07.83. Бюл. № 26 (72) В. В. Белов, В. А. Зимаков и В. И. Шаров (71) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта (53) 621.316.925 (088.8) (56) 1. Фигурнов Е. П. Защита электротяговых сетей переменного тока от коротких замыканий. М., «Транспорт», 1979, с. 130.

2. Федосеев А. М. Релейная защита электрических систем,М., «Энергия», 1976, рис. 446.

3. Проект ПКБ ВНИИЖТа № 7704 за

1977 год. (54) (57) УСТРОЙСТВО . ДЛЯ НАПРАВЛЕННОЙ ДИСТАНЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ, сбдержащее промежуточные трансформаторы тока и напряжения, вторичные обмотки которых выполнены со средней точкой и нагружены через выпрямители на потенциометры регулировки уставки, соединенные с резисторами элемента сравнения, подключенного к входу первого нуль-органа, связанного через последовательно соединенные первый элемент И, реле времени и усилитель с исполнительным элементом, к второму входу первого элемента И подключен выход фазочувствительного элемента, выполненного в виде двух формирователей прямоугольных импульсов тока и напряжения, связанных через ограничивающие резисторы соответственно с промежуточными трансформаторами тока и напряжения, выход формирователя прямоугольных импульсов тока подключен через первый элемент задержки к первым входам второго и третьего элементов И, выход формирователя прямоугольных импульсов напряжения подключен через последовательно соединенные второй и третий элементы задержки и инвертор к второму входу третьего элемента И, выход

„„SU„„1029303 А третьего элемента задержки соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого и выход третьего элемента И подключены к входам RS-триггера, выход последнего является выходом фазочувствительного элемента, блок памяти предшествующего режима, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности-и селективности работы путем исключения мертвой зоны защиты при близких коротких замыканиях, блок памяти предшествующего режима выполнен в виде формирователя синхронизирующих импульсов, мультивибратора, второго элемента сравнения, второго нуль-органа, элемента выдержки времени, второго и третьего инверторов, четвертого и пятого элементов И, при этом один резистор второго элемента сравнения подклю- д чен через резистор регулировки уставки @ и выпрямитель к промежуточному трансформатору напряжения, другой резистор Ю Ф указанного элемента — к минусу источника опорного .напряжения, выход второго элемента сравнения -через последовательно соединенные второй нуль-орган, второй элемент выдержки времени, пятый элемент И и второй инвертор подключен к первому входу четвертого элемента И, второй вход которого через последовательно соединенные мультивибратор и формирователь синхронизирующих импульсов подключен к выходу формирователя прямоугольных импульсов напряжения, вход которого соединен через резистор и развязывающий диод с выходом четвертого элемента И, третий инвертор включен между выходом второго нуль-органа и вторым входом пятого элемента И, объединенные средние точки промежуточных трансформаторов тока и напряжения соединены со средней точкой делителя напряжения в цепи питания и с вторыми входами нуль-органов и формирователей прямоугольных импульсов тока и напряжения.

1029303

Изобретение относится к релейной защите электроустановок энергосистем от токов короткого замыкания.

Известно устройство защиты от токов короткого замыкания, содержащее измерительные органы защиты и элементы сравнения токов в смежных фильтрах по абсолютному значению, элементы И, ИЛИ, исполнительный элемент (1).

Однако это устройство не учитывает истинное направление токов при повреждениях и поэтому не может обеспечить селективную работу в сложных схемах питания. Направленные защиты, использующие напряжение электроустановки при близких замыканиях, когда напряжение снижается до нуля, имеют мертвые зоны. Известно применение контуров памяти, представляющих собой резонансный контур, включенный в цепь напряжения защиты и настроенный на частоту питающей сети для устранения мертвой зоны направленных защит (2).

Однако для частоты 50 Гц выполнить контур с высокой добротностью весьма сложно, а при малой добротности не удается запомнить предшествующее напряжение на длительное время.

Наиболее близким к изобретению является устройство для направленной дистанционной защиты фидеров контактной сети электрических железных дорог, содержащее промежуточные трансформаторы тока и напряжения, элемент сравнения, нуль-орган, элемент И, реле времени, усилитель, фазочувствительный элемент, блок памяти предшествующего режима, исполнительный элемент.

В данном устройстве блок памяти предшествующего режима выполнен в виде элемента, выделяющего из трехфазного напряжения напряжение, сдвинутое на 90 относительно напряжения фазы, противопоставленной используемому в направленной защите линейному напряжению сети. Для этого используются развязывающий трансформатор со средней точкой и сдвигающая

RC-цепь (3).

Однако на контактной сети не везде имеется трехфазное напряжение и поэтому это решение для защиты, устанавливаемой на постах секционирования не может применяться.

Целью изобретения является повышение надежности и селективности работы путем исключения мертвой зоны при близких коротких замыканиях.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для направленной дистанционной защиты, содержащем промежуточные трансформаторы тока и напряжения, вторичные обмотки которых выполнены со средней точкой и нагружены через выпрямители на потенциометры регулировки уставки, соединенные с резисторами элемента сравнения подключенного ко входу первого нуль-органа, 5

55 связанного через последовательно соединенные первый элемент И, реле времени и усилитель с исполнительным элементом, к второму входу первого элемента И подключен выход фазочувствительного элемента, выполненного в виде двух формирователей прямоугольных импульсов тока и напряжения, связанных через ограничивающие резисторы соответственно с промежуточными трансформаторами тока и напряжения, выход формирователя прямоугольных импульсов тока подключен через первый элемент задержки к первым входам второго и третьего элементов И, выход формирователя прямоугольных импульсов напряжения подключен через последовательно соединенные второй и третий элементы задержки и инвертор по второму входу третьего элемента И, выход третьего элемента задержки соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого и выход третьего элемента И подключен к входам RS-триггера, выход последнего является выходом фазочувствительного элемента, блок памяти предшествующего режима выполнен в виде формирователя синхронизирующих импульсов, мультивибратора, второго элемента сравнения, второго нуль-органа, элемента выдержки, второго и третьего инверторов, четвертого и пятого элементов И, при этом один резистор второго элемента сравнения подключен через резистор регулировки уставки и выпрямитель к промежуточному трансформатору напряжения, другой резистор указанного элемента — к минусу источника опорного напряжения, выход второго элемента сравнения через последовательно соединенные второй нуль-орган, второй элемент выдержки времени, пятый элемент 4 и второй инвертор подключен к первому входу четвертого элемента И, второй вход которого через последовательно соединенные мультивибратор и формирователь синхронизирующих импульсов подключен к выходу формирователя прямоугольных импульсов напряжения, вход которого соединен через резистор и развязывающий диод с выходом четвертого элемента И, третий инвертор включен между выходом второго нуль-органа и вторым входом пятого элемента И, объединенные средние точки промежу очных трансформаторов тока и напряжения соединен со средней точкой делителя напряжения в цепи питания и с вторыми входами нуль-органов и формирователей прямоугольных импульсов тока и напряжения.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит: промежуточный трансформатор тока 1, выпрямитель 2, потенциометр регулировки уставки 3, промежуточный трансформатор напряжения 4, выпрямитель 5, потенциометры регулировки 6

1029303 и 7, элемент сравнения 8 с резисторами 9 и 10, первый нуль-орган 11, первый элемент И 12, реле времени 13, усилитель 14, исполнительный элемент 15, фазочувствительный элемент 16, включающий ограничивающий резистор 17, формирователь прямоугольных импульсов тока 18, первый элемент задержки 19, второй элемент И 20, RS-триггер 21, состоящий из двух элементов И 22 и НЕ 23, третий элемент И 24, ограничивающий резистор 25, формирователь прямоугольных импульсов напряжения 26, второй и третий элементы задержки

27 и 28, первый инвертор 29, блок памяти предшествующего режима 30, выполненный в виде резистора 31, разделительного диода

32, формирователя синхронизирующих импульсов 33, мультивибратора 34, четвертого элемента И 35, второго элемента сравнения 36 с резисторами 37 и 38, второго нуль-органа 39, элемента выдержки времени 40, пятого элемента И 41, инверторов

42 и 43, резисторов делителя напряжения

44 и 45.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном эксплуатационном режиме первый нуль-орган 11 находится в несработанном состоянии, так как протекающий в сети ток недостаточен для его срабатывания. Фазочувствительный элемент 16 находится в одном из своих устойчивых состояний в зависимости от угла сдвига фаз между током и напряжением защищаемой электроустановки. При этом на выходе первого элемента И 12 отсутствует сигнал и исполнительный элемент 15 находится в обесточенном состоянии.

На входе второго нуль-органа 36 присутствует номинальное напряжение, поэтому на выходах второго нуль-органа 36, элемента выдержки времени 40, пятого элемента И 41 сигнал отсутствует. Четвертый элемент

И 35 закрыт, так как íà его втором входе присутствует запрещающий сигнал с выхода второго инвертора 42. Формирователь прямоугольных импульсов напряжения переключается с частотой напряжения сети, поступающего на его вход через резистор 25.

При коротком замыкании увеличивается ток и соответственно пропорциональное ему напряжение на обмотках промежуточного трансформатора тока 1 и уменьшается напряжение на обмотках промежуточного трансформатора напряжения 4. С потенциометров 3 и 7 регулировки уставки защиты выпрямленные при помощи диодов выпрямителей 2 и 5 напряжения через резисторы 9 и 10 элемента сравнения 8 подаются на вход первого нуль-органа 11, который срабатывает при некотором соотношении трансформаторов тока 1 и напряжения 4, подаются на фазочувствительный элемент 16 через ограничивающие резисторы 17 и 25. Формирователи прямоугольных импульсов тока

18 и напряжения 26 формируют прямоуголь5

55 ные импульсы, совпадающие по фазе с током и напряжением защищаемой электроустановки. Первый элемент задержки 19. формирует узкий импульс шириной 2 — 1, а второй и третий элементы задержки 27 и 28 импульсы, определяющие зону работы фазочувствительного элемента. Если импульс с выхода первого элемента задержки 19 совпадает с импульсом с выхода третьего элемента задержки 28, то через второй элемент

И 20 триггер 21 срабатывает так, что на его выходе появляется сигнал «1», разрешающий срабатывание первого элемента

И 12, сигнал с его выхода через реле времени 13, усилитель 14 поступает на вход исполнительного элемента 15, который срабатывает. Если направление тока обратное, т. е. импульс с выхода первого элемента задержки 19 не совпадает с импульсом с выхода первого элемента задержки 28, а совпадает с импульсом с выхода первого инвертора 29, тогда срабатывает третий элемент И 24 и третий триггер 21 остается в положении запрета работы защиты, с его выхода поступает сигнал «О», запрещающий срабатывание первого элемента И 12, исполнительный элемент 15 не срабатывает.

При значительном понижении напряжения срабатывает второй нуль-орган 36 и на его выходе появляется сигнал «О», который запускает элемент выдержки времени 40 и переключает третий инвертор 43 в состояние «1», на выходе пятого элемента И 41 появляется сигнал «О», на выходе второго инвертора 42 — .сигнал «1», который снимает блокирующий сигнал с первого входа четвертого элемента И 35. На выходе четвертого элемента И 35 периодически появляются сигналы «0» и «1» в соответствии с переключением мультивибратора 34, имеющего частоту, равную частоте питающей сети (50 Гц), которые через разделительный диод 32 и резистор 31 подаются на вход формирователя прямоугольных импульсов напряжения 26, переключая его с частотой и фазой предшествующей моменту короткого замыкания. Так как частота мультивибратора 34 может несколько отличаться от частоты сети, то спустя некоторое время может появиться ошибка в определении фазового сдвига тока относительно напряжения. Поэтому прохождение импульсов с выхода четвертого элемента И 35 на вход формирователя прямоугольных импульсов напряжения 26 разрешается только кратковременно, пока не накопится значительная ошибка в фазовом сдвиге. Это время определяется выдержкой времени элемента 40, который при срабатывании блокирует пятый и четвертый элементы И, соответственно 41 и 35.

Таким образом, данное устройство позволяет запомнить частоту и фазу предшествующего короткому замыканию напряжения и устранить мертвую зону дистанционной направленной защиты.

1029303

ВНИИПИ Заказ 4994 53 Тираж 617 Подписное

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4