Дискретное реле сопротивления

 

о

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и и 6550I0

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.01.77 (21) 2446728/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет (.51) Л(. Кл. -

Н 02Н 3/40

Н 01Н 83/16

Государственный комитат (43) Опубликовано 30,03.79. Бюллетень М 12 (53) УДЫ 621.316.925 (088.8) ло делен изобретений и открытий (45) Дата опубликования описаппя 30.03.79 (72) Авторы изобретения

Я. Л. Арцишевский, В. Е. Казанский, Л. Н. Морозов, А. А. Кудрявцев, А. П. Кузнецов и В, В. Молчанов

Московский ордена Ленина энергетический институт (71) Заявитель (54) ДИСКРЕТНОЕ РЕЛЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Изобретение относится к устройствам релейной защиты и предназначено для применения в дистанционной защите высоковольтной линии (вл) электропередачи.

Известны реле сопротивления, предназ- 5 наченные для дистанционной защиты высоковольтной линии электропередачи (1).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является дискретное реле сопротивле- 1р ния, содержащее число-импульсный преобразователь и блок сброса, входы которы.; подключены к выходам время-импульсных трансформаторов тока и напряжения, счетчики импульсов, счетный вход первого из 15 которых соединен с выходами число-импульсного преобразователя, а вход сброса подключен к выходу блока сброса, блоки дистанционной выборки, входы которых соединены с соответствующими выходами 20 первого счетчика импульсов, и блоки совпадения (2).

Однако известное дискретное реле сопротивления характеризуется ограниченными функциональными возможностями. При его практическом использовании в дистанционной защите линии электропередачи требуется установка отдельного органа выдержки времени.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем реализации независимой и зависимой характеристик выдержки времени.

Цель достигается тем, что дискретное реле сопротивления, содержащее число-импульсный преобразователь и блок сброса, входы которых подключены к выходам время-импульсных трансформаторов тока и напряжения, счетчики импульсов, счетный вход первого из которых соединен с выходами число-импульсного преобразователя, а вход сброса подключен к выходу блока сброса, блоки дистанционной выборки, входы которых соединены с соответствующими выходами первого счетчика импульсов, II блоки совпадения, дополнительно снабжено блоками временной выборки, стробируюшими триггерами, управляемыми ключами и блоками задержки, причем входы блоков временной выборки подключены к соответствующим выходам второго счетчика импульсов, счетный вход которого через последовательно включенные ключи соединен со счетным входом первого счетчика импульсов, выход первого блока дистанционной выборки подключен к одним из входов первого и второго стробирующих триггеров, выход второго блока дистанционной выбор655010

15 0

<0 (1,б) 45

65 кн соединен с одним из входов третьего стробирующего триггера, выход третьего блока дистанционной выборки подключен к одним из входов четвертого и пятого стробирующих триггеров, входу управления первого ключа и счетному входу второго счетчика импульсов, выход первого блока временной выборки соединен с одним пз входов первого блока совпадения, выход второго блока временной выборки подкл5очен к одному из входов шестого стробиру1ощего триггера, а другие входы первого, третьего и шестого стробирующих триггеров соединены с выходом блока сброса и входами первого блока задержки и второго и третьего олоков совпадения, другие входы второго и пятого стробирующих триггеров подключены к выходу первого блока задержки, другой вход четвертого стробирующего триггера соединен с выходом второго блока совпадения, другой вход которого соединен с выходом пятого стробирующего триггера, выход первого стробпрующего триггера подключен ко входу управления второго ключа, выход второго стробирующего триггера соединен с одним из входов третьего блока совпадения, выход третьего стробирующего триггера rro;гключен к одному из входов четвертого олока совпадения, другой вход которого соединен с выходом шестого стробирующего триг.ера, при этом выход четвертого сяробирующего триггера соединен со входом второго блока задержки и другим входом первого блока совпадения, а выходы треп,— его блока совпадения и второго блока зядер5кки соединены со входом сброса второго счетчика импульсов.

На фиг. 1 представлена функциональная схема описываемого устройства; на фиг. 2 изображены временные диаграммы сигналов на выходах отдельных функциональных блоков (в соответствии с их цифровыми обозначениями) как при нормальном режиме, так и при коротком замыкании (к. з ) в первичной цепи (без изменения фазы).

Дискретное реле полного сопротивления (см. фиг. 1) в отличие от прототипа использует не число-импульсные, а время-импульсные информационные сигналы. Эти сигналы образуются на выходах время-импульсного трансформатора тока (ВИТТ) 1, который содержит первичный преобразователь (магнитный ТТ) 2, интегратор 3, время-импульсный преобразователь 4, и время-импульсного трансформатора 5 напряжения (ВИТН), в состав которого входят первичный преобразователь (маломощный

ТН) 6, интегратор 7, время-импульсный преобразователь 8.

Число-импульсный преобразователь 9, являющийся, общим и состоящий из мультивибратора 10 и ключей 11, 12, в данном случае установлен непосредственно на панели реле.

Кроме того, в состав реле входят олок

l3 сброса с триггером 14 и дифференнирующим усилителем 15, счетчики 16, 17 импульсов, блоки 18 — 20 дистанционной выборки, блоки 21, 22 временной выборки, блоки 23, 24 задержки, стробирующие триггеры 25 — 30, ключи 31, 32 и блоки 33 — 36 (Овпадения.

Магнитный TT 2 осуществля T преобразование первичшпо тока L (см. фиг. 2, LL)> защищаемой ВЛ во втори шое папря r cirHe

LLL (см. фиг. 2, б) со сдвигом на 90 в сторону опережения, а маломощный ТН 6 преобразует напряжение ВЛ и во вторичное напряжение и (см. фиг. 2, в), сохраняя фазу неизменной, Режим дифференцирования, выбранный для магнитного ТТ, позволяет обеспечить наименьшие погрешности первичного преобразования в случае искажения первичного тока L апериодической

c o c T B rI. i 5r Io I II, e É .

Во время-импульсных измерительных трансформаторах 1 и 5 rlpeдусмотрено полупериодное (в течение положительных полупериодов) интегрирование напряжений

uL H uv соответственно интеграторами 3 и 7, а также преобразование (в течение отрицательных полупериодов) результатов интегрирования во временные интервалы с помощью время-импульсных преобразователей 4 и 8.

Следует заметить, что алгоритмы функH,HOItHPOBBHH5I Д;lrl ВРЕМЯ-ИМП1 ЛЬСПЫХ IIP(- образователей 4 и 8 выбраны различные.

11реобразовятель 4 формирует ripe»e»rrr ie интервалы тс в соответсгвии с выражением а1п

I (1,а) мил а преобразователь 8 вырабатывает интервалы т, определяемые как

= а1п к .U =

ItttItt it UttQt(t, разносторонние пределы изменения параметров преобразования; а — конструктивная постоянная.

Число-импульсный преобразователь 9 производит заполнение временных интервалов т и т импульсами высокой и стабильной частоты f5, с выхода мультивибратора

10 Таким образом, на выходах ключей 11 и

12 периодически (в течение отрицательных полуперподов UL и UU) появляются числоимпульсные сигналы NL u NU (см, фиг. 2,г и 2, д), отображающие в конечном счете действующие значения первичных тока I H напряжения U за время их положительных полупериодов:

Л > -- f„-., = м 1п, (2,а) 1 мин

655010

N(q f„-.„м I и " -" —, (2,б)

Г;I < М =- 4 (f

1Нс (о и м им. (ь< (<ы е elf I II а лы Л (H NI ° во<

npnIIIfMBIoTc5. счетчиком 16 имчульсо». Еи<епериодная установка этого счетчика» исхо lnoL состояние осуществляется с помощью блока 13 сброса. В данном техническом решении принято производить сброс по каждому второму из совокупности время-импульсных сигна.чов с выходов ВИТТ ! и ВИТИ 5. 7„» т этой цслп в блок 13 сброса введен триггер 14, управляющийся по счетному входу за,чними фронтами время-импульсных сигналов, т, с. триггер 14 каждый раз считает,(о двух (см, фиг. 2, e), после чего через дифферсццирмюгций усилитель 15 (см. фиг. 2, ж) устанавливает счетчик 16 в исходное состояние, Подобная конструктивная рсализапия процесса сброса обеспечивает в течение каждых

20 мс восприятие счетчиком 16 только чвух (разноименных) число-ими .льсных сигналов (см. фиг. 2, з) при любом сдвиге по фа25 зе мсук,чу первичными (и и.

Счетчик 16 осущс" твляет с;кепериодное суммирование число-импульсныx сигна, ов

Nr uNl

N l: Л +Ми — м Iп +

z

l„„H

+ м ln — " "" = мIп "", (3)

U Z где

Z макс

U макс— мин

Таким образом, на счетчике 16 в каждые

20 мс фиксируется число М <, отображаю4О щсс в логарифмическом масштабе пара- ° метр, обратный сопротивлецщо Z Ha зажимах реле, т. е. фактически — проводимость на его зажимах.

Уставка N lблока,дистанционной пуск выборки 18 соответствует сопротивлению

Z»-„, на входе реле, прц дост5(и(снци которого (сверху вниз) происходит пуск орг",на зависимой»ыдсржкц времени. Гигнал;Ia выходе блока 18 выборки (см. фиг. 2, и) появляется прц поступлении .Ia счетчик 16 количества импульсов Х. ) iV f

2 тпуск 55

Именно с помощью блока 18 вы<юрки осуществляется формирование за»»с»мого участка характеристики выдержки»реме»и реле. Для этого импульсы с»ыхо fa блока

18 выборки через триггер 25 (см. фиг. 2, к) 60 управляют замыкающим ключем 31. Подобнос упраl3ленис предусматривает ппoхождснис через да<шый ключ в течение каждых 20 мс количества импульсов AN l

65 (см. (1гиг. 2, л), ОП15сд(рfffcх1о< <) как

hN f — N l — Ni iW1n ,7 7 /" — м1п "" - м!п

Z. Z. п "ск (4) Ежепсриодныс пачки с количеством импульсов ЛЛ 1 воспринимаются счстчиz ком 17. Первоначальная установка этого счетчика в исходное по":îæåíèå осуц<сствляется с помо»пью совокупности блоков 23, 28 и 33. Анализ временных диаграмм сигналов на выходах указанных блоков (см. фиг.

2, 5(, н, о) показывает, что принятое функциональное построение обеспсчи»ает надежный ежепериодный сброс счетчика 17 при отсучствии к. 3. на ВЛ и в случае повьппения сопротивления 7 па зажимах Dcле (после ликвидации H;IH исчезновения повреждения) до величины Z)Z„,„,, При замыкании ключа 31 счетчик 17 осуществляет суммирование пачек ЛЖ l . В

z момент достижения этой суммой определенного, заранее выбранного, значения Л <, на выходе блока 22 временной выборки появляется сигнал (см. фиг. 2, n), который свидетельствует об отсчете выдержки времени t,, соответствующей сопротивлению

Z на зажимах реле именно при данном и. з.

Для 4ав с достаточной степенью приближения справедлива следующая зависимость от Z: ааааа 0,02 7 г — 1

z (O) где

" — символ ближайшего большего целого числа при наличии дробного отношения в круглых скобках.

Сигнал с выхода блока 22 временной выборки запоминается триггером 30 (см. фцг. 2, p) и поступает и 1 один из входов олока 36 совпадения. На другой его вход подается c»»»aл с»ыхо (а блока 19 дистанционной выборки (см. фиг, 2, г), зафиксированный триггером 26 (см. фцг, 2, r).

Блок 19 дистанционной выборки сов .!åстно с триггером 26 выполняет функцию измерительного органа зависимой ступени дистанционной зашиты. Уставка Л -ср.зав блока выборки 19 выбирается соответствуЮЩЕЙ СОП13ОТИВ ЧЕНИЮ Z ð зап, т. e. COnPO тивлению на зажимах реле при к. 3. в конце зоны, защищаемой с зависимой характеристикой выдержки времени (с учетом участка резервирования). Сигнал на выходе блока 36 совпадения (см. фиг. 2, у) .сви655010

15 (6) 20

25 детсльствующий об отсчете выдержки времени Гз„, может появляеться лишь при срабатывапии блока дистанционной выборки, или лишь при к. з. в пределах указанной зоны. когда М, ==1V

Z ср.зае

Анализ выражения (5) позволяет сделать следующие выводы.

Зависимая характеристика выдержки времени имеет ступенчатый характер, причем ступень дискретизации по времени практически составляет 0,02 с.

Выражение для крутизны характеристики выдержки времени может быть получено путем дифференцирования выражения (5) без учета символа целой части:

И 002Л,„,.;

Полученное выражение показывает, что крутизна характеристики выдержки времени может изменяться в большей степени с изменением величины Л, и в меньшей степени с изменением значения Z,.„, Наличие двух независимых аргументов (Л" „, и Е„,-е„) дает возможность подбирать характеристику выдержки времени, проходящую через люоые две заданныс точки (Уь 1аае, и Z2, /зае., ), т. е. практически с любой крутизной.

Конструктивное построение данного реле вместе с осуществлением дистанционного измерения и формированием зависимой характеристики выдержки времени предусматривает также без существенных усложнений реализацию дистанционного органа с независимой характеристикои выдержки времени (мгновенного действия). Таким образом, описываемое устройство обеспечивает выполнение двухступенчатой дистанционной защиты и обладает комбинированной характеристикой выдержки времени.

Уставка Zgp ез независимой ступени защиты отстраивается от сопротивления защищаемой ВЛ 2Ä B соответствии с выражением

Z,ö,.ÄÄ 0,85Z„ (7) и задается с помощью блока 20 дистанционной выборки, настроенного на число

Х ер.нез

При к. з. в зоне действия независимой ступени, когда

Z < Z.... Ni N ср нез сигналом с выхода блока 20 выборки размыкается ключ 32 во входной цепи счетчика 17. Кроме того, этим же сигналом через триггер 27 и блок 24 задержки производится сброс счетчика 17. Время действия независимой ступени отстраивается от вре30

50 дд

65 мени действия разрядников и набирается счетчиком 17, суммирующим импульсы (по одному за период) с выхода блока 20 выборки. В момент достижения этой суммой определенного, заранее выбранного, значения Л, на выходе блока 21 временной зез выборки появляется сигнал, который свидетельствует об отсчете выдержки времени

/,ез Блок 35 совпадения, будучи подготовленным сигналом с выхода триггера 27, реализуется, и ступень срабатывает.

Совокупность блоков 23, 29 и 34 используется для предотвращения срабатывания независимой ступени, когда при наличии к. з. для сопротивления Z на зажимах реле имеет место

Z,„., < Z < Z»«<, т. е. когда блок временной выборки приводится в действие неселективно. В этом случае сигнал с выхода олока 34 совпадения, воздействуя на триггер 27, блокирует стробированис блока 35 совпадения.

Формула цзооретсния

„1искретное реле сопротивления, содержащее число-импульсный преобразователь и блок сброса, входы которых подключены к выходам время-импульсных трансформаторов тока н напряжения, счетчики импульсов, счетный вход первого из которых соединен с выходами число-импульсного преобразователя, а вход сброса подключен к выходу блока сброса, блоки дистанционной выоорки, входы которых соединены с соответствующими выходами первого счетчика импульсов, и блоки совпадения, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциона lbHblx возможностей путем реализации независимой и зависимой характеристик выдержки времени, в него дополнительно введены блоки временной выборки, стробирующие триггеры, управляемые ключи и блоки задержки, причем входы блоков врсмснной выборки подключены к соответствующим выходам второго счетчика импульсов, счетный вход которого через последовательно включенные ключи соединен со счетным входом первого счетчика импульсов, выход первого блока дистанционной выборки подключен к одним из входов первого и второго стробирующих триггеров, выход второго блока дистанционной выборки соединен с одним из входов третьего стробирующего триггера, выход третьего блока дистанционной выборки подключен к одним из входов четвертого и пятого стробирующих триггеров, входу управления первого ключа и счетному входу второго счетчика импульсов, выход первого блока временной выборки соединен с одним из входов первого блока совпадения, выход второго блока временной выборки подключен к одному из входов шестого стробиру655010

10 ющего триггера, а другие входы первого, третьего и шестого стробирующих триггеров соединены с выходом блока сброса и входами первого блока задержки и второго и третьего блоков совпадения, другие входы 5 второго и пятого стробирующих триггеров подключены к выходу первого блока задержки, другой вход четвертого стробирующего триггера соединен с выходом второго блока совпадения, другой вход которого 10 соединен с выходом пятого стробирующего триггера, выход первого стробирующего триггера подключен ко входу управления второго ключа, выход второго стробирующего триггера соединен с одним из входов 15 третьего блока совпадения, выход третьего стробирующего триггера подключен к одному из входов четвертого блока совпадения, другой вход которого соединен с выходом шестого стробирующего триггера, выход четвертого стробирующего триггера соединен со входом второго блока задержки и другим входом первого блока совпадения, а выходы третьего блока совпадения и второго блока задержки соединены со входом сброса второго счетчика импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 202287, кл. Н 02Н 3/40, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР № 425261, кл. Н 02Н 3/40, 1974.

G55010

Рог 2

Редактор А. Купрякова

Заказ 188/5 Изд. № 220 Тираж 865 Подписное

1-1Г10 Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова. 2.,2 с

25 г, Составитель Т. Щеголькова

Техред А. Камышннкова Корректор Л. Брахнина