SU1434521A1

SU1434521A1 - Устройство защиты шин и питаемых присоединений

Info

Publication number: SU1434521A1
Application number: SU864084390A
Authority: SU
Inventors: Владимир Федорович Коротков; Лев Михайлович Колесов; Николай Владимирович Покровский
Original assignee: Ивановский энергетический институт им.В.И.Ленина
Priority date: 1986-07-07
Filing date: 1986-07-07
Publication date: 1988-10-30

Abstract

Изобретение относитс к релейной защите электрических систем и может быть использовано, например, в качестве быстродействующей защиты шин 6-10 кВ и резервной защиты питаемых присоединений. Целью изобретени вл етс повьшение чувствительности устройства к коротким замьшани м на шинах. Поставленна цель достигаетс за счет использовани в устройстве основанной на фазовом принципе блокировки при внешних коротких замыкани х (к.з.) на питающих присоединени х. При к.з. на одном из питающих присое- с „отр. динении /, 3 токи в них оказываютс противоположными по фазе и с выходов двухпол рных датчиков 25-27 тока через диоды 28-33 на резисторы 34, 35 подаютс сигналы, соответствующие синусоидальному напр жению при двух- S

Description

Од

//а откп. шин

D1 tsD

Фаг

11олупериодном напр жении. В момент Максимума напр жени на одном из резисторов 34, 35 имеетс напр жение на другом резисторе, что приводит к отсутствию сигнала на выходе логического элемента НЕ 53 и блокировке защиты . При к.з. на шинах или питаемых йрисоединени к токи в питающих присоединени х 2, 3 совпадают по фазе

на резисторы 34, 35 подаютс сигна , соответствующие синусоидальному

апр жению при однополупериодном ыпр млении. В момент максимума сигала на одном из резисторов 34, 35 игнал на другом резисторе равен ну- . При этом на выходе элемента 53 имеетс сигнал, разрешающий ;| ействовать защите. При к.з. на ши- ах в питающих присоединени х 2, 3 Протекают токи к.з., а в питаемых - токи нагрузки. Срабатывают первьш 36 и второй 38 измерительные элементы , а третий 39 не срабатывает, и устройство действует на отключение шин без выдержки времени. При к.з. на одном из питаемых присоединений j4-6 на входе одного из датчиков 20-22 |тока поврежденного присоединени имеетс ток к.з., срабатывают второй 38 и третий 39 измерительные элементы, и устройство действует на отключение шин с выдержкой времени. Таким образом , при наличии нескольких питающих присоединений за счет наличи блокировки устройства при внещнем к.з. на одном из них, отпадает необходимость при выборе параметров срабатывани устройства отстраиватьс от суммы токов небаланса и токов подпитки от электродвигателей нагрузки, что обеспечивает более высокую чувствительность к к.з. на шинах. 3 ил.

1

Изобретение относитс к релейной защите электрических систем и может быть использовано, например, в качес ре быстродействующей защиты щин 6- 10 кВ и резервной защиты питаемых Присоединений.

; Цель изобретени - повыщение чувствительности устройства к коротким замыкани м (к.з.) на шинах.

На фиг. 1 показаны схема сети и структурна схема устройства защиты дл секции шин с двум питающими присоединени ми и трем питаемыми присоединени ми, одно из которых-имеет мощную синхронную нагрузку; на фиг. 2 и 3 - графики, по сн ющие работу устройства. На фиг. 1 показаны следующие элементы электрической сети: 1 - секци иган, защищаема уст ройством 2 и 3 - питающие присоединени ; 4 - питаемое присоединение с мощной электродвигательной нагрузкой; 5 и 6 - питаемые присоединени , к которым подключены трансформаторы 7-11 тока и выключатели 12-16 присоединений .

Устройство защиты шин и питаемых присоединений содержит датчики 17-18 тока Питающих присоединений, выходы

которых включены на соответствующие входы элемента 19 суммировани . Выходы датчиков 2,0-22 тока питаемых присоединений соединены с соответствующуми входами первого элемента 23 выделени максимального сигнала. Один из входов второго элемента 24 выделени максимального сигнала соединен с выходом элемента 19 суммирова

ни , а второй вход - с выходом первого элемента 23 выделени максимального сигнала. Двухпол рные датчики 25-27 тока подключены к трансформаторам тока 7 и 8 питающих присоединений

и к трансформатору 9 тока питаемого присоединени с мощной электродвигательной нагрузкой (двухпол рные датчики тока устанавливаютс на тех питаемых присоединени х с электродвигательной нагрузкой, дл которых при согласовании тока срабатывани защиты шин с током срабатывани блокировки этого присоединени не обеспе- Чиваетс требуема чувствительность

защиты шин). Однопол рные первые выводы выпр ми те л ьньг5{ диодов 28-30 первой группы и диодов 31-33 второй группы объединены и соединены соответственно с одним из выводов.резне10

20

торов 34 и 35. К однопол рным выводам двухпол рных датчиков 25-27 тока подключены вторые выводы диодов 28- 30 первой группы, а к выводам противоположной пол рности двухпол рных датчиков тока подключены вторые выводы диодов 31-33 второй группы.

При числе питающих присоединений, отличном от двух, числе питаемых присоединений , отличном от трех, и числе питаемых присоединений с мощной двигательной нагрузкой, отличном от одного, измен етс соответственно число однопол рных и двухпол рных датчиков тока, число выпр мительных диодов в каждой группировке и число входов элемента суммировани и первого элемента выделени максимал.ьно- го сигнала.

К выходу элемента 19 суг-шировани подключен первый измерительный элемент 36, выход которого соединен с одршм из входов первого логического элемента И 37. К выходу второго элемента 24 выделени максимального сигнала подключен второй измерительный элемент 38. С выходом первого элемента 23 выделени максимального сигнала соединен третий измерительный элемент 39, с выходом которого соединены входы первого логического элемента НЕ 40 и элемента 41 времени. Выход первого логического элемента НЕ 40 соединен с вторым входом первого логического элемента И 37. Выход 35 первого логического элемента И 37 соединен с одним из входов первого логического элемента ИЛИ 42, второй вход которого соединен с выходом элемента 41 времени. Выход первого логи-ДО ческого элемента ИЛИ 42 соединен со входом первого исполнительного элемента 43. Выход второго измерительного элемента 38 соединен со входом второго исполнительного элемента 44. 45 Выходы исполнительных элементов 43 и 44 соединены со входами второго логического элемента И 45, сигнал с выхода которого поступает на отключение

25

30

шин.

Объединенные однопол рные выводы диодов 28-30 первой группы соединены спервым выводом резистора 34 и первым входным зажимом дифференцирующего усилител -ограничител 46. Объединенные однопол рные выводы диодов 31-33 второй группы соединены с первым выводом резистора 35 и первым входным зажимом усилител -ограничи

тел 47. Вторые выводы резисторов 34 и 35 соединены с объединенными общими выводами двухпол рных датчиков 25-27 тока и вторыми входными зажи-с мами дифференцирующего усилител - ограничител 46 и усилител -ограничител 47. Выход дифференцирующего усилител -ограничител 46 соединен с первым входом второго логического элемента ИЛИ 48, выход которого соединен с одним из входов третьего логического элемента И 49. Вход второго логического элемента НЕ 50 соединен с выходом дифференцирующего . усилител -ограничител 46 и первым входом второго логического элемента ИЛИ 48,

Выход второго логического элемента НЕ 50 соединен с одним их входов четвертого логического элемента И 51, второй вход которого соединен с выходом третьего логического элемента И 49.Выход третьего логического элемен- . та И 49 соединен также со вторым входом второго логического элемента ИЛИ 48. Выход усилител -ограничител 47 соединен со вторьм входом третьего логического элемента И 49. Выход четвертого логического элемента И 51 соединен со входом расширител 52 импульсов , выход которого через третий логический элемент НЕ 53 соединен с третьим входом первого логического элемента И 37.

Устройство защиты шин и питаемых присоединений работает следующим образом.

Информационные параметры сигналов на выходах датчиков 17-18 и 20-22 тока пропорциональны токам в соответствующих присоединени х и завис т от коэффициентов преобразовани датчиков .

Коэффициенты передачи датчиков 17 и 18 тока питающих присоединений выбираютс такими, чтобы первый 36 и ьторой 38 измерительные элементы не срабатывали в режимах без к.з.

Коэффициенты передачи датчиков 20-22 тока питаемых присоединений выбираютс такими, чтобы третий измерительный элемент 39 не срабатывал при протекании в питаемых присоединени х токов нагрузки при к.з. на шинах.

Сигналы на выходах двухпол рных датчиков 25-27 тока по форме соот

ветствуют токам присоединений, в це1| х которых они установлены, I .При к.з. на шинах токи в питающих црисоединени х 2 и 3 совпадают по фазе. С ними совпадает по фазе и ток подпитки от синхронных электродвигателей нагрузки питаемого присоедине- йи 4. Сигналы на выходах всех дат- цкков 25-27 тока также совпадают по фазе. Поэтому в каждый полупериод открыт один из диодов 28-30 первой группы или один из диодов 31-33 второй группы и на резисторы 34 и 35 подаютс прерывистые сигналы, по оорме соответствующие синусоидальному напр жению при однополупериодном ыпр млении. При этом, например, в ikoMeHT максимального значени сигнала на резисторе 34 сигнал на резисторе 35 равен нулю и наоборот (фиг. 2 Дифференцирующий усилитель-ограничитель 46 выполнен таким, что в мо- иент времени, когда производна входного сигнала положительна, на его зыходе имеет место сигнал посто нного уровн . Поэтому моменту времени, ;согда мгновенное значение сигнала ria резисторе 34 максимально, соответствует момент исчезновени сигнала н выходе дифференцирующего усилител - |эграничител 46.

I Усилитель-ограничитель 47 преобразует сигнал с измен ющимс уровнем йа резисторе 35 в сигнал посто нного уровн .

На фиг. 2 показаны временные диа грамьат сигналов на выходах соответствующих элементов при к.з. на шинах Из этих диаграмм следует, что в момент исчезновени сигнала на выходе дифференцирующего усилител -ограничител 46 сигнал на выходе усилител - ограничител 47 равен нулю. При та- ком временном соотношении указанных сигналов равны нулю сигналы на выходах третьего 49 и четвертого 51 логических элементов И и расширител 52 импульсов, что определ ет наличие сигнала на выходе третьего логичес- кого элемента НЕ 53 и, следовательно на одном из входов логического элемента И 37.

При к.з. на шинах информационный параметр сигнала на выходе элемента 19 суммировани соответствует полному току К.З., а информационные параметры сигналов на выходах датчиков

20-22 тока питаемых присоединений - токам нагрузки.

УПМТ Уср ,ИЭ1 - Уцнт ср. ИЭ г УОТХ У ор.иэЗ0

5

0

5

Q

55

0

Следовательно, в рассматриваемом режиме срабатьшают первый 36 и второй 38 измерительный элементы и на г их выходах по вл ютс сигналы. Третий измерительный элемент 39 не срабатывает и сигнал на его выходе и, следовательно, на входе первого логического элемента НЕ 40 не по вл етс . Таким образом, на всех трех входах первого логического элемента И 37 имеютс сигналы, следовательно на выходе этого элемента по вл етс сигнал , который через логический элемент ИЛИ 42 поступает на вход первого, исполнительного элемента 43, вызыва его срабатывание, Срабатьшание второго измерительного элемента 38 вызывает срабатывание второго исполнительного элемента 44. На оба входа второго логического элемента И 45 поступают сигналы, вызыва по вление сигнала на его выходе и действие устрой- -. ства на отключение шин. I . ,

При внешнем к.з, на одном из питающих присоединений информационный параметр сигнала на выходе элемента 19 суммировани соответствует сумме тока небаланса и тока подпитки от электродвигателей нагрузки. При этом фаза тока поврежденного питающего присоединени противоположна фазе токов других питающих присоединений. Поэтому в обеих группах,диодов 28-30 и 31-33 одновременна открыты по одному диоду. На резисторы 34 и 35 подаютс сигналы, примерно соответствующие форме напр жению при двух- полупериодном выпр млении (фиг. 3). В момент исчезновени сигнала на выходе дифференцирующего усилител -ограничител 46 имеет место сигнал на . выходе усилител -ограничител 47, что определ ет по вление сигналов на, выходах третьего 49 и четвертого

51логических элементов И. Прерывис™ тый сигнал с выхода третьего логического элемента И 31 расширителем

52импульсов преобразуетс в непрерывный сигнал, что обуславливает полное отсутствие сигнала на выходе

третьего логического элемента НЕ 53 и, следовательно, на входе первого логического элемента И 37. Благодар этому обеспечиваетс блокировка действи устройства на отключение шин, если информационньШ параметр сигнала УПИТ окажетс достаточным дл срабатывани первого 36 и второго 38 измерительных элементов.

Аналогично осуществл етс блоки- ровка действи устройства на отключение шин без выдержки времени и при внешнем к.з. на питаемом присоединении 4, на котором установлен двухпо- л рный датчик 27 тока. i

При внешнем к. з . на любом питаемом присоединении информационный параметр на выходе элемента 19 суммировани соответствует сумме токов к.з, питаюищх присоединений, а на выходе датчика тока поврежденного питаемого присоединени - полному току к.з.

При этом

УЙХ.ИЗЗ УОТХ Уср, нээ 1 т.е. третий измерительный элемент 39 срабатывает, что обуславливает исчезновение сигнала на выходе первого , логического элемента НЕ 40 и, следовательно , на одном из входов первого логического элемента И 37.

При срабатывании первого измерительного элемента 36 (при близких к.з.) когда

6Х.ИЭ1 ПИт Уср.МЭТ 1

сигнал на выходе первого логического элемента И 37 не по вл етс и устройство не действует на отключение шин без выдержки времени.

Однако при срабатывании третьего измерительного элемента 39 запускает с элемент 41 выдержки времени, посл срабатьшани которого срабатывают элемент ИЛИ 42 и исполнительный элемент 43. При внешнем к.з. на питаемом присоединении информационный параметр, определ емый током поврежденного присоединени , т.е. полным током к.з,, большим У.ПНГ определ емым суммой токов питающих присоединений . Поэтому сигнал на выходе второго элемента 24 вьщелени максимального сигнала определ етс током повреаденно го питаемого присоединени и имеет место соотношение

вх. из а- УОТХ Уср. ИЭ2 I -Т.е. срабатывает второй измеритель- ный элемент 38 и, следовательно, исполнительный элемент 44. Срабатывание исполнительных элементов 43 и 44 вы

5

25 30

с

40 i д

0

зывает срабатывание второго логического элемента И 45 и действие устройства на отключение шин, которое в данном случае происходит с выдержкой времени, осуществл резервирование отказов выключателей и .защит питаемых присоединений.

Таким образом, предлагаемое устройство срабатывает на отключение шин без вьщерж1си времени при к.з. на шинах, не срабатывает при внешних к.з. на питающих присоединени х и срабатывает на отключение шин с выдержкой времени при внешних к.з. на питаемых присоединени х сопровождающихс отказами их выключателей или заищт.

При наличии нескольких питающих присоединений за счет наличи блокировки устройства при внешнем к.з. на одном из них- отпадает необходимость при выборе параметров срабатывани устройства отстраиватьс от суммы токов небаланса и токов подпитки от электродвигателер нагрузки, что обеспечивает более высокую чувствительность устройства к к.з. на шинах .

Claims

Формула изобретени

Устройство защиты шин и питаемых присоединений, содержащее датчики тока с выводами дл подключени к каждому присоединению защищаемой секции шин, элемент суммировани , два элемента выделени максимального сигнала, три измерительных элемента, элемент выдержки времени, два логических элементам, один логический элемент ИЛИ, один логический элемент НЕ и два исполнительных элемента, причем выход каждого датчика тока питающего присоединени св зан с соответствующим входом элемента суммировани , выход элемента суммировани св зан с входом первого измерительного элемента и одним из входов второго элемента вьщелени максимального сигнала , выход которого подключен к входу второго измерительного элемента, выход каждого датчика тока питаемых присоединений соединен с соответствующим входом первого элемента выделени максимального сигнала, а его выход подключен к входу третьего измерительного элемента и св зан с вторым входом второго элемента выделени максимального сигнала, выход

первого измерительного элемента сое- |;инен с одним из входов первого логического элемента И, выход которого Св зан с одним из входов логического ЭлементаЦЛИ, выход третьего измерительного элемента св зан с входом Элемента времени и подключен к входу Логического элемента НЕ, выход кото- :)ого соединен с вторым входом пер- :зого логического элемента И, выход лемента времени св зан с вторым : ходом логического элемента ИЛИ, вы- логического элемента ИЛИ подклю- leH к входу первого исполнительного Элемента, выход которого соединен с (рдним из входов второго логического Элемента И, выход второго измеритель його элемента св зан с входом второго исполнительного элемента, выход icoToporo подключен к второму входу ВТОРОГО логического элемента И, сиг- ал с выхода которого поступает на Отключение шин, отличаю ще- ф с тем, что, с целью повышени 11увствительности к коротким замьжа- 1|1и м на шинах, в устройство дополни- ельно введены имеющие объединенный редний вывод двухпол рные датчики, оков с выводами дл подключени к всем грхтающим присоединени м и части пи- т аемых присоединений с электррдвига- т|ельной нагрузкой, две группы выпр - йнтельных диодов, два резистора, уси итель-ограничитель, дифференцирующий усилитель-ограничитель, второй ло- 11 ический элемент ИШ, второй и третий логические элементы НЕ, третий И четвертьй логические элементы И, расширитель импульсов, а первый логический элемент И выполнен с трем йходами, причем один из однопол рных выводов диодов каждой группы объе- динены между собой, к однопол рному ВЫВОДУ каждого двухпол рного датчика

5

0

5

0

5

0

тока подключен второй вывод соответствующего диода первой группы, а к выводу, противоположной пол рности каждого двухпол рного датчика подключен второй вывод соответствующего диода второй группы, объединенные выводы диодов первой группы соединены с первым выводом первого резистора и первым входным выводом дифференцирующего усилител -ограничител , объединенные выводы диодов второй группы соединены с первым выводом второго резистора и первым входнь4м выводом усилител -ограничител , вторые выводы первого и второго резисторов объединены между собой, соединены с объединенными средними выводами всех двухпол р- ных датчиков тока и подключены к второму входному выводу усилител - ограничител и второму входному выводу дифференцирующего усилител - Ограничител , выход дифференцирующего усилител -ограничител соединен с входом второго логического элемента НЕ и одним из входов второго логического элемента ИПИ, выход которого соединен с одним из входов третьего логического элемента И, выход второго логического элемента НЕ соединен с одним из входов четвертого логического элемента И, выход третьего логического элемента И соединен с вторым входом второго логического элемента ИЛИ и вторым входом четвертого логического элемента И, выход усилител -ограничител соединен с вторым входом третьего логического элемента И, выход четвертого логического элемента И св зан со входом расширител импульсов , выход которого через третий логический элемент HF св зан с третьим входом первого логического эле - мента И.

.

д:

lU

IE

ШИШ

Г-1Г

y 4

тrn ГП

n

I n n

o .J

г

-3