Устройство для дистанционной защиты линии электропередачи переменного тока

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащее датчик сопротивления, связанный входами с защищаемой линией, три логических . элемента И, три элемента выдержки времени, входы двух из которых подключены к выходам двух соответствующих логических элементов И, а выходы всех элементов вьщержки времени подключены ко входам исполнительного органа, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с цепью повышения усто 1чивости функционирования, датчик сопротивления вьтолнен в виде датчиков активного и реактивного сопротивлений, а также дополнительно введены девять сумматоров, источник постоянного напряжения и три инвертора, при этом выход датчика активн&го сопротивления подключен ко входу одного инвертора, а также к одному из входов первого, второго, третьего, четвертого, восьмого и девятого сумматоров, выход датчика реактивного сопротивления подключен ко входу другого инвертора, а также к одному из входов всех сумматоров со второго по девятый, выход источника постоянного напряжения подключен ко входу третьего инвертора , а также к одному из входов первого и всех остальных сумматоров с пятого по девятый, выход первого инвертора подключен к одному из (Л С входов пятого, шестого и седьмого сумматоров, выход другого инвертора подключен к соответствукицему входу первого сумматора, иыход третьего инвертора подключен к соответствующим входам второго, третьего и четвертого сумматоров, выходы сумматоров с первого по четвертый подключены ко входам дешифратора, соотсд ветствую1чие выходы которого подключены к соответствующим входам трех f Эд упомянутых логических элементов И, выход последнего из которых подключен ко входу третьего элемента выдержки времени, а выхода пятого, шестого и седьмого сумматоров подключены к другим входам трех логических элементов И, к третьему входу последнего из которых подключен выход восьмого сумматора, а к-третьим входам первого и второго логических элементов И подключен выход девятого сумматора.

СО)ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4(5)) Н 02 Н 3/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТЯЕННЫ(НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРИТИЙ (21) 3462638/24 — 07 (22) 05.07.82 (46) 15. 04.85. Бюл. № 14 (72) Б.N. Гильденберг и Э.М.Шнеерсон (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения и Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова (53) 621.316.925(088.8) (56) 1. Федосеев, А.М. Релейная защита электрических систем. М., "Энергия", 1976, с. 258-259.

2. Авторское свидетельство СССР № 346744, кл. H 02 Н 3/40, 1970.

3. Бондаревский Л.В., Пеклер В.Н.

К вопросу о дистанционных защитах с непрерывными датчиками сопротивления — "Электричество", 1968, ¹ (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОНН0А ЗАЩИТЫ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

ПЕРЕИЕННОГО ТОКА, содержащее датчик сопротивления, связанный входами с защищаемой линией, три логических . элемента И, три элемента выдержки времени, входы двух из которых подключены к выходам двух соответствую» щих логических элементов И, а выходы всех элементов выдержки времени подключены ко входам исполнительного органа, чыход которого является выходом устройства, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения устойчивости функционирования, датчик сопротивления выполнен в виде датчиков активного и реактивного сопротивлений, а также дополнительно введены девять сумматоров, источник постоянного напряжения и три инвертора, при этом выход датчика активного сопротивления подключен ко входу одного инвертора, а также к одному из входов первого, второго, третьего, четвертого, восьмого и девятого сумматоров, выход датчика реактивного сопротивления подключен ко входу другого инвертора, а также к одному из входов всех сумматоров со второго по девятый, выход источника постоянного напряжения подключен ко входу третьего инвертора, а также к одному из входов первого и всех остальных сумматоров с пятого по девятый, выход первого инвертора подключен к одному из входов пятого, шестого и седьмого сумматоров, выход другого инвертора подключен к соответствующему входу первого сумматора, выход третьего инвертора подключен к соответствующим входам второго, третьего и четвертого сумматоров, выходы сумматоров с первого по .четвертый подключены ко входам дешифратора, соот« ветствующие выходы которого подключены к соответствующим входам трех упомянутых логических элементов И, выход последнего из которых подключен ко входу третьего элемента выдержки времени, а выходл пятого, шестого и седьмого сумматоров подключены к другим входам трех логических элементов И, к третьему входу последнего из которых подключен выход восьмого сумматора, а к третьим входам первого и второго логических элементов И подключен выход девятого сумматора.

1150696

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите и автоматике энергетических систем, и предназначено, в первую очередь, для применения в защитных высоковольтных линиях электропередач от коротких замыканий.

Известны устройства многоступенчатых дистанционных защит, в которых используется для получения характе- 10 ристик срабатывания отдельных ступеней защиты один измерительный орган, уставки которого переключаются во времени после срабатывания пускового гана защиты. При этом пусковой 15 орган воздействует на измерительный -:-:ган защиты, после срабатывания которого формируется сигнал на действие элемента выдержки времени определенной ступени защиты в зависимос- 20 ти от того, в какой зоне происходит срабатывание измерительного органа 11) .

Недостатками данных устройств являются низкая чувствительность и 25 надежность, а также невозможность получения различных конфигураций характеристик отдельных ступеней защи"bI> так как при переключениях обычно лишь меняется масштаб характерис-З0 тики измерительного органа в плоскости сопропивлений. Указанные недостатки делают невозможным применение данного решения в многоступенчатых защитах электропередач 500-750 кВ; где имеются резкие отличия в конфигурациях характеристик отдельных ступеней защиты и требуется высокая надежность.

Известны устроства с двухкоординатными датчиками сопротивления, обеспечивающие получение достаточно сложных характеристик срабатывания дистанционных защит. Выходы датчиков, соответствующие характеристи кам отдельных ступеней, воздействуют на элементы выдержки времени Pq .

Однако эти устройства сложны по выполнению и имеют ограниченную точность,обусловленную дискретностью 50 задания характеристик срабатывания в плоскости сопротивлений. Затруднена также регулировка конфигурации характеристик срабатывания, которая

- обеспечивается значительным числом 55 переключений в диодной матрице.

Сложность защиты определяется и тем, что для формирования характеристик измерительных органов отдельных ступеней требуется такое же число диодных матриц.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройства дистанционной защиты с непрерывным датчиком сопротивления, позволяющее использовать один и тот же датчик такущего сопротивления для выполнения многоступенчатой защиты. Устройство включает блок деления выпрямленных напряжений, пропорциональных току и напряжению сети, пороговые элементы, действующие на элементы выдержки времени и логическую часть $3(.

Однако данные устройства., обеспечивая сравнительно простое получение многоступенчатости защиты, не позволяют з принципе получить сложные и.отличающиеся друг от друга по конфигурации характеристики срабатывания. Характеристики зон срабатывания такой защиты отображаются семейством концентрических окружностей с центром в начале ко-. ординат, а для получения направленности необходимо ограничивать эоны действия органом, регулирующим на угол между током и напряжением. Указанн .-:. выполнение устройств не позволяет чолучить сложные характеристики срабатывания отдельных ступеней защиты, смещенные в различные квадранты плоскости сопротивлений, что снижает устойчивость их функ- . ционирования и делает невозможным применение данного устройства в современных дистанционных защитах электропередач высоких напряжений.

Цель изобретения — повышение устойчивости функционирования многоступенчатой дистанционной защиты.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для дистанционной защиты линии электропередачи переменного тока, содержащем датчик сопротивления, связанный входами с защищаемой линией, три логических элемента И, три элемента выдержки времени„ входы двух из которых подключены к выходам двух соответствующих логических элементов И, а выходы всех элементов выдержки времени подключены ко входам исполнительного органа, выход которого является выходом устройства, датчик сопротив3 1150 ления выполнен в виде датчиков активного и реактивного сопротивлений, а также дополнительно введены девять сумматоров, источник постоянного напряжения и три инвертора, при этом выход датчика активного сопротивления подключен ко входу одного инвертора, а также к одному из входов первого, второго, третьего, четвертого, восьмого и девятого суммато- Ip ров, выход датчика реактивного сопротивления подключен ко входу другого инвертора, а также к одному из входов всех сумматоров со второго по девятьп, выход источника постоянного напряжения подключен ко входу третьего инвертора, а также к одному из входов первого и всех остапьных сумматоров с пятого по девятый, выход первого инвертора подключен к 2О одному из входов пятого, шестого и седьмого сумматоров, выход другого инвертора подключен к соответствующему входу первого сумматора, выход третьего инвертора подключен к соот- д ветствующим входам второго, третьего н четвертого сумматоров, выходы сумматоров с первого по четвертый подключены ко входам дешифратора, соответствующие выходы которого подключены к соответствующим входам трех упомянутых логических элементов И, выход последнего нз которых подключен ко входу третьего элемента выдержки времени, а выходы пятого, шестого и

35 седьмого сумматоров подключены к другим входам трех логических элементов И, к третьему входу последнего из которых подключен выход восьмого сумматора, а к третьим входам перво-. го и второго логических элементов И подключен выход девятого сумматора.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства для дистанционной защиты; на фиг. 2 — возможный вариант выполнения сумматора; на фиг. 3 — возможный вариант выполнения дешифратора; на фиг. 4 — характеристики срабатывания трехступенчатой дистанционной защиты. 50

Устройство дистанционной защиты содержит датчики активного 1 и реактивного 2 сопротивлений, связанные входами с защищаемой линией, источник 3 постоянного напряжения, инвер- 55 торы 4, 5 и 6, подключенные входами к выходам соответственно датчиков

1, 2 и источника постоянного напря-

696 4 жения 3, сумматоры 7-15 с первого по девятый, к соответствующим входам которых подключены выходы датчиков

1 и 2, источника постоянного напряжения 3, а также инверторов 4, 5 и 6, дешифратор 16, подключенный входами к выходам сумматоров 7, 8, 9 и 10, а выходами — к соответствующим входам логических элементов И 17, 18 и 19, к входам которых подключены выходы сумматоров 11-15, элементы выдержки времени 20, 21 и 22, каждый из которых включен между выходом соответствующего элемента И и одним из входов выходного органа 23.

Каждый из сумматоров 7-15 может быть выполнен в виде последовательно включенных суммирующего операционного усилителя 24 и усилителя-ограничителя 25 (фиг. 2).

На фиг. 3 приведен. возможный вариант выполнения дешифратора 16 на основе инверторов 26, 27 и 28 логических элементов И 29, 30, 3 I.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы, пропорциональные току и напряжению, поступают на входы датчиков активного 1 и реактивного

2 сопротивлений. Выходные сигналы датчиков 1, 2 источника постоянного напряжения 3, непосредственно, а также после инвертировання инверторами 4, 5 и 6 поступают на соответ" ствующие входы сумматоров 7-15.

На выходе суммирукщего операционного усилителя 24 в 1-м сумматоре имеется напряжение, пропорциональное алгебраической сумме напряжений на его входах, взятых с определенными коэффициентами, зависящими от соотношений между значениями резнсТОРОВ Г у Гу э Гз 1 Г4 ° пРичем Йаж дый входной сигнал может быть положительным или отрицательным. Сигнал с выхода элемента 24 усиливается и ограничивается усилителем 25 до . нормированного значения, которое может быть положительньы (логическая единица) при отрицательном значении сигнала на его входе ипи отрицательным (логический нуль) при положительном входном сигнале.

Если е1,, е,, е3, входные напряжения i.-ro сумматора, то сигнал на выходе суммирующего усилителя

24 определяется выражением

1150696

При

15 входах.

20, 5;=-(а,,й о2;х а„j

30 (3) 40 г, г1, 5 = — е„ вЂ”,е ;i е „

Р6 rz 151 е,; = е„э; р а„= К,Reign а1,, е; =е„э (и а„=к2Х eô а,, Е ; =e„ >(n a>„„, г,; 3а,;l

I„< К г„1а,,1

"г ! сказ 1 г.; ео j получим следующее эквивалентное выражение

В этом случае логическая едини— ца на выходе усилителя-ограничителя

?5 появится при условии с,К Фд,g 4а 0 (1) а логический ноль — при условии

gz Х+ам1 О, (2) Выражения (1) и (2) определяют

35 в плоскости входных сопротивлений

2,=R+jx две области, разделяемые прямой с уравнением

Для реализации характеристики дистанционной защиты (фиг. 4), где должно обеспечиваться отключение с временами t, t, t при нахождении Z

? I1 ItI в областях соответственно 3 2, 3 3, 34 необходимо девять прямых 3 5- 4 3, образующих характеристики изме рительных органов трех ступеней . Прич ем некоторые образующие могут быть общими для нескольких ступеней (н апример, 3 6, 3 7, 4 3 ) . В с оотв етс т вии .с расположением образующих прямых применены девять сумматоров

7 - 1 5, причем сумматоры отличаются друг от друга только значением реЗисторов Г1,, Г,, Г31, Г4 ° (фиг. 2) °

К дешифратору 16 подключены выходы

6 сумматоров 7-10, соответствующие границам отдельных ступеней защит (прямые 35-38 на фиг. 4) .

На выходах дешифратора 16 не имеется сигналов, если все сигналы на его входах имеют логический нуль или логическую единицу. На его первом выходе 44 появляется сигнал, если логическая единица существует только на первом входе, появляется сигнал на втором выходе 45, если логическая единица существует на первом и втором его входах, появляет— ся сигнал на третьем выходе 46, если логические единицы существуют только на первом, втором и третьем

С учетом этого наличие всех единичных сигналов на входе логического элемента И 17 может быть лишь в случае, если вектор Е находится в области, .ограниченной прямыми 35, 39, 36, 43 (фиг. 4). Это определяется тем, что единичный сигнал с выхода сумматора 11 появляется на входе И 17 при нахождении слева от прямой 39, единичный сигнал с выхода сумматора 15 при нахождении Z справа от прямой 43 и единичный сигнал с перво".о выхода 44 дешифратора 16 появляет я на третьем входе И 17, когда находится между прямыми 35 и 36 (сигнал на первом входе дешифратора 16 от сумматора 7 единичный, а на остальных входах от сумматоров

8, 9, 10 нулевой). Так обеспечивается отключение защитой с выдержкой

1 времени t, задаваемой посредством элемента выдержки времени 20 повреждений в заданной зоне действия защиты. Аналогично происходит отключение повреждений в других областях плоскости сопротивлений. (Таким образом, использование дан! ной защиты позволяет выявить повреждение в определенных зонах и отключить их с требуемыми выдержками времени. При этом автоматически решается проблема устранения "мертвых зон между характеристиками отдельных ступеней, возникающая, когда каждая из характеристик формируется отдель.но, вследствие возможных неточностей при выставлении уставок измерительных органов, что наряду с воэможонной защиты, следствием чего является повышение надежности работы энергосистемы.

7 1150696 ностью получения характеристик срабатывания сложной формы повьипает устойчивость функционирования дистанци- .

1150696

Я ь3

Составитель Т. Щеголькова

Редактор М. Товтин Техред ™А. Бабииец Koppex Top В. Гирняк

Заказ 2156/41 Тираж .620 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4