Устройство для дифференциальной защиты трансформатора

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеюэ Сееетскнх

Сецнблнстнческнх

Республик

<11>675520 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (51) М. Кл. (22) Заявлено 250477 (2!) 2478736/24-07 с прмсо®дииением заявки М (23) Приоритет

Н 02 Н 7/04

Государственный комитет

СССР ио делам изобретени» и открытий

Опубликовано 2 5.0 7.7 9.. бюллетень Но 2 7

Датр опубликования описания 25.07.79 (53) УДК 621. 316. .925:2(088.8) (72) Авторы изобретения

Г. В. Бердов, М. M. Середин и A. В. Лебеде в

Южное отделение Ордена Октябрьской Революции всесоюзного государственного проектно-изыскательского и научноисследоВательского института энергетических систем и электрических сетей Энергосетьпроект (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЯ ЭА(ЦИТЫ

ТРАНСФОРМАТОРА

Изобретение относится к области релейной защиты силовых трансформаторов и автотрансформаторов, в цепях дифференциальной защиты которых могут протекать апериодическис, трансформированные без апериодической слагающей и периодические броски намагничивающего тока, от которых по условию увеличения чувствительности защиты требуется повышенная отстройка.

Известны устройства, предназначенные для дифференциальной защиты силовых трансформаторов и автотрансформаторов, в которых осуществляется изме-. рение промежутков времени между сосед-15 ними импульсами в дифференциальном токе (1).

Наиболее близким к предлагаемому пб технической сущности является устройство, которое содержит промежуточный трансформатор тока, ко вторичной обмотке которого подсоединены сопротивление и выпрямительный мост, к которому подключены последовательно соединенные формирователь прямоугольных импульсов, инвертор, селектор импульсов по длительности, орган запоминания сигналов, инверто) и выходное реле (2).

Это устройство обеспечивает измерение бестоковых пауз в дифференциальном токе и сравнение их с заданной длительностью. Если длительность бестоковых пауз превышает заданную длительность, что имеет место в режиме включения трансформатора на холостой ход, сигнал на выходе устройства отсутствует.

Однако при периодических бросках намагничивающего тока длительность бестоковых пауз может составлять

3-4 мс, поэтому уставку по длительности паузы для отстройки от периодического броска намагничивающего тока следует принимать 2,5-3 мс. В этом случае значительно повышаются требования к стабильности уставки по паузе, а также оказывается возможным замедление при переходных процессах короткого замыкания в зоне действия защиты.

Следует добавить, что при установившемся токе короткого замыкания во многих случаях возможна погрешность защитных трансформаторов тока до 30-40%, при котором бестоковые паузы имеют порядок уставки (например, при коротком замыкании в вове действия защиты со стороны

675520

40 .источника питания в случае близко расположенного мощного источника питания);

В этом случае возможен отказ указанного устройства.. ,Необходимость обеспечения отстройки от периодического броска намаг- . ничивающего тока, от которого известное устройство имеет недостаточную отсрочку, требует дополнительных мероприятий, которые влекут за собой существенные недостатки известного типа время-импульсной дифференциальной защиты. Например, в данном уст-ройстве защиты.для обеспечения отстройки от периодического броска намагничивающего тока используется 15 фильтр второй гармоники. В результате " этого при коротком замыкании в зоне защиты в тех случаях, когда магнитопроводы защитных трансформаторов тока -йасыщаются и в дифференциальном токе 20 появляется вторая гармоника, происходит сильное загрубление защиты,и возможен ее отказ.

Цель изобретения — повысить надежность отстройки от всех видов 25 бросков намагничивающего тока трансформатора и обеспечить фиксацию режима внутреннего короткого замыкания в широком диапазоне погрешности трансформаторов тока. 30

Это достигается тем, что в известном устройстве, которое содержит промежуточный трансформатор тока, вторичная обмотка которого подключена к резистору нагрузки и выпрямительному 35 мосту, соединенному с первичной обмоткой трансреактора, ко вторичной обмотке которого подсоединены порого- . вый элемент, логический элемент И, орган запоминания, орган сравнения импульсов по длительности и выходное реле, дополнительно введены второй пороговый элемент, второй логический элемент И и форМирователь прямоугольнйх импульсов, соответствующих нечетным и четным полуволнам диффе- 45 ренциального тока, соединенный со вторичной обмоткой промежуточного трансформатора тока, причем выход четких полуволн формирователя соединен с первыми входами логических 50 элементов И, второй вход первого логического элемента И через пороговый элемент, реагирующий на полойитель-" ную полярность напРяжения на выходе трансреактора, а второй вход второго 55 логического элемента И через порого- .. вый элемент, реагирующий на отрицательную "полярность,йапряжения на вы " ходе "трайсреактора", подсоединены ко вторичной обмотке- трансреактора, вы ход первого элемента И соединен с первым входом органа сравнения им" пульсов по длительности, вйход второго элемента И соединен с информацион йыМ" входом элемента Память, ""вход

" установки нуля (стирающий вход) которого соединен с выходом нечетных полуволн формирователя прямоугольных импульсов, а выход элемента Память соединен со вторым входом органа сравнения импульсов по длительности.

Благодаря этому в органе сравнения импульсов по длительности сравнивается длительность импульса между началом четной полуволны и ее максимумом с длительностью импульса между максимумом четной полуволны и моментом начала следующей (нечетной полуволны). В результате данное устройство надежно фиксирует все виды бросков тока намагничивания, так как соответствующие временные характеристики четных полуволн бросков намагничивающего тока существенно отличаются от таких же времейных характеристик четных полуволн вторичного тока короткого замыкания при любых погрешностях защитных трансформаторов тока.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — потенциальная диаграмма работы устройства при токах короткого замыкания; на фиг. 3 — потенциальная диаграмма работы устройства при бросках намагничивающего тока; на Фиг. 4 — пример конкретного выполнения формирователя прямоугольных импульсов, соответствующих нечетным и четным полуволнам дифференциального тока.

Предлагаемое устройство содержит промежуточный трансформатор 1 тока, резистор 2 нагрузки, выпрямительный мост 3, трансреактор 4, формирователи 5 и б прямоугольных импульсов, соответствующих положительной и отрицательной полярности напряжения трансреактора, Формйрователь 7 прямоугольных импульсов, соответствующих нечетным полуволнам дифференциального тока, логические элементы И 8 и .9, элемент Память 10, орган 11 сравнения импульсов по длительности, выходное реле 12.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства.

При протекании по. первичной обмотке 1 дифференциального тока, на резисторе 2 появляется напряжение, форма которого для различных случаев тока короткого замыкания и броска

Намагничйвающего тока показана на потенциальных диаграммах (см.фиг.2 и 3). Напряжение Уд на резисторе

2 управляет работой формирователя 7.

На вйходах четных (Вых.ч.) и нечетных (Вых. нч.) полуволн формиро вателя 7 появляются прямоугольные имйульсы, соответствующие нечетным

U@H4 и четным U ч) полуволнам (см. Фиг. 2,3). На выходах элементов 5 н б появляются прямоугольные импульсы Uq р (Jq (cM фиге 2, 3)р соответствующие положительным и отрицательнйй полуволнам напряжения

Б„на вторичной обмотке трансреаКтора 4.

На выходах элементов И 8, 9 (см. фиг. 2 и 3) появляются прямоуголь ные импульсы, соответствующие поло-" жительной (на выходе элемента 8) и отрицательной (на выходе элемента

9) полярности напряжения Уц в предеделах длительности четйой полуволны, поскольку первые входы элементов И

8 и 9 соединены с выходом четных полуволн формирователя 7. (0

Прямоугольные импульсы, соответствующие положительной полярности напряжения Уц (в пределах длительности четной полуволны) подаются на первый вход органа 11 сравнения импульсов .!5 по длительности.

Прямоугольные импульсы, соответствующие отрицательной полярности на+ пряжения Uu (также в пределах длительности четной полуволны), пода- 2О ются на информационный вход элемейта Память 10. Прямоугольный импульс на выходе элемента 10 существует до прихода на вход установки нуля-им - пульса, соответствующего нечетной полуволне тока (см. фиг. 2, 3). Импульсы с выхода элемента 10 подаются на второй: вход органа сравнения

11. Связи органа 11, обозначенные пунктиром, не входят в число сущест- ЗО венных признаков и определяются койкретным выполнением блоков 7 и 11.

В зависимости от соотношения длительностей входных сигналов органа ll íà era выходе появляется сигнал, управляющий работой выходного реле 12.

Как видно из потенциальных диаграмм на фиг. 2 при коротком замыкании длительность импульса на первом входе органа 11 (от момента начала 40 четной полуволны до точ:и ее максимума) равна или больше длительности импульса на втором входе органа 11 (от момента максимума четной полуволны до момента начала нечетной 45 полуволны следующего периода) .

В то жз время при любых видах броска намагничивающего тока (фиг.3) длительность импульсов на первом 5() входе органа 11 меньше, чем на втором.

Следовательно, разность длительностей импульсов на первом и вторбм входах органа 11 при коротком замыкании положительная или равна нулю, 55 а при бросках намагничивающего тока — отрицательная. В результате при коротком замыкании на выходе органа 11 появляется сигнал U, а при бросках намагничивающего тока сигнал на выходе органа 11 отсутствует. Сигнал на выходе органа 11 носит импульсный характер, что определяется конкретным выполнением блока 11. Сигнал с выхода органа 1) 65

5 675520 при коротком замыкании йоступает на вход выходного реле 12, Формирователь 7 (см. фиг. 4) состоит из ограничивающйх элементов 13 и 14, пороговых элементов 15 и 16, элементов 17,18 и 19 выдержки времени на пропадание сигнала, Д-триггеров 20, 21 и 2Z, 23, логических элементов И-НЕ 24-29.

При отсутствии сигнала на входе формирователя 7 i на его выходах (вых. ч, вы. нч, выход устройства) сигналы имеют значения логического 0 .

Предположим; что на вход формиро1 .вателя 7 поступает периодический сигнал (например, синусоида), первая (нечетная) полуволна которого имеет положительную полярность. Сигнал ограничивается элементами 13 и 14 и поступает на пороговый элемент 15, на выходе которого появляется сигнал логической 1 . Этот сигнал вызывает срабатывание сигнала 19 выдержки времени йа пропадание сигнала, на выходе которого появляется сигнал 1, который деблокирует Д-триггеры.

Сигнал 1 на выходе элемента

15 вызывает срабатывание Д-триггера

20, 21. На выходе триггера 21 появляется сигнал 1, а на выходе триггера 20 — 0, который будет блокировать работу второго Д-триггера (22, 23), пока на выходе элемента 19 не появится сигнал 0, возвращающий формирователь 7 в исходное положение.

Сигнал 1 на выходах триггера

2,1 и элемента 15 вызывает появление на выходе элемента 24 сигнала 0 .

- На входе элемента 29 будет сигнал 0 (с выхода элемента 24) .и 1 (с выхода элемента 27), что вызовет появление на выходе элемента

29 сигнала l . При появлении на выходе элемента 15 сигнала 0 на выходе элемента 29 также появится 0 . В дальнейшем при появлении сигнала 1 на выходе элемента 15 сигнала на выходе элемента 29 будет появляться сигнал 1 ", соответствующий нечетным полуволнам тока на входе формирователя 7.

При приходе следующей (четной) полуволны на выходе элемента 16 появляется сигнал 1 . 1 ак как на вход элемента 26 с выхода триггера

21 уже подается сигнал 1, то на выходе элемента 26 появится . 0, который вызовет появление на выходе элемента 28 сигнал 1 . В дальнейшем при каждом 1 на выходе элемента 16 на выходе элемента 28 будет появляться 1, что соответствует появлению, четных полуволн на входе формирователя 7. Если на вход формирователя 7 перестает поступать сигнал и" Прекращают работы по роговые элементы 15 и 16, то на вы675520

Формула изобретения

Я г у соде элемента 19 с выдержкой времени появится сигнал 0, который возвратит формирователь 7 в исходное состояние.

В случае; если" первая полуволна входного сигнала имеет отрицательную полярность, формирователь работает 5

" аналогично.

Формирователь 7 может быть реализован также на основе использования распределителей сигналов, которые распределяют последовательность вход- )P ных сигналов во времени по различным выходам (каналам) .

Данное устройство обеспечивает надежную отстройку от всех видов броска намагничивающего тока — апериодического, трансформированного без апериодической составляющей и периодического обеспечивает надежную фиксацию режима короткого замыкания в зоне действия дифференциальной защиты при насыщении защитных трансформаторов в стационарных и переходном режимах и наибольших возможных их погрешностях.

Устройство для дифференциальной защиты трансформатора, содержащее промежуточный трансформатор тока, 30 вторичная обмотка которого подключена к резистору нагрузки и выпрямительнойу мосту, соединенному с первичной обмоткой траисреактора, ico вторичной обмотке которого подсоединены поро- 35 говйй элемент, логический элемент

И, орган запоминания, орган сравнения импульсов rko длительности и — выходное реле, "о т л и ч а ю щ е е"с я тем, что, с целью повышения на- 4О дежности отстройки от бросков на)магничивающего тока трансформатора и обеспечения фиксации режима внутреннего короткого замыкания в широком диапазоне погрешностей трансформаторов тока, в него дополнительно введены второй пороговый элемент, второй логический элемент И и формирователь прямоугольных импульсов, соответствующих нечетным и четным полуволнам дифференциального тока, соединенный со вторичной обмоткой промежуточного трансформатора тока, причем выход четных полуволн формирователя соединен с первыми входами логических элементов И, второй вход первого логического элемента

И через пороговый элемент, реагирующий на положительную полярность напряжения на выходе трансреактбра, второй вход второго логического элемента И через пороговый элемент, реагирующий на отрицательную полярность напряжения на выходе трансреактора, подсОединены ко вторичной обмотке трансреактора, выход первого элемента И соединен с первым входом органа сравнения импульсов по длительности, выход второго элемента И соединен с информационным входом элемента Память, вход установки нуля (стирающий вход) которого соединен с выходом нечетных полуволн формирователя прямоугольных импульсов, а выход элемента Память соединен со вторым входом органа сравнения импульсов по длительности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании

9 1266186, кл. Н 02 Н 7/04, (К2К).

2. Авторское свидетельство СССР

Р 266909, кл. Н 02 Н 7/04, 1970. б

Составитель В. Зимаков

Редактор Ь;Стенина Техред M.Ïåòêî Корректор О.Ковинская

Заказ 4324/46 . 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