Устройство для дифференциальной защиты многообмоточного трансформатора с регулированием напряжения под нагрузкой

 

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) ЗаЯвлено «4 Z1 ",5 (21) 2188837/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Поиоритет

Опубликовано 25,02.79.Бюллетень № 7

Дата опубликования описания 27,02.79

2 (51) М, Кл.

Н 02 Н 3/26

Н 02 Н 3/28

Н 02 Н 7/04

Гасударственный камнтет

СССР

on делам нзабретений и аткрытий (53) УДК 621.316..92 5(088.8) (72) Авторы изобретения

В. К. Ванин и E. М. Ульяницкий

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М, И. Калинина и Ростовский институт инженеров железнодорожного транспорта (71) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНШ1АЛЬНОЙ ЗАШ11ТЫ

МНОГООБМОТОЧНОГО РАНСФОРМАТОРА С РЕГУЛИРОВАН11ЕМ

НАПРЯЖЕНИЯ ПОД НАГРУЗКОЙ

Изобретение относится к области автоматизации энергетических систем и предназначено для защиты трансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой.

Известны устройства для дифференциальной защиты трансформаторов, в которых для отстройки от бросков токов намагничивания сравнивают первую и вторую гармоники дифференциального сигнала и для отстройки от токов небаланса при внешнем коротком замыкании сравнивают рабочий (дифференциальный) и тормозной сигналы, сформированные из величин, пропорциональ- то ных токам плеч защиты. По результату сравнений определяют возникновение повреждения и его место {в зоне или вне зоны действия защиты) (1) .

Недостатком этих устройств является то, что они строятся преимущественно с использованием пассивных и электромеханических элементов и, как разработанные позже защиты с использованием полупроводниковых дискретных элементов, имеют большие габаритные размеры, низкое быстродействие, недостаточную унификацию и надежность при значительных погрешностях трансформаторов тока в переходных режимах и пониженную чувствительность из-за отстройки от токов небаланса, вызванных регулированием напряжения под нагрузкой защищаемого трансформатора.

Известно также аналогичное устройство, построенное на операционных усилителях.

Оно содержит трансформаторы тока, выходы которых соединены через преобразователи ток-напряжение со входами формирователей рабочего и тормозного сигналов и их сумматором. Выходы формирователя рабочего органа сигнала присоединены к сумматору и через полосовые фильтры первой и Второй гармоник и их формирователи модулей — ко входам выходного блока. Выход формирователя тормозного сигнала подключен ко входу сумматора, выход последнего соединен также с одним из входов выходного блока (2).

Недостатком такого устройства является то, что в нем осуществляется только компенсация токов небаланса, вызванных регулированием напряжения,под нагрузкой в формирователе рабочего сигнала, нарушение же соотношения токов на входе формирователя тормозного сигнала, вызванное указанным регулированием, приводит к уменьшению тор. мозного сигнала при внешних коротких замыканиях и его появлению при внутренних коротких замыканиях, что снижает чувствительность защиты.

Целью изобретения является повышение чувствительности защиты трансформатора с регулированием напряжения под нагрузкой.

Это достигается тем, что в предложенное устройство дополнительно введен блок автоматического изменения напряжения, flpoIIopционального току плеча защиты, входы которого соединены с выходами преобразователей ток-напряжение, а выход — — со входами формирователей рабочего и тормозного сигналов и их сумматора. Блок автоматического изменения напряжения содержит два формирователя модуля, сумматор-интегратор, два сумматора, множитель и переключатель. Причем выход первого сумматора. подключен через первый формировггl.åëь модуля к первому входу сумматора-интегратора, ко второму входу последнего 1ерез второй формирователь модуля подключе11ы два пол1оса перекл1очателя, а выход сумм;1тора-интегратора через второй сумматор соединен с первым входом множителя и через третий полюс переключателя с резистором ооратной связи.

На чертеже приведена схема предло>кенного устройства.

Объектом зашиты является многообмоточный трансформатор 1, в котором регулируемая обмотка показана стрелкой. На выводах трансформатора в однолинейном изображении показаны трансформаторы тока

2 — 5, подключенные вторичными обмотками к блоку преобразователей ток-напряжение З5

6 — 9. Подключение последнего трансформатора тока показано условно для пояснения принципа наращивания схемы при увеличении числа обмоток силового трансформатора. В этом случае все последующие преобра40 зователи, начиная с 9, должны подключаться аналогично 7 и 8. Формирователь рабочего сигнала выполнен на основе сумматораформирователя 10 модуля. Устройство содержит также сумматор 11 рабочего и тормозного сигналов, формирователь 12 тормозного сигнала на основе сумматора с разделительными диодами 13, 14, 15 на входах, блок автоматического изменения напряжения пропорционального току плеча защиты (в выходной цепи преобразователя 6). включающий контур из сумматора 16, формиро50 вателей 17, 18 модуля, сумматора-интегратора 19, сумматора 20, множителя 21, переключателя 22. К выходу переменного сигнала сумматора-формирователя 0 модуля подключены полосовые фильтры 23, 24 первой 55 и второй гармоник. Выходные напряжения фильтров выпрямляются с помощью формирователей 25, 26 модуля и противополярно подаются на компаратор 27 выходного блока.

KoMIIBp3Top 28 этог0 блока соединен с Bblx0дом сумматора 11. Выходы обоих компараТОРОВ подкл1очены ко входам конъюктора 29.

Выход последнего подключен к схеме ИЛИ

30. К оставшимся входам этой схемы подклк>чаются аналогичные устройства осталь«b.х фаз. Все блоки устройства показаны пунктиром, их входы и выходы отмечены точками.

С помо1цыо с чм11тора !6 суммируются мгновенные значения сигналов (в частном случае при синусопдальных сигналах — геометрическое суммирование). пропорциональных токам нерегулируемых плеч зашиты.

Затем с помо1цыо формирователей !7, 18 модуля и сумматора-интегратора 19 определяют разницy модуля напряжени51 проllоpLIионального I Owy плеча, в котором производится регулирование коэффициента трансформации под нагрузкой (цепь преобразователя 6), H»Ioly IH суммы . 1 повеиных значсHHH напряжений пропорциональных токам всех остальных плеч. Напряжение с выхода интегратора, соответствующее определенной разнице, подается на один из входов сумматора 20, на второй вход этого сумматора подается напряжение, соответствующее единич. ному коэффициенту передачи множителя (оно является сомножителем. на ко" îðûé умножается выходное напряжение преобразователя 6). Разница этих напряжений определяет на сколько необходимо изменять коэф. фициент передачи, чтобы соотношение между мгновенными значениями сигналов пропорциональных токам плеч не изменялось при регулировании напряжеl!HH за1цищаемого трансформатора. С выходя множителя снимается новое значение сигнала регулируемого плеча и подастся на формирователи рабочего и тормозного сип1алов.

Далее на выходе сумматора 11, который в совокупности с ну;ль-индикатором 28, образует компаратор, получают сумму выпрямленного рабочего дифференциального сигнала, сформированного путем суммирования напряжений плеч зашиты с положительной полуволной с выхода сумматора-формирователя модуля 10, тормозного сигнала, пропорционального минимальной сумме абсолютных значений входящих или выходящих токов плеч зашиты, и напряжения уставки, снимаемого с делителя. Тормозной сигнал образуется путем суммирования поло>кительных полуволн напряжений плеч, получаемых с помощью разделительных диодов 13, 14, 15 с отрицательной полувол ной дифференциального сигнала, получаемой с выхода сумматора-формирователя 10 модуля.

При превышении рабочего сигнала над суммой тормозного и уставки срабатывает компаратор 28 и выдает сигнал на конъюнктор. В случае короткого замыкания в зоне модуль выходного сигнала с фильтра 23 первой гармоники преобладает над таковым с фильтра 24 второй армоники в сумме с напря>кением уставки.

Г! рн этом срабатывает комнаратор 27, и на втором входе конъюктора также появляеf" ся сигнал. В результате вырабатывается сигнал на отключение выключателя, подаваемый далее через схемы ИЛИ.

Возможны два режима работы устройства, задаваемые с помощью переключателя

22. В первом режиме, когда замкнуты верхние и нижние контакты, блок регулировки коэффициента передачи работает как разомк нутая система. Интегратор переводится в режим апериодического звена, которое с выдержкой времени устанавливается на выходе, разность соответствует определенному коэффициенту передачи.

Во втором режиме, когда верхние и нижние контакты разомкнуты, а средние замкнуты, схема переводится в компенсационный режим { работает как следящая система) .

При этом напряжение на выходе интегратора возрастает до тех пор, пока не отработастся коэффициент передачи множителя, строго соответствующий нулевой разнице токов плеч. Этот режим более точный. Для повышения надежности блока ь работе интегратор выполнен с ограничением сигнала по входу, соответствующим пределам регулирования напряжения трансформатора. Постоянная времени интегратора или вносимое апериодическим звеном запаздывание определяются быстродействием защиты. Она должна быть такой, чтобы блок регулирования не влиял на работу зашиты при к.з. в зоне, что легко достигается, поскольку процесс регулирования напряжения трансформатора под нагрузкой происходит относительно медленно (измеряется в секундах).

Напряжение небаланса, обусловленное изменением коэффициента трансформации под нагрузкой, полностью компенсируется и дополнительно сохраняется соотношение сигналов на входе формирователя тормозного сигнала, что повышает чувствительность и селективность. Все блоки могут быть построе. ны на решающих усилителях, тем самым уни» фицируется схема, улучшается технологичность изготовления и упрощается процесс настройки. В случае необходимости учет фазовых сдвигов токов плеч защиты при раз.1H IlIhix с. :i 1i3x соединений cii,i080i о трансформатора может быть осуществлен в схеl3I; преобразователей ток-напряжения.

Фор,ула изобретения

1. Устройство для дифференциальной зашиты многообмоточного трансформатора с !

0 регулированием напряжения под нагрузкой, содержащее трансформаторы тока, выходы которых соединены через преобразователи ток-напряжение со входами формирователей рабочего и тормозного сигналов и их сумматором, а выходы формирователя рабочего сигнала присоединены к сумматору и через полосовые фильтры первой и второй гармоник и их формирователи модулей ко входам выходного блока, выход формирователя тормозного сигнала подключен ко входу сумматора, выход последнего соединен также с одним из входов выходного блока отличающееся тем. что, с целью повышения его чувствительности, оно дополнительно снабжено блоком автоматического изменения напряжения, пропорционального току плеча за2 шиты, входы которого соединены с выходами преобразователей ток-напряжение. а выход — со входами формирователей рабочего и тормозного сигналов и их сумматора.

2. Устройство по и. 1, от.гичающееея тем, что блок автоматического изменения напряжения содержит два формирователя модуля, сумматор-интегратор, два сумматора, множи тель и переключатель, при этом выход первого сумматора подключен через первый формирователь модуля к первому входу суммаЗ5 тора-интегратора, ко второму входу последнего через второй формирователь модуля подключены два полюса переключателя, а выход сумматора-интегратора через второй сумматор соединен с первым входом множи40 теля и через третий полюс переключателя— с резистором обратной связи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Ульяницкий Е. М. и др. «К, вопросу выполнения торможения дифференциальных

45 реле», «Электромеханика», 1974, № 2.

2. Заявка ¹ 2181168/07, кл. Н 02 Н 3/28, 1975, по которой принято решенйе о выдаче авторского свидетельства.

Составитель Л. Корнеева

Редактор Е. Кравцова Техред О. Луговая Корректор Е. Дичинская

Заказ 571/51 Тираж 856 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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