RU2497256C1 - Device for differential protection of power transformer - Google Patents
Device for differential protection of power transformer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2497256C1 RU2497256C1 RU2012123731/07A RU2012123731A RU2497256C1 RU 2497256 C1 RU2497256 C1 RU 2497256C1 RU 2012123731/07 A RU2012123731/07 A RU 2012123731/07A RU 2012123731 A RU2012123731 A RU 2012123731A RU 2497256 C1 RU2497256 C1 RU 2497256C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- signal
- unit
- driver
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Protection Of Transformers (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для релейной защиты трансформаторов от коротких замыканий (КЗ), и может быть использовано для защиты двухобмоточных и трехобмоточных силовых трансформаторов.The present invention relates to electrical engineering, in particular to devices for relay protection of transformers from short circuits (short circuit), and can be used to protect double-winding and three-winding power transformers.
Известно устройство дифференциальной защиты силового трансформатора, которое содержит: промежуточный трансформатор с нагрузочным резистором и выпрямителем, первый формирователь прямоугольных импульсов, к выходу которого присоединены последовательно первый инвертор, первый элемент выдержки времени, орган запоминания сигналов, второй инвертор и первый реагирующий орган. Данная часть устройства работает при внутренних КЗ, не сопровождающихся глубоким насыщением трансформаторов тока (ТТ). Для этого производится замер бестоковых пауз на входе первого формирователя прямоугольных импульсов, если паузы окажутся меньше заданного значения, то срабатывает первый реагирующий орган. При насыщении трансформаторов тока бестоковые паузы искажаются, и первый реагирующий орган не срабатывает.A device for differential protection of a power transformer is known, which comprises: an intermediate transformer with a load resistor and a rectifier, a first square-wave pulse shaper, to the output of which a first inverter, a first time delay element, a signal memory, a second inverter and a first reacting organ are connected in series. This part of the device works with internal faults that are not accompanied by deep saturation of current transformers (CT). For this purpose, current-free pauses at the input of the first shaper of rectangular pulses are measured, if the pauses turn out to be less than the set value, the first reacting organ is triggered. When current transformers are saturated, currentless pauses are distorted, and the first reacting organ does not work.
К выходу выпрямительного моста также подключен второй формирователь прямоугольных импульсов, к выходу которого подключены второй и третий элементы выдержки времени, связанные через третий и четвертый инверторы с управляющими входами элементов ЗАПРЕТ, основные входы которых подключены ко второму формирователю прямоугольных импульсов. При этом выход первого элемента ЗАПРЕТ через последовательно включенный первый преобразователь длительности импульсов и элемент памяти связан с первым входом блока сравнения, а выход второго элемента ЗАПРЕТ через второй преобразователь длительности импульсов связан со вторым входом блока сравнения, выход которого подключен к входу второго реагирующего органа. Данная часть устройства сравнивает амплитуды треугольных импульсов второго периода переходного процесса с амплитудами треугольных импульсов последующих периодов, при этом амплитуды данных импульсов соответствуют длительности полуволн дифференциального тока на определенном уровне замера. Если в определенный момент времени амплитуда импульса одного из последующих периодов превышает амплитуду треугольного импульса второго периода, то производится отключение защищаемого трансформатора [Авторское свидетельство SU 1095298 А1, 30.05.1984].The second rectifier pulse shaper is also connected to the output of the rectifier bridge, the second and third time delay elements connected through the third and fourth inverters to the control inputs of the BAN elements, the main inputs of which are connected to the second rectangular pulse shaper, are connected to the output of the rectifier bridge. In this case, the output of the first inhibit element through the first pulse width converter and the memory element is connected to the first input of the comparison unit, and the output of the second inhibit element through the second pulse width converter is connected to the second input of the comparison unit, the output of which is connected to the input of the second reacting organ. This part of the device compares the amplitudes of the triangular pulses of the second period of the transition process with the amplitudes of the triangular pulses of subsequent periods, while the amplitudes of these pulses correspond to the half-wave length of the differential current at a certain measurement level. If at a certain point in time the amplitude of the pulse of one of the subsequent periods exceeds the amplitude of the triangular pulse of the second period, then the protected transformer is turned off [Copyright certificate SU 1095298 A1, 05/30/1984].
Недостатком данного устройства является низкое быстродействие в режимах внутренних КЗ, при которых происходит насыщение ТТ. А именно, возможны режимы, в которых насыщение ТТ может начаться в первый период переходного процесса, а выход из насыщения - намного позже. При этом момент времени, когда амплитуда импульса одного из последующих периодов превышает амплитуду треугольного импульса второго периода, происходит не раньше момента начала выхода ТТ из насыщения, что и обуславливает значительную задержку в срабатывании защиты.The disadvantage of this device is the low speed in the internal fault modes, in which there is a saturation of the CT. Namely, there are possible modes in which the saturation of the CT can begin in the first period of the transition process, and the exit from saturation - much later. At the same time, when the pulse amplitude of one of the subsequent periods exceeds the amplitude of the triangular pulse of the second period, it occurs not earlier than the moment the CT begins to exit saturation, which causes a significant delay in the protection operation.
Известно также устройство дифференциальной защиты силового трансформатора, которое является прототипом предлагаемого изобретения. Прототип содержит: датчики тока, состоящие из вторичной обмотки, сердечника из магнитного материала и установленные по концам защищаемого объекта; рабочую цепь, состоящую из трансреактора, выпрямителя и дифференциальной отсечки; первую цепь торможения, состоящую из трансреактора, фильтра второй гармоники, выпрямителя и сглаживающего фильтра; вторую цепь торможения, состоящую из блока формирования тормозного сигнала, схемы, реализующей тормозную характеристику, и сглаживающего фильтра; реагирующий орган, состоящий из релейного формирователя прямоугольных импульсов, двух выдержек времени и двух инверторов.There is also known a differential protection device for a power transformer, which is a prototype of the invention. The prototype contains: current sensors, consisting of a secondary winding, a core of magnetic material and installed at the ends of the protected object; a working circuit consisting of a transreactor, a rectifier and differential cutoff; the first braking circuit, consisting of a transreactor, a second harmonic filter, a rectifier and a smoothing filter; a second braking circuit, consisting of a block for generating a brake signal, a circuit that implements a braking characteristic, and a smoothing filter; a reacting organ consisting of a rectangular pulse relay driver, two time delays and two inverters.
В данном устройстве для отстройки от бросков тока намагничивания (БТН) используется сочетание время-импульсного принципа отстройки с торможением от второй гармоники дифференциального тока. Ток второй гармоники выделяется с помощью пассивного фильтра, входящего в состав первой тормозной цепи. Вторая тормозная цепь осуществляет отстройку от установившихся токов небаланса использованием процентного торможения суммой модулей токов плеч. Дифференциальный ток в прототипе формируется из вторичных сигналов датчиков тока и выпрямляется в рабочей цепи [Дмитриенко А. М. Дифференциальная защита трансформаторов и автотрансформаторов. - «Электричество», 1975, №2, с.1-9].This device uses a combination of the time-pulse principle of detuning with braking from the second harmonic of the differential current for detuning from inrush currents of magnetization current (BTN). The second harmonic current is extracted using a passive filter, which is part of the first brake circuit. The second brake circuit detaches from steady-state unbalance currents using percent braking by the sum of the modules of the currents of the arms. The differential current in the prototype is formed from the secondary signals of current sensors and rectified in the working circuit [A. Dmitrienko M. Differential protection of transformers and autotransformers. - "Electricity", 1975, No. 2, p.1-9].
К недостаткам прототипа можно отнести следующее. Для определения текущего режима работы силового трансформатора в устройстве определяется длительность бестоковых пауз на определенном уровне замера. Очевидно, что при насыщении датчика тока в результате протекания через него броска тока намагничивания уровень замера пауз будет увеличиваться с тем, чтобы надежно отстроиться от такого режима. Для этого предназначен пассивный фильтр, который выделяет вторую гармонику из дифференциального сигнала. По уровню выделенной второй гармоники производится завышение уставки и, соответственно, отстройка от БТН. Возможен также аварийный режим, в котором происходит насыщение датчика тока при протекании через него сверхтоков внутреннего КЗ. Насыщение датчика приводит к тому, что пассивный фильтр выделяет вторую гармонику из дифференциального тока и завышает при этом уровень замера бестоковых пауз. Очевидно, что в этом случае величина проведенного измерения может оказаться достаточной для блокировки реагирующего органа. Возможен также максимальный нагрузочный режим работы, когда в дифференциальной цепи протекает значительный ток небаланса. Увеличение уставки срабатывания для отстройки от этого тока приводит к снижению чувствительности защиты к токам внутреннего повреждения небольшой кратности, например, к витковым замыканиям (ВЗ). Таким образом, недостатки прототипа заключаются в снижении быстродействия защиты при насыщении датчика тока при протекании через него тока внутреннего КЗ, а также в снижении чувствительности к витковым замыканиям в силовом трансформаторе при протекании максимальных нагрузочных токов.The disadvantages of the prototype include the following. To determine the current mode of operation of the power transformer in the device, the duration of dead time pauses at a certain level of measurement is determined. It is obvious that when the current sensor is saturated as a result of the inrush of the magnetizing current passing through it, the pause metering level will increase in order to reliably detune from this mode. A passive filter is designed for this, which extracts the second harmonic from the differential signal. The level of the selected second harmonic is overstated and, accordingly, the offset from the BTN. An emergency mode is also possible in which the current sensor saturates when overcurrents of internal fault flow through it. Saturation of the sensor leads to the fact that the passive filter extracts the second harmonic from the differential current and overestimates the level of measurement of current-free pauses. Obviously, in this case, the magnitude of the measurement may be sufficient to block the reacting organ. The maximum load mode of operation is also possible when a significant unbalance current flows in the differential circuit. An increase in the trip setting for detuning from this current leads to a decrease in the sensitivity of the protection to small internal fault currents, for example, to short circuits (OT). Thus, the disadvantages of the prototype are to reduce the speed of protection when the current sensor saturates when the internal short-circuit current flows through it, as well as to reduce the sensitivity to windings in the power transformer when the maximum load currents flow.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение быстродействия защиты при внутренних КЗ, а также повышение чувствительности к витковым замыканиям в силовом трансформаторе в максимальных нагрузочных режимах.The objective of the invention is to increase the speed of protection with internal short-circuit, as well as increasing sensitivity to windings in a power transformer at maximum load conditions.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для дифференциальной защиты силового трансформатора, которое содержит датчики тока, состоящие из вторичной обмотки, сердечника и установленные по концам защищаемого объекта, реагирующий орган, первую цепь торможения и вторую цепь торможения, которая содержит блок формирования тормозного сигнала, сердечники датчиков тока выполнены из немагнитного материала, а на выход каждого датчика присоединен сглаживающий фильтр. При этом в устройство дополнительно введены первый и второй органы блокировки, преобразователь сигналов, блок формирования дифференциального сигнала, первый формирователь действующего значения входного сигнала и блок формирования уставки срабатывания. Все выходы сглаживающих фильтров подключены к входам преобразователя сигналов, второй и третий выходы которого подключены к входам второго органа блокировки, а первый, второй и третий выходы - к входам блока формирования дифференциального сигнала и к входам второй цепи торможения. Вход первой цепи торможения и первого формирователя действующего значения входного сигнала подключены к выходу блока формирования дифференциального сигнала. Выход второй цепи торможения подключен к первому входу, а выход второго органа блокировки - ко второму входу блока формирования уставки срабатывания, выход которого подключен к третьему входу реагирующего органа. Выход первой цепи торможения подключен к первому входу, а выход первого формирователя действующего значения входного сигнала - ко второму входу первого органа блокировки. Выход первого формирователя действующего значения входного сигнала также присоединен ко второму входу реагирующего органа, к первому входу которого присоединен выход первого органа блокировки.This object is achieved in that in the device for differential protection of the power transformer, which contains current sensors consisting of a secondary winding, a core and installed at the ends of the protected object, a reacting organ, a first braking circuit and a second braking circuit, which contains a block for generating a brake signal, cores of current sensors are made of non-magnetic material, and a smoothing filter is connected to the output of each sensor. At the same time, the first and second blocking bodies, a signal converter, a differential signal generation unit, a first driver of the effective value of the input signal and a unit for generating the setpoint of operation are additionally introduced into the device. All outputs of the smoothing filters are connected to the inputs of the signal converter, the second and third outputs of which are connected to the inputs of the second blocking organ, and the first, second and third outputs are connected to the inputs of the differential signal generation unit and to the inputs of the second braking circuit. The input of the first braking circuit and the first driver of the effective value of the input signal are connected to the output of the differential signal generating unit. The output of the second braking circuit is connected to the first input, and the output of the second blocking organ is connected to the second input of the response setting unit, the output of which is connected to the third input of the reacting organ. The output of the first braking circuit is connected to the first input, and the output of the first driver of the effective value of the input signal is connected to the second input of the first blocking organ. The output of the first driver of the effective value of the input signal is also connected to the second input of the reacting organ, the first input of which is connected to the output of the first blocking organ.
Первая цепь торможения содержит блок задержки сигнала, сумматор и второй формирователь действующего значения входного сигнала, причем вход второго формирователя действующего значения входного сигнала подключен к выходу сумматора, первый вход которого подключен к выходу блока задержки сигнала, а второй вход объединен с входом блока задержки сигнала. Во вторую цепь торможения введен третий формирователь действующего значения входного сигнала, вход которого подключен к выходу блока формирования тормозного сигнала. Реагирующий орган содержит компаратор и блок логики, причем управляющий вход компаратора подключен к выходу первого формирователя действующего значения входного сигнала, а опорный вход - к выходу блока формирования уставки срабатывания, первый вход блока логики подключен к выходу первого органа блокировки, а второй вход - к выходу компаратора.The first braking circuit contains a signal delay unit, an adder and a second driver of the effective value of the input signal, the input of the second driver of the effective value of the input signal connected to the output of the adder, the first input of which is connected to the output of the signal delay unit, and the second input is combined with the input of the signal delay unit. A third driver of the effective value of the input signal is introduced into the second braking circuit, the input of which is connected to the output of the brake signal generation unit. The responsive body contains a comparator and a logic unit, the control input of the comparator connected to the output of the first driver of the effective value of the input signal, and the reference input to the output of the unit for generating the setpoint response, the first input of the logic unit is connected to the output of the first locking device, and the second input to the output comparator.
Предлагаемое устройство реализовано в виде микропроцессорной защиты, структурная схема которой приведена на Фиг.1. На Фиг.2 приведена структурная схема первой цепи торможения, на Фиг.3 приведена структурная схема второй цепи торможения, на Фиг.4 приведена структурная схема реагирующего органа, а на Фиг.5 - тормозная характеристика защиты. Кроме того, на Фиг.6-7 приведены осциллограммы работы предлагаемого устройства в режиме внутреннего КЗ, а на Фиг.8-9 приведены осциллограммы работы при броске тока намагничивания.The proposed device is implemented in the form of microprocessor protection, a structural diagram of which is shown in figure 1. Figure 2 shows the structural diagram of the first braking circuit, Figure 3 shows the structural diagram of the second braking circuit, Figure 4 shows the structural diagram of the reacting body, and figure 5 is the braking characteristic of the protection. In addition, Fig.6-7 shows the waveform of the proposed device in the internal short circuit mode, and Fig.8-9 shows the waveform of operation when the inrush magnetization current.
Предлагаемое устройство (Фиг.1) содержит:The proposed device (Figure 1) contains:
1. Датчики тока с сердечником из немагнитного материала. Датчики установлены на каждой стороне защищаемого силового трансформатора;1. Current sensors with a core of non-magnetic material. Sensors are installed on each side of the protected power transformer;
2. Сглаживающие фильтры. Выход каждого датчика тока 1 присоединен к входу сглаживающего фильтра;2. Smoothing filters. The output of each
3. Преобразователь сигналов. Выходы всех сглаживающих фильтров 2 подключены к входам преобразователя сигналов;3. The signal converter. The outputs of all smoothing filters 2 are connected to the inputs of the signal converter;
4. Блок формирования дифференциального сигнала (БФДС). Все входы данного блока подключены к выходам преобразователя сигналов 3;4. Block forming a differential signal (BFDS). All inputs of this unit are connected to the outputs of the signal converter 3;
5. Вторая цепь торможения. Все входы второй цепи торможения подключены к выходам преобразователя сигналов 3;5. The second chain of braking. All inputs of the second braking circuit are connected to the outputs of the signal converter 3;
6. Второй орган блокировки. Входы данного органа подключены ко второму и третьему выходу преобразователя сигналов 3;6. The second body lock. The inputs of this body are connected to the second and third output of the signal Converter 3;
7. Первая цепь торможения. Вход первой цепи торможения подключен к выходу БФДС 4;7. The first chain of braking. The input of the first braking circuit is connected to the output of the BFDS 4;
8. Первый формирователь действующего значения входного сигнала (ФДЗ). Вход ФДЗ, как и вход первой цепи торможения, подключен к выходу БФДС 4;8. The first driver of the effective value of the input signal (FDZ). The input FDZ, like the input of the first braking circuit, is connected to the output of the BFDS 4;
9. Блок формирования уставки срабатывания (БФУС). Первый вход БФУС подключен к выходу второй цепи торможения 5, а второй вход - к выходу второго органа блокировки 6;9. The block forming the settings of the response (BFUS). The first input of the BFUS is connected to the output of the second braking circuit 5, and the second input to the output of the second locking member 6;
10. Первый орган блокировки. Первый вход данного блока подключен к выходу первой цепи торможения 7, а второй вход - к выходу первого формирователя действующего значения входного сигнала 8;10. The first blocking authority. The first input of this unit is connected to the output of the first braking circuit 7, and the second input to the output of the first driver of the effective value of the input signal 8;
11. Реагирующий орган (РО). Первый вход РО подключен к выходу первого органа блокировки 10, второй вход подключен к выходу первого ФДЗ 8, а третий вход - к выходу БФУС 9.11. Reacting authority (RO). The first input of the PO is connected to the output of the first blocking organ 10, the second input is connected to the output of the first FDZ 8, and the third input is connected to the output of BFUS 9.
Первая цепь торможения (Фиг.2) содержит:The first braking circuit (Figure 2) contains:
12. Блок задержки сигнала (БЗС). Вход данного блока подключен к выходу БФДС 4;12. Block delay signal (BSS). The input of this unit is connected to the output of BFDS 4;
13. Сумматор. Первый вход сумматора подключен к выходу, а второй - к входу БЗС 12;13. The adder. The first input of the adder is connected to the output, and the second to the input of the
14. Второй формирователь действующего значения входного сигнала. Вход второго формирователя действующего входного сигнала значения подключен к выходу сумматора 13.14. The second driver of the effective value of the input signal. The input of the second driver of the effective input signal of the value is connected to the output of the
Вторая цепь торможения (Фиг.3) содержит:The second braking circuit (Figure 3) contains:
15. Блок формирования тормозного сигнала (БФТС). Все входы БФТС подключены к выходам преобразователя сигналов 3;15. The block forming the brake signal (BFTS). All inputs BFTS connected to the outputs of the signal Converter 3;
16. Третий формирователь действующего значения входного сигнала. Вход третьего формирователя подключен к выходу БФТС 15.16. The third driver of the effective value of the input signal. The input of the third driver is connected to the output of the
Реагирующий орган (Фиг.4) содержит:The reacting organ (Figure 4) contains:
17. Компаратор. Первый вход компаратора подключен к выходу первого ФДЗ 8, а второй вход - к выходу БФУС 9;17. The comparator. The first input of the comparator is connected to the output of the first FDZ 8, and the second input to the output of BFUS 9;
18. Блок логики (БЛ). Первый вход блока логики подключен к выходу первого органа блокировки 10, а второй вход подключен к выходу компаратора 17.18. Block logic (BL). The first input of the logic unit is connected to the output of the first blocking organ 10, and the second input is connected to the output of the
В различных режимах предлагаемое устройство работает следующим образом. Поскольку дифференциальная защита выполняется пофазно, то дальнейшее описание выполнено для одной фазы защиты, а дальнейшее изложение предполагает программную реализацию на микропроцессоре. Вышеперечисленные блоки имеют следующие функции:In various modes, the proposed device operates as follows. Since differential protection is carried out in phases, the further description is made for one phase of protection, and further exposition assumes software implementation on a microprocessor. The above blocks have the following functions:
2. Сглаживающие фильтры. Обеспечивают снижение уровня высокочастотных составляющих;2. Smoothing filters. Provide a decrease in the level of high-frequency components;
3. Преобразователь сигналов. Так как устройство выполнено на микропроцессорной элементной базе, то выходные сигналы каждого сглаживающего фильтра преобразуются в цифровые значения, а защита оперирует уже с информацией о протекающих в первичной цепи токах в цифровой форме. Оцифрованные сигналы от сторон силового трансформатора поступают на преобразователь сигналов, который осуществляет при необходимости устранение фазового сдвига, обусловленного группой соединения обмоток защищаемого трансформатора, а также приведение амплитуд входных сигналов к базовой стороне. Величины коэффициентов приведения определяются через значения номинальных токов сторон защищаемого трансформатора;3. The signal converter. Since the device is based on a microprocessor-based element base, the output signals of each smoothing filter are converted to digital values, and the protection already operates with information on currents flowing in the primary circuit in digital form. The digitized signals from the sides of the power transformer are fed to a signal converter, which, if necessary, eliminates the phase shift caused by the connection group of the windings of the transformer to be protected, as well as bringing the amplitudes of the input signals to the base side. The values of the reduction factors are determined through the values of the rated currents of the sides of the protected transformer;
4. Блок формирования дифференциального сигнала. Формирует4. Block forming a differential signal. Forms
дифференциальный сигнал защиты Id из токов сторон трансформатора I1А, I2А, I3А суммированием их мгновенных значений;differential protection signal I d from the currents of the sides of the transformer I 1A , I 2A , I 3A by summing their instantaneous values;
5. Вторая цепь торможения. Формирует на своем выходе действующее значение тормозного сигнала защиты It_RMS. Совместно со вторым органом блокировки 6 и блоком формирования уставки срабатывания 9 осуществляет отстройку защиты от установившихся токов небаланса;5. The second chain of braking. Generates at its output the effective value of the brake protection signal I t _ RMS . Together with the second locking unit 6 and the unit for generating the setpoint of operation 9, it detunes the protection against steady-state unbalance currents;
6. Второй орган блокировки. Данный орган предназначен для формирования блокирующего сигнала, который запрещает блоку 9 вычислять уставку срабатывания защиты по тормозной характеристике только в случае отсутствия обоих сигналов I2А и I3А;6. The second body lock. This body is designed to generate a blocking signal, which prohibits block 9 from calculating the set point of the protection by the brake characteristic only in the absence of both signals I 2A and I 3A ;
7. Первая цепь торможения. Формирует на своем выходе действующее значение тормозного сигнала защиты If_RMS- Совместно с первым органом блокировки 10 обеспечивает отстройку защиты от БТН;7. The first chain of braking. Generates at its output the effective value of the brake signal of protection I f _ RMS - Together with the first blocking device 10, it provides the detuning of protection against BTN;
8. Первый формирователь действующего значения входного сигнала. ФДЗ вычисляет действующее значение дифференциального сигнала Id и устанавливает на своем выходе сигнал соответствующего уровня Id_RMS 8. The first driver of the effective value of the input signal. FDZ calculates the effective value of the differential signal I d and sets the output signal of the corresponding level I d _ RMS
9. Блок формирования уставки срабатывания. Данный блок вычисляет уставку срабатывания защиты в соответствии с тормозной характеристикой (Фиг.5) в зависимости от величины тормозного сигнала It_RMS и наличия запрещающего сигнала от второго органа блокировки;9. The block forming the settings of the response. This unit calculates the setting of the protection in accordance with the braking characteristic (Figure 5) depending on the magnitude of the brake signal I t _ RMS and the presence of a inhibit signal from the second locking element;
10. Первый орган блокировки. Данный орган предназначен для блокирования защиты в режиме БТН;10. The first blocking authority. This body is designed to block protection in BTN mode;
11. Реагирующий орган. Идентификация текущего режима работы защищаемого трансформатора осуществляется реагирующим органом, который при выявлении внутреннего КЗ производит выдачу команды на отключение выключателей защищаемого трансформатора;11. Responsive body. Identification of the current operating mode of the protected transformer is carried out by a reacting authority, which, when an internal fault is detected, issues a command to turn off the switches of the protected transformer;
12. Блок задержки сигнала. Осуществляет задержку входного сигнала на полпериода промышленной частоты;12. Block delay signal. It delays the input signal for half a period of industrial frequency;
13. Сумматор. Суммирует дифференциальный сигнал защиты Id с таким же сигналом, но задержанным на 10 мс. Благодаря этому обеспечивается отсутствие в выходном сигнале сумматора If первой гармоники промышленной частоты;13. The adder. Summarizes the differential protection signal I d with the same signal, but delayed by 10 ms. This ensures the absence in the output signal of the adder I f the first harmonic of the industrial frequency;
14. Второй формирователь действующего значения входного сигнала. Вычисляет действующее значение тормозного сигнала If и устанавливает на своем выходе сигнал соответствующего уровня If_RMS;14. The second driver of the effective value of the input signal. It calculates the effective value of the brake signal I f and sets the signal of the corresponding level I f _ RMS at its output;
15. Блок формирования тормозного сигнала. Формирует тормозной сигнал защиты It как сумму модулей мгновенных значений сигналов I1A, I2A и I3A;15. The block forming the brake signal. Generates a brake protection signal I t as the sum of the modules of the instantaneous values of the signals I 1A , I 2A and I 3A ;
16. Третий формирователь действующего значения входного сигнала. Вычисляет действующее значение тормозного сигнала It, и устанавливает на своем выходе сигнал соответствующего уровня It_RMS;16. The third driver of the effective value of the input signal. It calculates the effective value of the brake signal I t , and sets at its output a signal of the corresponding level I t _ RMS ;
17. Компаратор. Сравнивает действующее значение дифференциального сигнала Id_RMS с уставкой срабатывания Iср. Компаратор для обеспечения коэффициента возврата, меньшего единицы, имеет зону нечувствительности;17. The comparator. Compares the effective value of the differential signal I d _ RMS with the trip setpoint I cf. The comparator for providing a return coefficient less than one has a dead band;
18. Блок логики. Идентифицирует текущий режим работы силового трансформатора, используя входные логические сигналы.18. Block logic. Identifies the current mode of operation of the power transformer using input logic signals.
I. Режим внутреннего КЗ (Фиг.6-7).I. The internal fault mode (Fig.6-7).
Используя скорректированные по фазе и амплитуде сигналы от преобразователя сигналов 3, БФДС 4 производит вычисление дифференциального сигнала Id, а БФТС 15 - тормозного сигнала Далее ФДЗ 8 и ФДЗ 16 определяют их действующие значения. ФДЗ работает следующим образом. Входной сигнал возводится в квадрат и интегрируется двумя интеграторами, которые поочередно обнуляются с интервалом в 10 мс. Перед обнулением каждого интегратора из накопленного им значения извлекается квадрат и на выходе ФДЗ устанавливается значение, равное полученному результату. Такой способ вычисления действующего значения используется во всех ФДЗ, при этом моменты обнуления во всех блоках синхронизированы.Using the phase and amplitude-corrected signals from signal converter 3, BFDS 4 calculates the differential signal I d , and
Помимо БФДС 4 и второй цепи торможения выходы блока 3 присоединены ко второму органу блокировки 6. Данный орган предназначен для формирования блокирующего сигнала, который запрещает блоку формирования уставки срабатывания 9 вычислять уставку срабатывания защиты по тормозной характеристике только в случае отсутствия обоих сигналов I2A и I3А. Для этого орган блокировки 6 вычисляет действующие значения входных сигналов сторон трансформатора без источников питания, а именно I2A и I3А. Полученные результаты сравниваются с заданной уставкой, выбираемой таким образом, чтобы при отсутствии обоих сигналов I2A и I3А, а орган блокировки не снимал запрещающий сигнал со своего выхода под действием случайных помех в канале измерения. Если в первичной цепи протекает ток хотя бы по одной из сторон, не имеющей источника питания, то уставка срабатывания Iср определяется в соответствии с тормозной характеристикой (Фиг.5) в зависимости от величины тормозного сигнала It_RMS. При отсутствии обоих сигналов I2A и I3А появляется запрещающий сигнал от второго органа блокировки 6, и уставка срабатывания остается постоянной и определяется начальным током срабатывания Iср0. Параметры тормозной характеристики определяются начальным током торможения It0, коэффициентом торможения Kt, начальным током срабатывания Iср0 и задаются соответствующими уставками.In addition to the BFDS 4 and the second braking circuit, the outputs of block 3 are connected to the second blocking element 6. This body is designed to generate a blocking signal, which prevents the block for generating the setpoint of operation 9 from calculating the setpoint of operation of the protection according to the braking characteristic only in the absence of both signals I 2A and I 3A . To do this, the locking unit 6 calculates the effective values of the input signals of the sides of the transformer without power sources, namely I 2A and I 3A . The results obtained are compared with a preset setting selected in such a way that, in the absence of both signals I 2A and I 3A , the interlock does not remove the inhibit signal from its output under the influence of random noise in the measurement channel. If in the primary circuit current flows on at least one of the sides that does not have a power source, then the response setting I cf is determined in accordance with the braking characteristic (Figure 5) depending on the value of the brake signal I t _ RMS . In the absence of both signals I 2A and I 3A , a inhibitory signal from the second blocking element 6 appears, and the pickup setting remains constant and is determined by the initial pickup current I cf0 . The parameters of the braking characteristic are determined by the initial braking current I t0 , the braking coefficient K t , the initial actuation current I cf0 and are set by the corresponding settings.
При КЗ в защищаемом трансформаторе сигнал в дифференциальной цепи пропорционален току замыкания. Если действующее значение дифференциального сигнала Id превышает уставку срабатывания Iср, получаемую от блока 9, то компаратор 17 срабатывает и устанавливает на своем выходе сигнал логической единицы. При снижении дифференциального сигнала ниже уставки возврата компаратор устанавливает на своем выходе логический нуль, возвращаясь тем самым в исходное состояние.With a short circuit in the protected transformer, the signal in the differential circuit is proportional to the fault current. If the effective value of the differential signal I d exceeds the setpoint of operation I cf received from block 9, then the
Одновременно с этим первая цепь торможения 7 формирует тормозной сигнал для отстройки от БТН. Поскольку в качестве первичных датчиков тока используются датчики с сердечником из немагнитного материала, которые не насыщаются при протекании первичных токов с апериодическими составляющими, то при внутреннем КЗ дифференциальный сигнал всегда остается синусоидальным, в то время как при БТН дифференциальный сигнал, кроме основной, содержит вторую гармонику и гармоники более высоких порядков. Апериодическая составляющая тока КЗ значительно ослабляется такими датчиками и можно считать, что она полностью затухает за полпериода промышленной частоты. Предложенная схема, включающая в себя блок задержки 12 и сумматор 13, исключает первую гармонику в своем выходном сигнале If, позволяя тем самым выполнять блокирование защиты в режимах бросков тока намагничивания по наличию второй гармоники в дифференциальном токе. Действующее значение тормозного сигнала If_RMS поступает на первый вход первого органа блокировки 10, а действующее значение дифференциального - на второй вход. Первый орган блокировки определяет отношение входных сигналов по формулеAt the same time, the first braking circuit 7 generates a brake signal for detuning from the BTN. Since sensors with a core of non-magnetic material are used as primary current sensors, which are not saturated during the flow of primary currents with aperiodic components, with an internal short-circuit the differential signal always remains sinusoidal, while with BTN the differential signal, except the main one, contains a second harmonic and harmonics of higher orders. The aperiodic component of the short-circuit current is significantly attenuated by such sensors, and we can assume that it completely attenuates in half a period of industrial frequency. The proposed circuit, which includes a
где
Далее полученный результат сравнивается блоком 10 с заданной уставкой. Если уставка больше полученного соотношения, то на выходе органа блокировки 10 устанавливается сигнал логической единицы, запрещающий срабатывание реагирующего органа 11. Если уставка меньше полученного соотношения, то на выходе блока устанавливается логический нуль. Так как в режиме внутреннего КЗ сигнал If быстро затухает и становится равным нулю (Фиг.6), то в определенный момент после сравнения с уставкой на выходе блока 10 запрещающий сигнал снимается.Next, the result obtained is compared by block 10 with a given setting. If the setpoint is greater than the received ratio, then the output of the blocking organ 10 is set to a signal of a logical unit prohibiting the response of the reacting
Блок логики 18 идентифицирует текущий режим работы силового трансформатора, используя входные логические сигналы. В нормальном режиме работы силового трансформатора БЛ находится в исходном состоянии и его выходной сигнал равен нулю. При одновременном срабатывании компаратора 17 и снятии блокирующего сигнала первым органом блокировки 10 блок 18 переводится в состояние тревоги и запускает выдержку времени длительностью 10 мс. По истечении выдержки времени блок логики снова производит проверку входных сигналов. Если при этом состояние сигналов не изменилось, то текущий режим работы трансформатора признается аварийным и на выходе блока устанавливается сигнал логической единицы. Если же при этом компаратор 17 вернулся в исходное состояние или появился запрещающий сигнал от первого органа блокировки 10, то текущий режим работы трансформатора признается неаварийным и блок логики 18 возвращается в исходное состояние. Так как через 10 мс после перевода в режим тревоги сигналы на входе БЛ не изменяются (Фиг.7), то текущий режим работы защищаемого трансформатора признается аварийным и производится выдача команды на отключение выключателей силового трансформатора.The
II. Режим БТН (Фиг.8-9).II. BTN mode (Figs. 8-9).
При включении защищаемого трансформатора на холостой ход или при отключении внешнего КЗ по стороне питания протекает однополярный или разнополярный бросок тока намагничивания. В таком режиме действующее значение дифференциального сигнала Id превышает уставку срабатывания Iср и вызывает срабатывание компаратора 17.When the protected transformer is turned on at idle or when the external short circuit is turned off, a unipolar or bipolar magnetization current surge occurs on the supply side. In this mode, the effective value of the differential signal I d exceeds the setpoint operation I cf and causes the
В то же время на выходе сумматора 13 формируется сигнал, обусловленный высшими гармониками БТН, который приводит к тому, что результат вычисления процентного отношения между действующими значениями сигналов Id_RMS и
Предлагаемое устройство содержит датчики тока с немагнитным сердечником, которые не насыщаются при протекании токов большой кратности. Отсутствие насыщения исключает появление второй гармоники в дифференциальном токе и повышает быстродействие защиты в режимах внутренних КЗ любой кратности. Кроме того, апериодическая составляющая тока КЗ значительно ослабляется такими датчиками и можно считать, что она не влияет на быстродействие защиты. Отсутствие насыщения исключает также появление переходного тока небаланса при внешних КЗ, а также уменьшает как установившийся ток небаланса, так и его приращение при росте сквозного тока через силовой трансформатор. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет снизить минимальный ток срабатывания защиты и уменьшить коэффициент наклона тормозной характеристики. В максимальных нагрузочных режимах ток срабатывания предлагаемого устройства увеличивается незначительно, позволяя тем самым повысить чувствительность защиты к витковым замыканиям в силовом трансформаторе.The proposed device contains current sensors with a non-magnetic core, which are not saturated during the flow of currents of high multiplicity. The absence of saturation excludes the appearance of a second harmonic in the differential current and increases the speed of protection in internal short-circuit modes of any multiplicity. In addition, the aperiodic component of the short-circuit current is significantly attenuated by such sensors and we can assume that it does not affect the speed of protection. The lack of saturation also eliminates the appearance of a transient unbalance current with external short-circuit, and also reduces both the steady-state unbalance current and its increment with an increase in the through current through the power transformer. Thus, the proposed device can reduce the minimum operating current protection and reduce the slope of the braking characteristic. Under maximum load conditions, the response current of the proposed device increases slightly, thereby increasing the sensitivity of the protection to coil faults in the power transformer.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012123731/07A RU2497256C1 (en) | 2012-06-07 | 2012-06-07 | Device for differential protection of power transformer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012123731/07A RU2497256C1 (en) | 2012-06-07 | 2012-06-07 | Device for differential protection of power transformer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2497256C1 true RU2497256C1 (en) | 2013-10-27 |
Family
ID=49446882
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012123731/07A RU2497256C1 (en) | 2012-06-07 | 2012-06-07 | Device for differential protection of power transformer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2497256C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2589716C1 (en) * | 2015-05-22 | 2016-07-10 | Роман Александрович Шестак | Method for offset of magnetisation current rush during connection under voltage for transformer differential protection |
RU2593380C1 (en) * | 2015-05-22 | 2016-08-10 | Роман Александрович Шестак | Device for offset from magnetisation current rush during connection under voltage for transformer differential protection |
RU2680817C1 (en) * | 2018-02-20 | 2019-02-27 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Power transformer protection package |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU792461A1 (en) * | 1978-06-21 | 1980-12-30 | Горьковское Отделение Ордена Октябрьской Революции Всесоюзного Государственного Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института Энергетических Систем И Электрических Сетей "Энергосетьпроект" | Transformer differential protection device |
SU1274054A1 (en) * | 1985-05-29 | 1986-11-30 | Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова | Device for differential protection of transformer |
WO2005008886A2 (en) * | 2003-07-11 | 2005-01-27 | Alcatel | Digital image context compression |
RU2368990C1 (en) * | 2008-06-16 | 2009-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Карачаево-Черкесская государственная технологическая академия" | Electronic device for fast blocking of transformer differential protection |
WO2020058886A1 (en) * | 2018-09-19 | 2020-03-26 | Beijing Bytedance Network Technology Co., Ltd. | Fast algorithms for adaptive motion vector resolution in affine mode |
-
2012
- 2012-06-07 RU RU2012123731/07A patent/RU2497256C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU792461A1 (en) * | 1978-06-21 | 1980-12-30 | Горьковское Отделение Ордена Октябрьской Революции Всесоюзного Государственного Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института Энергетических Систем И Электрических Сетей "Энергосетьпроект" | Transformer differential protection device |
SU1274054A1 (en) * | 1985-05-29 | 1986-11-30 | Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова | Device for differential protection of transformer |
WO2005008886A2 (en) * | 2003-07-11 | 2005-01-27 | Alcatel | Digital image context compression |
RU2368990C1 (en) * | 2008-06-16 | 2009-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Карачаево-Черкесская государственная технологическая академия" | Electronic device for fast blocking of transformer differential protection |
WO2020058886A1 (en) * | 2018-09-19 | 2020-03-26 | Beijing Bytedance Network Technology Co., Ltd. | Fast algorithms for adaptive motion vector resolution in affine mode |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
ДМИТРИЕНКО A.M. Дифференциально-токовая защита трансформаторов. - Электричество, No.2, 1975, с.1. * |
ДМИТРИЕНКО A.M. Дифференциально-токовая защита трансформаторов. - Электричество, №2, 1975, с.1. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2589716C1 (en) * | 2015-05-22 | 2016-07-10 | Роман Александрович Шестак | Method for offset of magnetisation current rush during connection under voltage for transformer differential protection |
RU2593380C1 (en) * | 2015-05-22 | 2016-08-10 | Роман Александрович Шестак | Device for offset from magnetisation current rush during connection under voltage for transformer differential protection |
RU2680817C1 (en) * | 2018-02-20 | 2019-02-27 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Power transformer protection package |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hamilton | Analysis of transformer inrush current and comparison of harmonic restraint methods in transformer protection | |
CN108957183B (en) | Method and device for monitoring direct current magnetic bias of transformer | |
NZ536831A (en) | Instantaneous overcurrent element for heavily saturated current in a power system | |
KR20170131705A (en) | Method and apparatus for identifying phase-out of circuit breakers based on voltage | |
RU2497256C1 (en) | Device for differential protection of power transformer | |
KR100568968B1 (en) | Compensated current differential relaying method and system for protecting transformer | |
CN105140893A (en) | Differential protection current transformer (CT) saturation recognition method | |
Hunt et al. | Practical experience in setting transformer differential inrush restraint | |
Madzikanda et al. | A practical look at harmonics in power transformer differential protection | |
Guzman et al. | Transformer modeling as applied to differential protection | |
Chowdhury et al. | Determining CT requirements for generator and transformer protective relays | |
JPH04229015A (en) | Transformer differential relay | |
RU2589716C1 (en) | Method for offset of magnetisation current rush during connection under voltage for transformer differential protection | |
EP0506035B1 (en) | Method and device for detecting saturation in current transformers | |
Cimadevilla | Inrush currents and their effect on protective relays | |
Czaja | Examination of the impact of design of a residual current protective device on the release frequency range | |
CN104052080A (en) | Method for forecasting voltage sags generated by excitation inrush current of transformer | |
CN109149518B (en) | Method and system for identifying current transformer saturation based on sampling value sudden change | |
CN109375131B (en) | Method and system for identifying saturation speed and saturation depth of current transformer | |
JPH10309031A (en) | Leak detector for both ac and dc | |
CN105957696B (en) | Current transformer for DC resistance measurement and preparation method thereof | |
Czapp et al. | Improving sensitivity of residual current transformers to high frequency earth fault currents | |
Kumar et al. | Elimination of DC component and identification of inrush current using harmonic analysis for power transformer protection | |
Spoljaric et al. | Measurement system for transformer inrush current higher harmonics determination | |
Kasztenny et al. | A new inrush detection algorithm for transformer differential protection |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170608 |