Устройство для выбора поврежденных фаз в трехфазной электрической сети переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к релейной защите . Цель изобретения - повышение надежности функционирования устройства путем определения вида КЗ., Устройство содержит преобразователи 4-6, подключенные к измерительным входам 1-3, блок компенсации фазных токов (БКФТ) 7, блоки выделения аварийных составляющих (БВАС) 8-10, блоки формирования модулей аварийных составляющих ,(БФМАС) 11-13, логические ключи 14- 16, компараторы 17-22 и блок определения вида КЗ (БОВКЗ) 23. При КЗ мгновенное значение электрических величин на выходах преобразователей 4-6 и выходе БКФТ 7 изменяется скачкообразно , а на выходе БВАС 8-10 некоторое время этот сигнал сохраняется. Далее в БФМАС 11-13 формируется нап-. ряжение постоянного тока, величина которого пропорциональна значениям соответствующих аварийных составляющих токов. Напряжение с выходов Бда1АС 11-13 через открытые логические ключи 14-16 поступает на входы компараторов 17-22, на выходах которых формируется напряжение, соответствующее виду КЗ, которое поступает в БОВКЗ 23. 2 ип. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (191 (1i) (5D 4 Н 02 Н 3 26 7 26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 41221 75/24-07 (22) 19.09.86 (46) 15.02.88. Бюл. М б (71) Всесоюзный государственный проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт энергетических систем и электрических сетей "Энергосетьпроект" (72) С.Я.Петров и Д.P.Ëíáàðñêèé (53) 621.316.925(088.8) (56) Беркович М.А., Комаров А.Н.,Семенов В.А. Основы автоматики энергосистем. M,: Энергоиздат, 1981, с.63.

Авторское свидетельство СССР

У 1001276, кл. Н 02 Н 3/26, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1148071, кл. Н 02 Н 3/26, 1985 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ BbIBOPA ПОВРЕЖДЕННЫХ ФАЗ В ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите. Цель изобретения — повьппение надежности функционирования устройства путем определения вида K3.. Устройство содержит преобразователи 4-6, подключенные к измерительным входам 1-3, блок компенсации фазных токов (БКФТ)

7, блоки выделения аварийных составляющих (БВАС) 8-10, блоки формирования модулей аварийных составляющих ,(БФМАС) 11-13, логические ключи 1416, компараторы 17-22 и блок определения вида К3 (БОВКЗ) 23. При К3 мгновенное значение электрических величин на выходах преобразователей

4-6 и выходе БКФТ 7 изменяется скачкообразно, а на выходе БВАС 8-10 некоторое время этот сигнал сохраняется.

Далее в БФИАС 11-13 формируется нап-. ряжение постоянного тока, величина которого пропорциональна значениям соответствующих аварийных составляющих токов. Напряжение с выходов БФИАС

11-13 через открытые логические ключи 14-16 поступает на входы компараторов 17-22, на выходах которых формируется напряжение, соответствующее виду КЗ, которое поступает в БОВКЗ 23. 2 ил.

1 13743

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для релейной защиты.

Цель изобретения — повышение на5 дежности функционирования устройства путем. определения вида короткого замыкания (КЗ).

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — знаки напряжений на выходах компараторов устройства при различных видах однофазных и двухфазных КЗ.

Устройство содержит измерительные входы 1-3 фазных токов и подключенные t5 к ним пофазно преобразователи 4-6 фазных токов, выходы которых подключены к блоку 7 компенсации фазных токов током нулевой последовательности.

Выходы блока 7 пофазно соединены с 20 входами блоков 8-10 выделения аварийных составляющих, выходы которых подключены к входам блоков 11-!3 формирования модулей аварийных составляющих,соотнетственно, выходы которых пофазно соединены через логические ключи 14-16 с входами компараторов

1?-22. Выход блока 11 через ключ 14 подключен к пернымвходам первого 17 и четвертого 20 компараторов и к вторым 30 входам второго.18 и шестого 22 компараторов.Выход блока 12 через ключ 15 подключен к первым входам второго 18 и пятого 21 компараторов и к вторым входам третьего 19 и четвертого 20 компараторов. Выход блока 13 через ключ 16 подключен к первым входам третьего 19 и шестого 22 компараторов и к вторым входам первого 17 и пятого 21 компараторов. 40

Выходы компараторов 17-22 подключены к входам логического блока 23 определения вида К3, фазные 24-26 и междуфазные 27-29 выходы которого являются выходами устройства. 45

Фазные выходы 24-26 через первые входы элементов ИЛИ 30-32 соответственно подключены к управляющим входам ключей 14-16. Вторые входы 33-35 указанных элементов ИЛИ являются логи- 5< ческими входами устройства. К этим входам подключаются сигналы от реле положения "Отключено" соответствующих фазных выключателей защищаемой линии электропередачи (не показаны).

Измерительные преобразователи 4-6 фазных токов обеспечивают на своих выходах напряжения, пропорциональные фазным токам во всем диапазоне их изменения. В блоке 7, выполненном в виде суммирующего устройства, осуществляется компенсация фазных токов

? током нулевой последовательности поэтому на пофазных выходах блока 7 имеют место напряжения, пропорциональные компенсированным фазным токам I в соответствии с выражением I = 1 — k, 3 Т . При этом в блоке 7 предусматривается возможность регулирования коэффициента компенсации k о

Блоки 8-10 выделения аварийных составляющих представляют собой известную схему, в которой суммируются ее входное напряжение с выходным напряжением инерционного звена, подключенного к входу этого блока и выполненного или н виде полуволновой линии задержки, или в виде полосового фильтра. Инерционное звено настроено так, что в установившемся режиме промышленной частоты напряжение на его выходе равно по величине и противоположно по фазе входному напряжению, поэтому при сложении этих напряжений в установившемся режиме на выходах блоков 8-10 выходной сигнал отсутствует.

Блоки 11-13 представляют собой выпрямители со сглаживающими или интегрирующими звеньями.

Каждый из логических ключей 14-16 открыт, т.е, пропускает на выход подключенную к его входам неличину, пока отсутствует сигнал на управляющем входе ключа. Когда появляется сигнал на управляющем входе какого-либо ключа, то соответствующая аварийная составляющая тока исключается из работы устройства.

Знаки напряжений !! - U на ныхоб дах комп арато ров 1 7-22 соотв ет с твенно определяются знаками следующих разностей: U I> k ?с величины фазных аварийных составляющих токов; k — постоянный коэффициент.

Логический блок 23 определения вида КЗ представляет собой сочетание логических элементов, которые, реализуя определенные логические функции со знаками сигналов U — U. на выходах компараторон 17-22, позноляют определить вид КЗ. При однофазных

К3 появляется сигнал на соответствую1374324 щих фазных выходах 24-26, а при двухфазных КЗ вЂ” на соответствующих междуфазных выходах 27-29 логического блока 23 определения вида КЗ.

Устройство работает следующим образом.

При КЗ мгновенное значение электрических величин на выходах преобразователей 4-6, а также на выходе бло- 10 ка 7 (т.е. на входах блоков 8-10) изменяется скачкообразно, а другое (на выходе инерционного звена) за счет запоминающих свойств инерционного звена в течение некоторого времени, определяемого параметрами звена, сохраняет значение, пропорциональное доаварийному току. Таким образом, сумма указанных двух напряжений, пропорциональная соответствующей 20 фазной аварийной составляющей тока, в ежиме КЗ скачкообразно появляется на выходах блоков 8-10 и в течение некоторого времени сохраняется. В блоках 11-13 формируются напряжения пос- 2g тоянного тока, величины которых про» порциональны значениям соответствующих аварийных составляющих токов. Напряжения с выходов блоков 11-13 через открытые логические ключи 14-16 пос30 тупавт на входы компараторов 17-22, на выходах которых формируются напряжения U — U, соответствующие виду

КЗ.

В случае однофазных КЗ на землю .аварийная составляющая тока поврежденной фазы, как показывают исследования для сетей высокого и сверхвысокого напряжения, в наихудших по чувствительности экстремальных условиях не менее чем в k = 1,2-1,3 раза превьппает аварийные составляющие токов неповрежденных фаз, которые равны между собой.

При двухфазных КЗ и двухфазных КЗ на землю аварийные составляющие токов поврежденных фаз, хотя в общем случае и не равны между собой, но также не менее чем в k = 1,2-1,3 раза превышают аварийную составляющую тока неповрежденной фазы.

В таблице на фиг.2 приведены знаки напряжений на выходах компараторов 17-22 предлагаемого .устройства при различных видах однофазных и двуфазных К3. При этом в общем случае двухфазных КЗ знак выходных напряжений компараторов, к которым подводятся сигналы от поврежденных фаз, не определен и может быть как положительным, так и отрицательным (+) °

Учет определенных сочетаний знаков 11 - U, т.е. реализация опреде1 б ленных логических функций, позволяет судить о виде КЗ.

Так, для фиксации, например, saмыкания фазы А на землю достаточно реализовать следующую логическую функц: У„= U U U. U .

У

В этом случае сигнал на выходе 24 (v ) логического блока определения

"А вида КЗ появляется (т.е. фиксируется замыкание фазы А на землю) в том случае, если имеют место положительные напряжения 11 и Б (на выходах компараторов 17 и 20) и отсутствуют положительные (или имеются отрицательные) напряжения Б и U (на выходах компараторов 18 и 22).

Аналогично для определения других видов однофазных замыканий в логическом блоке реализуются следующие функции: У, = П, П- Т1 П вЂ” сигнал на вы-. ходе 25 блока 23; У = U U U U

5 Э

Ъ 6 1 б сигнал на выходе 26 блока 23.

Для определения двухфазных замыканий в логическом блоке реализуются следувщие функции: У = У, + У Y

-pe -кЬ -e В

+у.y ° - у =- =v +у ° у

gc "Вс "с сд "ся с А

В общем случае для двухфазных КЗ с учетом воэможности переходов однофазных КЗ в двухфазные КЗ на землю в логическом блоке реализуются следующие функции: У = У„ + У У вЂ” сигнал на выходе 27 блока 73 Y = У +

Вс Вс

+ УВ Y — сигнал на выходе ?Ы блока

23; У = У „+ Y Х вЂ” сигнал на выхос де 29 блока 23.

В случае неполнофаэиого режима сети, когда одна из фаз линии электропередачи, например фаза А, отключена, от реле положения "Отключено" отключенной фазы на логический вход 33 устройства а следовательно, и на управ ляющий вход логического ключа 14 через элемент ИЛИ 30 поступает сигнал, в результате действия которого исключается влияние на работу устройства цепи отключенной фазы.

При КЗ на линиях электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения, в том числе и при переходах однофазных КЗ в двухфазные КЗ на землю, могут возникать интенсивные и длительные переходные процессы в линиях электропередачи, а также в пофазных цепях выделения аварийных составля1374324 ющих тока предлагаемого устройства.

Такие переходные процессы в цепи выделения аварийной составляющей первой поврежденной фазы, которая фиксируется появлением сигнала на выходе 24 {У „) блока 23, могли бы привести или к неправильному определению последней замкнувшейся фазы, или к замедлению при определении этой фазы, 10 поэтому влияние переходного процесса в цепи первой поврежденной фазы А на работу устройства исключается логическим ключом 14, на управляющий вход которого в этом случае поступа- 15 ет сигнал через второй вход элемента ИЛИ 30 с выхода 24 (У ) блока 23.

Таким образом, предлагаемое уст" ройство на основе сравнения величин аварийных составляющих фазных токов позволяет без использования сложных функциональных блоков только на осно" ве логических операций выявлять одну поврежденную фазу при однофазных замыканиях, обе поврежденные фазы при остальных видах несимметричных

КЗ, а также правильно функционирует при неполнофазных режимах и переходах одних видов повреждений в другие.

Формула изобретения

Устройство для выбора поврежденных фах в трехфазной электрической сети переменного тока с выключателями, содержащее измерительные преобразователи фазных токов, выходы которых через общий блок компенсации пофазно подсоединены к последовательно соединенным блокам выделения аварийных составляющих и блокам формирования мо. дуля аварийной составляющей, и три компаратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности функционирования путем определения вида короткого замыкания, оно дополнительно содержит три ключа, три элемента ИЛИ, четвертый, пятый, шестой компараторы и логический блок определения вида короткого замыкания, при этом выход блока формирования модуля аварийной составляющей первой фазы подключен через ключ к первым входам первого и четвертого компараторов и к вторым входам второго и шестого компараторов, выход блока формирования модуля аварийной составляющей второй фазы. подключен через ключ к первым входам второго и пятого компараторов и к вторым входам третьего и четвертого компараторов, выход блока формирования модуля аварийной составляющей третьей фазы подключен через ключ к первым входам третьего и шестого компараторов и к вторым входам первого и пятого компараторов, выходы компараторов подключены к входам логического блока определения вида короткого замыкания, фазные выходы которого через первые входы элементов ИЛИ подключены к управляющим входам ключей соответствующей фазы, к вторым входам элементов

ИЛИ подключены выходы реле положения "Отключено" выключателя соответствующей фазы, а фазные и междуфаэные выходы логического блока определения вида короткого замыкания являются одновременно выходами устройства.

13743?4

Составитель Е.Азарова

Редактор А.Orap Техред М.Ходанич Корректор Н. Король

Заказ 61 1/50 Тираэ 649 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изоЛретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,