Устройство для дифференциальнофазной высочастотной защиты участка линии электропередачи от токов короткого замыкания

 

i очищу

l VD%7 ф(м"т МНЕ И .ьЧ В gr

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (11) 620230

Союз Советских

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 23.01.76 (21) 2315101/24-07 (23) Приоритет — (32) 07.02.75 (31) 548130 (331 США (43) Опубликовано15.08.78.Бюллетень № 30 (45) Дата опубликования описания тч,о8.7В

2 (51) М. Кл.

Н 02 Н 3/28

Государственный «омнтет

Совета !йнннстрав СССР оо делан нэооретеннй н от«рытнй (53) УДК 621.316. ,925(088 8) Иностранец

Кальян К. Мустафи (Индия) (72) Автор изобретения

Иностранная фирма

"Вестингхауз Электрик корпорейшн" (США) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ФАЗНОЙ

ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ЗАШИТЫ УЧАСТКА ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

ОТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Изобретение относится к устройствам дифференциально-фазных высокочастотных зашит участка линии электропередачи от токов короткого замыкания.

Известно устройство для дифференциально-фазной защиты, содержащее три трансформатора тока, включенных последовательно с прерывателями, приемопередатчики высокочастотных каналов и исполнительные ор1аны (1)

Наиболее близким по технической сушности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является устройство для дифференциально-фазной высокочастотной зашиты участка линии электропередачи от токов короткого замыкания, содержащее три трансформатора тока, включенные в каждую фазу зашишаемой линии последовательно с прерывателем, вторичные обмотки которых через согласующие трансформаторы подсоединены к фазочувствительным блокам, один из которых выполнен в виде сумматора векторов токов трех фаз, соединенных через логический элемент ИЛИ с блоком отключения выключателей, и вторые выходы которых через конденсаторы связи подключе lbl к фазным проводам (2) .

Однако такое устройство очень сложно.

Целью изобретения является упрощение устройства дифференциальной защиты.

Это достигается тем, что в предлагаемом

5 устройстве один из промежуточных трансформаторов выполнен с двумя обмотками, включенными встречно и подсоединенными к трансформаторам тока двух фаз, и их средняя точка гопсоединена к одному из выводов !

О другого согласующего трансформатора, подключенного ко вторичной обмотке трансформатора тока третьей фазы, при этом второй фазочувствительный блок выполнен в виде фиксатора векторной разности токов первых двх х фаз.

15 На фиг. 1 изображена блок-схема одной конечной станции системы релейной зашиты, основанной на принципе сравнения фаз; на фиг. 2 — подробная блок-схема одного из блоков обнаружения замыкания и восприятия TDKB.

На блок-схеме показаны три шины 1 — 3, возбуждаемые от одного илп более источников энергии. Шины 1 — 3 подсоединены к фазовым проводникам 4 — б соответственно защищенного участка линии через линейные

25 заградители 7 и 8 и прерывателп 9 — 1.

620230

Проводники 4 — 6 имеют другие концевые части, подсоединенные через прерыватели к шинам на отдаленном конце, питаемом энергией от одного и.ти более других источников (на схеме не показаны).

Устройства релейной зашиты, расположенные на каждом конце фазовых проводников 4 — б, идентичны; на схеме изображено только одно, показанное прилегающим к шинам 1 — 3.

Трансформаторы 12 — 14 токов связаны соответственно с фазовыми проводниками

4 — б и подсоединены через изолирующие трансформаторы 15 и 16 токов к фазочувствительным блокам 17 и 18 фазы и земли соотвегственно. Трансформаторы 12 и 13 15 токов подсоединены индивидуально к двум первичным обмоткам изолирующего трансформатора 15 и, как показано точками, подключены в противофазе, так что трансформатор 15 возбуждается разностью фаз токов в проводниках 4 и 5. Изолируюший трансформатор 16 подсоединен так, чтобы возбуждаться остаточным током замыкания или током замыкания на землю, который мог возникнуть от заземленного фазового, проводника. Изолирующие трансформаторы 15 и 25

16 возбуждают резисторы нагрузки, благодаря чему к схемам 11 и 18 подводится напряжение, величина которого пропорциональна разности фаз токов в линиях 4 и 5 и гока замыкания на землю соответственно.

Блоки 17 и 18 идентичны, за исключением того, что блок 18 имеет свой переключатель

SWi в таком положении, что ток замыкания обнаруживается датчиком !9 сверхтока

J, а не детектором 20 замыкания в блоке

17 (фиг. 2).

Блоки 17 и 18 предусмотрены с выходными проводниками 21 и 22, которые индивидуально подсоединены к двум входным зажимам элемента ИЛИ 23 блока 24 отключения. Выход элемента ИЛИ 23 подсоединен к каждому из прерывателей 9 — 11, так что 4О при возникновении сигнала «Логическая 1» на выходном проводнике 21 или 22 все прерыватели 9 — 11 будут отключены и отсоединят фазовые проводники 4 — б от шин 1 — 3.

В случае замыкания между фазами, возни- 45 кает или нет замыкание на землю, на двух или более проводниках 4 — 6 блок 17 или 18 будет приведен в действие, чтобы заставить выходной проводник 21 или 22, при возможном случае, подавать сигнал «Логическая 1», как будет отмечено более подробно 50 ниже.

Блоки 17 и 18 соответственно связаны с фазовыми проводниками 6 и 5 через вторые выходные проводники 25 и 26 и конденсаторы 27 и 28 связи. Блоки 17 и 18 каждый передают и принимают сигналы информации на несущих частотах силовых линий на и от блоков зашиты, реагирующих на ток, подобно схемам 17 и 8, расположенных на отдаленном конце защищенного участка линии и так же соединенных. 60

Блок 17 более детально изображен на фиг. 2 и включает детектор 20 замыканий, который создает выходной сигнал «Логическая 1», когда любое многофазное замыкание имеет место. Детектор замыканий может при нимать любую из различных форм. Выход детектора 20 замыканий подсоединен к временной задержке 29, и проводник 30 — к одному заки»у 31 элемента И 32 (причем переключатель в его изображенном положении) и создает первый приводяший в действие сигнал для элемента И 32.

Блок 19 сверхтока Jz, возбуждаемый от шин 33 и 34, подсоединен при .помощи проводника 35 ко второму входному зажиму 36 и элементу И 32. Блок 19 сверхтока Ji может принимать любую желаемую форму, в которой будет создаваться сигнал «Логическая 1» всякий раз, когда входной сигнал от шин ЗЗ и 34 представляет ток линии больше, чем заранее определенный минимальный ток, который, например, может быть максимально ожидаемым зарядным током проводника 6. Проводник 35 также подсоединен к входному зажиму 37 коммутатора 38 отключений и с него на один входной зажим элемента И 39. Выходной зажим элемента

И 39 подсоединен через таймер 40 к выходному проводнику 21. При этом коммутатор 38 отключений не может подавать отключающий сигнал на схему 24 отключения до тех пор, пока блок 19 сверхтока Jq не подаст сигнал

«Логическая 1».

Передатчик-приемник 41, когда он принимает сигнал от отдаленного передатчикаприемника, по крайней мере, минимальной величины, создает сигнал «Логическая 1» на его выходном проводнике 42, который прикладывается к третьему входному зажиму 43 элемента И 32. Если передатчик-приемник 41 не принимает сигнал достаточной силы, то результируюший сигнал «Логический

О» на входном зажиме 43 предотвратит появление сигнала «Логическая 1» на выходе элемента И 32. Когда передатчик-приемник 41 принимает предохранительный сигнал от отдаленного передатчика-приемника, сигнал

«Логическая 1» будет подаваться íà его выходной проводник 44 и с него на входной зажим HE 45 элемента И 32. Элемент И 32 будет иметь возможность создавать выходной сигнал исключительно в отсутствии прие»а предохранительного сигнала передатчиком-приемником 41.

При нормальном без повреждения состоянии сигнал RJ ® íå будет подаваться передатчиком-приемником 41 по его выходному проводнику 46 на нормальный и входной HE зажимы элемента И 47 и 48 соответственно.

Сигнал RJ „- содержит серию чередующихся сигналов «Логические 1 и О», указывающих мгновенную полярность тока на отдаленном участке.

Элементы И 47 и 48 служат для сравнения фаз тока на отдаленном конце линии, подаваемых на проводник 46, с фазой тока, 620230 подаваемого с местного конца через трансформатор 15 на ключевой элемент 4 элементом 49 формирования прямоугольных импульсов. Достаточно на этот раз заявить, что сигнал «Логическая 1» будет подаваться на выходной проводник 50 в течение, по крайней иере, части положительного полцикла на шинах 33 и 34, и сигнал «Логическая 1» будет подаваться на выходной проводник 51, в течение, по крайней мере, части отрицательного полуцикла величин между проводниками 33 и 34. Эти выходные сигналы задерживаются обычным способом при помоши таймера 52 задержки и подаются на входные зажимы. 53 и 54 определителя 55 сравнения фазы и с них на нормальные входные зажимы элементов И 47 и 48 соответственно.

Когда сигналы «Логическая 1» будут поданы одновременно на оба входных зажима элемента И 47, то элемент ИЛИ 56 будет создавать сигнал «Логическая 1» на входной зажим 57 элемента И 32. Подобным образом, когда сигнал «Логическая 1» будет подан на зажим 54 и сигнал «Логический О» будет подан одновременно проводником 46 на элемент И 48, то выходной сигнал «Логическая 1» также будет подан на схему ИЛИ

56, которая создает сигнал «Логическая 1» на входной зажим 57. Так как отсутствием сигнала RJsw является сигнал «Логический О», то элемент И 48 будет периодически создавать сигналы «Логическая 1» на элемент ИЛИ 56 и с нее на входной зажим 57 элемента И 32, но при отсутствии приводящего в действие сигнала «Логическая 1» на входном зажиме 31 и присутствии предохранительного сигнала «Логическая 1» на входном зажиме НЕ 45 элемента И 32 остается недействующей, чтобы создать любые выходные сигналы «Логическая 1» на таймер 58 задержки, чтобы начать измерение времени.

Ключевая схема и схема 49 формирования прямоугольных импульсов создают сигнал I,„на выходном проводнике 59 и с него на один входной зажим элемента ИЛИ

60 манипулятора 61. Этот сигнал I содержит серию сигналов «Логическая 1» и

«Логический О», определяемых полярностью токового сигнала, подаваемого трансформатором 15.

При отсутствии замыкания сигнал «Логический О» будет подан по проводнику 62 на входной зажим 63 манипулятора 61 и с него на первый входной зажим НЕ элемента 64. Другой входной зажим НЕ И 64 подсоединен к выходу 10/20 таймера 65, который нормально создает сигнал «Логический

О». Элемент И 64 в течение работы без повреждения создает сигнал «Логическая 1» через выходной проводник 66 на входные зажимы НЕ И 67 и 68 регулятора 69 частоты. Этот сигнал «Логическая 1» приводит в недействующее состояние элементы И 67 и 68 так, что во время работы выходные сигналы «Логический О» подаются провод10

50 линии, то сигнал «Логическая 1» величины

R I< появится одновременно с сигналом «Логическая 1» величины 1,, и сигнал

«Логический О» величины К1, йоявится одновременно с сигналом «Логическая 1» величины 18,,1 . Выходные сигналы «Логичес55 кая 1» от И 47 и 48 подаются на ИЛИ 56 и с нее на входной зажим 57 И 32. Элемент

И 32, выполнивший свою функцию, подает входной сигнал «Логическая 1» на временную задержку 58, которая немедленно начи60 нает отсчет времени.

45 никами 70 и 71 на передатчик-приемник 41.

Сигнал «Логическая 1», нормально подводимый И 64, проводится выходным проводником 72 регулятора 69 частоты на передатчикприемник 41.

Передатчик-приемник 41 может принимать любую форму, которой он будет передавать предохранительный сигнал в ответ на входной сигнал «Логическая 1» на проводнике 72 и будет подавать попеременно сигналы положительные отключения и отрицательные отключения в ответ на чередуюшиеся сигналы «Логическая 1» и «Логический О» на проводниках 70 и 71, которые имеют место, когда сигнал «Логический О» подается на выходной проводник 72 от И 64.

Когда случается многофазное повреждение, выходной сигнал, подаваемый трансформатором 15 на проводники 33 и 34, будет указывать на многофазное замыкание, и сигнал «Логическая 1» будет подаваться детектором 20 замыканий на входной зажим 31 схемы И 32 и на входной зажим 63 манипулятора 61. Элемент И 64 создает сигнал

«Логический О» на проводнике 72 и на входных зажимах НЕ элементов И 67 и 68. В это самое время сигнал I> будет подаваться на ИЛИ 60, и выходной проводник 73 манипулятора 61 создаст серию выходных сигналов «Логическая 1» и «Логический О» на второй зажим НЕ элемента И 67 и на нормальный входной зажим И 68, в результате чего выходные проводники 70 и 71 будут последовательно возбуждаться сигналами «Логическая 1» и «Логический О», что при наличии сигнала «Логический О» на проводнике

72 заставит передатчик 41 передавать частоты положительного отключения и отрицательного отключения на передатчик-приемник на шинах на отдаленном конце.

Если схема на отдаленном участке обнаружила замыкание, прервала передачу предохранительного сигнала и передает сигнал

К11», то передатчик-приемник 41 будет подавать сигнал «Логический О» на входной зажим НЕ 45 и И 31. Далее, если принятый сигнал достаточно сильный, то сигнал «Логическая 1» будет подаваться на входной зажим 43 элемента И 32, и чередующиеся сигналы «Логическая 1» и «Логический О, представляюшие величину RI, будут подавать ся на И 47 и 48 сравнения фазы. Если замыкание внутреннее для зашищенного участка.. д ° Йь а ,с,, с

„ Зс ° . с 620230

Если сигнал «Логическая 1» сушсствует в течение периода времени в 3 мс, то сигнал

«Логическая 1» будет подаваться временной задержкой 58 через входной зажим 74 коммутатора 38 отключений на один входной зажим ИЛИ 75. Результирующий выходной сигнал «Логическая 1» ИЛИ 75 подается на второй входной зажим И 39, который вследствие поданного сигнала «Логическая 1» на блок 19 будет подавать входной сигнал «Логическая I» на другой входной зажим ИЛИ

75, чтобы удерживать И действующим, чтобы продолжать подавать выходной сигнал

«Логическая 1» и на вход 0,2/20 мс таймера 40. Когда таймер 40 отсчитает время, он подаст сигнал «Логическая I» на выходной проводник 21. Этот логический выходной сигнал подается на ИЛИ 23, который подает сигнал «Логическая 1» или отключаюший сигнал на прерыватели 9 — 11, размыкая их и отсоединяя проводники 4 — 6 от шин 1 — 3 соответственно.

Допустим, что неисправность обусловлена замыканием фазы на землю, например, на проводнике 6. Тогда схема 18, которая имеет подсоединенным свой переключатель $Ю „ чтобы использовать блок 19 сверхтока в качестве детектора замыканий, «óâèëèò» замыкание и подаст выходной сигнал «Логическая 1» по своему проводнику 22 (который эквивалентен проводнику 21 блока 17) на другой входной зажим ИЛИ 23, так что выходной сигнал «Логическая 1» ИЛИ 23 заставит отключить каждый из прерывателей

9 — 11.

Таким образом, в предлагаемом устройстве разность фаз двух фазовых проводников подается на фазовый блок 17, что соответствует всем многофазным замыканиям, независимо от того, какие фазы затронуты. Однако невозможно определить, какие из двух фазовых проводников замкнуты вместе, поэтому блок 24 отключения отключает каждый из прерывателей 9 — ll при возникновении любого многофазного замыкания.

Блок 18 отвечает на любое замыкание на землю независимо от того, какой из фазовых проводников замкнут на землю, и если замыкание внутреннее, то блок 24 отключения отключает все три прерывателя 9 — 11.

Положительный эффект данного предлокения заключается в том, что только два сигнала должны передаваться с каждого конца участка линии, чтобы определить местонахождение замыкания и, если замыкание внут реннее, происходит отключение прерывателей на каждом конце зашишенного участка линии.

Формула изобретения

4о Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США № 3898531, 31 7 †, 1975.

2. Патент США № 3893008, 317 †, 1975.

1S Устройство для дифференциально-фазной высокочастотной защиты участка линии электропередачи от токов короткого замыкания, содержащее три трансформатора тока, включенные в каждую фазу защищаемого участка линии электропередачи последовательно с прерывателем, вторичные обмотки которых через согласуюшие трансформаторы подсоединены к фазочувствительным блокам, один из которых выполнен в виде сумматора векторов токов трех фаз, соединенных через логический элемент ИЛИ с блоком отключения выключателей, и вторые выходы которых через конденсаторы связи подключены к фазным проводам, отличающееся тем, что, с целью упрошения, один из промежуточных трансформаторов выполнен с двумя обмотками, включенными встречно и подсоединенными к упомянутым трансформаторам тока двух фаз, и их средняя точка подсоединена к одному из выводов другого согласующего трансформатора, подключенного ко вторичной обмотке трансформатора тока третьей фазы, при этом второи упомянутый фазочувствительный блок выполнен в виде фиксатора векторной разности токов первых двух фаз. 3 г„ °

"""»8m

,4Т, <, -" "Фх.н.-

620230 " .. «," ". г «г .Фиг.г, Составитель Л. Корнеева

Редактор Л. Батанова Техред О. Луговая Корректор E. Папп аказ 4565/54 Тираж 892 Подписное

ПНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и откр ыт и й

I! 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4