Многофазное реле сопротивления

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах релейной защиты линии электропередачи от междуфазных коротких замыканий, особенно линии с ответвлениями. Цель изобретения - повышение чувствительности к междуфазным коротким замыканиям за трансформаторами отпаечных подстанций на линиях с ответвлениями. Устройство содержит IA (а - UA Н Uc , иг UB C i Ш формирователь сравниваемых величин I, преобразователь синусоидальных импульсов в прямоугольные (ПСИ) 2, избиратель особой фазы 7, элемент И 8 и преобразователь импульсных сигналов в непрерывный сигнал. Введение четырехвходового элемента И 9, элемента ИЛИ И, расширителя импульсов (РИ)5 и блока сдвига передних и задних фронтов импульсов (БС)Ю обеспечит селективность устройства в случае коротких замыканий на смежных линиях. Высокая чувствительность устройства при двухфазных коротких замыканиях на землю в защищаемой зоне через переходное сопротивление обеспечивается за счет регулирования параметра угла Рз в РИ 5. Регулировать форму характеристики зап1,иты можно также меняя параметры (3i и (32 в БС 10. Многофазное реле сопротивления имеет высокую чувствительность при двухфазных коротких замыканиях на землю, при двухфазных коротких замыканиях между фазами, при междуфазных коротких замыканиях за трансформатором на линиях с ответвлениями. 6 ил. (О (Л UU ГчЭ со ;о to 11 -)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК @4 Н02 Н340

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

h А ВТОРСХОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/o!ÿ в/с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3767915/24-07 (22) 17.07.84 (46) 30.05.86. Бюл. № 20 (71) Уфимский нефтяной институт (72) В. А. Шабанов и А. Г. Капустин (53) 621.316.925 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 66343, кл. Н 02 Н 3/40, Н 01 Н 83/16, 1944.

Патент США № 3898530, кл. Н 02 Н 3/40, 1974.

Авторское свидетельство СССР № 1001284, кл. Н 02 Н 3/40, 1981. (54) МНОГОФАЗНОЕ РЕЛЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах релейной защиты линии электропередачи от междуфазных коротких замыканий, особенно линии с ответвлениями. Цель изобретения — повышение чувствительности к междуфазным коротким замыканиям за трансформаторами отпаечных подстанций на линиях с ответвлениями. Устройство содержит

„„SU„„1234912 А1 формирователь сравниваемых величин 1, преобразователь синусоидальных импульсов в прямоугольные (ПСИ) 2, избиратель особой <разы 7, элемент И 8 и преобразователь импульсных сигналов в непрерывный сигнал. Введение четырехвходового элемента И 9, элемента ИЛИ 11, расширителя импульсов (РИ)5 и блока сдвига передних и задних фронтов импульсов (БС)!О обеспечит селективность устройства в случае коротких замыканий на cìåæíû линиях. Высокая чувствительность устройства при двуxфазных коротких замыканиях на землю в защишаемой зоне через переходное сопротивление обеспечивается за счет регулирования параметра угла 14 в РИ 5, Регулировать форму характеристики загциты можно также меняя параметры Р и Р» в БС 10. Многофазное реле сопротивления имеет высокую чувствительность при двухфазных коротких замыканиях на землю, при двухфазных коротких замыканиях между фазами, при междуфазных коротких замыканиях за трансформатором на линиях с ответвлениями. 6 ил.

1234912

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах релейной защиты линии электропередачи от междуфазных коротких замыканий, особенно линии с ответвлениями.

Цель изобретения — повышение чувст1 вительности к междуфазным коротким замыканиям за трансформаторами отггаечных подстанций на линиях с ответвлениями.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого реле; на фиг. 2 и 3 -- )О временные диаграммы напряжений; на фиг. 4 — 6 — - характеристики срабатывания реле в комплексной плоскости сопротивления петли короткого замыкания.

Устройство содержит формирователь 1 сравниваемых величин, осуществляющий формирование компенсированных линейных напряжений и напряжения, пропорционального разности токов обратной последовательности двух фаз, два выхода которого подключены непосредственно к соответствующим входам преобразователя 2 синусоидальных напряжений в прямоугольные импульсы, а два других выхода — через фазосдвигающие элементы 3 и 4, выходы преобразователя 2 синусоидальных напряжений в прямоугольные импульсы подключены к входам 25 расширителя 5 импульсов и входам одного блока 6 сдвига передних и задних фронтов импульсов, избиратель 7 особой фазы, подключенный выходами к управляющим входам расширителя 5 импульсов, четырехвходовые элементы И 8 и 9, подключенные первыми входами к выходу другого блока 10 сдвига передних и задних фронтов импульсов, а остальными входами соответственно к выходам расширителя 5 импульсов и блока 6 сдвига передних и задних фронтов импульсов, элемент ИЛИ 1, подключенный входами к выходам элементов И 8 и 9, а выходом — к входу преобразователя 12 импульсных сигналов в непрерывный сигнал.

Устройство работает следующим образом.

На входы формирователя 1 поступают напряжения и .гоки соответствующих фаз А, В, С, на его выходах формируется напряжение U>, пропорциональное разности токообратной последовательности двух фаз, например, фаз С и В 45

U / = и(! с г вь ) ° где и — коэффициент пропорциональности и компенсированные линейные напряжения / с/вс г/(гв 1 )

50 (7лв (глв Z«(I л гв)

1 (/сл UCA Z!/(1< гл) > где Z, — сопротивление уставки; !

55 Ав, ("Вс °

0сл — соответствующие линейные напря. жения.

Возможно формирование напряжений Я на основе токов обратной последовательности других фаз, но при этом соответствугощим образом необходимо изменить компенсированные линейные напряжения.

Н/1пР/гжсггия с// и Ь вс IlocTYIIII loT HH входы преобразователя 2 синусоида IHHblx напряжений в прямоугольные импульсы, знак которых совпада T со знаком мгновенных значений соответствующих напряжений. /

Напря>ксния с>слв и Ucp. поступают на фазосдвигающие элементы 3 и 4, осуществляющие преобразования с/лв =г> с/лв

/ гг /, / г (г с/гг=а ° 4„, ll / г гае а фазовый оггератор

Далес эти напряжения поступают на соответствующие входы преобразователя 2 сиHусоидальных IlанряжеHHÉ в прямоугольные импульсы. Г выходов преобразова<) теля .. напряжения поступают на входы расгггирителя 5 импульсов и блоков 6 и 10 сдвига передних и задних фронтов, производящие смсгцение фронтов импульсов. На фиг. 2 и 3 изображены временные диаграммы ггапряжений. Кривая 13 (фиг. 2 а)

1 соответствует напряжению (/ на вы. соде форvHpoBHTeëÿ l, проггорционального разности токов обратной последовательности з,вух фаз. Из ггапряжений сг ггреобразователем 2 формируются прямоугольные логические импульсы 14 (фиг. 2 б), длительность которых соответствует длительности положительной полуволны напряжений U;. Блок 10 сдвига фронтов импульсов из прямоуго.гьного импульса !4 (фиг. 2 б) формирует импульс

15 (фиг. 2 в) длителшгостыо 11/ь нэичем начало импульса 15 совпадает с окончанием импульса 1-1. Кривая 16 (фиг. 3 а) соответствует комlIåHсипованным лиггейнг гм íа 11;,11

НряжсиняМ Овс, U лв, (>/сл На ВЫ.СОДЕ фОрмирователя 1 (с вс и на выходах фазосдвигающих устройств 3 и 4 (LA/„К,). Из напряУ "// жений (гвс, г!Ав, U,-.„преобразователем 2 формируготся прямоугольные логические импульсы 17 (фиг. Зб), длительность которых соответствует длительности пол уво I Hhl соответствующего напря>кения. Импульсы 17 поступают на входы расширителя 5 импхльсов и блока 6 сдвига передних 4 и задних фронтов, причем в расширителе 5 происходит расширение импульса! 7 на угол 1>в (фиг. Зг)— импульс 18. Наличие избирателя 7 особой фазы позволяет при коротких замыканиях на землю сдвигать на величину 1>в фронты только одного из ггмп)угьсов соответствующе/ (// // го наггря>кеггия U, U, U . Так при двухфазном коротком замыкании фаз А и В на землго гга выходе АВ избирателя 7 особой фазы, на входы которого подаются фазные токи, появляется непрерывный сигнал, который далее подается на расширитель 5 импульсов. При этом расширяется на угол

1234912 (2) !! — P>L>(arg —",(180 ; (3)

45 где P3 — угол, регулируемый в расшири теле 5 импульсов;

L1, L2

L — логические переменные, принимающие значение, равное 1 при наличии сигнала соответственно на первом, втором и третьем выходах избирателя 7 особой фазы, и равные 0 при отсутствии указанных сигналов.

В нормальном режиме работы защищаемой линии электропередачи отсутствуют токи обратной последовательности, поэтому отсутствует напряжение 0, логические переменные L1, L2, L3 равны О, а пучок векторов только импульс, соответствующий напряжению U, а два других импульса, соответствующих напряжениям U<> и UcA оста (! ются без изменения. Аналогично при коротком замыкании фаз С и А на землю, появляется непрерывный сигнал на другом выходе СА избирателя 7 особой фазы и расширяется на угол рз только импульс, соответствующий напряжению U

15 (фиг. 2 в) поступают на входы элемента И 9. Аналогично импульсы 18 и импульс

15 поступают на входы элемента И 8. Импульсы с выходов элементов И8 и 9 поступают на входы логического элемента ИЛИ 11, на выходе которого появляется импульсный сигнал, далее поступающий на вход преобразователя 12 импульсных сигналов в непрерывном сигнале, осуществляющий преоб- zs разование короткого импульсного сигнала в непрерывный сигнал.

Для срабатывания устройства необходимо появление импульса на выходе одного из элементов И 8 и 9. На выходе элемента И 8 импульс появляется в том случае, З0 если в момент появления на его первом входе импульса 15 (фиг. 1 и 2); сформированного из напряжения Uz на трех других входах элемента И8, одновременно присутствуют импульсы 18, сформированные из на "Il ° p пряжений Ue, U, Ось. Это имеет место, когда одновременно выполняются следующие неравенства (условие 1):

I — РЗЕ1(arg — (180, -12 (!)

40 — PL (агд . (180, 4в !

-2 напряжений (7, U s, U< нельзя охватить углом 180 . При этом неравенства (1), (2) и (3) не выполняются.

При двухфазных коротких замыканиях на землю, например при замыкании фаз В и С, неравенства (1), (2) и (3) принимают вид!

0 (arg — (180, 2 (4) (5) — з (агд-- -(180, (6) г

На фиг. 4 для рассмотренного случая показана область срабатывания в комплексной плоскости сопротивления петли короткого замыкания при отсутствии доаварийного тока, соответствующая одновременному выполнению условия (4), (5) и (6).

Как видно из характеристики, для данн@о случая прямая СА получает в точке P излом на угол Рг. При других сочетаниях замкнувшихся фаз область срабатывания аналогична. Расположение особых точек

Р„, и Р,„характеристики, определяется параметрами сети энергосистемы. Причем заданием параметра з можно регулировать форму характеристики. При этом обеспечивается высокая чувствительность устройства при двухфазных коротких замыканиях на землю в защищаемой зоне через переходное сопротивление. В случае коротких замыканий между фазами без земли, например, В и С избиратель особой фазы по принципу своего действия не способен выявить особую фазу, т. е. сигналы на его выходах отсутствуют. При этом неравенства (1), (2) v. (3) .г!ринимают следующий вид:

0 (arg (180 . (7) г

0 (arg !(180, 2 (8) 0 (arg —," (180, U2 (9) Об. асть одновременного выполнения неравенств (7), (8) и (9) соответствует области выполнения неравенств (4), (5) и (6) при 4=0 и ограничена правильным треугольником (показано пунктиром на фиг. 4).

Таким образом, работа описанной части схемы, обеспечивающей выполнение условий 1, а так же характеристика (фиг. 4) аналогичны принципу действия и характеристике известного устройства. Недостатком известного устройства с такой областью срабатывания является невозможность резервирования защит трансформаторов, установленных на подстанциях ответвлений.

Действительно, если на защищаемой линии в точке У (фиг. 4) имеется ответвле1234912 ние (сопротивление до ответвления 7.-), т. е. к защищаемой линии подключена подстанция без выключателя на высокой стороне, то область срабатывания на фиг. 4 может не охватывать сопротивление трансформатора Z при коротких замыканиях за трансформатором на подстанции ответвления.

При этом в случае отказа защиты трансформатора или в случае отказа короткозамыкателя трансформатор остается без защиты.

Для осуществления резервирования защит трансформаторов при сохранении селективности в случае коротких замыканий на смежных линиях в схему устройства дополнительно введены упомянутые элементы.

Импульс на выходе элемента И9 появляется в том случае, если в момент появления кратковременного импульса 15 одновременно на трех других его входах присутствуют импульсы 19, сФормированные из

") ° и .Й напряжений 0 „0, О,. Это имеет место при одновременном выполнении следующих трех неравенств: ! — (3 (агд . (180 — 4 (10)

+z

25 — P, (arg .,"(180 — P, и — p (a.rg —, (180 — (4 (12)

1 2 где Р и P — углы, регулируемые в блоке 6 зо сдвига передних и задних фронтов импульсов.

В нормальном режиме работы загцищаемой линии электропередач отсутствует U > так как отсутствуют токи обратной последовательности, при этом условия (10), (!1)

35 и (12) не выполняются, на выходе элемента И9 сигнал отсутствует.

При двухфазном коротком замыкании появляется напряжение, пропорциональное разности токов обратной последователь- 4р ности двух фаз. Условия срабатывания выполняются и на выходе элемента И 9 появляется сигнал. На фиг. 5 показана характеристика срабатывания данной части схемы в комплексной плоскости петли короткого замыкания при отсутствии доаварий- 4> ного тока. При этом обеспечивается охват сопротивления трансформаторов ответвлений при двухфазных коротких замыканиях за трансформатором. Причем регулированием параметров и можно регулиро50 вать форму характеристики. Выходы элементов И 8 и 9 подключены к входам элемента ИЛИ 11 и для срабатывания устройства достаточно появления сигнала на выходе одного из элементов И 8 и 9. При этом область срабатывания устройства в целом соответствует выполнению одного из условий: условия 1 или условия 2. На фиг. 6 представлена результирующая область срабатывания устройства в комплексной плоскости сопротивления петли короткого замыкания, представляющая собой сумму областей срабатывания, показанных на фиг. 4 и 5.

Таким образом, описанный дистанционный орган имеет высокую чувствительность при двухфазных коротких замыканий на землю и двухфазных коротких замыканий между фазами, а также обеспечивает чувствительность к междуфазным коротким замыканиям за трансформатором на линиях с ответвлениями, что позволяет обеспечить резервирование защит трансформаторов ответвления.

Формула изобретения

Многофазное реле сопротивления, содержащее блок формирования сравниваемых величин, подключенный двумя выходами непосредственно, а двумя другими выходами через соответствующие фазосдвигающие элементы к входам преобразователя сннусоидальных величин в прямоугольные импульсы, три выхода которого подключены через блок сдвига передних и задних фронтов импульсов к трем входам четырехвходового элемента И, избиратель особой фазы и преобразователь импульсных сигналов в непрерывный сигнал, выход которого является выходом реле, отличающееся тем. что, с целью повышения чувствительности к междуфазным коротким замыканиям за трансформаторами отпаечных подстанций на линиях с ответвлениями, в него дополнительно введены четырехвходовой элемент

И, элемент ИЛИ, расширитель импульсов и блок сдвига передних и задних фронтов импульсов, при этом три указанных выхода преобразователя синусоидальных величин а прямоугольные импульсы подключены также через расширитель импульсов к трем входам вновь введенного элемента И, четвертый выход преобразователя синусоидальных величин в прямоугольные импульсы подключен через вновь введенный блок сдвига передних и задних фронтов импульсов к четвертым входам обеих элементов И, подключенных выходами к входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу преобразователя импульсных сигналов в непрерывный сигнал, а выходы избирателя особой фазы подключены к управляющим входам расширителя импульсов.

1234912

Сосания е ь Т. 111его.н коса

Редактор IO С< ред; 1 happ I И. 8(рос Корректор M..1ем llll<

Вакcl3 27(И1 ) ) Тираж 5I2 Под исное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

Ilo делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Рау шская наб., д. 4 5

Филиал ППП «Па"åíò»,,г. Ужгород, ул. Проектная. 4