Устройство для защиты реактора

 

Изобретение относятся к электротехнике , а именно к релейной защите от внутренних повреждений шунтирующих реакторов . Целью изобретения является повышение чувствительности защиты. Указанная цель достигается введением в устройство инвертора 7, масштабного усилителя 8, формирователя модуля I I. В устройстве производится сравнение мгновенных значений рабочего и тормозного сигналов, причем в нормальном режиме они равны, а нри повреждении реактора 2 появляется сигнал рассогласования . Предусмотрено блокирование устройства при пропадании напряжения, а также при работе измерительных трансформаторов тока с погрен1ностями. 4 ил. со о 4 ISD

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1304121 с у 4 Н 02 Н 7/22 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ВСЯ Ищ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 13,,"

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ. 1 ОТ;„:>

Шаг. / (21) 3977344/24-07 (22) 22. 1 1. 85 (46) 15.04.87. Бюл. № 14 (71) Горьковское отделение Всесоюзного государственного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института энергетических систем и электрических сетей

«Энергосетьпроект» (72) С. М. Куцовский и E. П. Королев (53) 621.316.925 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 115159, кл. Н 02 Н 7/04, 10.81.

Авторское свидетельство СССР № 1265912, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ PEАКТОРА (57) Изобретение относится к электротс.нике, а именно к релейной защите от внутренних повреждений шунтирующих реакторов. Целью изобрстения является повышенис чувствительности защиты. Указан HB я цель достигается введением в устройство инвертора 7, масштабного усилителя 8, формирователя модуля 1!. В устройстве производится сравнение мгновенных значений рабочего и тормозного сигналов, причем в нормальном режиме они равны, а при повреждении реактора 2 появляется сигнал рассогласования. Предусмотрено блокирование устройства при пропадании напряжения, а также при работе измерительных трансформаторов тока с погрешностями. 4 ил.

1304121

Изобретение относится к технике релейной защиты электрических станций и подстанций, а именно к устройствам для защиты от внутренних повреждений: шунтирующих реакторов, включенных в цепи установок поперечной компенсации реактивной мощности.

Целью изобретения является повышение чувствительности защиты реакторов.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 — 4 — эпюры, поясняющие его работу.

Устройство содержит датчик 1 тока (трансформатор тока), устанавливаемый в цепи защищаемого реактора 2, датчик 3 напряжения (трансформатор напряжения), подключенный к сети 4.

К выходу датчика 3 напряжения подключен вход фазоповоротного блока 5, к выходу датчика 1 тока — вход дифференциатора 6, к выходу фазорегулирующего блока 5 вход инвертора 7. Выход дифференциатора 6 подключен к входу масштабного усилителя 8 и входу первого формирователя 9 импульсов прямоугольного напряжения. Выход датчика 3 напряжения соединен через второй формирователь 10 импульссов прямоугольного напряжения с входом формирователя 11 модуля. Выходы масштабного усилителя 8 и инвертора 7 подключены соответственно к первому и второму входам сумматора 12, выход которого через компаратор 13 подключен к второму входу блока 14 совпадения, к первому входу которого подключен выход первого формирователя 9 импульсов прямоугольного напряжения. Выходы блока 14 совпадений подключены соответственно к первому и второму входам логического элемента И 15, выход которого через блок 16 задержки, ограничитель 17 длительности амплитуды, расширитель 18 импульсов, второй блок 19 задержки подключен к входу исполнительного органа 20.

Фазоповоротный блок 5 осуществляет сдвиг напряжения, поступающего на его вход в сторону отставания на угол до 3 5 . Дифференциатор 6 формирует выходной сигнал, пропорциональный первой производной тока реактора.

Инвертор 7 производит изменение знака входного напряжения на противоположный.

Масштабный усилитель 8 служит для согласования уровня рабочего сигнала, формируемого из тока реактора, с уровнем тормозного сигнала, формируемого из напряжения на реакторе.

Блоки 9 и 10 преобразуют соответствующие входные напряжения в напряжения прямоугольной формы с сохранением полярности, причем при напряжениях на их входах, близких к нулю, напряжения на выходах равны нулю.

Формирователь 11 модуля преобразует поступающее на его вход двуполярное прямоугольное напряжение в однополярное.

Сумматор 12 производит сложение мгновенных значений входных напряжений от блоков 7 и 8.

Компаратор !3 выполнен с духполярным порогом и формирует на выходе сигналы высокого (по модулю) уровня, совпадающие по знаку с входным сигналом, в интервалах превышения последним установленного порога. Если входной сигнал не превышает порога компаратора 13, то сигнал на

tO его выходе равен нулю.

Блок 14 совпадения формирует однополярный выходной сигнал высокого уровня при совпадении знаков сигналов, поступающих на его входы от блоков 9 и 13.

Первый блок 16 задержки осуществля15 ет задержку сигнала на время ti = 0,5 — 1 мс с целью предотвращения ложных срабатываний под действием импульсных помех.

Ограничитель 17 длительности импульсов формирует короткие импульсы прямоугольной формы из переднего фронта сигнала, поступающего от первого блока 16 задерж ки, с целью стабилизации длительности расширенных блоком 18 импульсов.

Расширитель 18 импульсов увеличивает длительность поступающих на его вход коротких импульсов на время t> >! 0 мс, т.е. до появления сигнала срабатывания в следующем полупериоде. При этом обеспечивается сплошной сигнал высокого уровня на выходе расширителя. Время задержки на срабатывание второго блока 19 за30 держки (t t) выбирается большим длительности одиночного расширенного блоком 18 импульса, чем обеспечивается отстройка защиты из излишних срабатываний из-за переходных процессов в элементах схемы t;

= 15 мс), З5 Исполнительный орган 20 обеспечивает отключение выключателя в цепи защищаемого реактора.

Устройство работает следующим образом.

Рабочий сигнал, пропорциональный току реактора и сдвинутый относительно него в сто40 о рону опережения на угол близкии к 90 (86 — 88 ), последовательно формируется дифференциатором 6 и масштабным усилителем 8.

Тормозной сигнал формируется из напряжения на реакторе путем его сдвига на небольшой угол (3 — 5 ) в сторону отставания блоком 5 и инвертирования блоком 7.

В нормальном режиме (фиг. 2) ток и нанапряжение реактора сдвинуты на угол „,„

50 составляющий для исправного реактора

89,7 — 88,9 . Подстройкой рабочего сигнала по амплитуде на масштабном усилителе 8 и тормозного сигнала по фазе на фазоповоротном блоке 5 с учетом инвертирования последнего на 7 в нормальном режиме обеспечивается равенство сигналов, поступающих на входы сумматора 12, по амплитуде и сдвиг между ними по фазе на угол

180". Поэтому сумма мгновенных значений

1304121 указанных сигналов близка к нулю. Компаратор 13 находится в несработанном состоянии (нуль на выходе). На выходе блока 14 совпадения сохраняется сигнал низкого уровня и срабатывания устройства не происходит.

При возникновении внутреннего повреждения реактора происходит уменьшение его сопротивления и угла, что приводит к увеличению тока через реактор и сдвигу его по фазе относительно напряжения в сторону опережения (фиг. 3). Теперь рабочий LI(I и тормозной U7 сигналы не компенсируются, так как рабочий сигнал, сформированный из тока, возрастает, а тормозной сигнал, формируемый из напряжения на реакторе, практически не изменяется. Кроме того, угол между U7 и U8 становится отличным от 180, поэтому на выходе сумматора 12 появляется отличное от нуля напряжение, пропорциональное разности рабочего и тормозного сигналов. Если это напряжение превышает порог срабатывания компаратора 13, то на его выходе появляются двухполярные прямоугольные сигналы высокого уровня в интервалах превышения порога входным сигналом. Напряжение с выхода компаратора 13 поступает на второй вход блока 14 совпадения, на первый вход которого поступает сигнал (.(!! от первого формирователя прямоугольного напряжения 9 из тока. При совпадении указанных сигналов по знаку на выходе блока 14 совпадения появляется сигнал высокого уровня д(ательностью, равной времени совпадения. Этот сигнал поступает на второй вход логического элемента И 15, на первом входе которого присутствует постоянный сигнал высокого уровня с выхода формирователя 11 модуля, свидетельствующий О наличии напряжения в сети. Совпадение указанных сигналов обусловливает появление сигнала высокого уровня на выходе логического элемента И 15. Если длительность импульсов на выходе логического элемента

И 15 ((!в) больше времени задержки ti

1 мс первого блока 6 задержки, то на выходе последнего появляется сигнал высокого уровня U;I;, который ограничивается по длительности в блоке 17, расширяется на время 4 м 10 мс в расширителе 18 и затем поступает на вход второго блока 19 задержки с временем задержки tl = 15 мс. Так как сигналы срабатывания повторяются в каждом полупериоде, то расширенные импульсы LIII! перекрывают паузы между сигналами на входе расширителя UI и на выходе блока 18 формируется непрерывный сигнал высокого уровня. Через время tq срабатывает исполнительный орган 20, осуществляющий отключение реактора от сети.

В режимах оперативного или автоматического повторного включения линии с реактором переходный ток может содержать

I0

55 значительную апериодическую слагающую, ввиду чего измерительные трансформаторы тока (ТТ) могут работать со значительными погрешностями (фиг. 4). При этом в каждом периоде в большую из полуволн имеется интервал, в котором формы первичного и вторичного токов ТТ не совпадают.

В этом интервале нарушается равенство рабочего и тормозного сигналов, что приводит к срабатыванию компаратора 13, а также блока 14 совпадения, логического элемента И 15, первого элемента 16 задержки, ограничителя 17 длительности импульсов, расширителя 18 импульсов. Так как в переходном процессе насыщение ТТ происходит только при одной полярности тока (совпадающей .по знаку с апериодической слагающей тока), то интервал между импульсами, поступающим;1 с первого ((лока 16 задержки перса р(1 и», тсл(. (7 д, итсльности импульсов на р" сширитсль 18 импульсов, превышает время t = !О мс. Поэтому Bblходной с((гнал рас IHpHTeля 18 содержит интервалы 11 1пр5(же!(и я низкОГО у ровня. TBI(как время задержки второго блока 18 задержки выбирается больIIIHx! длительности о.(иночного расширенного импульса (t;I = 15 мс), то сиг(:ал IIB ис(голнитсльный орган устройства не H pox 0(I H T.

Г!ри Откл(очсlillH реактора От сети рабОчий сиг!(ал, (рормирусмый из тока, ОтсутcTBvBT, а то(!мозно !1 си Гнал Il po.(0лжяет поступать Hа сс.иматор (2, ITo приводит к срабатыванию компаратора !3, двухнолярный сиг:а,1 с выхода которого посту;(аст на второй вход блока -4 совпадения. С2дн!1ко на (гор вом входе- б зона 1 4 со в па (BII HI! и ГI! B. от формирователи 9 прямоугольного HBI!p(Iжения из тока равен нулю, что Обусловливает сохранение сигнала низкого уровня «В

ЕГО BhIXOJO, а Значит и на весx ИОСЛсДУю(цих б.lОка х С. !сдОБ;(тельно,,ЗОжиОГО ср 1баTывания заи иты .,с про(зойдст.

В (>ежи."!с Отел.о !си и 51;1;1ни и э,(ск ГГ>ОН(рсдачи (ссги 4), к которой но (ключен рсактор 2, может возникнуть колебатсльный процесo B контъ (зс, состоя(цсx! 113 индъ кTHBности рсакгора и емкости линии (сети 4) относите,!Н1ГО зсxlëH. При этом частота колебаний может существенно отличаться от промышленной и составлять 30- — 70 Гц. Для шу!ITHpvlo(IIHx реакторов 00- — 1150 кВ. добротность которы.; весьма высока (болсе 300), изменение частоты в указанных пределам приводит к изменению угла реактора менее чем на +0, 1 (arctic 300 = 89,8 B! et@ 300- =

89,7: arctic 300 -Ц- = 89,9), что соответствует относительной иогрси(ности по действующему значению тока менее 0,2() .

Так как действующсс значение тока чсрез шунтируюц(ий реактор обратно пропорционально частоте сети, а выходное напряжение дифференциатора 7 прямо пропорционально частоте входного сигнала, то уровень рабочего сигнала, формируемого по каналу

1304121 датчик 1 тока реактора, дифференциатор 6 и масштабный усилитель 8, при изменении частоты сети остается неизменным. Амплитуда сигнала ка выходе фазоповоротного блока 5, осуществляющего в канале формирования тормозного сигнала небольшой корректкрук)щкй сдвиг (3 — 5 ) напряжения реактора, в незначительной степени зависит от частоты при изменении ее в диапазоне 50-"-20 Гц. Действительно, коэффкцк«нт передачи стандартного активного фазопоноротного блока может быть представлен н виде к=- — — l Y++vT) где Т вЂ” постоянная времени фазоповоротного блока 5, равная примерно

3 1 0 с при наибольшем угле сднига 5".

Расчет отношения модулей коэффициентов передачи при отклонении частоты сети ка +20 Гц от промышленной (50 Гц) обуслонливаег погрешность по уранию ныходкого сигнала блока 5+О,ЗЯ к — — 0,6",г . Следовательно результирующий небаланс суммы рабочего и тормозного сигналов Е3 нормальном режиме, от которого необходимо отстраиваться с помощью порога срабатывания компаратора 13, не превышает 10 .

Прк замыкании небольшого числа витков (1 5) сопротивление реактора, а следовательно, и ток через него изменяется не менее чем на 2 "о, поэтому чувствительность предложенного устройства оказывается достаточной для их выявления.

При повреждениях в цепях напряжения тормозной сигнал может отсутствовать, тогда от рабочего сигнала срабатывают компаратор 13 и блок 14 совпадения, подавая сигнал высокого уровня на второй вход логического элемента И )5. Однако прк этом сигнал, формируемый по каналу 10 — 11, б>дет равен нулю, чем обеспечивается блокирование срабатынанкя элемента И 15, а следовательно, H устройства в целом.

Использование изобретения позволяет повысить чувствительность защиты шуктирующих реакторов, око обеспечивает ныявлекке аварийного режима и отключение реактора в ранкей стадии развития повреждения, когда разрушению подвергается лишь часть обмотки и не затронуты магнитопровод, фарфоровые опорные изоляторы и другие основные части конструкции. Это позволяет сохранить реактор ремонтопригод5 ным к сократить расходы на его восстановление.

Формула изобретения

10 Устройство для защиты реактора, содержащее датчик напряжения, вход которого включается в сеть, к которой подсоединен защищаемый реактор, а выход подключен к входу фазоповоротного блока, датчик тока, первичная обмотка которого подключается между реактором и сетью, первый и второй формирователи импульсов прямоугольного напряжения, дифференциатор, блок совпадения, первый вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов прямоугольного напряжения, к входу которого подключен выход дифференциатора, первый блок задержки и цепочку из последовательно соединенных расширителяя и м пульсов, второго блока задержки и исполнительного органа, отличающееся тем, 25 что, с целью повышения чувствительности защиты, н него дополнительно введены иннертор, масштабный усилитель, формирователь модуля, вход которого подключен к выходу второго формирователя импульсов прямоугольного напряжения, сумматор, компаратор, логический элемент И и ограничитель длительности импульсов, выход которого подключен к входу расширителя импульсов, а вход — к выходу первого блока задержки, соединенного входом с выходом логического элемента И, к первому входу которого подсоединен выход формирователя модуля, а к второму входу — выход блока совпадения, второй нход которого соединен с выходом компаратора, соединенного входом с выходом сумматора, первый к второй входы которого подключены соответственно к выходу масштабного усилителя к инвертора, а их входы — соответственно к выходам дкфференцкатора и фазоповоротного блока, при этом входы дифферекциатора к второго формирователя прямоугольного напряжения соединены соответственно с выходами датчика тока и датчика напряжения.

1304121

Ф(/2.2

1304121

Составитель К. П1илан

Редактор Л. Веселовская Техрсд И. Верее Корректор А. Зимокосов

Заказ 1320!54 Тираж 619 (1одниснос

ВНИИГ1И Государственного комитгга СССР но делам изобретений и открытий (13035, Москва, Ж -35, Раугнская наб., и. 4!5

Производственно-нолиграфинсскос предприятие, г. Ужгород, ул.(!роектная, 4