Реле направления мощности

 

Использование: релейная защита линий электропередач с повышенной чувствительностью . Сущность изобретения:, устройство содержит блок сравнения фаз, состоящий из четырехвходового сумматора 12 с одинаковыми входными резисторами 13-16, к каждому входу которого подключены попарно диоды 17 и 18, 19 и 20, 21 и 22, 23 и 24, причем к резисторам 13 и 14 диоды подключены анодами, а к резисторам 15 и 16 - катодами. Катоды каждой пары (.диодов 17, 18 и 19, 20 подключены к однополярным выводам двухобмоточных вторичных обмоток датчиков напряжения 1 и тока 2, аноды каждой пары диодов 21, 22 и 23, 24 подключены к разнополярным выводам датчиков напряжения и тока соответственно. Ширина импульса на выходе сумматора 12 пропорциональна фазовому углу. Фиксация заданного угла осуществляется при совпадении импульсов одновибраторов 7, 8 с сигналом высокого уровня формирователя 5. 3 ил. СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 Н 3/38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ilO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4732260/07 (22) 24.08.89 (46) 15.03.92. Бюл. 3Ф 10 (71) Невинномысское производственное объединение "Азот" (72) Л.М.Гурфинкель, С.И.Куксов и П.А.Суворов

% (53) 621.316.925 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

t+ 1095297, кл. Н 02 Н 3/38, 1984.

Авторское свидетельство СССР

М 1487118, кл. Н 02 Н 3/38, 1987. (54) РЕЛЕ НАПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТИ (57) Использование: релейная защита линий электропередач с повышенной чувствительностью. Сущность изобретения:, устройство содержит блок сравнения фаз, состоящий

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите, и может быть использовано в устройствах релейной защиты линий электропередачи.

Известно реле направления мощности, содержащее блоки совпадения положительных и отрицательных знаков тока и напряжения, счетчик надва импульса, интегратор и блок сброса интегратора, реагирующий орган, . Недостаток этого реле заключается в том, что оно может ложно срабатывать при наличии апериодической слагающей полного тока.

Известно также устройство для направленной токовой защиты, содержащее датчики тока и напряжения, пороговый блок, три формирователя прямоугольных импульсов, два блока задержки, два блока дифференци,, 50,, 1720122А1 из четырехвходового сумматора 12 с одинаковыми входными резисторами 13 — 16, к каждому входу которого подключены попарно диоды 17 и 18, 19 и 20, 21 и 22, 23 и 24, причем к резисторам 13 и 14 диоды подключены анодами, а к резисторам 15 и 16— катодами. Катоды каждой пары(.диодов 17, 18 и 19, 20 подключены к однополярным выводам двухобмоточных вторичных обмоток датчиков напряжения 1 и тока 2, аноды каждой пары диодов 21, 22 и 23, 24 подключены к разнополярным выводам датчиков напряжения и тока соответственно. Ширина импульса на выходе сумматора ",2 пропорциональна фазовому углу. Фиксация заданного угла осуществляется при совпадении импульсов одновибраторов 7, 8 с сигналом высокого уровня формирователя 5. 3 ил. рования, инвертор, ограничитель импульсов, элемент И, исполнительный блок.

Недостатком известного устройства является то обстоятельство, что при токах короткого замыкания трансформаторы тока насыщаются и форма кривой тока становится несинусоидальной, при этом однократное . и тем более двукратное дифференцирование такого сигнала может принести к неселективному срабатыванию устройства.

Наиболее близким к предлагаемому является реле направления мощности, содержащее датчики напряжения и тока, блок геометрической разности и блок арифметического суммирования, элемент сравнения, два формирователя импульсов, инвертор, два одновибратора, два D-триггера, логический элемент И и исполнительный орган, 1720122

20 причем блок арифметического суммирования выполнен в виде двух последовательно соединенных диодных мостов, а блок гео.метрической разности — в виде диодного моста с разделительными диодами.

Недостатком этого реле является наличие зоны нечувствительности, обусловленной порогом открытия четырех последовательно соединенных диодов в блоке арифметического суммирования и трех последовательно соединенных диодов в блоке геометрической разности.

Целью изобретения является повышение чувствительности и упрощение реле, Поставленная цель достигается тем, что в реле направления мощности, содержащее датчики тока и напряжения, два формирователя прямоугольных импульсов, вход первого из которых подключен к выходу датчика напряжения, а вход второго подключен к выходу блока сравнения, вход которого подключен к выходам блоков геометрической разности и арифметического суммирования, при этом выход первого формирователя прямоугольных импульсов подключен через последовательно соединенные инвертор и первый одновибратор к С-входу второго D-триггера, D-вход которого подключен к выходу второго формирователя прямоугольных импульсов и D-входу первого D-триггера, С-вход которого через второй одновибратор подключен ко входу инвертора и исполнительный орган, датчики тока и напряжения выполнены в виде промежуточного трансреактора и трансформатора соответственна с двумя одинаковыми последовательно соединенными вторичными обмотками, точка соединения которых подключена к клемме для соединения с общей шиной устройства, блок геометрической разности выполнен в виде четырех диодов, катоды которых подключены к одномерным выводам вторичных обмоток датчиков напряжения и тока, а блок арифметической суммы выполнен в виде четырех диодов, аноды которых подключены к разномерным выводам датчиков напряжения и тока, второй D-триггер снабжен R-входом, соединенным с выходом первого 0-триггера, а выход второго D-триггера подключен к исполнительному органу.

На фиг.1 изображена функциональная схема реле; на фиг.2 и 3 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Реле содержит датчик 1 напряжения и датчик 2 тока. выполненные в виде промежуточного трансформатора и трансреактора соответственно с двумя одинаковыми последовательно соединенными вторичными обмотками, точка соединения которых

55 подключена к общей шине устройства, блок геометрической разности 3, выполненный в виде четырех диодов; катоды которых подключены к одномерным выводам вторичных обмоток датчиков напряжения 1 и тока 2, блок арифметической суммы 4, выполненный в виде четырех диодов, аноды которых подключены к разномерным выводам датчиков напряжения 1 и тока 2, блок 5 сравнения; ко входу которого подключены блоки геометрической разности 3 и арифметической суммы 4, формирователь прямоугольных импульсов 6, вход которого подключен ко вторичной обмотке датчика напряжения

1, формирователь прямоугольных импульсов 7, вход которого подключен к выходу блока 5 сравнения, инвертор 8, вход которого подключен к выходу формирователя прямоугольных импульсов 6, одновибратор 9, вход которого подключен к выходу формирователя прямоугольных импульсов 6, одновибратор 10, вход которого подключен к выходу инвертора 8, 0-триггер 11, С-вход которого подключен к выходу одновибратора 9, а 0-вход — к формирователю прямоугольных импульсов 7, О-триггер 12, С-вход которого подключен к выходу одновибратора 10, D-вход — к формирователю прямоугольных импульсов 7, а R-вход — к выходу

D-триггера 11, исполнительный орган 13, вход которого подключен к выходу 0-триггера 12, Блок 5 сравнения выполнен в виде четырехвходового. сумматора 14 с одинаковыми входными резисторами 15 — 18, к входу каждого из резисторов 15 и 16 подключены попарные диоды блока 3 геометрической разности, при этом катоды каждой пары диодов подключены к однополярным выводам датчиков напряжения 1 и тока 2, а к входам резисторов 17 и 18 подключены попарно диоды блока 4 арифметической суммы, при этом аноды каждой пары диодов подключены к разнополярным выводам датчиков напряжения 1 и тока 2 соответственно.

Реле работает следующим образом.

Выходные сигналы блока 3 геометрической разности зависят от угла между векторами напряжений вторичных обмоток датчиков напряжения 1 и тока 2, причем каждой парой диодов определяется разность для положительной и отрицательной полуволн напряжения соответственно.

Каждая пара диодов блока 4 арифметической суммы является двухполупериодным выпрямителем датчиков напряжения 1 и тока 2 соответственно.

Ширина результирующего сигнала Up (фиг.2) на выходе блока 5 сравнения в диапазоне углов между векторами напряжения

1720122 и тока 180 — 360 пропорциональна фаэовому углу, причем начала передних фронтов кривой напряжения и результирующего сигнала совпадают. а в диапазоне углов 0 — 180 ширина результирующего сигнала Up обратно пропорциональна фазовому углу, при этом совпадают концы задних фронтов кривой напряжения и результирующего сигнала (фиг.2а).

При наличии апериодической слагающей в полном токе зона совпадения начал и концов фронтов кривой напряжения и результирующего сигнала сужается по синусоидальному закону, Это сужение, например, при 30 { апериодической слагающей составляет arcsln 0,3 = 17,5О для каждого квадранта, т.е. ширина зоны срабатывания реле с такой апериодической слагающей будет

145 (фиг.2б), для 707ь апериодической слагающей зона срабатывания реле составит

91о (фиг. 2в),.

Когда апериодическая слагающая превышает периодическую. в течение целого периода, реле не срабатывает.

Фаэные напряжения и ток подаются на входы датчиков напряжения и тока, с выхода которых преобразованные и находящиеся в противофазе напряжения U> и 0(Uz u

0z подаются на вход блока 5 сравнения (фиг.3, напряжения 0> и Uz не показаны), причем напряжения на выходе трансреакто> ра Uz u Uz смещены по отношению к первичному току на 90 (исходя иэ принципа работы разомкнутого трансреактора). Напряжение U< подается также на вход формирователя импульсов 6. Результирующий сигнал 0з из блока 5 сравнения подается на .формирователь прямоугольных импульсов 7 (фиг.3). В формирователях 7 и 6 сигналы преобразуются в прямоугольные импульсы

U4 и Us соответственно (фиг.З). Сформированные в формирователе 7 импульсы 04 подаются на D-входы триггеров 11 и 12.

Прямой соответствующий положительной полуволне напряжения импульс с формирователя 6 подается на вход одновибратора 9, а инверсный соответствующий отрицательной полуволне напряжения импульс Ug c инвертора 8 подается на вход одновибратора 10. Импульсы низкого уровня 0т и 0в (фиг.3) с одновибраторов 9 и 10 подаются на

С-входы триггеров 11 и 12 соответственно.

При одинаковом изменении ширины импульсов обоих одновибраторов изменяется эона срабатывания реле беэ изменения диапазона углрв срабатывания, например при ширине импульсов на выходе обоих одновибраторов 30 зона срабатывания будет находиться в диапазоне 150—

ЗЗОО, т.е. диапазгн срабатывания остался

330-150 †18.

В режиме прям. :го тока в диапазоне углов 0-180 с апериодической слагающей

5 полного тока или беэ нее передний фронт импульсов с формирователя 7 не совпадает с передними фронтами импульсов с формирователя 6 и инвертора 8, следовательно. не совпадают передние фронты синхронизиру10 ющих импульсов с одновибраторов и 10 на

С-входах триггеров 11 и 12 с импульсами высокого уровня на О-входах этих триггеров, Триггеры не переключаются, реле не срабаты вает (фиг,За,б).

15 В режиме обратного тока в диапазоне углов 180-360 с, апериодической слагающей полного тока или без нее передние фронты синхронизирующих импульсов совпадают с импульсами высокого уровня на

20 0-входах триггеров 11 и 12. Триггер 11 переключается, снимает запрет с установочного R-входа триггера 12 (Ug), последний переключается (0ю), реле срабатывает (0», фиг.Зв,r).

25 В нормальном режиме угол между напряжением и током на входе датчиков напряжения и тока принимается близким к нулю, Угол между напряжениями на вторичных обмотках датчиков напряжения и тока

30 (трансреактор не нагружен) составляет примерно 90О, При углах между первичными напряжением и током 0-180 и без апериодической слагающей реле не срабатывает, а при углах 180-360" срабатывает. При 50

35 апериодической слагающей эона срабатывания реле находится между 210 — ЗЗОО.

Реле не срабатывает при обрыве цепей трансформаторов напряжения, так как в этом случае отсутствуют сигналы с блока 5

40 сравнения (токовый сигнал взаимно компенсируется на входе сумматора 14) и формирователя 6.

Реле обладает высокой помехоустойчивостью, так как его срабатывание при дей45 ствии помех может произойти только при двукратном совпадении помехи в коротком промежутке времени действия одновибраторов, т,е. должен совпадать передний фронт сигнала одновибратора 9 с высоким

50 уровнем сигнала формирователя 7 в одном полупериоде и передний фрон: сигнала одновибратора 10 с высоким уровнем формирователя 7 в другом полупериоде. На всем остальном промежутке времени, когда од55 новибраторы не возбуждаются, триггеры 11 и 12 не меняют своего сосговния.

На входе блока 5 срв»не <ия в цепях выпрямления примен". а г,: го по одному диоду, в результате «егг: . i i:л i " ð.ñãâèòt.ëüности по сравнению с и, с;..:. «: 1 снижена

1720122 при одновременном упрощении реле. Срабатывание реле обеспечивается при 1 остаточного напряжения.

Ф о рмул а изобретен и я

Реле направления мощности, содержащее датчики тока и напряжения, два формирователя прямоугольных импульсов, вход первого из которых подключен к выходу датчика напряжения, а вход второго — к выходу блока сравнения, вход которого подключен к выходам блоков геометрической разности и арифметического суммирования, при этом выход первого формирователя прямоугольных импульсов подключен через последовательно соединенные инвертор и первый одновибратор к С-входу второго 0-триггера, 0-вход которого подключен к выходу второго формирователя прямоугольных импульсов; и 0-входу первого 0-триггера. С-вход которого через второй одновибратор подключен к входу инвертора, и исполнительный орган, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности И упрощения реле, датчики тока и напряжения выполнены в виде промежуточного транс5 реактора и трансформатора соответственно с двумя одинаковыми последовательно соединенными вторичными обмотками, точка соединения которых подключена к клемме для соединения с общей шиной

1Î устройства, блок геометрической разности выполнен в виде четырех диодов, катоды которых подключены к одномерным выводам вторичных обмоток датчиков напряжения и тока, а блок арифметической суммы

15 выполнен в аиде четырех диодов, аноды которых подключены к разнополярным выводам датчиков напряжения и тока, второй

0-триггер снабжен R-входом, соединенным с выходом первого 0-триггера, а выход вто20 рого 0-триггера подключен к исполнительному органу.

1720122 о о

lA

w4 о о

AJ

1720122

Составитель П.Суворов

Техред M.Moðãåíòàë Корректор M,Шароши

Редактор Н.Горват

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

Заказ 775 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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