Opis !© druidem dni* 5 Ilitapad* 1968 r. £ *< BIBLIOTEKA Urzedu Patentowego] POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWE! OPIS PATENTOWY Nr 47543 KI. 21 c, 68/50 KI. internat. H 02 d Zaklady Energetyczne Okregu Poludniowego *) Kaitotwice, BoMoa Tranzystorów* zabezpieczenie porównawczo-fazowe z laczem wielklej czestotliwosci dla linii energetycznych wysokich napiec i dla linii w bloku z transformatorem Patent trwa od dnia 5 listopada 1960.r.Przedmiotem irffiiejsbeeo wynalazku tranzystorowe zabezpieczenie porównawczo-fa¬ zowe z laczem wielkiej czestotliwosci dla linii energetycznych wysokich napiec oraz dla bloków linia-transformator, rózniace sie od znanych za^- bezpLeczen porów^KWirczso-faziowych odmiennym rozwiazaniem szeregu zasadniczych czlonów o- raz w|wowadzeniem pewnych dodatkowych ele¬ mentów, co lacznie podnosi pewnosc mchowa zabezpieczenia i ulatwia jego eksploatacje.Znana zasada zabezpieczen porównawczo-fa- zowych polega na porównywaniu faz pradów * na obydwóch koncach linii, przy czym infor¬ macje o fazach sa wymienialne za pomoca la- *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze wspó twórcami wynalazku sa dr inz. Juliusz Wró blewski, mgr inz. Stanislaw Kisiel, Jan Linek i Lucjan Kolodziej. caa wielkiej czestotliwosci. Przy normalnej pracy linii oraz przy zwarciach zewnetrznych fazy pradów sa prawie identyczne, zas przy zwarciach wewnatrz chiianiomego odcinka linii róznia sie znacznie. Ze wzgledu na duze trud¬ nosci techniczne, zwiazane z ewentualnym po¬ równaniem pradów we wszystkich fazach linii trójfazowej, porównaniu faz podlegaja zazwy¬ czaj prady wtórne tak zwanych filtrów steru¬ jacych, bedace kombinacja skladowych syme¬ trycznych pradów linii. Przekazanie informa¬ cji o fazadh pradu na przeciwlegle konce linii odbywa sie przez zmanipulowanie nadajników pradem wyjsciowym filtru sterujacego w ten sposób, by jeden nadajnik czynny byl na przy¬ klad przy dodatnich pólokresach pradu, zas rugi — przy ujemnych. W rezultacie, gdy li- niaNjest nieuszkodzona, oba nadajniki pracuja na przemian, zas przy zwarciach w linii, sy-gnaly obu nadajników czesciowo lub calkowi* cie sie pokrywaja. Brak sygnalów wielkiej cze¬ stotliwosci ze strony przeciwnej w okreslonych momentach czasu swiadczy o zwarciu w linii.Stosowane sa z reguly wspólne czestotliwosci robocze dla obu nadajników. Dla wykluczenia blednych dzialan zabezpieczen porównawczo- fazowych przy uszkodzeniach w aparaturze wielkiej czestotliwosci wylaczenie uzaleznione jest dodatkowo od specjalnych czlonów pobu¬ dzajacych; stwierdzajacych stan zwarciowy.Dobór czlonów pobudzajacych zalezy od wa¬ runków sieciowych oraz od sposobu wykorzy- • stania lacza wielkiej czestotliwosci. Stosowane sa dwa sposoby: lacze pracuje jedynie w* czasie zaklócen lub tez rozpoczyna swa prace juz przy okreslonych roboczych obciazeniach linii. W pierwszym przypadku niezbedne sa dwustopniowe czlony pobudzajace, których sto¬ pien pierwszy uruchamia lacze, zas stopien drugi — odblokowuje zabezpieczenie, umozli¬ wiajac ewentualne wylaczenie. W przypadku drugim czlony pobudzajace sa jednostopniowe, zas praca lacza zalezy tylko od czulosci mani¬ pulatorów.Znane rozwiazania zabezpieczen porównaw- czo-fazowych posiadaja szereg istotnych wad.W znanych rozwiazaniach zabezpieczen po¬ równawczo-fazowych dostosowanie odbiorników do pracy przy wspólnej czestotliwosci jest nie¬ konsekwentne. Stosowane sa mianowicie od¬ biorniki stale przylaczone do traktu nadawczo- odbiorczego, przy czym spotykane sa dwa roz¬ wiazania. W pierwszym — odbiornik posiada wejscie wysokoomowe, co nie pozwala na pelne wykorzystanie mocy przeciwleglego nadajnika i prowadzi do odbic fali nosnej znieksztalca¬ jacych sygnaly wielkiej czestotliwosci. W dru¬ gim — odbiornik jest dopasowany pod wzgle¬ dem opornosciowym, co prowadzi do znacznych strat mocy nadajnika wlasnego. W obu rozwia¬ zaniach stany przejsciowe w filtrach odbiorni¬ ka wystepujace po zakonczeniu pracy nadajni¬ ka wlasnego sa dodatkowym zródlem znie¬ ksztalcen.W innych znanych rozwiazaniach zabezpie¬ czen porównawczo-fazowych kontrola spraw¬ nosci lacza wielkiej czestotliwosci opiera sie na kontroli fragmentarycznej pewnych obwo¬ dów (na przyklad obwodów zarzenia lamp, obecnosci napiecia zasilania, pradu nadajnika), a takze w pewnych rozwiazaniach, na kontroli odbieranych z przeciwleglego konca sygnalów.Tylko ten ostatni sposób kontroli mozna uznac za pelnowartosciowy, gdyz obejmuje on caly trakt nadawczo-odbiorczy. Jednak w rozwia¬ zaniach znanych nie spotykana jest tego rodza¬ ju kontrola, dzialajaca automatycznie i nieza¬ leznie od obciazen linii. Wynika to ze specyfi¬ ki manipulatorów, które w zabezpieczeniach porównawczo-fazowych w stanie bezpradowym linii musza calkowicie wygaszac fale nosna, gdyz w przeciwnym przypadku nie byloby mo¬ zliwe wylaczenie w przypadku zwarc w linii jednostronnie zalaczonej. Sa wiec stosowane co najwyzej uklady dzialajace automatycznie dopiero przy pewnym obciazeniu linii lub ukla¬ dy kontroli doraznej, wymagajace z reguly kontaktowania sie wzajemnego personelu na o- bu koncach linii.Znane rozwiazania zabezpieczen porównaw¬ czo-fazowych nie nadaja sie do pracy na liniach zblokowanych z transformatorami. Ogranicze¬ nie to wynika z braku wlasciwych blokad przy udarach pradów magnesujacych transformato¬ rów.Znane uklady zabezpieczen porównawczo-fa¬ zowych wymagaja pomocniczego zródla zasi¬ lania.W zabezpieczeniu porównawczo-fazowym we¬ dlug wynalazku wspóldzialanie poszczególnych elementów jednego pólkompletu zabezpiecze¬ nia odbywa siie zgodnie z fig. 1% Generator wielkiej czestotliwosci 1 steruje nadajnik 2 za posrednictwem tranzystorowego przelacznika 3 o dzialaniu blokujacym, sterowanego przez ma¬ nipulator 4.^ Równoczesnie manipulator 4 ste¬ ruje tranzystorowy przelacznik 5 o dzialaniu konjunkcyjnym, za posrednictwem którego od¬ biornik 6 o dopasowanej opornosci wejsciowej przylaczony jest do traktu nadawczo-odbior¬ czego. W rezultacie uzyskano uklad konsek¬ wentnie simpleksowy, w którym odbiornik przylaczany jest wylacznie w okresie przerw w pracy nadajnika wlasnego. Istotna cecha przelacznika 5 jest pewne opóznienie (rzedu 0.001 sek). z którym przylaczany jest odbior¬ nik 6 po zakonczeniu cyklu nadawczego. Po¬ zwala to na unikniecie odbioru fal odbitych oraz zaklócen wnoszonych przez filtry na¬ dawcze 7 i sprzegajace 8 w stanach nieusta¬ lonych bezposrednio po zaniku napiecia nadaj¬ nika. Zastosowanie przelacznika 5 pozwala, po pierwsze dopasowac odbiornik pod wzgledem opornosciowym, a przez to wykorzystac w pelni moc nadajnika przeciwleglego i uzyskac najkorzystniejszy stosunek sygnalu uzyteczne¬ go do szumów, po drugie, pozwala rozwiazac pelnowartosciowy uklad kontroli sprawnosci — 2 —lacza o czym patrz nizej. Przyklady rozwiaza¬ nia takiego przelacznika podano na figurze 2.W zabezpieczeniu porównawczo-fazowym we dlug wynalazku przewidziano uklad kontroli sprawnosci lacza dzialajacy w pelni automa¬ tycznie i niezaleznie od obciazen linii, a wiec i przy jej biegu jalowym, oparty na kontroli odbioru sygnalów z przeciwleglego konca linii.Aby zapewnic kontrole przy malych obciaze¬ niach linii, gdy wysylanie normalnych sygna¬ lów roboczych jest wykluczone, przewidziano manipulator 4 o takiej konstrukcji, iz przy malych pradach filtru sterujacego 9 wysylane sa krótkotrwale sygnaly kontrolne o czasie trwania okolo 1lto okresu czestotliwosci prze¬ myslowej, to jest wielokrotnie mniej, niz po¬ trzeba do zablokowania przeciwleglego zabez¬ pieczenia. Podstawowym elementem manipu¬ latora jest relaksacyjny generator impulsów 4a, na przyklad niesymetryczny multiwibrator, od¬ powiednio sterujacy przelaczniki 3 i 5. Dla unikniecia pokrywania sie w czasie sygnalów kontrolnych wysylanych przez oba nadajniki (sygnaly nie moglyby byc wówczas odebrane przez odbiorniki kontrolne) przewidziano róz¬ ne w czestosci powtarzania sygnalów w obu wspólpracujacych nadajnikach, dla przykla¬ du 45 i 55 Hz. Dzieki temu pokrywac sie w czasie moga tylko nieliczne z sygnalów, na przyklad co dziewiate, co przy dostatecznym opóznieniu w dzialaniu ukladu kontrolnego 10 nie ma znaczenia. Przy pojawieniu sie pra¬ dów w linii, a zatem i wtórnego pradu filtru sterujacego 9, sygnaly kontrolne synchronizuja sie z nim, a przy wiekszych poradach przecho¬ dza w normalne sygnaly robocze o czasie trwa¬ nia V2 okresu, wysylane na przemian przez oba nadajniki. Podstawa oceny sprawnosci lacza jest jedynie amplituda dochodzacych z prze¬ ciwleglego konca sygnalów, gdyz próg czulosci odbiorników kontrolnych jest jednakowy za¬ równo dla krótkotrwalych sygnalów kontrol¬ nych, jak i dla normalnych sygnalów robo¬ czych. Ksztalt sygnalów wielkiej czestotliwosci pokazano na figurze 3, gdzie a — obrazuje sygnaly kontrolne przy biegu jalowym linii, 0 — sygnaly kontrolne przy malych obciaze¬ niach, c — sygnaly robocze przy wiekszych obciazeniach i przy zwarciach zewnetrznych i ci — sygnaly robocze przy zwarciach we¬ wnetrznych. Przyklad rozwiazania manipula¬ tora podano na figurze 4. Brak sygnalów kon¬ trolnych lub roboczych w ciagu okolo 0,5 sek. jest traktowany jako próba ukladu kontrolne¬ go, zas brak sygnalów w czasie okolo 3 sek — jako uszkodzenie lacza. Automatycznego zablo¬ kowania zabezpieczenia dokonuje bezstykowy uklad blokujacy 12.W zabezpieczeniu porównawczo-fazowym we¬ dlug wynalazku przewidziano mozliwosc jedno¬ stronnego przeprowadzenia próby ukladów au¬ tomatycznej kontroli oraz ewentualnie próby innych czlonów, na przyklad porównujacych fazy 12 i pobudzajacych 13. Przez nacisniecie przycisku 14 spowodowac mozna celowe unie¬ ruchomienie nadajnika, a przez to pobudzenie ukladu kontroli lacza na stronie przeciwnej (wywolywanej), co staje sie powodem automa¬ tycznego skontrolowania zainstalowanych tam czlonów 12 i 13. W przypadku pozytywnego wyniku kontroli oba czlony sie pobudzaja i na- , stepuje tam zablokowanie nadajnika, a przez to pobudzenie ukladu kontroli lacza na koncu, skad rozpoczeto sprawdzanie. Dalej i tu naste¬ puje sprawdzenie czlonów 12 i 13, a w przy¬ padku prawidlowego ich reagowania — od¬ blokowanie nadajnika i powrót urzadzen do stanu normalnego na obu koncach linii. Jesli przycisk 14 jest dalej nacisniety rozpoczyna sie nastepny cykl sprawdzania. Próba zostaje au¬ tomatycznie przerwana w przypadku pobudze¬ nia sie czlonów pobudzajacych. Dzialanie ukla¬ du mozna przesledzic ze schematu podanego na figurze 1, pamietajac iz symbole D ozna¬ czaja dyzjunkcje, K — konjunkcje, I — in¬ wersje, B — blokowanie, zas t — opóznienie.Polaczenie 15 wystepuje tylko w czesci zabez¬ pieczenia umieszczonej na wywolywanym kon¬ cu linii.W zabezpieczeniu porównawczo-fazowym we¬ dlug wynalazku moga byc zastosowane spe¬ cjalne czlony 12 i 13 umozliwiajace zastosowa¬ nie zabezpieczenia na blokach linia — trans¬ formator. Pradowe czlony pobudzajace 12 po¬ siadaja wówczas filtry drugiej harmonicznej pradu i sa blokowane przy jej zawartosci prze¬ kraczajacej 20—25°/o w stosunku do harmonicz¬ nej podstawowej. Zapobiega to blednemu dzia¬ laniu zabezpieczenia przy udarach pradu ma¬ gnesujacego, wystepujacych przy zalaczaniu bloku. Czlon porównujacy fazy 13 posiada blo¬ kowanie przy narastaniu skladowej zgodnej napiecia ( £Hi 0). Zapobiega to blednym dt wylaczeniom bloku przy wylaczaniu zwarc ze¬ wnetrznych, gdy czlony pobudzajace sa jeszcze pobudzone, zas wskutek narastania napiec, mo¬ ga wystapic udary pradów magnesujacych transformatora. — 3 —'W labe^toGtefilu porównLweaofazowym we¬ dlug wynalazku make byc zi^tosowwne zarila- nle niezalezne od zewnetrznych zródel napie¬ cia. Specjalne zasilacze pradowo~napiack*we 16, przylaczone do priektadników pradowych i na¬ pieciowych zapewniaja nurilanie ukladu za¬ równo pny normalnej pracy linii, jak i w »ta- naoh zwarciowych. W plerwwym przypadku glównym iródlem enerfii *a prtakladniki nm- jadowe, w drugim — pradowe. Zasilacze po¬ siadaja stabilizatory ferrorezonaneowe ormz tffiaafdukftorawe.W zabezpieczeniu porównawczo-fazowym we¬ dlug wynajtozjcu wszystkie funkcjonalne zalez- ngfci miedzy poszczególnymi czlonami wyko¬ nalno bezatykowo. Stypizowane czlony doko¬ nujace poszczególnych operacji logicznych zo staly wyposazone w specjalnie opracowane dwustanowe optyczne wskazniki elektromagne¬ tyczne W" o minimalnym poborze mocy, posia¬ dajace kasowanie elektryczne, lecz nie wymaga¬ jace zasilania do utrwalenia uprzednio istnie¬ jacego stanu. Sa one wlaczone w obwody ukla¬ du logizujacego tworzac przejrzysty uklad sy- gnaUzacji wewnetrznej zabezpieczenia. Posia¬ daja one magnesy stale zapewniajace bistabilna równowage. PL