Реле направления мощности

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«»964841 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 181280 (21) 321g797/24-07

f$g) + Кд 3

Н 02 Н 3/38

Н 01 Н 83/18 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР: ио делам изобретений и открытий (33) УДК621, 316..925(088.8) Опубликовано 07.10.82. Бюллетень ¹ 37

Дата опубликования описания 0710.82 (72) Автор изобретения

Ю.Я. Ламец

Чебоксарский электроаппаратный завод и гасударственный.университет им. И.Н.

З (71) Заявители (54) РЕЛЕ НАПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТИ

Изобретение, относится к релейной

«защите и автоматизации электрических систем и предназначено для защиты сетей от междуфазных коротких замыканий.

Известны реле направления мощности, в которЫх к обмоткам трансформа.торов подключены конденсаторы, настраивающие входные цепи в резонанс на основной частоте. Резонансный фильтр в цепи напряжения одновременно выполняет функцию контура памяти.

Создаваемые подобным образом контуры памяти обладают невысокой добротностью, их настройка затруднена, а потребление велико., поскольку трансформаторы в этом случае выполняются с зазором и имеют небольшое сопротивление намагничивания.

Наиболее близким к предлагаемому является реле направления мощности где резонансные фильтры выполнены в виде отдельньи блоков, включаемых между трансформаторами и входами блока сравнения. В этих реле имеется возможность создать контур памяти с высокой добротностью, простой настройкой и малым потреблением.

Однако в аварийных режимах, когда нлттряжение на входе трансформатора резко понижается., он является источником сигнала помехи в виде медленно затухающей апериодической составляю-. .щей. Поступая на вход резонансного фильтра, помеха искажает фазу его выходного сигнала, что приводит к нежелательному смещению зоны работы реле. В тех случаях, когда измерительный трансформатор напряжения подсоединен к линии эа выключателем, контур памяти при включении линии на к. з. не выполняет своих функций, т.е. оказывается ненужным. Обладая инерционностью, он в этом режиме снижает быстродействие реле.

Целью изобретения является уменьшение влияния апериодической составляющей напряжения на работу реле и повышение быстродействия при включении защищаемой линии на короткое замыкание.

Поставленная цель достигается тем, что в реле направления мощности, содержащем блок сравнения фаз и резонансный фильтр, используемый в качестве контура памяти и подключенный через балластный резистор ко входу реле, выход упомянутого фильтра ,нормально отключен от блока сравнеЗО ния фаз, вход которого в это время

964841 соединен со входом фильтра. И лишь когда на входы фильтра и блока сравнения фаз поступает апериодический сигнал, вход блока сравнения как бы переключается со входа фильтра на его выход. Появление апериодического сигнала улавливается схемой, реагирующей на его длительность. Поскольку контактное переключение в современных схемах реле направления мощности применено быть не может, схема !О коммутации построена с использованием бесконтактного интегрального переключателя.

В реле введены переключатель, сумматор и последовательно соединенные 5 .двухполупериодный выпрямитель, пороговый элемент, элемент времени и ин вертор. Цепочка каскадно соединенных блоков выявляет апериодический сигнал

,В и*управляет переключателем, который совместно с сумматором обеспечивает подачу на блок сравнения фаз сигнала то со входа реле, то с выхода фильтра. Для этого первый коммути.рующий вход переключателя. соединен со входом резонансного фильтра и с первым входом сумматора, второй коммутирующий вход переключателя соединен со вторым входом сумматора и через второй балластный резистор с выходом резонансного фильтра, первый и второй управляющие входы переключателя подключены соответственно к выходам элемента времени и инвертора, вход двухполупериодного выпрямителя подключен к входу реле, а 35 выход сумматора — ко входу блока сравнения фаз.

На фиг. 1 показана принципиальная схема реле; на фиг. 2 — диаграммы, иллюстрирующие его работу. 40

Реле направления мощности состоит из блока сравнения фаз 1, один из входов которого связан с цепью напряжения, а второй с цепью тока, резонансного фильтра 2, первого и 45 второго балластных резисторов 3 и 4, переключателя 5, сумматора 6, двухполупериодного выпрямителя 7, порогового элемента 8, элемента времени

9 и инвертдра 10. Переключатель 5 представляет собой интегральную микросхему, например типа 1 КТ681, с ° коммутирующими входами 11 и 12 и управляющими входами 13 и 14. Коммутирующий вход 11 соединен со входом рЬзойансного фильтра 2 и первым входом 15 сумматора 6 а коммутирующий вход 12 соединен со вторым входом 16 сумматора 6. Управляющие входы 3 и 14 переключателя 5 .соединены с выходами элемента времени 9 60 и инвертора 10. Сигнал на выходе сумматора 6 пропорционален аналоговой сумме сигналов на входах 15 и 16.

Элемент времени 9 выполнен с выдержкой на срабатывание, несколько боль- 65 шей полупериода частоты сети, и без задержки возврата.

При описании работы реле необходимо учесть, что оно подключается к сети через трансформатор напряжения 17. На фиг. 2.приведены графики следующих величин: 18 — напряжение сети U(t); 19 — ток намагничивания трансформатора; 20 — напряжение на выходе трансформатора; 21-25 — выход на сигналы соответственно выпрямителя 7, порогового элемента 8,, элемента 9, резонансного фильтра 2, сумматора 6; 26 — ток сети i(t).

Предположим, что в доаварийном режиме напряжение и ток сети находятся в противофазе. Реле при этом не срабатывает. В момент t=O в сети происходит к.з., вследствие чего уровень напряжения u(t) понижается практически до нуля, а тока i(t) — существенно повышается. Фаза тока показана изменившейся на 180 . Поскольку переходные процессы в самой линии не имеют отношения к принципу действия предлагаемого реле, на графиках фиг. 2 они не учитываются.

В доаварийном режиме на вход порогового элемента 8 поступает сигнал, пульсирующий с частотой 100 Гц. Элемент 8 формирует прямоугольные импуль сы той же частоты . Их продолжительность составляет менее полупериода частоты сети. В таких условиях элемент времени 9 не срабатывает, потенциал его выхода имеет низкий уровень, следовательно, потенциал выхода. инвертора 10 будет высокого уровня. Поступая на управляющие входы 13 и 14 переключателя 5, указанные потенциалы устанавливают его в следующее состояние: коммутирующий вход 11 разомкнут, а 12 — замкнут. В данном режиме на выходе резонансного фильтра 2 существует синусоидальный сигнал, но он не используется, так как вход 16 сумма- . тора 6 замкнут на нулевую шину переключателя 5. На выход сумматора

6 поступает, таким образом, только сигнал со входа 15, т.е. напряжение со вторичной обмотки трансформатора

17. Во всех случаях, когда это напряжение изменяется с частотой сети, резонансный фильтр 2 следит за ним, но этим участие фильтра в работе реле пока и ограничивается, поскольку его выходной сигнал не влияет на потенциал входа 16 сумматора 6, поддерживаемый равным нулю. Поэтому при включении- защищаемой линии на к.з., когда напряжение на входе реле мало, оно без замедления подается через вхоц 15 сумматора 6 на блок сравнения фаз 1.

В задачу резонансного фильтра 2, являющегося контуром памяти, не входит подавление высших гармоник, 964841! уровень которых в линейном напряжении сети незначителен.

Далее рассмотрим работу реле при к.з. в линии, находящейся под напряжением (фиг. 2). Постоянная времени первичной цепи трансформатора 17 мала, поэтому его ток намагничивания медленно затухает по экспоненциальному закону. На фиг . 2 для большей наглядности принято, что в момент к.з. ток намагничивания проходит 10 через максимум. Вторичное напряжение трансформатора 17, пропорциональное производной тока намагничивания, изменяется с той же постоянной времени. Поступив на выход выпрямителя !5

7, апериодический сигнал вызывает срабатывание порогового элемента 8 на столь, длительное время, что это при. водит к срабатыванию и продолжительному удержанию в новом состоянии 20 элемента времени 9. Уровни сигналов на управляющих входах 13 и 14 переключателя меняются местами, что приводит к замыканию коммутирующего входа 11 и размыканию входа 12.

Фильтр 2 выполнен с таким расчетом, чтобы заземление его выхода не изменяло частоты собственных колебаний.

Его выходной сигнал при этом представляет собой затухающую синусоиду, имеющую примерно ту же фазу, что и напряжение доаварийного режима. На. интервале времени от момента к.з. до срабатывания элемента времени 9 фильтр 2 подвергается воздействию апериодического сигнала, однако при малом коэффициенте затухания и, следовательно, высокой добротности фильтра, это обстоятельство не успевает отразиться на фазе его свободных колебаний. 40

В новом .режиме сумматор 6 работает с заземленным входом 15 и подключенным к выходу фильтра 2 входом 16.

Следовательно, на выход сумматора 6 поступает сигнал только от фильтра, 45 что обеспечивает надежное срабатывание реле направления. мощности.

Технико-экономическая эффективность данного изобретения заключается в том, что оно ослабляет влияние помех, возникающих при переходных процессах, вызванных к.з. в защищаемой линии, т.е. повышает надежность работы защиты, а также повышает быстродействие защиты при подаче на реле малых сигналов, несущих информацию о наиболее опасных к.з. в защищаемой линии.

Формула изобретения

Реле направления мощности, содержащее блок сравнения фаз, разонансный фильтр, используемый в качестве контура памяти и подключенный через балластный резистор к входу реле, о т л и ч а ю щ е е с я .тем, .что, с целью уменьшения влияния апериодической составляющей напряжения на работу реле и повышения быстродействия при включении защищаемой линии на короткое замыкание, в него вновь введены переключатель, сумматор и последовательно соединенные двухполупериодный выпрямитель, пороговый элемент, элемент. времени и инвеотор, первый коммутирующий вход переключателя соединен с входом резонансного фильтра и с первым входом сумматора, второй коммутирующий вход переключателя соединен с вторым входом сумматора и через второй балластный резистор — с выходом резонансного фильтра, первый и второй управляющие входы переключателя подключены соответственно к выходам элемента времени и инвертора, вход двухполупериодного выпрямителя подключен к входу реле, а выход сумматора — к входу блока сравнения фаз.

964841

Составитель Т. Щеголькова

Редактор Т. Веселова Техред A.Ú÷

Корректор A.:Гриценк0, Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7679/39 - Тираж 66-9

° ВЙИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5