Направленное реле сопротивления

 

(i г1 752593

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцнапнстнческнх

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.12,76 (21) 2431061/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.07.80. Бюллетень № 28 (45) Дата опубликования описания 30.07.80 (51) М,. Кл.з

Н 02Н 3 38

Государственный комнтет (53) УДК 621.316.925 (088.8) по делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения

Э. К. Федоров и Э. М. Шнеерсон (71) Заявитель (54) НАПРАВЛЕННОЕ РЕЛЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области релейной защиты и автоматики энергетических объектов.

Известны реле сопротивления, содержащие промежуточные трансформаторы, фор- 5 мирователи сравниваемых напряжений с суммированием сигналов с использованием операционных усилителей (1).

Наиболее близким к изобретению является направленное реле сопротивления на ос- 10 нове сравнения фаз электрических величин, содержащее промежуточные трансформаторы тока и напряжения, подключенные к защищаемой сети, с подключенными к ним формирователями сравниваемых напряже- 15 ний, операционные усилители в целях формирования рабочего и поляризующих напряжений, подключенные к блоку сравнения, и блок обеспечения направленности при коротких замыканиях вблизи места ус- 20 тановки реле с применением блоков запоминания доаварийных напряжений.

Указанные блоки запоминания доаварийных напряжений (блоки памяти) выполнены на основе резонансных контуров, что 25 обусловливает их нелинейность при изменении входных напряжений в большом диапазоне из-за нелинейности индуктивности.

Так, например, при близких коротких замыканиях подводимые к защите напряже- 30 ния могут уменьшаться до весьма малых величин. При этом возможно существенное отличие фазы выходного напряжения фильтра при малых его значениях из-за наличия указанной нелинейности. Последнее может приводить к неселективной работе защиты при близких коротких замыканиях из-за поворота характеристики срабатывания реле.

Выполненные подобным образом блоки запоминания доаварпйных напряжений обладают также значительным потреблением по цепям напряжения, усложняют конструкцию и увеличивают весогабаритные показатели реле вследствие больших размеров блоков памяти.

Целью изобретения является повышение селективности и упрощение направленного реле сопротивления.

Цель достигается тем, что в направленном реле сопротивления на основе сравнения фаз электрических величин, содержащем промежуточные трансформаторы тока и напряжения с подключенными к ним формирователями сравниваемых напряжений, операционные усилители в цепях формирования рабочего и померизующего напряжений, подключенные к блоку сравнения, и блок обеспечения направленности при коротких замыканиях вблизи места установки реле, формирующий сигнал, пропорцио752593

3 нальный напряжению неповрежденной фазы, блок обеспечения направленпос и выполнен на операционных усилителях, формирующих напряжения памяти U лв, U âñ, U c,, совпадающие по фазе с поляризующими напряжениями U, Увс, Uc>, соединенных последовательно с полосовыми активными фильтрами, при этом инвертирующие входы операционных усилителей блока обеспечения направленности подключены соответственно через суммирующие сопротивления к выходам промежуточных трансформаторов напряжений Усл, Улв, Увс, неинвертирующие входы — соответственно к выходам трансформаторов напряжений

Uac, Uc, Ьлв, а выходы операционных усилителей через вновь введенные фазосдвигающие конденсаторы подключены соответственно к входам формирователей поляризующих напряжений Улв, Usc, висл.

Упрощенная электрическая схема направленного реле сопротивления приведена на чертеже.

Она содержит промежуточные трансформаторы 1 — 6 напряжения и тока, используемые в реле сопротивления фаз AB, BC, СА, блок 7 обеспечения направленности действия реле сопротивления при коротких замыканиях вблизи места установки реле, операционные усилители 8 — 10 в цепях формирования поляризующих величин Е1 измерительных органов фаз АВ, ВС, СА, операционные усилители 11 — 13 в цепях формирования рабочих величин Е измерительных органов, операционные усилители 14—

16 активных фильтров блока обеспечения направленности при коротких замыканиях вблизи места установки реле, блоки 17 — 19 сравнения фаз поляризующей Е, и L, рабочей величины фаз АВ, ВС, СА.

Совокупность трансформаторов 1, 4, операционных усилителей 8 и 11, являющихся сумматорами величин, блока 17 сравнения образует для фазы АВ направленное реле сопротивления на основе сравнения фаз величин Е1 — — k(U и E = k(U + k 1. Лналогичным образом выполнены реле сопротивления фаз BC и СА. Для обеспечения четкой направленности и правильного действия при близких двухфазных и трехфазных коротких замыканиях, сопровождающихся исчезновением линейного напряжения, необхедимо введение в величину Е1 дополнительного напряжения памяти U от неповрежденной фазы, которое не должно исчезать определенное время и при трехфазных коротких замыканиях. Для указанной цели служит блок 7 обеспечения направленности при близких коротких замыканиях, на выходе которого имеются три сигнала, каждый из которых подводится к одному из операционных усилителей-сумматоров 8 — 10 для реле фаз АВ, ВС, СА, в результате че5

З0

40 го результирующее поляризующее напряжение на выходе сумматоров 8 — 10 имеет впд Е, = k>U + U (где U — напряжение, пропорциональное напряжению неповрежденной фазы, соответственно для фаз АВ, ВС, СА).

Промежуточные трансформаторы 1 — 3 напряжения необходимы для регулирования уставок измерительных органов и гальванической развязки вторичных цепей реле от входных цепей напряжения.

Такая же развязка цепей нужна и для блоков запоминания предаварийного напряжения, к которым подводятся соответственно напряжения неповрежденных фаз, обеспечивая при близких двухфазных коротких замыканиях незатухающее напряжение подпитки.

B связи с этим для формирования напряжений памяти используются те же промежуточные трансформаторы 1 — 3 с выходными напряжениями ИДлв, ki Ивс, ki Uc>, причем напряжения памяти U лв, Uвс,, сл формируются векторным вычитанием линейных напряжений соответствующих фаз, производимым так, чтобы результирующее напряжение было пропорционально напряжению неповрежденной фазы (например, для реле сопротивления, действующего при междуфазном коротком замыкании АВ напряжение памяти пропорционально напряжению фазы С). При этом необходим поворот по фазе указанного напряжения на угол 90, обеспечивающий совпадение его по фазе с линейным напряжением, подводимым к данному реле.

Учитывая, что суммирование сигналов осуществляется с помощью операционных усилителей, необходимо совпадение фаз входных токов операционных усилителей, пропорциональных указанным напряжениям. Необходимый фазовый сдвиг тока, пропорционального напряжению памяти, обеспечивается включением фазосдвигающих конденсаторов 20 — 22 между выходами блоков памяти и входами операционных усилителей формирователей поляризующих напряжений.

Векторное вычитание напряжений неповрежденных фаз осуществляется определенными соединениями между собой инвертирующих и неинвертирующих входов операционных усилителей. При этом запоминание сигнала на необходимое время обеспечивается использованием активных полосовых фильтров достаточно высокой добротности, выполняемых на основе операционных усилителей. На входе активных фильтров включены суммирующие сопротивления 23 — 28, а в цепях обратной связи— двойные Т-образные мосты на рС-элементах. Переменные сопротивления 29 — 31 обеспечивают плавную подстройку фазы выходных напряжений памяти.

752593

Таким образом, фазы токов, пропорциональных напряжениям U>a, Uac, Uc>, подводимым соответственно к формирователям

32 — 34 поляризующих напряжений, пропорциональны напряжениям памяти U z, U gc, U c,, подводимым соответственно к тем же формирователям. Из-за отсутствия нелинейных элементов фазы токов, пропорциональных напряжениям памяти, практически не зависят от величины. уровня подведенных напряжений U>a, Uac, Uc>, что обусловливает более высокую селективность при коротких замыканиях вблизи места установки защиты. Так как блоки памяти и реле сопротивления фаз, выполненные на операционных усилителях, питаются от общих трансформаторов, то потребление трехфазного направленного реле сопротивления уменьшается, а конструкция его существенно упрощается.

Описанное реле обладает большей степенью селективности по сравнению с известными реле при близких коротких замыканиях, что обеспечивается линейностью схемы блока памяти в широком диапазоне изменения входных напряжений, а также имеет существенно меньшие габариты блоков памяти вследствие отсутствия промежуточных трансформаторов для подведения напряжения подпитки от неповрежденной фазы, что позволяет применять его в новых малогабаритных устройствах защиты.

Фор мул а изобретения

Направленное реле сопротивления на основе сравнения фаз электрических величин, содержащее промежуточные трансформаторы тока и напряжения, подключенные к защищаемой сети, с подключенными к ним формирователями сравниваемых напряжений, операционные усилители, в цепях формирования рабочего и поляризующего напряжений подключенные к блоку сравнения, и блок обеспечения направленности при коротких замыканиях вблизи места установки реле, формирующий сигнал, пропорциональный напряжению неповрежденной фазы, отличающийс я тем, что, с

10 целью повышения селективности при близких повреждениях, блок обеспечения направленности при близких коротких замыканиях выполнен на операционных усилителях, формирующих напряжения памяти

U «в, U âc, U с.«, совпадающие по фазе с поляризующими напряжениями Улв, Увс, Uc>, соединенных последовательно с полосовыми активными фильтрами, при этом инвертирующие входы операционных усилите20 лей блока обеспечения направленности подключены соответственно к выходам промежуточных трансформаторов напряжений

Uc, U„gy, Uyc, неинвертирующие входы указанных усилителей подключены соответ25 ственно к выходам трансформаторов напряжений Увс, Усл, Uëâ, а выходы блока обеспечения направленности при близких коротких замыканиях через вновь введенные фазосдвигающие конденсаторы подключены

30 соответственно к входам формирователей поляризующпх напряжений Улв, Uac, Uc>.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Фабрикант В. Л. и др. Элементы уст35 ройств релейной защиты и автоматики энергосистем и их проектирование. «Высшая школа», 1974, с. 128 — 132.

2. Гаевенко Ю. А. Новые реле защиты на полупроводниках. Киев, Укртехиздат, 1962, 40 с. 120 — 141.

Составитель Т. Щеголькова

Редактор А. Купрякова Техред А. Камышникова Корректор О. Иоанесян

Заказ 1460/5 Изд. № 404 Тираж 798 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2