Устройство для защиты электрической сети с потребителями от тока короткого замыкания

 

Изобретение относится к электротехнике , к области защиты электрической сети от тока короткого замыкания. Целью изобретения является улучшение надежности защиты. Цель достигается введением в устройство датчика оперативного напряжения и двух блоков выделения приведенных производных, что позволяет сравнивать скорость измерения относительных скоростей различных сигналов, не зависящих от амплитудных значений. Кроме того, выполнение неточника оперативного сигнала неавтономным повьппает достоверность различения , режимов короткого замыкания и пусковых токов при одновременном упрощении реализации. 1 з.п. ф-лы, - 1 ил. i О)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1282252 А1 дц 4 Н 02 Н 3/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Э б

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3831960/24-07 (22) 25.12.84 (46) 07.01.87. Бюл. И 1 (72) Л.Н.Карпиловский, Е.Я.Байко и С.А.Мартинов (53) 621.316.925(088.8) (56) Кузнецов Р.С. Аппараты распределительных устройств низкого напряжения. М.-Л.: Госэнергоиэдат, 1962, с. 138-145.

Авторское свидетельство СССР

1051637, кл, Н 02 Н 3/08, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ С ПОТРЕБИТЕЛЯМИ ОТ ТОКА

КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике, к области защиты электрической сети от тока короткого замыкания.

Целью изобретения является улучшение надежности защиты. Цель достигается введением в устройство датчика оперативного напряжения и двух блоков выделения приведенных производных, что позволяет сравнивать скорость измерения относительных скоростей различных сигналов, не зависящих от амплитудных значений. Кроме того, выполнение ис- точника оперативно.-о сигнала неавтономным повышает достоверность различения режимов короткого замыкания и пусковых токов при одновременном упрощении реализации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1 - 128225

Изобретение относится к электротехнике, к области защиты электрической сети от тока короткого замыкания.

Цель изобретения — улучшение надежности защиты путем повышения досто-5 верности различения режимов короткого замыкания и пусковых токов.

На чертеже изображена функциональная .схема устройства.

Входы источника 1 оперативного сигнала (трансформатора 2) подсоединены к соответствующим фазам защищаемой сети. Выходы трансформатора 2 через последовательно соединенные выпрямитель 3 и фильтры 4 подсоединены к выходам источника 1 оперативного сигнала. Первый выход источника 1 оперативного сигнала через последовательно соединенные датчик 5 оперативного тос-ка и блок 6 искусственной нулевой точки подсоединен к соответствующим фазам электрической сети. Второй выход источника 1 оперативного сигнала через фильтры-пробки 7-9 (на рабочую частоту сети) подсоединен к нулевым точкам электрических машин.

К обоим выходам источника 1 оперативного сигнала подсоединены входы датчика 10 оперативного напряжения, вы- З0 ход которого через первый блок 11 вьделения приведенной производной подсоединен к первому входу нуль-органа 12 (компаратора). Второй вход нуль-органа 12 соединен с выходом блока 13 вьделения,приведенной производной, вход которого подсоединен к выходу датчика 5 оперативного тока.

Выход нуль-органа 12 через логический элемент НЕ 14 подсоединен к пер- 0 вому входу логического элемента И 15, второй вход которого подсоединен к выходу логического элемента ИЛИ 16, первый и второй входы которого соединены с выходами элементов 17 и 18 сравнения соответственно. Первые входы элементов 17 и 18 соединены с датчиками. 19 и 20 токов соответственно, а вторые входы элементов 17 и 18 сравнения подсоединены к выходам блоков 21 и 22 уставок. Выход логического элемента И 15 соединен с управляемыми входами блоков 23-25 отключения (либо одного из них).

Блок 11 выделения приведенной про изводной содержит блок 26 дифференцирования, блок 27 запоминания максимальных значений и блок 28 деления.

Вход блока 9 вьделения приведенной

2 2 производной соединен одновременно с входами блока 26 дифференцирования и блока 27 запоминания максимальных значений, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока 28 деления, выход которого является выходом всего блока 11 вьщеления приведенной производной.

Блок 1 3 выделения прив еденн ой производной содержит блок 29 дифференцирования, блок 30 запоминания максимальных значений и блок 31 деления, причем вход блока 13 вьделения приведенной производной соединен с входами блока 29 дифференцирования и блока 30 запоминания, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока 31 деления, выход которого является выходом всего блока 13 выделения приведенной производной.

Устройство работает следующим образом.

Непрерывно с помощью датчиков 5,19 и 20 тока вьделяют сигналы, пропорциональные величинам оперативного тока и токов в фазах защищаемой линии. Иаксимальные значения сигналов с выходов датчика 5 оперативного тока и датчика 10 оперативного напряжения запоминают с помощью блоков 27 и

30 запоминания, а текущие значения этих сигналов непрерывно дифференцируют с помощью блоков 26 и 29 дифференцирования.

Сигналы с выходов блока 26 и 29 дифференцирования поступают на первые входы блоков 28 и 31 деления соответственно, а сигналы с выхода блоков 27 и 30 запоминания поступают на вторые входы блоков 28 и 31 деления.

d1 dU

Частные от деления — — на I u--dt макс dt на Ь м „.сравниваются между собой с мс кс помощью нуль-органа (компаратора) 12 °

Блоки 27 и 30 запоминания могут быть выполнены в разных вариантах: с принудительным сбросом записанного значения или с автоматическим саморазрядом. Так, при выполнении блока запоминания в виде пикового детектора, где запоминание осуществляется за счет разности постоянных времени разряда и разряда емкости, постоянное обновление записанного максимального значения не требует специальной цепи сброса памяти, так как при исчезновении с входа запоминаемого

12822

10 значения через время, определяемое постоянной времени разряда запоминающей емкости, блок вернется к нулевым начальным условиям. Поэтому конкретное выполнение блока запомина5 ния обусловлено задачами и режимом, возлагаемым на него разработчиком, и может быть различным.

Действительно, в блоке 30 должно запоминаться значение, пропорциональное току, протекающему в цепи оперативного сигнала, до момента включения очередной электрической машины. В момент включения ток увеличивается, и происходит дозапись до 15 увеличенного значения, которое и участвует в работе.

При отключении электрической машины иэ-за саморазряда запоминающей емкости, напряжение на выходе блока 20

30 возвращается к значению, определяемому оставшимися включенными электрическими машинами, причем время саморазряда до нового значения выбирается гораздо меньшее, чем время 25 между отключением одной и включением .другой электрической машины.

В блоке 27 запоминается максимальное (номинальное) значение напряже- 30 ния источника оперативного сигнала.

Так как это напряжение либо остается неизменным, либо уменьшается при подсадке напряжения в сети, то использование блока запоминания без принудительной цепи сброса также весьма удобно, так как легко добиться, чтобы время саморазряда запоминающего конденсатора намного превьппало воемя подсадки напряжения в сети. 40

Предлагаемое техническое решение блоков 11 и 13 выделения приведенных производных обусловлено тем, что обычно выходная величина после операции дифференцирования зависит не 45 только от крутизны (скорости) нарастания тока, но и от его величины. В целях исключения зависимости выходно1

ro сигнала от величины дифференцируемого сигнала и с целью обеспечения 50 возможности сравнения скоростей изменения разнородных величин, например токов и напряжений, перед указанным сравнением осуществляют приведение продифференцированной вепичины к ее максимальному (или номинальному) значению, которое запоминают с помощью элемента запоминания — блоков 27 и

30 запоминания. Операция приведения

52 4 деление продифференцированной величины на максимальное (или номинальное) значение — позволяет выделить именно относительную (приведенную) скорость изменения каждой из величин (с размерностью 1/с).

Таким образом, на выходах блоков

9 и 10 выделения приведенной производной будут присутствовать величины, характеризующие скорость изменения оперативного тока и скорость изменения оперативного напряжения в цепи оперативного сигнала, соотношение которых и способствует различению режимов короткого замыкания и пусковых токов.

Сигналы с выходов датчиков 19 и

20 тока сравнивают с помощью элементов 17 и 18 сравнения с эталонными значениями, задаваемыми с помощью блоков 21 и 22 уставок. При превьппении сигналами с выходов датчиков 19 и 20 фазного тока в режимах короткого замыкания или пускового тока указанных эталонных значений сигналы с выходов элементов 17 или 18 сравнения через логический элемент ИЛИ 16 поступают на второй вход логического элемента И 15.

В режиме короткого замыкания изменяется величина напряжения на выходе источника 1 оперативного сигнала, что определяется с помощью датчика 10 оперативного напряжения. Сигнал с выхода датчика 10 оперативного напряжения поступает на вход блока

11 выделения приведенной производной, с выхода которого величина, характеризующая скорость изменения напряжения на выходе источника 1 оперативного сигнала, поступает на один из входов нуль-органа (компаратора) 12. На другой вход этого нуль-органа (компаратора) 12 поступает сигнал с выхода блока 13 выделения. приведенной производной, характеризующий скорость изменения величины тока оперативного сигнала, измеряемого с помощью датчика 5 оперативного тока. Так как в режиме короткого замыкания величина тока оперативного сигнала определяется только изменяющимся напряжением на выходе источника 1 оперативного сигнала и неизменным сопротивлением (импедансом) цепи оперативного сигнала, то скорости изменения напряжения и тока оперативного сигнала будут равны между собой, и поэтому сигнал на выходе нуль-органа (компаратора) 1282252 б

12 будет равен нулю. Поэтому на ныходф логического элемента НЕ появится сигнал, который поступит на первый вход логического элемента И 15.

Таким образом, в режиме короткого замыкания на оба входа логического элемента И 15 поступят сигналы, что приведет к появлению сигнала на его выходе. Этот сигнал поступит на управляемые входы блокон 23-25 отключения (или одного из этих блоков), что приведет к отключению защищаемой линии.

В режиме пускового тока скорость изменения величины тока оперативного сигнала будет отличаться от скорости изменения напряжения на выходе источника 1 оперативного сигнала. Это объясняется тем, что н этом случае будет происходить как изменение напряжения на выходе источника 1 оперативного сигнала, так п изменение сопротивления (импеданса) в цепи оперативного сигнала за счет подключения к генератору 32 обмоток электрической машины, например 33., Таким образом, скорость изменения тока оперативного сигнала будет определяться двумя факторами (изменением напряжения и изменением сопротивления), а не одним (изменением напряжения), как н режиме короткого замыкания. В этом случае сигнал на выходе нуль-органа (компаратора) 12 будет отличен от нуля, поэтому сигнал на выходе логического элемента НЕ 14 будет равен нулю. Это приведет к тому, ч :о на втором входе логического элемента И 15 будет присутствовать сигнал, а на первом входе — отсут--.; ствовать. Это приведет к отсутствию сигнала на выходе логического элемента И 15 и к отсутствию сигналов на управляемых входах блоков 23-25 отключения.

Таким образом, в режиме пускового тока отключения защищаемой линии не произойдет, даже если пусковые токи будут равны токам короткого замыкания (и вообще при любом соотношении токов в режимах короткого замыкания и пуска) .

Предложенное устройство позволяет с высокой достоверностью и надежностью обеспечить различие режимов короткого замыкания и пусковых токов при выполнении источника оперативно-, го,сигнала неавтономным.

55 управлякицими. входами блоков включения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения надежности защиты путем повьппения достовернос- . ти различия режимов короткого замыка5

f0

При этом обеспечивается максимально высокое быстродействие.

Исключение ложных срабатываний защиты обеспечивает нормальное функционирование электрической сети (системы), а также повышает долговечность использования устройств отключения (расцепителей), так как сохраняет их моторесурс. Общее уменьшение коммутаций в сети уменьшает интенсивность (и количество) излучаемых помех, что поньппает надежность функционирования радиоустройств и другой аппаратуры.

Поньш|ение быстродействия различения режимов пусковых токов и короткого замыкания, обусловлинаемые исключением необходимости введения временных отрезков для различения указанных режимов, как это делается в большинстве известных защит, значительно поньппает эффективность защиты от коротких замыканий так как способствует макси||ально быстрому выявлению начала этого режима и, как следствие, более быстрому отключению защищаемой линии.

Формула изобретения

1. Устройство для защиты электрической сети с потребителями от тока короткого замыкания, содержащее источник оперативного сигнала, датчик оперативного тока, фильтры-пробки, выходы которых подключаются к соответствующим нулевым точкам потребителей, нуль-орган, подключенный выходом ко входу ло.ического элемента

НЕ, выход которого соединен с первым входом логического элемента И, второй вход логического элемента И соединен с выходом логического элемента -ИЛИ, каждый из двух входов логического элемента ИЛИ соединен с выходом соответствующего блока сравнения, к первым входам которых под- ключены выходы соответствующих блоков уставки, а ко вторым входам подсоединены соответствукицие выходы датчиков тока, которые включаются в фазы защищаемой сети, блок искусстненной нулевой точки, подключаемый входами к трем фазам защищаемой сети, выход логического элемента И соединен с

12822 ния и пусковых токов, в него дополнительно введены датчик оперативного напряжения и два блока выделения приведенных производных, при этом первый; выход источника оперативного сигнала соединен с первым входом датчика оперативного напряжения и через датчик оперативного тока подключен к выходу блока искусственной нулевой точки, второй выход источника оперативного 10 сигнала соединен со вторым входом датчика оперативного напряжения и подключен ко входам фильтров-пробок, выход датчика оперативного напряжения через первый блок выделения приведен- 15 ной производной подсоединен к первому входу нуль-органа, второй вход которого через второй блок выделения приведенной производной соединен со вторым. выходом датчика оперативно- 20 го тока, а источник оперативного сигнала лыполнен в виде последовательно

52 8 соединенных трансформатора, выпрямителя и фильтра, выходы которого являются выходами упомянутого источника.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что каждый блок выделения приведенной производной содержит элемент дифференцирования, элемент запоминания максимальных значений и элемент деления, при этом входы элемента дифференцирования и элемента запоминания максимальных значений соединены между собой и точки их соединения являются входом блокь, вьщеления приведенной производной, выходы элемента дифференцирования и элемента запоминания максимальных значений соединены с первым и вторым входами блока деления соот-„ ветственно, а выход блока деления является выходом блока выделения приведенной производной.

1282252

Составитель К.Шилан

Техред А кравчук редактор С.Патрушева

Корректор С.Шекмар

Дакаэ 7280/54 Тираж 619 П одписн о-е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР, по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушсхая наб., д. 4/5

Лроиэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Лроектная, 4