Реле направления мощности

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для определения направления мощности в защитах линий. Цель изобретения расширение области применения реле путем использования его в электроустановках без трансформаторов тока. При коротком замыкании под действием магнитного потока, соэдаваемого током линии, срабатывает геркон 5. элемент ПАМЯТЬ 9 запоминает сигнал на 11 мс, чтобы на время отпадания геркона 5 между полуволнами переменного тока установки постоянный ток продолжал подаваться в обмотки 30-32 герконов 1, 2 и 4. Геркон 4 срабатывает и, замыкая контакт 36, подает переменное напряжение на обмотки 37 и 38 герконов 3 и 6. Срабатывают герконы 2 и 6, и элемент И 18 приходит в действие. Как только геркон 2 отпадает, на выходе элемента И 20 появляется сигнал, который через элемент ПАМЯТЬ 12 поступает на один вход элемента И 24, на другой вход которого поступает сигнал, как только отпадает геркон 6. Элемент ВРЕМЯ44 отсчитывает граничное время, и если оно меньше времени совпадения, то появляется сигнал на выходе элемента ИЛИ 43 и на выходе элемента ПАМЯТЬ 16. Зил. Ё

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (53)5 Н 02 Н 3/38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР ми 1 !!,;) МЦ !". :

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4443401/07 (22) 20.06.88 (46) 23.10.91. Бюл, М 39 (71) Павлодарский индустриальный институт (72) M. Я. Клецель (53) 621.316.925(088,8) (56) Федосеев А. Релейная защита электрических систем. M. Энергоиздат, 1976.

Авторское свидетельство СССР

М 425259, кл. Н 02 Н 3/38, 1972. (54) РЕЛЕ НАПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТИ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для,определения направления мощности в защитах линий. Цель изобретения — расширение области применения реле путем использования его в электроустановках без трансформаторов тока. При коротком замыкании под действием магнитного потока, со 5,. Ж,, 1686580 А1 здаваемого током линии. срабатывает геркон 5, элемент ПАМЯТЬ 9 запоминает сигнал на 11 мс, чтобы на время отпадания геркона 5 между полуволнами переменного тока установки постоянный ток продолжал подаваться в обмотки 30 — 32 герконов

1, 2 и 4. Геркон 4 срабатывает и, замыкая контакт 36, подает переменное напряжение на обмотки 37 и 38 герконов 3 и 6, Срабатывают герконы 2 и 6, и элемент И

18 приходит в действие. Как только геркон

2 отпадает, на выходе элемента И 20 появляется сигнал, который через элемент ПАМЯТЬ 12 поступает на один вход элемента

И 24. на другой вход которого поступает сигнал, как только отпадает геркон 6, Элемент ВРЕМЯ44 отсчитывает граничное время, и если оно меньше времени совпадения, то появляется сигнал на выходе элемента ИЛИ 43 и на выходе элемента ПАМЯТЬ 16. 3 ил.

1686580

Изобретение ".тносится к электротехнике, а именно к релейной защите, и может быть использовано для определения направления мощности в защитах линий.

Цель изобретения — расширение области применения путем использования в электроустановках без трансформаторов тока, На фиг, 1 изображена функциональная схема реле направления мощности; на фиг, 2 и 3 — временные диаграммы, иллюстрирующие его работу при коротком замыкании и в нагрузочном режимах соот. ве гствен но.

Устройство содержит первый 1 и второй

2 герконы с обмотками и контактами, третий

3 -еркон с двумя обмотками-и контактом, четвертый 4 геркон с обмоткой и контактом, пятый 5 геркон с контактом, шестой 6 геркон с двумя обмотками и контактом, выпрямители 7 и 8, первый 9 и второй 10, третий 11, четвертый 12, г ятый 13, шестой

14, седьмой 15 и восьмой 16 элементы ПАМЯТЬ, первый 17 второй 18, третий 19, четвертый 20, пятый 21, шестой 22, седьмой 23 и восьмой 24 элементы И, при этом прямой вход первого ",7 элемента И, а также инверсные входы второго 18 и третьего 19 элементов И подключены через контакт

25 первого геркона 1 к положительному полюсу 26 источника питания, к которому подключены также через контакт 27 второго

2 геркона прямой вход второго 18 элемента И и инверсные <ходы первого 17 и четвертого 20 элементов И, инверсный вход пятого 21 элемента И подключен через контакт 28 TpeT,ei o 3 геркона r, положительному полюсу 26 исто, ника питания, к отрицательному полюсу 29 которого подключены одни выводы обмоток 30 — 32 первого 1, второго 2 и четвертого 4 герконов соответственно, прямой вход пятого 21 элемента И подклк)чен к выходу nepeoro 9 элемента ПАМЯТЬ, подключенного вхо( дом; через контакт 33 пятого 5 геркона к положительному полюсу 26 источника питания, к которому подключен также через контакт 34 шестого 6 геркона инверсный вход .шестого 22 элемента И, выход измерительного трансформатора,35 напряжения через контакт 36 четвертого 4 геркона подключен к управляющим обмоткам 37 и 38 третьего

3 и шестого 6 герконов непосредственно, а к поляризующим обмоткам 39 и 40 указанных герконов — через выпрямители 7 и 8, выход первого 17 элемента И подключен через последовательно соединенные первый 41 элемент ВРЕМЯ и второй 10 элемент

ПАМЯТЬ к прямому входу третьего 19 элемента И, второй 42 элемент ВРЕМЯ, подключенный выходом к одному входу элемента ИЛИ 43, к другому входу которого подключен выходтретьего44элемента ВРЕМЯ, выход второго 18 элемента И подключен через четвертый 45 элемент ВРЕМЯ к входу пятого 13 элемента ПАМЯТЬ, пятый 46 и шестой 47 элементы ВРЕМЯ.

Устройство работает следующим образом.

Герконы 1 и 2 установлены в магнитном поле тока одной из фаз линии электропередачи. Поляризация герконов 1-3 и 6 осуществляется подачей постоянного тока в обмотки 30, 31, 39 и 40, Постоянный ток подается с помощью герконов 4 и 5 только при увеличении тока в защищаемой линии до значения 1, 3 1нагр.макс. Это сделано для того„чтобы не держать герконы 1, 2, 3 и 6 все время в сработанном состоянии, что неблагоприятно сказывается на их свойствах и значительно сокращает срок службы.

В обмотки 30 и 31 подается ток, создающий магнитный поток By (фиг. 2) 5

20, Вв

By = Васа Котс + КЗВВ; = КВ, (1)

Bñð где Котс и Кз — коэффициенты отстройки и запаса, Котс выбирается с учетом обеспече30 ния чувствительности и селективности направленной токовой защиты конкретного объекта и колеблется от 1,1 до 1,5;

Ка — коэффициент возврата геркона;

Вср = Кт1ср1, 35 Вн.а =- Кр 1, Ki и Кг — коэффициенты пропорциона льности;

Вд.а, Вср и Ва — индукции магнитных потоков вдоль пластин геркона, созданных токов 1ср,1 срабатывания (ток, при котором

40 геркон срабатывает) в обмотке, амплитудным значением номинального тока IH.s нагрузки в фазе электроустановки, вблизи которой он расположен, и током возврата, при котором он возвращается в исходное

45 положение, При выполнении (1) геркон 1 будет размыкать (замкнутые после срабатывания от воздействия постоянного тока

I pt) при КЗ контакты на время t< при увеличении амплитуды тока Iн.а присоедине50 ния до Itкз (на фиг. 2 ему соответствует

В ) и на время е2 и ри увеличении тока до кз

1 (Bz ). Во всех случаях он отпадает при кз кз

В1, причем в последнем случае дважды (точки. 48 и 49).

55 Таким образом, геркон 1 отпадает в отрицательную полуволну переменного тока защищаемой установки, а геркон 2 — в положительную, однако, время отпадения геркона не может быть использовано для

1686580 сравнения заданных областей совпадения или несовпадения фаз тока в линии и междуфазного напряжения, так как время tarn. в течение которого герконы остаются в отпавшем состоянии, зависит (t1. 1 ) от величины 5 тока КЗ.

Поэтому элементы ПАМЯТЬ 11 и 12 запоминают сигнал на время tA = 0,01 с, что соответствует рд =л; При этом уэд(уев)— заданные области изменения фаз токов 10 (напряжений) В и А для реле со сравнением фаз, характеристики срабатывания которых соответствуют следующим условиям:

-(ув-pp+@-дв <

«PA-Pp+dA-äâ. (2) где дд и дв — углы между точкой перехода через "о" соответствующей кривой и на- 20 чалом областей 1од и рв. В нашем случае (дд — дв) зависит от соотношений амплитуд сравниваемых величин при КЗ. Так, если для обеих сравниваемых величин

В1 2,5 Вна, Кв= 1,5: Ка=0,4 — 0,7, то (дд — дв) = 15 — 20О. Если для одной из величин 2 Вн.а < В1 < 3 Вн.а а для другой 30 кз

В1кз > (45 — 50)Вн.а, то (дд — дв) = 50 — 60О.

Считая, что в (2) выражение в скобках и

Л правая часть равны —, задавшись у)д =зс и определив (дд — дв) находим

35 игр = — + дд - дв: Рв = г + дд - дв, (3) время тп = — Р устанавливается на элемен- 40

И тах ВРЕМЯ 42 и 44, тв — на элементах ПАМЯТЬ 14 и 15.

В связи с тем, что постоянный ток в обмотки герконов может быть подан герконом 5 как в отрицательную, так и в поло- 45 жительную полуволну, например в момент сз (фиг. 2), когда геркон 1 сработает (точка

50) и отпадет в точке 49, а не в точке 48, от которой должен начинаться отсчет tA, чтобы правильно фиксировать с помощью 50 геркона 1 отрицательную полярность, отсчет надо начинать после того, как геркон был сработан при несработанном герконе

2 (магнитные потоки, действующие на геркон 2, показаны в нижней части фиг. 2). Это 55 осуществляется с помощью элементов И

17-20 с инверсным входом, элементов

В P Е МЯ 41 и 45 и ПАМЯТЬ 10 и 13. Элементы ,41, 45 и 46, 47 имеют выдержки времени

t4 = 1 мс и t5-2 мс, t4 учитывает возможность неодновременного срабатывания и отпадания герконов, t5 — задержку срабатывания герконов 6 и 4 относительно герконов 1 и 2 при подаче постоянного тока. Элементы

ПАМЯТЬ 10 и 13 запоминают сигналы на

ts = 15 мс, обеспечивая вместе с элементами

И 19 и 20 фиксацию отрицательной и положительной полуволн независимо от амплитуды В" (т.е. в точках 48 и 51 и т.д.).

Для того, чтобы герконы 3 и 6 фиксировали отрицательную и положительную полярности напряжения, подводимого от трансформатора 35, необходимо, чтобы

In2 = (15 — 30)1ср2, 13 = (1,3 — 2)! п2, (4) где IП2 — постоянный ток, подаваемый в обмотки 39 и 40 через выпрямители 7 и 8;

1а — ток, подаваемый в обмотки 37 и 38;

Icp2 — ток срабатывания герконов 3 и 6.

На фиг. 3 показаны магнитные потоки

Byz, пропорциональные току 1ю действующие на геркон 3 в нормальном режиме при номинальном напряжении.

При этом Bcpl пропорционален току

Icp2 срабатывания геркона 3; Вн.a — току в обмотке 37 при номинальном напряжении;

В1н — пРи напРЯжении во вРемЯ К3 в кз какой-то определенной точке линии. Выбранные соотношения (4) обусловлены уменьшением напряжения при К3. Первое позволяет сохранить поляризацию при КЗ вблизи шин подстанции, второе — при погрешностях трансформатора напряжения и выпрямителя.

В режиме нагрузки защищаемой линии постоянный ток на обмотки герконов 1 и 2 не подается, как и переменное напряжение на обмотки герконов 3 и 6, так как геркон 5 в действие не приходит и на выходах элементов И 17, 18, 21 и 22 с инверсным входом сигналов нет.

При КЗ на линии под действием магнитного потока, создаваемого током линии, срабатывает геркон 5, элемент ПАМЯТЬ 9 запоминает сигнал на 11 мс, чтобы на время отпадания геркона 5 между полуволнами переменного тока установки постоянный ток продолжал подаваться в цели реле.

Обмотки 30 — 32 герконов 1, 2 и 4 обтекаются постоянным током. Геркон 4 срабатывает и, замыкая контакты 36, подает переменное напряжение на обмотки 37 и

38 герконов 3 и 6, На герконы 1 и 2 действуют два магнитных потока ВУ1 и, например, B1 . Если КЗ произошло в момент 1э, кз то геркон 1 остается в несработанном положении, так как на него воздействует поток В, = By1 — B1 «Bcpl, ГеРкон 2 в этот

1686580 момент срабатывает, так как подвергается воздействию потока Ву1+ В1 > Bcpl, сРакэ батывает и геркон 6, элемент И 18 приходит в действие. Через t4 элемент 13 запоминает сигнал на время 1», и как только геркон 2 отпадет (точка 52), на выходе элемента И 20 появляется сигнал, который через элемент ПАМЯТЬ 12 поступает на первый вход элемента И 24. На его второй вход поступит сигнал после отпадания геркона 6 (точка 53). Элемент 44 отсчитывает время t

Поскольку сравнение времени совпадения происходит каждую полуволну переменного тока, то время срабатывания устройства не будет превышать 0,021 с даже при установке на выходе электромехани-ческого реле, например, поляризованного типа.

Формула изобретения

Реле направления мощности, содержащее первый и второй герконы с обмотками и контактами и два выпрямителя, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения путем использования в электроустановках без трансформаторов тока, дополнительно введены третий геркон с двумя обмотками и контактом, четвертый геркон с обмоткой и контактом, пятый геркон с контактом, шестой геркон с двумя обмотками и контактом, первый, второй, третий, четвертый, ilRTblA, шестой, седьмой и восьмой элементы ПАМЯТЬ, первый, второй, третий, четвертый. пятый, шестой, седьмой и восьмой элементы И, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы ВРЕМЯ и элемент ИЛИ, при этом первый и второй герконы предназначены для установки в магнитном поле тока фазы защищаемого объекта, прямой вход первого элемента И, а также инверсные входы второго и третьего элементов И подключены через контакт первого геркона к положительному полюсу источника питания, к которому подключены также через контакт второго геркона прямой вход второго эле5

50 мента И и инверсные входы первого и четвертого элементов И, инверсный вход пятого элемента И подключен через контакт третьего геркона к положительному полюсу источника питания, к отрицательному полюсу которого подключены одни выводы обмоток первого, второго и четвертого герконов, прямой вход пятого элемента И подключен к другим выводам обмоток указанных герконов, а также к выходу первого элемента ПАМЯТЬ, подключенного входом через контакт пятого геркона к положительному полюсу источника питания, к которому подключен также через контакт шестого геркона инверсный вход шестого элемента И, прямой вход которого подключен к выходу первого элемента ПАМЯТЬ, выход измерительного трансформатора напряжения через контакт четвертого геркона подключен к управляющим обмоткам третьего и шестого герконов непосредственно, а к поляриэующим обмоткам указанных герконов— через выпрямители, выход первого элемента И подключен через последовательно соединенные первый элемент ВРЕМЯ и второй элемент ПАМЯТЬ к прямому входу третьего элемента И, выход которого через третий элемент ПАМЯТЬ подключен к одному прямому входу седьмого элемента И, подключенного выходом через второй элемент

ВРЕМЯ к одному входу элемента ИЛИ, к другому входу которого подключен через третий элемент ВРЕМЯ выход восьмого элемента И, один прямой вход которого подключен через четвертый элемент ПАМЯТЬ к выходу четвертого элемента И, прямой вход которого подключен через последовательно соединенные пятый элемент ПАМЯТЬ и четвертый элемент ВРЕМЯ к выходу второго элемента И, выход пятого элемента И подключен через последовательно соединенные пятый элемент ВРЕМЯ и шестой элемент ПАМЯТЬ к другому прямому входу седьмого элемента И, выход шестого элемента И подключен через последовательно соединенные шестой элемент ВРЕМЯ и седьмой элемент ПАМЯТЬ к другому прямому входу восьмого элемента И, а выход элемента ИЛИ подключен к входу восьмого элемента ПАМЯТЬ.

1686580 фиг, Г

Ссставитель А. Васильев

Редактор Л. Гратилло. Техред М.Моргентал Корректор О. Кравцова

Заказ 3605 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауюская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101