Устройство для однопериодной симплексной дифференциально- фазной защиты линии электропередачи

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОДНОПБРИОДНОЙ СИМПЛЕКСНОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ФАЗНОЙ ЗАЩИТЫ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ, содержащее два полукомплекта, каждьй из которых предназначен для подключения к трансформаторам тока и напряжения защищаемой линии, пусковой орган и орган манипуляции с формирователем прямоугольных импульсов, присоединенным к первому входу блока двухполупериодного сравнения времени совпадения двух электрических величин , управляемый высокочастотньй генератор, один вход которого соединен с чувствительным выходом пускового органа, а второй-связан с выходом формирователя прямоугольных импульсов, выход генера.тора через первый усилитель мощности подключен к высокочастотному каналу связи, связанному с входом высокочастотного приемника, выход которого связан с вторым входом указанного блока сравнения, выход которого связан с . органом сравнения фаз, выход которого подключен к первому входу логи,ческого элемента И, второй вход которого соединен с грубым выходом пускового органа, а выход - с выходным блоком, отличающеесятем , что, с целью повышения надежности путем исключения влияния импульс-, ных помех, в каждый полукомплект дополнительно введены второй усилитель мощности, два полупериодных вьшрямителя и вычитающий блок, причём выход формирователя прямоугольных импульсов соединен непосредственно с вторым входом управляемого вы (Л сокочастотного генератора, выход которого через последовательно соединенные второй усилитель мощности к первый двухполупериодный выпрямитель подключен к первому входу вычитающего блока, к другому входу которого через второй полупериодный выпрямитель присоединен высокочастотный канал связи, а выход вычитающего блока подключен к входу высокочастотного приемника выход которого непосредственно соединен с вторым входом блока двукполупериодного сравнения времени совпадения цъух электрических величин, выход которого подключен к органу сравнения фаз.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИК

РЕСПУБЛИН (19) . 3 (11)

3(д11 Н 02 Н 3/28

4 А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3477453/24-07 (22) 05.07.82 (46) 15.05.84. Бюл. ¹ 18 (72) В.А. Зильберман (53) 62 1.316.925 (088.8) (56) 1. Федосеев А.N. Релейная защита электрических систем. М., "Энергия", 1976, с. 339-344.

2. Авторское свидетельство СССР №- 517100, кл. Н 02 Н 3/28, 1976. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОДНОПЕРИОДНОЙ СИМПЛЕКСНОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ФАЗНОЙ ЗАЩИТЫ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ, содержащее два полукомплекта, каждый из которых предназначен для подключения к трансформаторам тока и напряжения защищаемой линии, пусковой орган и орган манипуляции с формирователем прямоугольных импульсов, присоединенным к первому входу блока двухполупериодного сравнения времени совпадения двух электрических величин, управляемый высокочастотный генератор, один вход которого соединен с чувствительным выходом пускового органа, а второй -связан с выходом формирователя прямоугольных импульсов, выход генератора через . первый усилитель мощности подключен к высокочастотному каналу связи, связанному с входом высокочастотного приемника, выход которого связан с вт орым входом указ ан ног о бл ока сравнения, выход которого связан с органом сравнения фаз, выход которого подключен к первому входу логи;. ческого элемента И, второй вход которого соединен с грубым выходом пускового органа, а выход — с выходным блоком, о т л и ч а ю щ е е с я. тем, что, с целью повьппения надежности путем исключения влияния импульс-. ных помех, в каждый полукомплект дополнительно введены второй усилитель мощности, два полупериодных выпрямителя и вычитающий блок, причем выход формирователя прямоугольных импульсов соединен непосредственно с вторым входом управляемого высокочастотного генератора, выход которого через последовательно соединенные второй усилитель мощности и первый двухполупериодный выпрямитель подключен к первому входу вычитающего блока, к другому входу которого через второй полупериодный выпрямитель присоединен высокочастотный канал связи, а выход вычитающего блока подключен к входу высокочастотного приемника, выход которого непос" редственно соединен с вторым входом блока двухполупериодного сравнения времени совпадения двух электрических величин, выход которого подключен к органу сравнения фаз.

1 1092

Изобретение относится к электротехнике, а именно к области релейной защиты линий электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения.

Известно устройство для дифференциальной фаэной защиты линии, состоящее из двух полукомплектов, каждый из которых содержит трансформаторы тока, пусковой и отключающий органы, приемопередатчики, орган срав- 10 кения фаз и исполнительный орган 1 f.

Однако данное устройство характе-. ризуется недостаточным быстродействием, так как по принципу действия время срабатывания защиты всегда 15 будет больше 20 мс.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для высокочастотной дифференциально-фазной защиты линии электропередачи, состоящее из двух полукомплектов, каждый из которых содержит пусковой орган и орган манипуляции, предназначенные для подключения к трансформаторам тока и напряжения, установленным на .25 защищаемой линии, блока двухполупериодного сравнения времени совпадения с временем несовпадения двух электрических величин, высокочастотные передатчики и приемник, предназначенные для подключения к высокочастотному каналу по линии электропередачи, причем к выходу приемника подключены орган сравнения фаз и блок выделения разности частоты, а к входу передатчика подключен генератор манипулирующих синхронизированных прямоугольных импульсов . повышенной частоты, подключенный к блоку памяти и элементу И (2).

Недостатком известного устройства является ненадежность из-за возможности ложной работы при внешних ко» ротких замыканиях (кэ), если величина импульсной помехи достаточна для изменения фазы манипулирующих импульсов длительностью 1 мс.

Цель изобретения — повышение надежности защиты путем исключения влияния импульсных помех.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для однопериодной симплексной дифференциальнофазной защиты линии электропередачи, содержащей два полукомплекта, каждый из которых предназначен для подключения к трансформаторам тока и напряжения защищаемой линии, пусковой орган и орган манипуляции с форе

643 2 мирователем прямоугольных импульсов, присоединенным.к первому входу блока двухполупериодного сравнения времени совпадения двух электрических величин, управляемый высокочастотный генератор, один вход которого соединен с чувствительным выходом пускового органа, а второй связан с выходом формирователя прямоугольных импульсов, выход генератора через первый усилитель мощности подключен к высокочастотному каналу связи, связанному с входом высоко частотного приемника, выход которого связан с вторым входом указанного блока сравнения, выход которого связан с органом сравнения фаз, выход которого подключен к первому входу логического элемента И, второй вход которого соединен с грубым выходом пускового органа, а выход— с выходным блоком, в каждый полукомплект дополнительно введены второй усилитель мощности, два полупериодных выпрямителя и вычитающий блок, причем выход формирователя прямоугольных импульсов соединен непосредственно с вторым входом управляемого высокочастотного генератора, выход которого через последовательно соединенные второй усилитель мощности и первый двухполупериодный выпрямитель подключен к первому входу вычитающего блока, к другому входу которого через второй полупериодный выпрямитель присоединен высокочастотный канал связи, а выход вычитающего блока подключен к входу высокочастотного приемника, выход которого непосредственно соединен с вторым входом блока двухполупериодного сравнения времени совпадения двух электрических величин, выход которого подключен к органу сравнения фаз.

На фиг. 1 представлена блочная схема одного полукомплекта, на фиг. 2 — диаграммы сопряжений на выходе блоков полукомплекта.

Кая(цый из полукомплектов устройства защиты содержит трансформаторы тока 1 и трансформаторы напряжения 2 защищаемой линии, вторичные обмотки которых подключены к пусковому органу 3 и органу манипуляции 4, выход которого соединен с формирователем 5 прямоугольных импульсов, подключенным к первому входу блока двухполупериодного сравнения 6 вре1 092643 мени совпадения двух электрических величин и к манипулирующему входу высокочастотного генератора 7, пус" ковой вход которого подключен к чувствительному выходу пускового органа 3, а выход — к первому усилителю мощности 8, подключенному к высокочастотному каналу связи 9.

Второй вход блока сравнения 6 сое" динен с выходом высокочастотного приемника 10,. а выход — с органом сравнения фаз 11, выход которого соединен с первым входом логического элемента И 12, второй вход которого соединен с "грубым" выходом пускового органа 3, а выход — с выходным блоком 13.

Выход высокочастотного генератора

7 соединен также с вторым дополнительным усилителем мощности 14, выход которого подключен к первому полупериодному выпрямителю 15, а выход первого усилителя мощности соединен также с вторым полупериодным. выпрямителем 16.

Выходы выпрямителей 15 и 16 подключены к двум входам вычитающего блока 17 выход которого соединен с входом высокочастотного приемника 10.

Вычитающий блок 17 выполнен в виде трехобмоточного трансформатора, две первичные обмотки которого идентичны и включены последовательно встречно.

На фиг. 2 представлены эпюры напряжений в различных точках полукомплекта предлагаемого устройства защиты: 18 - напряжение на выходе фор- . мирователя прямоугольных импульсов

5; 19 - напряжение в высокочастотном канале связи 9; 20 — напряжение на выходе высокочастотного приемника

10; 21 — напряжение на выходе блока сравнения 6; 22 — напряжение на выходе органа сравнения фаз 11.

Устройство работает rëåäóþùèì образом.

При возникновении в системе короткого замыкания срабатывает подключенный к трансформаторам тока линии 1 и к трансформаторам напряжения линий 2 пусковой орган 3. При этом на выходе формирователя 5 появляются отрицательные прямоугольные импульсы, длительность и фаза которых соответствует длительности и фазе отрицательной полуволны напряжения на выходе органа манипуляции 4. Уставки пускового органа 3 выбирают такими,,что если хотя бы на одном конце линии есть сигнал (напряжение отрицательной полярности) на.грубом выходе

5 пускового органа, то на других концах линии такой же сигнал присутствует на чувствительном выходе пускового органа. Так как высокочастотный сигнал на выходе управляющего высокочастотного генератора 7 и усилителя мощности 8 присутствует только при наличии одновременно двух сигналов на его входах, то при коротких замыканиях каждый полукомплект защиты посылает в высокочастотный канал

9 пакеты манипулированных по ампли- туде высокочастотных сигналов только при наличии прямоугольных импульсов на входе формирователя 5 (на время отрицательной полуволны напряжения на выходе органй манипуляции 4).

Так как генераторы 7 всех полукомплектов защиты работают на одной

25 кварцоваиной частоте ш, то на выходе полупериодного выпрямителя 16, подключенного к высокочастотному каналу связи 9, при запущенных передатчиках будет сигнал U

° L

3О П IU Пce+ П + Пп 1

= Псь()81п +Пд()8 п vt + (1п

t где U — напряжение в высоко19 частотном канале связи 9, 0 =0 (415inult — напряжение своего necs сб редатчика на входе канала связи 9, ц у (цз,, „ — напряжение дальнего

40 передатчика, А А

Й вЂ” напряжение помех в в чтой-же точке.

Сигнал от генератора 7 проходит также через второй дополнительный

15 усилитель мощности 14 и первый полупериодный выпрямитель 15. Если принять, что характеристики этих устройств идентичны характеристикам усилителя 8 и выпрямителя 15 соот50 ветственно, то на выходе выпрямителя

15 при запущенном передатчике независимо от режима манипуляции будет сигнал . U" = )l9„<)=(UC (t)Sin t1.

Если принять характеристику вычитающего блока 17 линейной, то при подаче на входы блока (первичные обмотки трансформатора, включенные

1092643 встречно) двух выпрямленных синусоидальных сигналов, на его выходе будет напряжение двойной частоты U пропорциональное разности этих сигналов 5

К@1 П, ) К- 1С8

+ 1йд+ б„/- tU<+f) = r,U<(t) <

«Sin 2м: +1сО„, где К вЂ” коэффициент пропорциональнОсти.

Если высокочастотный приемник 10 настроить на пропускание частоты 2си иloTcTpoHTb его по уровню от помехи

k6,», то на выходе приемника 10 после демодуляции будет только прямо- . угольный сигнал П, пропорциональный манипулированному сигналу дальнего передатчика

U2о 1с U4Ú(t)

Таким образом, при запущенных передатчиках на входы блока б двухполупериодного сравнения времени совпадения двух электрических величин поступают периодические прямоугольные сигналы отрицательной полярности от формирователя 5 прямоугольных импульсов, напряжение с выхода приемника 10 U . Блок сравнения 6 вы20 полнен так, что сигналы отрицательной полярности U2„ íà его выходе появляются только тогда, когда на обоих входах этого блока одновременно присутствуют сигналы U1в и Uãî

35 либо когда эти сигналы на входах блока 6 одновременно отсутствуют.

В режиме нагрузки и при внешних коротких замыканиях, когда сигналы на выходах формирования 5 и прием40 ника 10 находятся приблизительно в противофазе, импульсы на выходе блока сравнения б имеют длительность IO электрических градусов (9,5 мс) из-за того, что вследствие конечной чувствительности формирователя 5 длительность манипулированных сигналов Пс (й) несколько превышает 180 эл. град. Так как это время -меньше времени блокировки t которое в зависимости от длины защищаемой линии изменяется в пределах (2,8-3,6)мс, то на выходе органа сравнения фаэ 11 сравнивающего длительность сигнала на его входе с 59 заданной, в режиме нагрузки и при внешних коротких замыканиях сигнал отсутствует. При кз на защищаемой когда си ы Ut (t) U-(t)св 4 сдвинуты Относительно друг друга на угол близкий к 180, на выходе блока сравнения 6 каждые полпериода промышленной частоты появляются импульсы с Длительностью .„ имп Ел

Первый же такой импульс вызывает сигнал на выходе органа сравнения фаз 11 и, так как при повреждении на защищаемой линии .на грубом выходе пускового органа 3 есть сигнал, на выходе логического элемента И 12 также появляется сигнал. Этот сигнал запускает выходной блок 13, который либо производит трехфазное отключение защищаемой линии, либо пускает схему САПВ. Если принять время срабатывания пускового органа. 3 с учетом отстройки от переходных процессов порядка 8-10 мс, то, время работы защиты определяется временем появления сигнала на выходе органа сравнения фаз 11. Это время в наихудшем случае, когда угол между сигналами V„ (t) и U„(t) равен углу блокировкй, сам угол блокировки максимален, а момент возникновения кз совпадает с началом импульса на выходе схемы сравнения 6, равно

t о сф = t g„+ t„ „« 3,6 мс + 10,5мс=

=14 мс (20 мс ™

При этом любая помеха может вызвать только дополнительную блокировку защиты в существующих дифференциально-@asm защитах, использующих высокочастотный симплексный канал с амплитудой манипуляций, и излишняя работа защиты во время отключения внешних кз от возникающих при этом интенсивных помех исключается. При кз в зоне дополнительной задержки в срабатывании защиты под влиянием помехи не будет, так как в этом ре-,»

i жиме уровень помехи значительно меньше, чем при отключении внешних кз, и высокочастотный приемник 10 отстроен от этой помехи по уровню.

Благодаря использованию дополнительных усилителя мощности, двухполупериодных выпрямителей и вычитающего устройства, включенных таким образом, чтобы из симплексного высокочастотного канала выделять сигналы дальнего передатчика на фоне интенсивных сигналов своего передатчика, удается выполнить дифференци7

109 ально-фазную защиту с временем действия меньше, чем один период промьппленной частоты, обладающую повышенной надежностью и отстройкой от помехи при установке такой защиты на

2643 8 магистральных линиях электропередачи

: высокого и сверхвысокого напряжения.

Зто позволяет повысить надежность и устойчивость работы таких пере5 дач.

1092643

Составитель А. Бондаренко

Редактор В. Ковтун Техред Л.Коцюбняк Корректор В. Синицкая

Заказ 3270/40 Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4