Устройство для комплексной защиты электроустановок

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК , содержащее в каждой фазе три датчика тока, соединенные с фазным измерительным блоком, состоящим из трансформаторных преобразователей тока, выходы измерительного блока соединены с блоком логики, содержащим реле максимального тока, реле перегруза и дифференциальное реле, при это.м первый выход блока логики, общий для всех входящих в этот блок реле, связан с исполнительным органом, общим для всех трех фаз, отличающееся тем, что, с целью повыщения аппаратной надежности и увеличения чувствительности, дополнительно введены в каждую фазу три органа контроля наличия тока и логический анализатор , общ.ие для всех трех фаз первый элемент ИЛИ и логический орган с изменяемым порогом, причем блок логики своим первым выходом соединен с одним из информационных входов логического органа с изменяемым порогом, к управляюгдему входу которого подключен выход первого элемента ИЛИ, выход логического органа с из.меняемым порогом соединен с исполнительным органо.м, причем органы контроля наличия тока подключены к каждому датчику тока, свои.ми выходами соединены с первыми тре.мя входами логического анализатора , к четвертому входу которого подк-тючен второй выход блока логики, являющийся выходом только дифференциально го реле, причем второй выход логического анализатора подключен к управляющему входу блока логики, а первый выход логического анализатора соединен с одним из входов первого -элемента ИЛИ. 2.Устройство ло п. 1, отличающееся тем. что логический орган с изменяемым порогом содержит шесть элементов И и три элемента ИЛИ, при это.м первый информационный вход логического органа соединен с первыми входа.ми первого, -второго и четвертого элементов И, второй информацион ,ный вход логического органа соединен с первыми входами третьего и пятого элементов И, а также с вторым в.ходом первого элемента И, третий информационный вход логического органа соединен с первым входо .м шестого и вторы.ми входа.ми второго и (/) третьего элементов И, управляющий вход логического органа соединен с втор-ыми выходами четвертого, пятого и щестого элементов И, выходы первого, второго и третьего элементов И через второй элемент ИЛИ соединены с первым входо.м четвертого элемента ИЛИ, выходы четвертого, пятого и щестого элементов И соединены через третий элемент ИЛИ с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого является выходом логического органа с изменяемым порогом. СП 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что логический ана тизатор содержит щесть логических эементов И, четыре инвертора и три элемента ИЛИ, при это.м первый вход логического анализатора соединен с первым входом седьмого элемента И, первы.м и третьим инвертором, а также с первым входом пятого элемента ИЛИ, второй вход логического анализатора соединен с вторы.м входо.м седь.мого, первым входо.м восьмого и вторым входом девятого элементов И, вторы.м инвертором, вторым входом пятого и первым входом щестого элементов ИЛИ, третий вход логического анализатора соединен с вторы.м входом восьмого

COt03 СОВЕТСКИХ

СОЩМЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИХ

3 511 Н 02 Н 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

БдЫ1Щ -:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ХОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТХРЫТИЙ

H д BTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3428072/24-07 (22) 26.04.82. (46) 07.07.84. Бюл. № 25 (72) Ю. И. Кашицин и Л. Ф. Борисов (71) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения (53) 621.316.925 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 799067, кл. Н 02 Н 7/085, 1978.

2. Федосеев А. М. Релейная защита электрических систем. М., «Энергия», 1976, с. 4-1!. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК, содержащее в каждой фазе три датчика тока, соединенные с фазным измерительным блоком, состоящим из тра нсформаторных преобразователей тока, выходы измерительного блока соединены с блоком логики, содержашим реле максимального тока, реле перегруза и дифференциальное реле, при этом первый выход блока логики, общий для всех входящих в этот блок реле, связан с исполнительным органом, общим для всех трех фаз, отличающееся тем, что, с целью повышения аппаратной надежности и увеличения чувствительности, дополнительно введены в каждую фазу три органа контроля наличия тока и логический анализатор, обшие для всех трех фаз первый элемент ИЛИ и логический орган с изменяемым порогом, причем блок логики своим первым выходам соединен с одним из информационных входов логического органа с изменяемым порогом, к управляющему входу которого подключен выход первого элемента ИЛИ, выход логического органа с изменяемым порогом соединен с исполнительным органом, . ричем органы контроля наличия тока подключены к каждому датчику тока, своими выходами соединены с первыми тремя входами логического анализатора, к четвертому входу которого подключен второй выход блока логики, являÄÄSUÄÄ 1101958 А ющиися выходом только дифференциально го реле, причем второй выход логического анализатора подключен к управляющему входу блока логики, а первый выход логического анализатора соединен с одним из входов первого элемента ИЛИ.

2. Устройство по и. 1, отлачаюцееся тем, что логический орган с изменяемым порогом содержит шесть элементов И и три элемента ИЛИ, при этом первый информационнь|й вход логического органа соединен с первыми входами первого, -в"араго и четвертога элементов И, второй информационный вход логического органа соединен с первыми входами третьего и пятого элементов

И, а также с вторым входом первого элемента И, третий информационный вход логического органа соединен с первым входом шестого и вторыми входами второго и третьего элементов И., управляющий вход логического органа соединен с вторыми выходами четвертого,:.- ятого и шестого элементов И, выходы первого, второго и третьего элементов И через второй элемент ИЛИ соединены с первым входам четвертого элемента ИЛИ, выходы четвертого, пятого и шестого элементов И соединены через третий элемент ИЛИ с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого является выходом логического органа с изменяемым порогом.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что логический анализатор содержит шесть логических эементов И, четыре инвертора и три элемента ИЛИ, при этом первый вход логического анализатора соединен с первым входом седьмого элемента И, первым и третьим инвертором, а также с первым входом пятого элемента ИЛИ, второй вход логического анализатора соединен с вторым входом седьмого, первым входом восьмого и вторым входом девятого элементов И, вторым инвертором, вторым входом пятого и первым входом шестого элементов ИЛИ, третий вход логического анализатора соединен с вторым входом восьмого

1101958 и третьим входом десятого элементов И, а также с вторым входом шестого элемента

ИЛИ, четвертый вход логического анализатора подключен к первому входу десятого элемента И, к второму входу которого подключены через седьмой элемент ИЛИ выходы седьмого и одиннадцатого элементов И, выход является первым выходом логического анализатора, при этом выходы первого и второго инверторов подключены к одиннадцатому элементу И, выход пятого элеИзобретение относится к электротехнике и предназначено для релейной защиты электроустановок с выведенной изолированной нейтралью, не требующих отключения при однофазных замыканиях на землю в обмотке статора.

Известно устройство для комплексной защиты генератора, содержащее датчики тока, блок защиты от междуфазных коротких замыканий, блок защиты от перегрузок, блок перегрузки по активной мощности и блок контроля частоты. Выходы всех блоков по схеме ИЛИ соединены с исполнительным органом защиты (1).

Недостатками устройства являются отсутствие блока защиты от внутренних повреждений, а также возможность ложного срабатывания из-за отсутствия контроля исправности цепей датчиков тока.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для комплексной защиты генератора, содержащее датчики тока, соединенные с измерительно-выявительным блоком от внутренних повреждений и междуфазных коротких замыканий, выход которого подключен к исполнительному органу (2).

Однако известное устройство имеет низкую надежность из-за возможности ложного срабатывания защиты при ложном срабатывании измерительно-выявительного блока защиты, а также низкую чувствительность из-за отсутствия быстродействующего контроля исправности линий связи с датчиками тока, в связи с чем уставка по току срабатывания дифзащиты от внутренних повреждений должна быть более номинального тока.

Цель изобретения — повышение аппаратной надежности и увеличение чувствительности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для комплексной релейной защиты электроустановок, содержащее в каждой фазе три датчика тока, соединенных с фазным измерительным блоком, состоящим

5

40 мента ИЛИ подключен к первому входу двенадцатого элемента И, второй вход которого соединен через четвертый инвертор с выходом восьмого элемента И, выход является вторым выходом логического анализатора, причем к первому и третьему входам девятого элемента И подключены выходы третьего инвертора и шестого элемента ИЛИ а выход девятого элемента И является третьим сигнальным выходом логического анализатора. из трансформаторных преобразователей тока, выходы измерительного блока соединены с блоком логики, содержащим реле максимального тока, реле перегруза и дифференциальное реле, при этом первый выход блока логики, общий для всех входящих в этот блок реле, связан с исполнительным органом, общим для всех трех фаз, дополнительно введены в каждую фазу три органа контроля наличия тока, логический анализатор, а также общие для всех трех фаз первый элемент ИЛИ и логический орган с изменеяемым порогом, причем блок логики своим первым выходом соединен с одним из информационных входов логического органа с изменяемым порогом, к управляющему входу которого подключен выход первого элемента ИЛИ, а выход логического органа с изменяемым порогом соединен с исполнительным органом, причем органы контроля наличия тока подключены к каждому датчику тока, а своими выходами соединены с первыми тремя входами логического анализатора, к четвертому входу которого подключен второй выход блока логики, являющийся выходом только дифференциального реле, причем второй выход логического анализатора подключен к управляющему входу блока логики, а первый выход логического анализатора соединен с одним из входов первого элемента ИЛИ.

При этом логический орган с изменяемым порогом содержит шесть элементов И и три элемента ИЛИ, при этом первый информационный вход логического органа соединен с первыми входами первого, второго и четвертого элементов И, второй информационный вход логического органа соединен с первыми входами третьего и пятого элементов И, а также с вторым входом первого элемента И, третий информационный вход логического орга."а соединен с первым входом шестого и вторыми входами второго и третьего элементов И, управляющий вход логического органа соединен с вторыми

1101958 выходами четвертого, пятого и шестого элементов И, выходы первого, второго и третьего элементов И через второй элемент

ИЛИ соединены с первым входом четвертого элемента ИЛИ, выходы четвертого, пятого и шестого элементов И соединены через третий элемент ИЛИ с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого является выходом логического органа с изменяемым порогом.

Причем логический анализатор содержит шесть логических элементов И, четыре инвертора и три элемента ИЛИ, при этом первый вход логического анализатора соединен с первым входом седьмого элемента

И, первым и третьим инвертором, а также с первым входом пятого элемента ИЛИ, вто- !5 рой вход логического анализатора соединен с вторым входом седьмого, первым входом восьмого и вторым входом девятого элементов И, вторым инвертором, вторым входом пятого и первым входом шестого элементов ИЛИ, третий вход логического 2О анализатора соединен с вторым входом восьмого и третьим входом десятого элементов

И, а также с вторым входом шестого элемента ИЛИ, четвертый вход логического

25 анализатора подключен к первому входу десятого элемента И, к второму входу которого подключены через седьмой элемент

ИЛИ выходы седьмого и одиннадцатого элементов И, а выход является первым выходом логического анализатора, при этом выходы первого и второго инверторов подключены к одиннадцатому элементу И, выход пятого элемента ИЛИ подключен к первому входу двенадцатого элемента И, второй вход которого соедийен через четвертый инвертор с выходом восьмого элемента

И, а выход является вторым выходом логического анализатора, причем к первому и третьему входам девятого элемента И подключены выходы третьего инвертора и шестого элемента ИЛИ, а выход девятого элемента И является третьим сигнальным выходом логического анализатора.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — схема возникновения двойного короткого замыкания на землю; на фиг. 3 — схема логического органа с изменяемым порогом; на фиг. 4 — схема логического анализатора.

Предлагаемое устройство содержит датчики 1 — 9 тока, установленные на фазных и

Нулевых выводах защищаемой "-лектроустановки, выходы датчиков тока каждой фазы соединены с входами фазного измерительного блока 10, выходы которого соединены с входами блока 11 логики. Первые выходы блока логики каждой фазы соединены с информацибнными входами общего для всех фаз логического органа 12 с изменяемым порогом, выход которого соединен с исполнительным блоком 13. Входы органов 14 — 16 контроля наличия тока соединены с соот35

4S

55 ветствующими датчиками тока в каждой фазе, а их выходы соединены с первым, вторым и третьим входами логического анализатора 17, четвертый вход которого соединен с вторым выходом блока 1 логики, а первый выход соединен с входом общего для всех фаз элемента ИЛИ 18, второй выход блока 17 соединен с управляющим входом блока 11 логики, а третий выход предназначен для сигнализации исправности линий связи датчиков токовых защит. Выход элемента ИЛИ 18 соединен с управляющим входом порогового логического органа с изменяемым порогом.

Измерительный блок 10, блок 11 логики, органы 14 — 16 контроля наличия тока и логический анализатор 17 образуют фазные измерительно-выявительные блоки 19 — 21.

Измерительный блок 10 содержит развязывающие измерительные преобразователи тока и напряжения, выполненные в виде трансформаторов с применением операцион н ы х ус ил и теле й.

В измерительном блоке 10 осуществляется гальваническая развязка токовых сигналов от логической схемы, компенсация погрешностей из мерительных преобразователей и формируется однородная по уровню аналоговая измерительная информация о состоянии защищаемого объекта.

Блок 11 логики содержит реле перегрузки, максимальное токовое реле и дифференциальное реле.

Б блоке 1 логики происходит количественный анализ измерительной информации в соответствии с заложенными алгоритмами защиты, и на выходе формируется соответствующая цифровая информация при отклонении режима работы объекта от допустимых пределов. Для дифференциальной защиты здесь формируются дифференциальный (рабочий) и тормозной сигналы, задается нужный коэффициент торможения, производится сравнивание рабочего и тормозного сигналов.

Для токовых защит производится сравнение измерительных сигналов с уставками, и в случае превышения порогового уровня на выходе блока появляется логическая единица.

Сигнал на первом выходе блока !1 появляется при срабатывании любого из реле.

Сигнал на второ "n выходе блока 11 появляется только при срабатывании дифференциальной защиты.

При появлении сигнала на управляющем входе блока 11 блокируется прохождение сигнала от дифференциальной защиты на первом выходе блока 11.

Логический орган 12 с изменяемым порогом содержит шесть логических элементов

И 22 — -27 и три логических элемента ИЛИ

28 — 30, причем первый информационный вход логического органа с изменяемым порогом подключен к первым входам первого

1101958 ходом седьмого элемента И 3! и с выходом одиннадцатого элемента И 4l, входы которого подключены к выходам первого и второго инверторов 32 и 35.

Выход восьмого элемента И 36 подключен через четвертый инвертор 42 с вторым входом двенадцатого элемента И 43, первый вход которого соединен с выходом пятого элемента ИЛИ 34, а выход является вторым выходом логического анализатора, SQ

22, второго 23 и четвертого 24 элементов

И, второй информационный вход логическоГО орГана подключен к п(7вому Входу третьего 25, пятого 26 и второму входу первого 22 элементов И, третий информационный вход логического органа подключен к первому входу шестого 27 и второму входу третьегс 25, второго 23 элементов И, управляющий вход логического органа подключен к вторым входам четвертого 24, пятого

26 и шестого 27 элементов И, причем выходы первого, второго и третьего (22 — 24} элементов И подклкяены через второй элемент ИЛИ 28 к первому входу четвертого элемента ИЛИ 29, к второму входу которого через третий элемент ИЛИ 30 подключены выходы четвертого, пятого и шестого элементов И.

Прп наличии на управляющем входе логического «О» логический орган с изменяемым порогом функционирует как мажоритарный орган 2 и 3, если на управляющий вход поступае-. логическая «1», то иа выходе появляется 1 при наличии сигнала на любом из информационных входов.

Органы 14 — 16 контроля наличия тока являются измерительными устройствами на операционных усилителях, на выходе когорых, в случае наличия тока в датчике, находится логическая единица, а в случае отсутствия -- логический нуль.

Логический анализатор 17 (фиг. 4) содержит шесть логических элементов И, четыре инвертора НЕ и три логических элемента ИЛИ.

Первый вход логического анализатора подкзк чен к первому входу седьмого элемента И 31, к входам первого инвертора 32, третьего инвертора 33 и к первому входу пятого элсмента ИЛИ 34, второй вход лоГИЧЕСКСГО аиаЛИЗатОРа ПОДКЛЮЧЕН К ВХОДУ второго иив«ртора 35. второму входу седьмого элемента И 3!, второму входу пятого элемента ИЛИ 34, первому входу восьмого элемента И 36, второму входу девятого эле- 4О мента И 37 и первому входу шестого эле.мента ИЛИ 38. Третий вход логического анализатора подключен к вторым входам восьмого элемента И 36 и шестого элемен-а ИЛИ 38 и к третьему входу десятого элемента И 39, выход которого является пер4 вым выходом логического анализатора, пер вый вход соединен с четвертым входом логического анализатора, а второй вход соединен через седьмой элемент ИЛИ 40 с вытретьим выходом которого является выход девятого элемента И 37, первый и третий входы которого соединены соответственно с выходами третьего инвертора и шестого элемента ИЛИ 38.

Сигналы на первом выходе логического анализатора зависят от того, сработана ли дифференциальная защита, т.е. От появления сигнала на втором выходе блока 11 лоГИКИ.

При несработанной диф<реренциальной защите первый выход логического анализатора равен О, т.е. при этом нет необходимости изменять логический порог органа !2.

Первый выход анализатора 17 равен единице ири двойных коротких замыканиях, в этом случае на всех входах логического анализатора !7 будут единицы при наличии нагрузки на генераторе или комбинация

1001 при отсутствии нагрузки на генератоoå.

Сигнал на втором выходе появляется независимо от состояния дифференциальной защиты при неисправности линии связи датчиков тока с измерительно-выявительНЫМ ОЛОКОМ.

Сигнал на втором выходе появляется при наличии тока датчика 2 и отсутствии тока датчиков 1 и 3; наличии тока датчика и отсутствии тока датчиков 2 и 3; наличии тока датчиков I и 3 и отсутствии тока датчика 2; наличии тока датчиков и 2 и отсутствии тока датчиков 3 и не зависит

or сработанного состояния дифференцча.ii.ной защиты; т.е. от сигнала на четвертОм входе анализатора.

Третий выход анализатора является сигнальным и появляет H при Обрыве датчика тока и наличия тока от датчиков 2 или 3.

Устройство работает следующим обраЗОМ.

При внутреннем междуфазном коротком замыкании сигналы от датчиков тока поступают в измерительные блоки 10 и блоки I I логики двух измерительно-выявительных фазных блоков, например 19 и 20. На первый и второй входы ло ического органа с изменяемым порогом i;ocтупают сигналы срабатывания (логические «1») и - выхода логического органа поступает логическая «1» на вход исполнительного органа.

При внешних междуфазных коротких замыканиях токовая защита действует аналогично с выдержкой времени.

При появлении ло кного сигнала иа i:-;.ðвом выходе блока l! логики одного и- измор..iTc, ьно-выявительных блоков сягн";.ëà на о ключение не будет, так как логически. -: орган 12 не сработает.

При обрыве одной из линий св:зя да;vvwov. 2 H 3 тока iiли HM соответетвгioi,: » х в другой фазе, с измерительным б.:око vi 10, 1101958 на втором выходе логического анализатора

17 появляется сигнал, блокирующий прохождение сигнала от дифференциальной защиты на первый выход блока 11.

При двойном коротком замыкании на землю (фиг. 2) срабатывает дифференциальная защита только фазы А.

Логический анализатор позволяет отличить этот случай от ложного при обрыве цепей датчиков тока. 1О

При наличии тока во всех трех датчиках или при наличии тока в нулевом датчике тока (когда генератор не несет нагрузку) на первом выходе блока 17 появляется логическая единица, а на втором выходе бло- 15 ка 17 — логический нуль. Логическая единица с первого выхода логического анализатора, пройдя через схему ИЛИ 18, уменьшает порог срабатывания логического органа 12, на его выходе появляется сигнал, А Е который заставляет срабатывать исполнительный блок 13.

Использование дополнительно введенных элементов в предлагаемом устройстве позволяет обнаруживать двойное короткое замыкание в установке и мгновенно реагировать на него при сохранении повышенной надежности, обеспеченной резервированием, обнаруживать обрывы и короткие за иыкания линий связи сдатчиками токов и мгновенно реагировать на их возникновение, что дает возможность уменьшить уставку срабатывания дифференциальной защиты до величины, определяемой неидентичностью характеристик датчиков (0,1 1н — 0,2 1н) . где 1н— номинальный ток генератора, без опасности ложных срабатываний.

Изобретение может найти широкое применение для защит электроустановок, например генераторов малой и средней мощности.

Редактор О. Бугир

Заказ 4688/39

Составитель A. Бондаренко

Техред И. Верее Корректор А. Тяско

Тираж 6!4 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

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