Дифференциальное реле на основе трансформаторов с вращающимся магнитным полем

Авторы патента:

Коробейников Борис Андреевич (RU)

Шестак Роман Александрович (RU)

Печенкин Андрей Геннадьевич (RU)

H02H3/26 - реагирующие на разность между напряжениями или между токами; реагирующие на фазовый угол между напряжениями или между токами

Владельцы патента RU 2555858:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") (RU)

Изобретение относится к области электротехники, а именно к дифференциальной защите электрических сетей, и может быть использовано для дифференциальной защиты любых элементов электрических сетей, как линий электропередач, так и силовых трансформаторов. Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение длины защищаемых участков энергосистемы, так как вторичные многофазные обмотки преобразователей с вращающимся магнитным полем (ПВМП) работают в режиме холостого хода. Указанный технический результат достигается тем, что дифференциальное реле на основе трансформаторов с вращающимся магнитным полем включает два преобразователя тока, входы которых образуют входы реле, выпрямитель, нуль-индикатор, при этом преобразователи тока выполнены в виде трансформаторов с вращающимся магнитным полем, формирующих поступающие на выпрямитель и сравниваемые нуль-индикатором электрические величины в виде шестифазной системы напряжений, многофазные вторичные обмотки трансформаторов соединены встречно, а выпрямитель также выполнен многофазным. 1 ил.

Известен однофазный трансформатор с вращающимся магнитным полем (патент №2333562), содержащий четыре первичные обмотки, расположенные на тороидальном сердечнике, балластные резистор и индуктивность, многофазные вторичные обмотки.

Этот трансформатор близок к предлагаемому дифференциальному реле по своим конструктивным особенностям, но сильно отличается по своему назначению.

Известно большое количество типов дифференциального реле тока. Наиболее близким по своей технической сущности является реле статическое токовое дифференциальное РСТ15, предназначенное для использования в схемах релейной защиты в качестве чувствительного органа дифференциальных защит, реагирующих на ток повреждения в пределах зоны действия дифференциальной защиты. Реле РСТ15 содержит следующие основные узлы: трансреактор, выпрямительный мост, полосовой фильтр, компаратор, элемент задержки на срабатывание, выходное реле, элементы питания схемы (Реле тока дифференциальное РСТ15, РСТ16. URL: http://www.rza.org.ua/rele/read/Rele-toka-differencialno; дата обращения: 20.10.2013).

Недостатком этого устройства является то, что оно вследствие конструктивных особенностей имеет низкие параметры по точности работы и низкую надежность. Низкая точность работы связана прежде всего с тем, что входной сигнал подвергается двухполупериодному выпрямлению, что приводит к большой пульсации выходного сигнала. Низкая надежность связана с тем, что реле РСТ15 содержит много элементов для формирования информационного сигнала, в том числе фильтр, конденсаторы и резисторы, которые ухудшают надежность схемы в целом.

Задачей предлагаемого изобретения является надежное, простое и быстрое выявление информационного признака - амплитуды дифференциального тока, без использования сложных технических устройств; осуществление гальванической развязки между измерительными трансформаторами тока и релейной защиты; выравнивание баланса дифференциальных цепей за счет вторичных маломощных обмоток преобразователей с вращающимся магнитным полем (ПВМП).

Техническим эффектом предлагаемого изобретения является увеличение длины защищаемых участков энергосистемы, так как вторичные многофазные обмотки преобразователей с вращающимся магнитным полем (ПВМП) работают в режиме холостого хода. Повышение чувствительности происходит за счет точности определения информационного признака - амплитуды дифференциального тока. Это связано с тем, что благодаря вторичным шестифазным обмоткам ПВМП происходит двенадцатипульсное выпрямление входного сигнала.

Указанный технический результат достигается тем, что дифференциальное реле на основе трансформаторов с вращающимся магнитным полем включает два преобразователя тока, входы которых образуют входы реле, выпрямитель, нуль-индикатор, при этом преобразователи тока выполнены в виде трансформаторов с вращающимся магнитным полем, формирующих поступающие на выпрямитель и сравниваемые нуль-индикатором электрические величины в виде шестифазной системы напряжений, многофазные вторичные обмотки трансформаторов соединены встречно, а выпрямитель также выполнен многофазным.

В предлагаемом дифференциальном реле в качестве преобразователей тока используются трансформаторы с вращающимся магнитным полем, формирующие поступающие на выпрямитель и сравниваемые нуль-индикатором электрические величины в виде шестифазной системы напряжений. Таким образом, дифференциальная защита выполняется на вторичных шестифазных обмотках двух ПВМП, включенных встречно, работающих в режиме холостого хода и формирующих в результате выпрямления сигнала амплитуду дифференциального тока. Описание применяемого в дифференциальном реле трансформатора с вращающимся магнитным полем приведено в патенте РФ №2333562.

На фигуре изображено дифференциальное реле на основе трансформаторов с вращающимся магнитным полем, состоящее из двух ПВМП 1 и 2, каждый с шестифазными вторичными обмотками 3 и 4, которые соединены между собой встречно, многофазного выпрямителя 5 и нуль-индикатора 6.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Входы реле образуют входы ПВМП 1 и 2. К реле подводятся две электрически синусоидально изменяющиеся величины, значение которых в комплексном виде выражено величинами - вторичные токи трансформаторов тока, установленные по концам защищаемого элемента энергосистемы. Область срабатывания реле будет определяться величиной

Для схемы устройства на многофазных вторичных обмотках 3 и 4 формируются следующие величины:

где - постоянные комплексные коэффициенты, зависящие от пространственного расположения и выбора необходимого числа витков вторичных шестифазных обмоток 3 преобразователя 1;

- постоянные комплексные коэффициенты, зависящие от пространственного расположения и выбора необходимого числа витков вторичных шестифазных обмоток 4 преобразователя 2;

- электрические величины, представляющие собой электродвижущие силы вторичной шестифазной обмотки 3 преобразователя 1;

- электрические величины, представляющие собой электродвижущие силы вторичной шестифазной обмотки 4 преобразователя 2.

Условие срабатывания реле выглядит следующим образом:

где - выпрямленное значение напряжения от многофазного выпрямителя 5;

- пороговое значение напряжения срабатывания реле. Согласно схеме устройства формируемая разность электродвижущих сил на электрически соединенных группах многофазных вторичных обмоток 3 и 4 поступает на многофазный выпрямитель 5 и затем сравнивается нуль-индикатором 6.

Таким образом, использование для дифференциальной защиты преобразователей с вращающимся магнитным полем позволяет значительно уменьшить пульсацию выходного информационного сигнала, а также повысить чувствительность, точность и надежность работы предлагаемого дифференциального реле.

Дифференциальное реле на основе трансформаторов с вращающимся магнитным полем, включающее два преобразователя тока, входы которых образуют входы реле, выпрямитель, нуль-индикатор, отличающееся тем, что преобразователи тока выполнены в виде трансформаторов с вращающимся магнитным полем, формирующих поступающие на выпрямитель и сравниваемые нуль-индикатором электрические величины в виде шестифазной системы напряжений, многофазные вторичные обмотки трансформаторов соединены встречно, а выпрямитель также выполнен многофазным.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано для защиты присоединений подстанции от коротких замыканий. Технический результат заключается в повышении чувствительности устройства и расширении области его использования.

Способ определения интервалов однородности электрической величины // 2540267

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в релейной защите и автоматике. Технический результат - повышение чувствительности при обработке электрической величины с высокой частотой измерений и возможность выявления и корректировки измерения электрической величины с выбросами.

Устройство защиты от однофазных замыканий на землю воздушных и кабельных линий распределенных сетей 6-35 кв // 2519277

Изобретение может быть использовано для релейной защиты линий электропередачи распределительных сетей напряжением 6-35 кВ. Технический результат заключается в повышении надежности работы устройства при неисправности цепей напряжения нулевой последовательности или при отсутствии в распределительном пункте или на трансформаторной подстанции трансформаторов напряжения, с помощью которых возможна организация цепей напряжения нулевой последовательности.

Устройство импульсной защиты от однофазных замыканий на землю воздушных и кабельных линий распределительных сетей 6-35 кв // 2480882

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано для релейной защиты линий электропередачи распределительных сетей напряжением 6-35 кВ.

Система отбора мощности от трехфазной линии передачи высокого напряжения // 2476967

Изобретение относится к области электротехники, в частности к вторичным источникам питания при бесконтактном отборе мощности от трехфазной линии передачи высокого напряжения.

Способ формирования подводимых к схеме сопоставления электрических величин в односистемном устройстве идентификации изменения модулей междуфазных напряжений трехфазной системы переменного тока // 2406205

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройству, определяющему алгоритм функционирования релейной защиты и противоаварийной автоматики и используемому в системе электроснабжения трехфазного переменного тока промышленной частоты f=fпр, которую характеризуют мгновенными значениями синусоидальных междуфазных напряжений uAB(t), u BC(t) и uCA(t) и соответствующими им векторами и междуфазных напряжений, при этом, при отклонении любого из междуфазных напряжений, подводимых к входу устройства, от некоторого расчетного напряжения Uрас, оно на своем выходе формирует либо логический сигнал, либо непрерывный сигнал.

Способ защиты линии электропередач и устройство для его осуществления // 2365016

Изобретение относится к системам защиты электрических линий, реагирующим на разность между токами, в которых сравниваются значения напряжения или тока в соответствующих точках на разных проводах одной и той же схемы, например, током в прямом и обратном проводнике.

Способ защиты линии электропередач и устройство для его осуществления // 2365015

Изобретение относится к схемам защиты электрических линий, осуществляющим автоматическое отключение с последующим восстановлением соединения, реагирующим на разность между токами, в которых сравниваются значения напряжения или тока в соответствующих точках на разных проводах одной и той же схемы, например током в прямом и обратном проводнике.

Устройство резервной защиты линий для сетей с заземленной нейтралью // 2321126

Изобретение относится к технике релейной защиты, а именно к резервным защитам линий. .

Способ формирования сравниваемых компаратором электрических величин во времяимпульсном реле защиты // 2303310

Изобретение относится к области электротехники, а именно к релейной защите элементов системы электроснабжения, в частности к способам формирования двух электрических величин, подводимых к компаратору времяимпульсного реле защиты, с проходной характеристикой, функционально связывающей длительность импульсов на выходе компаратора с подводимыми к реле защиты синусоидальными электрическими величинами.

Устройство защиты от однофазного замыкания на землю распределительных сетей среднего напряжения // 2629376

Использование: в области электротехники и электроэнергетики. Технический результат - повышение селективности и устойчивости функционирования защиты электрических сетей среднего напряжения 6-35 кВ от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ). Устройство защиты содержит согласующие преобразователи тока и напряжения нулевой последовательности, полосовые частотные фильтры, дифференциатор, схему сравнения фаз двух величин, пусковой орган напряжения нулевой последовательности, блок фиксации кратковременных замыканий на землю, включающий элементы оперативной и долговременной памяти с двумя входами - записывающим и стирающим, первый элемент временной задержки, формирователь кратковременного импульса по переднему фронту входного сигнала, первый элемент И, счетчик числа пробоев изоляции, блок контроля длительности бестоковых пауз, блок токовой направленной защиты нулевой последовательности; второй и третий элементы И, первый и второй элементы ЗАПРЕТ с одним информационным и двумя запрещающими входами каждый, элемент ИЛИ, второй элемент временной задержки, четыре выходных реле. Выход схемы сравнения фаз двух величин подключен к входам элемента временной задержки, формирователя кратковременного импульса по переднему фронту входного сигнала, блока контроля длительности бестоковых пауз и к информационному входу второго элемента ЗАПРЕТ. Записывающий вход элемента оперативной памяти подключен к выходу первого элемента временной задержки. Стирающий вход подсоединен к выходу формирователя кратковременного импульса по переднему фронту входного сигнала. Выход элемента оперативной памяти подключен к первому входу первого элемента И, выходом подключенного к входу счетчика числа пробоев изоляции и к записывающему входу элемента долговременной памяти. Первый выход блока контроля длительности бестоковых пауз подключен к первому входу второго элемента И и к первым запрещающим входам первого и второго элементов ЗАПРЕТ, а второй выход - к первому входу третьего элемента И и ко вторым запрещающим входам первого и второго элементов ЗАПРЕТ. Выход пускового органа напряжения нулевой последовательности подсоединен ко вторым входам первого, второго и третьего элементов И. Входы блока токовой направленной защиты нулевой последовательности подключены к выходам согласующих преобразователей тока и напряжения нулевой последовательности соответственно, а выход - к информационному входу элемента ЗАПРЕТ. Выход элемента долговременной памяти подключен к первому выходному реле, выходы второго и третьего элементов И соответственно ко второму и третьему выходным реле. Выходы первого и второго элементов ЗАПРЕТ подсоединены к входам элемента ИЛИ, выход которого подключен через второй элемент временной задержки к четвертому выходному реле. 4 ил.

Устройство измерения тока утечки в нагрузке однофазного выпрямителя // 2642127

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Целью изобретения является автоматическое измерение тока утечки в нагрузке однофазного мостового выпрямителя бесконтактным способом в реальном масштабе времени без выключения выпрямителя из процесса функционирования путем сравнения соответствующих напряжений, пропорциональных реальному и заданным значениям токов утечки. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве производится анализ информационного содержания выходных сигналов двух датчиков напряженности внешнего магнитного поля, размещенных на токоподводящем и токоотводящем проводах, подключающих нагрузку к однофазному мостовому выпрямителю. В качестве информационного параметра используются амплитуды спектральных составляющих сигналов датчиков, равных 2ω (ω - частота питающего выпрямитель входного напряжения), которые после усиления выделяются с помощью узкополосных фильтров. Факт появления на выходе устройства сравнения разностного сигнала амплитуд спектральных составляющих сигналов датчиков напряженности и будет свидетельствовать о появлении тока утечки в нагрузке однофазного мостового выпрямителя. 1 ил.

Способ дифференциальной защиты участка электрической сети // 2648249

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности способа дифференциальной защиты. Согласно способу защиты участка электрической сети, содержащего, по меньшей мере, одну пару систем шин, соединенных между собой в каждой паре через трехфазный шиносоединительный выключатель, в трансформаторах тока преобразуют токи каждой из фаз каждого присоединения, подключенного к соответствующей шине через свой выключатель, а также токи каждой фазы шиносоединительного выключателя со стороны каждой из систем шин, формируют трехфазную последовательность токов путем геометрического суммирования токов, полученных в результате преобразований токов соответствующих фаз всех присоединений, а также протекающих через шиносоединительный выключатель, при отклонении результирующих токов пороговых уровней подают сигнал на отключение поврежденного элемента. При этом в состав участка электрической сети включены кабельные участки присоединений кабельно-воздушных линий электропередачи, в трансформаторах тока преобразуют токи каждой из фаз по концам кабельных участков присоединений кабельно-воздушных линий электропередачи, в состав трехфазной последовательности токов включаются токи каждой из фаз по концам кабельных участков присоединений кабельно-воздушных линий электропередачи, дополнительно для получения результирующих токов, обеспечивающих проверку условий срабатывания дифференциальной защиты участка электрической сети, формируют комбинации сумм и разностей последовательностей токов с применением метода двойной записи, выявляют неисправности трансформаторов тока присоединений шин, кабельных участков присоединений кабельно-воздушных линий электропередачи и шиносоединительного выключателя по соотношению результирующих токов. При выявленных неисправностях соответствующих трансформаторов тока выдают сигнал для вывода трансформаторов тока в ремонт и исключения излишних срабатываний дифференциальной защиты. 4 ил., 1 табл.