Устройство для защиты электроустановки переменного тока от короткого замыкания

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕПЛЬСТВУ (6 I) Дополнительное к ввт. сеид-ву 693501(22) Заявлено15. 02. 79 (21) 2724303/24-07 с присоединением заявки Йо— (23) Приоритет

Опубликовано 231080. Бюллетень М 39

Дата опубликования описания 27. 10. 80 . (51)М. Кл.

Н 02 Н 3/38

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 621.316. .925(088.8) (72) Автор изобретения

Е. H. Королев

Горьковское отделение ордена Октябрьской Революцйи

Всесоюзного государственного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института энергетических систем и электрических сетей "Энергосетьпроект" (71 ) 3a яв итель (5ч)УСТРОИСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА OT КОРОТКОГО ЗА&ИКАНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты энергетических объектов в высоковольтных сетях, а также в качестве измерительного органа в автомати- 5 ке опережающего деления сети(АОЛС) при коротких замыканиях с токами, превышающими отключающую способность установленных выключателей.

По основному авт. св. 9 693501 10 известно устройство для защиты электроустановки переменного тока от короткого замыкания содержащее датчик тока, к выходу которого подключен вход первого фазоповоротного элемен- 15 та, второй фазоповоротный элемент,выходы которых через соответствующие квадраторы и общий сумматор присоединены к компаратору, и исполнительный орган, в котором между входом ис-зО полнительного органа и выходом упомянутого компаратора включен первый вход вновь введенного логического элемента И, на второй вход которого подключен выход цепи, состоящей из 25 двух формирователей прямоугольных импульсов и подключенного к их выходам через второй сумматор формирователя абсолютных значений, причем входы формирователей прямоугольных импульсов 30 присоединены соответственно к выходам упомянутых датчика тока и первого фазоповоротного элемента, а к выходу последнего присоединен вход второго фазоповоротного элемента (1).

Недостатком известного устройстВа является невозможность учета апериодической составляющей в точке короткого замыкания, что может привести к некоторой избыточности в его срабатывании.

Цель изобретения — повышение точности и расширение функциональных возможностей.

Указанная цель достигается тем, что устройство для защиты электроустановки переменного тока от короткого замыкания дополнительно снабжено третьим и четвертым сумматорами, вторым формирователем абсолютных значений, дифференцирующим органом, вторым и третьим компараторами, блоком автоматической регулировки уставки, расширителем импульсов, элементами НЕ и И, вторым исполнительным органом, при .этом входы третьего сумматора присоединены к выходам датчика тока и второго фаэовращателя, выход третьего. сумматора через второй формирователь абсолютных значений соединен с одним

773810 + (ном

4 + (ь 1 но И

35 Ер К но

23 H второй исполнительный орган 24.5$ ном но<, (4+6 ) I

1 из входов четвертого сумматора непосредственно и с другим входом через дифференцирующий орган, выход четвертого сумматора подключен к входу третьего компаратора, выход которого через последовательно соединенные рас- ширитель импульсов и элемент НЕ подключен к первому входу второго элемента И, один из входов второго компаратора соединен с выходом второго формирователя абсолютных значений, другой вход через блок автоматической регулировки уставки соединен с выходом первого сумматора, выход второго компаратора присоединен к второму входу второго элемента И, третий вход которого соединен с выходом первого формирователя абсолютных значений, а выход элемента И соединен со вторым исполнительным органом.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2блок-схема автоматической регулировки уставки второго измерительного органа.

Устройство содержит датчик 1 тока, первый 2 и второй 3 фазоповоротние элементы соответственно каждый иэ которых осуществляет опережающий сдвиг фазы входного сигнала на угол, близкий к 90, квадраторы 4 и 5, первый сумматор 6, первый компаратор 7,первый элемент 8 И с двумя входами,первый исполнительный орган 9, формирователи 10 и 11 прямоугольных импульсов, второй сумматор 12, предназначенный для формирования разнополяр-. ных импульсов в интервалах совпадения соответствующих полярностей на его входах, первый формирователь 13 абсолютных значений, третий сумматор

14 для выделения апериодической составляющей тока I<3, второй формирователь 15 абсолютных значений, второй компаратор 16„ блок 17 автоматической регулировки уставки компаратора 16,.дифференцирующий орган 18, четвертый сумматор 19, выделяющий напряжение, пропорциональное разнос ти заданного и текущего значения постоянных времени сети, третий компаратор 20, предназначенный для блокирования второго компаратора 16 при постоянных времени сети ниже заданного значения, расширитель 21 импульсов для исключения преждевременного сброса блокирующего сигнала оТ компаратора 20, элемент HE 22, второй элемент

Блок 17 автоматической регулировки уставки содержит блок 25 пропорционального отношения, выполненный в виде усилителя с ограничением выходного напряжения на заданном уровне, максиселектор 26 для выделения наибольшего из входных сигналов,первый датчик 27 порогового напряжения, второй датчик 28 порогового напряжения и выходной сумматор 29.

ЗО

Устройство работает следующим образом.

Если периодическая составляющая тока К3 превышает уставку срабатывания компаратора 7, срабатывает первый исполнительный орган 9 в интервалах, когда от формирователя 13 на второй вход элемента 8 И поступают сигналы, совпадающие по времени с единичными сигналами от компаратора 7.

Если в этом режиме ток КЗ содержит апериодическую составляющую, то она выделяется на выходе сумматора

14 и после выпрямления на формирователе 15 поступает на вход компаратора 16, уставка которого выбирается по условию, чтобы к моменту расхождения контактов выключателя апериодическая составляющая тока КЗ не превышала допустимого значения, определенного из нижеприведенных соотношений.

Отключающая способность высоковольтных выключателей обеспечивается при выполнении условий короткого замыкания где I — действующее значение периодической составляющей тока КЗ номинальный ток отключения выключателя(действующее значение); — — относительное содержание апериодической составляющей в токе К3; значение апериодической составляющей в токе К3 в момент расхождения кон.тактов выключателя; номинальное значение (Ъ для данного выключателя.

Установка в срабатывании устройства выбирается как меньшее из двух условий где К „ = 1,1 — 1,2 коэффициент запаса

При этом, если постоянная времени первичной сети больше номинальной, I то есть Ь >)Ъ „, то расчетным (при КЭ с максймальной апериодической составляющей) оказывается условие (4) .

Из условия (2) имеем

773810

Формула изобретения

Так как 0 (Ъ 1, находим:

1 (1+ ном) > 0, 5 (1+ ном ) (6) но

С учетом того, что

1 = -п

Из (2) для момента расхождения контактов выключателя определяем

I но (+ Рмом — „=- ) (8)

Уставка срабатывания принимается по (8) с учетом того, что срабатывание происходит в первые несколько миллисекунд от начала К3, когда апериодическая составляющая тока еще не успела заметно снизиться.

Кроме того, вводится коэффициент запаса К = 1,2. С учетом отмеченного на основании (8) условие для выбора уставки компаратора 16

"Г2?но „ )= к 41+1"нон, 1„ т„(9) .Область существования „ (16) определяется следующими соотношениями

Наименьшее значение I> (16)должно быть больше нуля.

Реализация соотношения (9) осуществляется в блоке 17 автоматической регулировки уставки (фиг.2)при следующих значениях коэффициента передачи каждого из блоков:

7 25 vN где m = -- - -коэффициент пропорциоI,--Гг нальности между напряжением на выходе блока 6 и амплитудой периодической составляющей первичного тока КЗ(v в вольтах, i- в килоамперах)

I„oO, k и E. где Š— стабилизированное напряжение постоянного тока входа блока 27;

К =-2; К =-1,18 по каждому из входов.

Если значение апериодической составляющей тока превышает уставку компаратора 16, этот компаратор срабатывает и единичный сигнал поступает на второй вход элемента И 23.Одновременно сигнал с формирователя 15 поступает на дифференцирующий орган

18 с коэффициентом передачи, примерно равный единице при номинальной постоянной времени сети Т„„„

Тогда, если Т = Т„„ом, то на выходе сумматора-19 напряжение близко к нулю и компаратор 20 не срабатывает.

Если Т Т,1„ м напряжение на

1 Ном выходе сумматора 19 имеет ненулевое значение со знаком, противоположным знаку рабочего сигнала на входе компаратора 20. B обоих случаях компаратор 20 не срабатывает и в интервале совпадения логических единиц на всех трех входах элемента 23 И происходит срабатывание второго испогйительного органа 24.

Если Т < Т,1„ на заданную величину, то напряжение на выходе сумматора 19 приводит к срабатыванию

5 компаратора 20, сигнал c его выхода увеличивается по длительности в расширитель 21, инвертируется в элемент

HE 22 и поступает в виде логического нуля на третий вход логического элемента И 23, запрещая срабатывание второго исполнительного органа 24.

Если T.» не превышает уставки срабатывания компаратора 7, то орган

9 не срабатывает.

При этом возможно два режима. Если Т„ (Т4„, то не сработает и орган 24, так как на элемент И 23 поступит запрет от компаратора 20.

Если Т Т нм, то в зависимости от значения 1 (сигнал на выходе сумматора 6) уставка на компараторе 16 может изменяться посредством блока

17 автоматической регулировки уставки.

При этом, если апериодическая составляющая тока К3 превысит уставку компаратора 16, то последний сработает и приведет к срабатыванию органа 24.

Предлагаемое устройство позволяет выполнить автоматику опережающего деления сети с минимальной избыточностью в срабатывании, с временем действия порядка 5мс и некритичной к насыщениям питающих трансформаторов тока.

Технико-экономический эффект от применения предлагаемого устройства состоит в том, что исключение избыточных срабатываний позволяет увеличить срок службы высоковольтного обо40 рудования на станциях и подстанциях и повысить устойчивость энергосистемы °

Устройство для защиты электроустановки переменного тока от короткого замыкания по авт. св. Р 693501 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, оно дополнительно снабжено третьим и четвертым сумматорами, вторым формирователем абсолютных значений, дифферен-, цирующим органом, вторым и третьим компараторами, блоком автоматической регулировки уставки, расширителем импульсов, элементами HE и И, вторым

Исполнительным органом при этом входы третьего сумматора присоединены к выходам датчика тока и второго фазовращателя, выход третьего сумматора через второй формирователь абсолютных значений соединен с одним из входов четвертого сумматора непосред773810

Составитель С.- Cyp6a

Техред Н.Ковалева Корректор Г. Решетник редактор П. Ликович

Эаказ 7523 73 Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ 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 ственйо и с другим входом через дифференцирующий орган, выход четвертого сумматора подключен к входу третьего компаратора,выход которого через последовательно соединенные расширитель импульсов и элемент НЕ под.ключен к первому входу второго элемента И, один их входов второго компаратора соединен с выходом второго формирователя абсолютных значений, другой вход через блок автоматической регулировки уставки соединен с выхо,дом первого сумматора, выход второго компаратора присоединен к второму входу второго элемента И, третий вход которого соединен с выходом первого формирователя абсолютных значений, а выход элемента И соеди- нен со вторым исполнительным органом

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по. заявке Р 2503928/24-07, Н 02 Н 3/38, 1978