Устройство для защиты электроустановки переменного тока от короткого замыкания

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистические

Реслублик

< >951530 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 24.12.80 (2l ) 3222121/24-07 с присоединением заявки J4— (23) Приоритет—

Опубликовано 15.08.82. Бюллетень № 30

Дата опубликования описания 1 5.08.82 (51 ) М. Кл.

Н 02 Н 3/08

1ЪеударстеенаыИ комитет

СССР ао делам изобретений и открмткй (53) УДК 621. .316.925 (088. 8) Е. П. Королев

Горьковское отделение Ордена Октябрьской 1=еволййФа;воесоюзно ;о государственного проектно-изыскательского и на 1щэ-, „,,-,, исследовательского института энергетически и электрических сетей (72) Автор изобретения (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ОТ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Изобретение относится к релейной защите энергетических объектов и может быть использовано, например, для быст родействующих отсечек и автоматики опережающего деления сети.

Известно устройство для зашиты элект 5 рических установок переменного тока, содержащее блок формирования электричес ких величин, блок сравнения, выполненный на фазоповоротных элементах и квадраторах, и выходной элемент (1).

Однако известное устройство имеет недостаточную помехоустойчивость.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для защиты электроустановки переменного тока от короткого замыкания, содержащее датчик тока с подключенной к его выходу цепью, 20 состоятцей из двух последовательно соединенных фазоповоротных блоков, выходы которых через квадраторы и сумматор присоединены к компаратору, исполнительный

2 блок, включенную между иписполнительным блоком и компаратором логическую схему

И, на второй вход которой подключен выход цепи, состоящей из двух формирователей прямоугольных импульсов и подключенного к их выходам через второй сумматор формирователя абсолютных значений, причем входы формирователей прямоуголь ных импульсов подсоединены соответствевно к выходам упомянутых датчика тока и первого фазоповоротного блока.

В этом устройстве цепь, образованная двумя формирователями прямоугольных импульсов, вторым сумматором и формирователем абсолютных значений (модуля), пред ставляет собой блок блокировки защиты от неправильных срабатываний при нась1щении трансформаторов тока (2 )

Недостатком данного устройства являет ся низкая помехоустойчивость, так как используется вторая производная входного тока .на выходе второго фазоповоротного блока, выполняющего функцию дифференцирования. Обычно для повышения помехо з,, 9515 устойчивости дифференциаторы выполняют со сглаживанием первого или второго порядка. В этом случае не получается точного равенства 90о угла между синусоидальньгми сигналами на входе и выходе второго фазоповоротного блока, что необходимо для дальнейшего преобразования в сигнал, пропорциональный модулю амплитуды, не содержащий переменной составля ющей. 10

Uenb изобретения — повышение помехоустойчивости.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты электроустановки переменного тока от короткого замыкания, содержащее последовательно соединенные датчик тока, первый и второй фазоповоротные блоки, бпок блокировки от насыщения питающих транзисторов тока, первый и второй входы которого подключены соответственно к входу и выходу первого фазоповоротного блока, а выход - к первому входу элемента И, к второму входу которого подключены последовательно соединенные первый сумматор и компаратор, выход элемента И соединен с входом исполнительного блока, два формирователя модуля, дополнительно введены второй сумматор, блок вычитания и максиселектор, причем к выходам первого и второго фазоповоротных блоков подключены соответственно первые и вторые входы второго сумматора и блока вычитания, выходы которых через соответствующие формирователи модуля подз. ключены к двум входам максиселектора и первого сумматора, третий вход пооледнего соединен с выходом максиселектог.га. га

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит датчик тока 1, первый фазоповоротный блок 2, осущест ляющий дифференцирование сигнала с выхода датчика тока 1, блок 3 блокировки, предназначенный для предотвращения излишнего срабатывания устройства при искажении входного тока, обусловленном, например, насыщением магнит опроводов питающих трансформаторов тока, второй фазоповоротный блок 4 предназначенный для опережающего сдвига фазы напряжения от гервого фазоповоротного блока 2 на угол 4, выбираемый в зависимости от требуемого быстродействия и помехозащищенности, второй сумматор 5 и блок 6 вычитания, предназначенные для получения на их вьгходах двух напряжений со сдви30 4 гом фаз, равным П/2, формирователя модуля 7 и 8, максиселектор 9 и первый сумматор 10, .на выходе которого напряжение пропорционально амплитуде синусоидального тока от датчика тока 1, компаратор ll для установки порога срабатывания устройства, элемент И .12 и исполнительный блок 13.

Устройство работает следующим образо! .

При прохождении синусоидального тока на входе датчика тока 1 напряжение на его выходе ц « д - ejn u3t--U

1 ! где Л„„ — амплитуда синусоиды входного тока;

К - коэффиииент передачи датчика тока 1.

Это напряжение подается на вход первого фазоповоротного блока 2, где oHD дифференцируется.

Напряжение а выходе блока 2 ) = Q . м c05U54=-0

1tn

Во втором фазоповоротном блоке 4 осуществляется опережающий сдвиг напряжения О 1на угол 4

О,,= К Ц,„CoS (mt-V), (3)

4 где К> 1, поэтому 0! „п= О, Значение угла Чг выбирается в зависимости от требуемого быстродействия. Так, например, для получения инерционности порядка 1 мс (времени достижения установившегося значения выходного сигнала от момента возникновения к. з.) может быть принято Ч =60

Напряжения 0! и U поступают Hà два входа второго сумматора 5 и блока 6 вычитания, при этом напояжения U5 и 0<, окажутся сдвинутыми между собой точно на П/2. Это легко видеть из следующих с оот ноше ний

1

0 +О =U COS ш +О cos(u)4-9)г

Я. 4 m 4m

-0 -0 = О ñ,îçû1- 0 eos(<34-Ч) (4) !

Так как Ц =Ц =От,то из (4) нахо дим

0 +0 =9.0 .Coe —.cos(mk- — J

Ц (4

0 -U =10 В о — s3n(u>t- — (5)

М Ч

Ч4 в 2

К5 К - ц> (6) l 005 — 1-91fl— ?

1О тогда

fm 4Ю 5гп бтра

О =О =0

Равенство Ор„0 = Ug необходимо для того1> чтобы снизить до минимума пульсации напряжения на входе компаратора 11. Напряжения с выходов второго сумматора 5 и блока 6 вычитания подаются соответственно на входы формирователей модуля 40

7 и 8. Выпрямленные напряжения с выходов формирователей модуля 7 и 8 подаются на два входа первого сумматора 10 с одинаковыми коэффициентами передачи

1О 1О

25 а также на два входа максиселектора 9.

Напряжение с выхода максиселектора

9 поступает на третий вход первого сумматора 10 с коэффициентом передачи

К(Э1 =0,562

В результате на выходе первого сумматора 10 в любой момент временно формируется напряжение

О Ц + О = U +Îe - (а>

35

В данном случае используется известное приближенное решение уравнения

4 +ь =О,э98(а+Ь)+0,562(с(мь), ?. 6)40

i . где V — знак выделения наибольшего из двух сигналов.

Методическая погрешность такого приб45 лижения не превышает 4 .

Если напряжение на выходе первого сумматора 10 ниже порога срабатывания компаратора 11, то устройство не сраба вывает.

Если амплитуда периодической состав- ляющей тока превышает порог срабатывания компаратора 11, то с момента появления тока на первый вход элемента

И 12 от компаратора 11 поступает логическая единица, а на выходе элемента

И 12 логическая единица, приводящая к срабатыванию исполнительного блока 1 3„ появляется только в интервалах совпаде5 951 5

Коэффициенты передачи второго сумматора,5 и блока 6 вычитания выбираючся таким образом, чтобы при синусоидальном

mr e paaeHc so uq„= u< при Uq = 0<1 с учетом (57 имеем, например, 30 6 ния знаков мгновенных значений О и Ц, 1 что обеспечивается блоком 3 блокировки.

Срабатывание исполнительного блока 1 3 происходит с задержкой, не превышающей времени инерционности второго фазоповоротного блока 4 и исполнительного блока 13. В случаях искажения входного .тока от насыщения питающих трансфор:маторов в интервалах насыщения на втором входе элемента И 1 2 появляется логический нуль и сигнал с выхода компаратора 11 не цройдет на исполнитель ный блок 13.

Данное решение позволяет выполнить токовое устройство защиты с временем действия порядка 1,5-2,0 мс, с повышенной стойкостью к помехам и более простое по сравнению с прототипом, так как реализуется без использования квадраторов, выполняемых обычно на нелинейных элементах.

Формул а из.об рет е ни я устройство для защиты электроустановки переменного тока от короткого замыкания, содержащее последовательно соединенные датчик тока, первый и второй фазоповоротные блоки, блок блокировки от насыщения питающих трансформаторов тока, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу пер» вого фазоповоротного блока, а вы ход — к первому входу. элемента И, к второму входу которого подключены последовательно соединенные первый сумматор и компаратор, выход элемента И соединен с входом исполнительного блока, два формирователя модуля, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения попомехоустойчивости, в него дополнительно введены второй сумматор, блок вычитания и максиселектор, причем к выходам первого и второго фазоповоротных блоков подключены соответственно первые и вто»рые входы второго сумматора и блока вычитания, выходы которых через соответствующие формирователи модуля подключены к двум входам максиселектора и первого сумматора, третий вход послед него соединен с выходом максиселектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство CC P

М 229661; кл. Н 01 Н 93/22, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

М 693501, кл. Н 02 Н 3/08, 1977 (прототип) .

951 530

Составитель Л, Воропаева

Редактор М, Бандура Техреду Ж.Кастелевич Корректор Г. Огар

Заказ 596:1167 Тираж 669 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

13.3035, Москва, Ж«35, Раушская наб., д, 4/5

<Ьилиап ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4