Устройство для формирования тока дифференциально-фазной защиты

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соввтских

Социалистических

Ресиубн н (iii924784 (6I ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 1 9.08.80 (2 I ) 2973631/24-07 с присоединением заявки М (23) П риоритет

Опубликовано 30.04,82. Бюллетень М 16

Дата опубликования описания 30.04.82 (5 t ) N. Кл.

Н02Н 328 фвударстекнны6 квинтет

СССР на делам нзебретеннй н юткрытнй

° ДК621.316. .925(088.8) (72) Автор изобретения

A. Ф. Березовский (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ТОКА

ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ФА ЗНОЙ ЗАЩИТЫ

Изобретение относится к электротехнике, конкретно к устройствам формирования тока для дифференциально-фазных зашит.

Известны устройства формирования тока для дифференциально фазной защиты, 5 содержащие комбинированный фильтр токов прямой 3 и обратной . 7 последовательности, выходной ток которого зависит от величины 7т + 83>, где К -,коэффициент равный 6-10 fl) .

IO

Недостатком устройства является наличие зависимости выходного тока от ° сдвига фаэ между токами 3 и Эу, которые при различных видах короткого замыкания могут совпадать по фазе или находиться в противофазе. Наличие в комбинированном фильтре реактивных елеменР тов (индуктнвности и емкости} ведет к увеличению фазовых погрешностей при изменениях частоты входного тока или появлениях во входных токах высших . гармоник. Кроме того, правильная работа устройства в некоторых случаях может быть выполнена только при больших значениях коэффициента К, что также ведет к увеличению фазовых погрешностей устройства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство, регулирующее на о ношение напряжения к току, содержащее три мостовые схемы, каждая иэ которых имеет диодную схему сравнения, два входа, один из которых подклю чен к датчику напряжения, а второй к датчику тока, и выход, подключенный через схему ИЛИ к нулт индикатору, .4до полненному элементом сопоставления времени существования импульсов с за-. данным временем (2).

В устройстве снижена фазовая погрешр. ность при изменении частоты и появлении высших гармоник, à выходной ток не зависит от сдвига фаз между составлякнцъ ми токов, но оно не приспособлено к формированию тока для дифференциальнсьфазной защиты .

84 4

Входы фазных датчиков тока подключены к питающей сети через установленные дополнительно и соединенные последовательно операционный усилитель и промежуточный трансформатор.

На фиг. 1 приведена электрическая схема устройствами на фиг. 2 — схема включения блока измерений через порс говые устройства, питаемые от трансформаторов напряжений; на фиг. 3 - схема включения операционных усилителей меж» ду датчиками тока и питающей сетью.

Устройство содержит трн мостовых блока 1 — 3, каждый из которых имеет два входа 4 и 5 и выход 6. Мостовой блок содержит одну задействованную диодную схему сравнения, состоящую иэ резисторов 7 и 8 и диодов 9 и 10. Вторая незадействованная диодная схема сравнения содержит резисторы 11 и 12 и диод 13. К входам 4 каждого листового блока подключены первые вторичные:обмотки датчиков 14 — 16 фазных токов, первичные .обмотки которых предназначены для подключения к провс дам питания токов фаэ соответственно А, В,и С. К входам каждого из мостовых блоков 1 — 3 подключены вторичные. об. мотки датчиков 15, 14 и 16 соответственно. Выходы 6 мостовых блоков

1 — 3 подключены к первому элементу

ИЛИ 17, состоящему из трех диодов и резистора 18. К выходу первого логического элемента ИЛИ 17 через размыкающий контакт 19, управляемый одним иэ реле блока 20 реле тока нулевой цоследо. вательности, подключен первый вход второго элемента ИЛИ 21, второй вход которого подключен к выходу датчика 22 тока нулевой последовательности параллельно блоку реле тока нулевой последовательности.

Блок реле тока нулевой последовательности содержит три реле, контакты двух из которых предназначены для подготов ки цепей пуска передатчика и создания отключающих цепей, а третье с промежуточной установкой управляет контак р том 19.

Выход второго элемента ИЛИ предназначен для подключения K манипулируюшэ му входу передатчика 23.

Поскольку контакты реле блока 20 предназначены для йуска передатчика и создания отключающих цепей только при коротких замыканиях на землю, то при междуфазных коротких замыканиях без замены для аналогичных цепей предназначены блоки 24 или 25 измерений, 3 9247

Цель изобретения - снижение фазовых погрешностей при изменениях частоты и наличии гармонических составляющих.

Указанная цель достигается тем, что в устройство формирования тока для дифференциальнрфаэной зашиты, содержащее три мостовых блока, два входа, каждый из которых подключен к датчикам фазных токов, и выход, подключенный через первый элемент ИЛИ к блоку измерений, 10 выполненному в виде нуль-индикатора, дополненного элементом сопоставления времени существования импульсов с заданным временем, дополнительно введены второй элемент ИЛИ, датчик тока нулевой последовательности и блок из трех реле тока нулевой последовательности, а блок измерений содержит второй нуль-индикатор, дополненный элемен.том сопоставления времени существования импульсов с заданным временем, причем.первый вход мостового блока подключен к датчику тока одной фазы, а второй вход - к датчику тока другой фазы, причем вход датчика тока нулевой последовательности предназначен для подключения к фильтру токов нулевой последовательности, а выход датчика подключен к блоку реле токов нулевой последовательности и одному иэ входов второго зо элемента ИЛИ, первый вход которого через размыкающий контакт первого из реле блока реле тока нулевой последовательности подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а выход второго элемента

35 . ИЛИ предназначен для подключения к манипулирующему входу передатчика высокочастотного поста диффернциально-фаэной f. Ьашиты, причем контакты второго реле блока реле тока нулевой последова40 тельности и первого нуль-индикатора блока. измерений предназначены для пуска передатчика высокочастотного поста дифференциально-фазной защиты, а кон такты третьего реле блока реле тока ну45, левой последовательности и второго нульиндикатора блока измерений предназначе, ны для подготовки отключающих цепей дифференциально-фазной защиты.

Блок измерений подключен к выходам мостовых схем через установленные дополнительно и coeAHHeHHb e последовательно диоды и резисторы, причем паралJlenblm резисторам подключены выходы дополнительно установленных выпрямительных блоков, входы которых предназначены для подключения к выводам вторичных обмоток трансформаторов напряже сия.

924784

;подключенные через показывающие перек лючатели 26,!

Блок 24 содержит два нул индикатора, дополненные элементами сопостав ления времени существования импульса с заданным временем.

При значительных величинах токов нагрузки вместо блока 24 можно испольэовать блок 25.

Блок 25 (фиг. 2) является реле пол с о ного сопротивления и содержит блок 27, содержащий два нульиндикатора, допол+ненные элементами сопоставления време ни существования импульса с заданным временем, аналогично блоку 24. При этом выходы 6 мостовых схем 1 - 3 подключены к входу блока 25 через соединенные последовательно диоды 28 и резисторы 29. Параллельно каждому резистору 28 подключены выходы выпрямительных блоков 30, входы которых предназначены для подключения к вто ричным обмоткам трансформаторов напряжения на фазах питания АВ, ВС и

СА. 25

При необходимости уменьшения потребления от датчиков тока могут быть включены блоки 31 (фиг. 3), выходы которых подключены к первичной обмотке датчиков 14 - 16 тока, а входы предназнач зо ны для подключения к проводаг питания через промежуточные трансформаторы 32.

Каждый из блоков 31 содержит операционный усилитель 33 с обратной связью, регулируемой резисторами 34 и стабилизаторами 35. Резистор 36 является основйой нагрузкой вторичной обмотки промежуточного трансформатора 32, а резистор 37 регулирует входной ток операционного усилителя. 4О

Устройство работает следующим обра-чом.

Когда в мостовом блоке 1 (фиг. 1) напряжение, созданное током (-,7 ) и

45 поступающее на выводы 5, не пропускается диодом 10 к сравнивающему резистору 8 ипи когда оно опускается, но мень ше того напряжения на резисторе 8, которое поступает от датчика тока Я через выводы 4, то мостовая схема сбалансиро

50 вана и равно нулю напряжение на ее выходной диагонали, а также на выходных выводах 6. Когда же напряжение созданное током (-g>), превышает напр4кение, поступающее на сравнивающий резистор 8 55 от датчика тока 9А то баланс мостовой схемы блока 1 нарушается и на выходных выводах 6 появляется напряжение (с положительным потенциалом на выводе, от меченном точкой). При отсутствии на резисторе 8 одного из сравниваемых напряжений (от тока Ъ и от тока (-Ъ) выходной сигнал на выводах 6 появиться не может. Выходные сигналы блоков 1

3 через первый элемент ИЛИ 17 и через первый вход второго элемента ИЛИ 21 поступают на выводы «Ма нипуляция" пере» датчика 23, вызывая останов передатчика на время сигнала. Если произошло однофаэное или двухфазное короткое замыкание на землю, то сигналы от первого элемента ИЛИ 17 на передатчик 23 прерываются контактом 19, а на выводы «Манипуляция" поступают через второй вход второго элемента ИЛИ 21 со стороны датчика тока нулевой последовательности 22, тем самым обеспечивая манипуляцию передатчика только сигналами тока нулевой последовательности.

Находящиеся в блоке 24 два нульиндикатора, дополненнйе элементами сопоставления времени существования awb пульса с заданным временем, измеряют вр мя существования выходных импульсов, поступивших от блоков 1 - 3. Когда время существования хотя бы одного иэ им пульсов (при заданном пороге чувствительности) превышает заданное время, то срабатывает нуль-индикатор, связанный с соответствующим элементом времени.

Один из нуль-индикаторов запускает передатчики, а другой подготавливает цепи отключения.

Если вместо блока 24 подключен блоу.

25 (фиг. 1 и 2), то выходные импульс сы, поступившие от блоков 1 — 3, должны превысить падение напряжения, созданное на резисторах 29 выпрямленным и сглаженным напряжением блоков 30, подсоединенных соответственно к выводам

Ау, Bg, BgC< и +Ay трансформаторов напряжений. Благодаря этому блок 27, содержащийся в блоке 25, совместно с остальными становится односистемным (одним ".на три фазы) реле полного сопротивления. При однофазном и двухфаэноМ коротких замыканиях на землю вступают в действие реле запуска переда чиков и подготовки цепей, содержащиеся в блоке 20 (фиг. 1) и подключенные к датчику 22 тока нулевой последовательности.

При токах нагрузки или трехфаэных коротких на выходах 6 блоков 1 - 3 в каждый период тока образуются три им пульса с промежутками между ними, при7 92478 чем сумма импульсов, равная сумме про, межутков, постоянна и равна 180 На другом конце линии также образуются три импульса с промежутками. При этом импульсы с одной стороны линии соот- 5 ветствуют промежуткам с другой стороны линии и дифференциально-фазная защита оказывается заблокированной. При корот " ком замыкании на защищенной линии токи на другой подстанции изменяют свое йа.l, t0 правление почти на 180 появляются перерывы в передаче высокочастотных сигналов и дифференциально-фазная защита срабатывает.

Правильная работа предложенного фор- 15 мирователя от выходных сигналов мостовых схем обеспечивается также при всех коротких замыканиях, когда сумма векторов фазных токов равняется нулю.

С появлением тока нулевой последова- ?0 тельности внешнего короткого замыкания при наличии тока нагрузки сумма выходных сигналов мостовых схем на обеих сторонах защищаемой линии не охватывает все 360 периода, т, е. 25 дифференциальная зашита может не заблокироваться, то работоспособность устройства сохраняется благодаря добавлению импульсов через второй элемент

ИЛИ 21 со стороны датчика 22 тока 30 нулевой последовательности. При отсут;. ствии тока нагрузки импульсы датчика 22 обеспечивают работоспособность блокировки самостоятельно. При наличии большого тока нагрузки и относительно мало1 35

ro тока однофазного короткого замыкания на землю в защищаемой зоне контакт 19 разомкнется и снимет блокирующие сигналы на выводы "Манипуляция", поступившие от выходных сигналов мостовых схем,40

1 потому что они могут помешать деблокируюшим сигналам от датчика 22.

Предложенное устройство позволяет обеспечить улучшение селективности диф- ференциально-фаэной защиты и может най- 15 ти широкое применение для дифференциально-фазных зашит линий электропередачи.

Формула изобретения

1. Устройство формирования тока для дифференциально-фазной защиты, содержащее три мостовых блока, каждый из которых имеет диодную схему сравнения, два входа, подключенные к датчикам 55 фазных токов, и выход, подключенный через первый элемент ИЛИ к блоку измерений, выполненному в виде нуль-индикатора, дополненного элементом сопоставления времени существования имлульсов с заданным временем, о т л и ч а юш е е с я тем, что, с целью снижения фазовых погрешностей, в него дополнительно введены второй элемент ИЛИ, датчик тока нулевой последовательности, а блок измерений содержит второй нульиндикатор, дополненный элементом

/ сопоставления времени существования импульсов с заданным временем, причем первый вход мостового блока подключен к датчику тока одной фазы, а второй вход ° к датчику тока другой фазы, причем вход датчика тока нулевой последовательности предназначен для подключения к фильтру токов нулевой последовательности, а вы, " ход датчика подключен к блоку реле токов нулевой последовательности и одному из входов второго элемента ИЛИ, первый вход которого через размыкающий контакт первого из реле блока реле тока нулевой последовательности подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а выход второго элемента ИЛИ предназначен для подключ ния к манипулируюшему входу передатчика высокочастотного поста дифференциально-фаэной зашиты, причем контакты второго реле блока реле тока нулевой последовательности и первого нуль-индикатора блока измерений предназначены для пуска передатчика высокочастотного поста дифференциально-фазной защиты, а контакты третьего реле блока реле тока нулевой последовательности и второго нуль-индикатора блока измерений предназначены для подготовки отключакяйих цепей дифференциально-фазной защиты.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч аю ш е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства при больших токах нагрузки, блок измерений подключен к выходам мостовых блоков через установленные дополнительно и соединенные последовательно диоды и резисторы, причем параллельно резисторам подключены выходы дополнительно установ ленных выпрямительных блоков, входы которых предназначены для подключения к выводам вторичных обмоток трансформа- " торов напряжения.

3. Устройство по и. 1, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью уменьше ния потребления, входы фазных датчиков тока подключены к .питающей сети через установленные допоЛнительно и. соединенные последовательно операционный усилиС) тель и промежуточный трансформатор.

Источники информации, принятй е во внимание при экспертизе

924784

1. Федосеев А.М. Релейная зашита электрических систем. М., "Энергия", 1 97.6, с. 339-344.

2. Авторское свидетельство СССР

N 603044, кл. Н 02 Н 3/40, l976.

М4784

Составитель А. Бондаренко

Техред М. Гергель Корректор А. Дзятко

Редактор Е, Лушникова филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4. Закаэ 2832/71 — Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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