SU688947A1 - Устройство дл дифференциально-фазной защиты электроустановки - Google Patents

Description

3

равной 40%, то ток небаланса в описанном режиме будет равен 0,225-0,28 номинального тока только за счет небаланса из-за регулировани . Отсюда очевидна невозможность снижени  тока срабатывани  (по крайней мере в режиме перегрузки) ннже 0,3-0,35 номинального тока при использовании описанного выше реле. Такой ток срабатывани  может не обеспечить достаточно высокой чувствительности защиты при некоторых витковых замыкани х взащиа;аемом трансформаторе.

Прототипом изобретени   вл етс  последнее из перечисленных реле.

Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности и селективности устройства при сохранении его быстродействи .

Поставленпа  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  дифференциально-фазной защиты электроустановки с регул тором напр жени , введены фильтр третьей гармоники дифференциального тока, блок торможени  в установившемс  режиме, два дифференцирующих блока, два блока временибй иам ти, три ключа и блок выдержки времени, при этом вход фильтра третьей гармоники дифференциального тока соединен с блоком нреобразовани  выходных величин , выход - с первым входом первого блока временной иам ти и первым из основных входов первого ключа, входы блока тормол ени  в установившемс  режиме соединены с выходами блока преобразовани  выходных величин, выход соединен с входом первого дифференцирующего блока, вторым основным входом первого ключа, а также с основным и управл ющим входами второго ключа, выход первого дифференцирующего блока соединен со вторым входом первого блока временнбй иам ти, третий вход которого соединен с регул тором напр жени  защищаемого объекта, а выход - с управл ющим входом первого ключа, выход которого соединен со вторым входом блока сравнени , выход преобразовател  дифференциального тока соединен с основным входом третьего ключа и с входом второго дифференцирующего блока, выход которого соединен с иервым входом второго блока временнбй пам ти, его выход с управл ющим входом третьего ключа, выход которого через блок выдержки времени соединен с третьим входом блока сравнени , выход второго ключа соединен с четвертым входом блока сравнени , а выход блока торможени  в переходных режимах соедииен с четвертым входом первого блока временнбй пам ти и вторым входом вто . рого блока временной пам ти.

На чертеже изображена структурна  схема устройства. .

Выходы трансформаторов тока соединены с блоком 1 нреобразовани  выходных величин, а его выходы - с блоко.м торможени  в установившемс  режиме 2 (БТ).

БТ 2 предназначен дл  обеспечени  необходимой тормозной характеристики устройства и имеет сигнал на выходе, пропорциональный разности суммы модулей токов 5 плеч защиты и дифференциального тока. Такой алгоритм действи  БТ 2 обеспечивает максимальный тормозной сигнал на его выходе при внешнем коротком замыкании со сдвигом токов на 180 эл. град, и отсутствие тормозного сигнала при внутреннем коротком замыкании и отсутствии сдвига между токами. При необходимости вместо описанного блока может быть применен любой другой, дающий аналогичный эффект.

По цени дифференциального тока БТ 2 св зан с преобразователем дифференциального тока 3 (ПДТ), блоком торможени  в переходных режимах 4 (БТП) и фильт0 ро.м торможени  по третьей гармонике дифференциального тока 5 (ФТТ).

Схема преобразовател  дифференциального тока 3 содержит элемент, расщепл ющий поступающий на него сигнал, пропор5 циональный дифференциальному току, в трехфазную систему с пос.чедующим выпр млением и сглаживанием и предназначена дл  преобразовани  неременного сигнала , пропорционального дифференциальiO ному току, в соответствук;щий сигнал носю нного тока.

БТП 4 предназначен дл  торможени  защиты в переходных режимах броска тока намагничивани  и внешнего короткого за5 мыкани . Он может быть выполнен на осjjOBe схемы, сравнивающей амплитуды волн полуиериодов дифференциального тока,выдел ющей четные гармоники из дифференциального тока, и на других известных 0 принципах.

ФТГ 5 предназначен дл  торможени  устройства в режиме работы защищаемого трансформатора с перевозбуждением, например , если он включен на отключенную 5 с обратной стороны линию электропередачи высокого напр жени .

К выходу ПДТ 3 подключен дифференцирующий блок 6 (ДБ), который предназначен дл  вы влени  резкого изменени  0 сигнала на выходе схемы преобразовани  дифференциального тока 3.

К выходу ДБ 6 подключен блок временнбй иам ти 7 (ВП), предназначенный дл  запоминани  наличи  сигнала на его входе 5 на врем , равное, например, 2-3 периодам промышленной частоты.

К выходу блока ВП 7 подключен ключ 8, предназначенный дл  коммутации сигнала, снимаемого с ПДТ 3, на блок выдержки 0 времени 9 (ВВ).

Блок выдержки времени 9 предназначен дл  задержки подаваемого с ключа 8 сигнала на врем , равное, например, 1/4 периода промышленной частоты. К выходу блока ВВ 9 нодключен вход 10 блока сравнени  11 (БС). Блок сравнени  11 имеет четыре входа и один выход. Вход 10 БС И нредназначен дл  действи  на срабатывание, вход 12 - дл  загрублени  устройства до уровн  тока срабатывани  защиты, равного, например, 0,4 номинального и выше в зависимости от величины поступающего на него сигнала, вход 13 - дл  интенсивного торможени  при внешних коротких замыкани х, вход 14 - дл  торможени  в переходных режимах . К выходу БС 11 присоединен реагирующий орган 15, предназначенный дл  выдачи сигнала на отключение защищаемого 15 трансформатора. Ключ 16 по пепи управлени  црисоедц- нен к блоку торможени  БТ 2 и предназначен дл  коммутации сигнала, также поступающего с БТ 2 на вход 13 БС 11. Дифференцирующий блок ДБ 17, подключенный к выходу блока БТ 2, предназначен дл  выполнени  функций, аналогичных функци м блока ДБ 6. Блок временной пам ти 18 (ВП) также 25 выполн ет функции, аналогичные функци м блока ВП 7, но запоминает сигнал на врем , равное, нанример, 4-5 периодам промышленной частоты. Ключ 19 предназначен дл  коммутации целого р да загрубл ютцих сигналов па вход 12 БС 11. К таким сигналам относ тс  сигнал о работе устройства регулировани  напр жени  под нагрузкой, сигналы от ФТГ 5, БТ 2. Кроме того, ключ 19 дает возможность регулировани  начального загрубл ющего сигнала, обеспечивающего ток срабатывани  защиты при открытом положении ключа 19, на уровне, например. 0,3-0,5, номинального тока защип аемого 10 трансформатора. Входы блоков временной пам ти ВП 7 и ВП 18 соединены с выходом б,пока БТП 4 дл  того, чтобы обеспечить с помощью этих блоков открытое состо ние ключей 8 и 19 в течение всего времени переходного процесса. Вход 14 блока сравнени  И соединен с выходом блока БТП 4 дл  обеспечени  торможени  при переходных процессах бросков тока намагничивани  и внешних коротких замыкани х. Предлагаемое устройство работает следуюн;им образом. При коротком замыкании в зоне защиты сигнал на выходе ПДТ 3 резко увеличиваетс  и на выходе дифференцирующего блока ДБ 6 по вл етс  положительный сигнал, под воздействием которого срабатывает блок временной пам ти ВП 7, запомина  факт по влени  положительного сигнала на своем входе на врем , равное 2-3 периодам нромып.1ленной частоты. Под воздействием сигнала, поступающего с блока ВП 7, ключ 8 открываетс  на то же самое 5 10 20 30 35 15 50 55 60 65 врем , равное 2-3 периодам, и пропускает сигнал с ПДТ 3 через блок ВВ 9 на блок сравнени  БС 11. Так как на тормозные входы блока сравнени  11 в этом режиме сигиалы не поступают, на его выходе по вл етс  сигнал, поступающий па реагирующий орга}1 15. Последний срабатывает и выдает сигнал па отключение защищаемого объекта . Если внутрепнее короткое замыкание сопровождаетс  по влением значительно апериодической составл ющей в первичном токе и переходными процессами в трансформаторах тока, то в течение всего времсни переходного процесса на выходе блока БТП 4 имеетс  сигнал, поддерживающий блок ВП 7 и ключ 8 в открытом состо нии, т. е. обеспечивающий выдачу/ сигнала, пропорционального дифференциальному току. на вход 10 блока сравнени  И. На вход 14 БС 11 в этом режиме поступает сигнал от БТП 4. который оказывает действие, обратное действито сигнала, поступающего на вход 10 БС 11, т. е. тормоз щий защиту. Кооме того, в этом режиме сигнал с блока БТП 4 открывает также блок ВП 18 и ключ 19. С ключа 19 па вход 12 БС 11 также подаетс  дополнительный тормозной снгггал. загрубл юищй ток срабатывани  примерно до уровн  0.4 номинального -ока зани1Щ,аемого трансформатора. Срабатывание заи1;иты происходит в тот момент, когда действие сигна.та, пропорционального дифференциальному току и поступающего на вход 10 БС 11, преодолеет тормозное действие сигналов, поступаюн их на входы 14 н 12 БС 11. Быстродействие устройства, как и быстродействие известных устройств обеспечиваетс  за счет правильного выбора типа БТП 4 и ве, сигнала, подаваемого с него на БС 11. При внтковом замыкании на зап1.ин1;аемом трансформаторе дифференциальный ток может весьма лтпл (ориентировочно 15-20% номинального тока). При этом заметного переходного процесса в трансформаторах тока плеч з нхиты ожидать не приходитс , на выходе БТП 4 также практически не будет сигнала и зангита сработает со своим мини%тальным током срабатывани , paвны т орнентироночтю 10% номинального тока по цепи: блок 1.ПДТЗ, ДБ б, ВП 7, ключ 8. ВВ 9, БС 11, РО 15. Чувствительность злщитьт в этол режште определ етс  конструкцией ПДТ 3. б пока ДБ 6 и максимальным уровнем ЧУВСТВИтельносттт реагнруюп1его органа 15. При действии стройства рег лрпован1т  напр жени  занипн емого тр нссЬорлтатора под нагп зкой (РПН) ток R диЛферогнтнзл-т пп также возрасти, в результ - чего под воздействием сигнала с ДБ G может сработгть блок ВП 7, ключ 8 откроетс  и на вход 10 БС 11 поступит сигнал , пропорциональный дифференциальному току. Дл  того, чтобы защита в этом режиме не подействовала ложно, сигнал от РПН заводитс  на блок ВП 18, который открывает ключ 19 и загрубл ет защиту на все врем  действи  РПН до уровн  примерно 0,4 номинального тока защищаемого трансформатора (или выше, если на ключ 19 поступают дополнительные тормозные сигналы от блоков БТ 2 или ФТГ 5). Величина тока срабатывани  защиты в этом режиме может быть изменена, если токи небаланса в номинальном режиме окажутс  соизмеримыми с этой величиной (наиримеп , нри больщом диапазоне регулировани  напр жени ). Блок выдержки времени ВВ 9, задержива  рабочий сигнал примерно на 1/4 периода промышленной частоты, обеспечивает в этом режиме надежное несрабатывание защиты за счет опережающего действи  тормозного сигнала. При включении защищаемого трансформатора на холостой ход возникнуть большой по велнчине бросок тока намагничивани . В этом случае устройство заиускаетс  по рабочей цепи, как было опнсано вынте и на в.ход 10 БС II поступает рабочи сигнал. Недействие заншты обеспечиваетс  за счет тормозного действи  БТП 4. Если при включении защищаемого трансформатора броска тока намагничивани  не возникает, а дифференциальный ток увеличиваетс  на величину устаиовивщегос  значени  тока намагничивани , то отключение защиты обеспечиваетс  выбором минимальрого тока срабатывани , большего установившегос  тока намагничивани , т. е. регулировкой чувствительности реагирующего органа РО 15. При увеличении тока намагничивани  защищаемого трансформатора за счет его перевозбуждени , например, при отключении с обратного конца линии электропередачи высокого напр жени , второй конец которой осталс  подключенным к защищаемому трансформатору, несрабатывание защиты обеспечиваетс  за счет фильтра торможени  от третьей гармоники дифференциального тока ФТГ 5, сигнал с выхода которого приводит к срабатыванию блока ВП 18 и открытию ключа 19, через который этот сигнал поступает на вход 12 БС 11 и топмозит устройство в течение всего времени работы защищаемого трансформатора с перевозбуждением. При подключении к защищаемому трансформатору дополнительной нагрузки дифференциальный ток также может скачкообразно возрасти. При этом несрабатывание защиты обеспечиваетс  за счет блока торможени  БТ 2. Как отмеч лос. .ытне, сигнал на выходе БТ 2 nponoDuno:ia. разности суммы модулей токов плеч защиты и модул-  дифференциального тока. Этот сигнал максимален при сдвиге токов в плечах зан1иты иа 180 эл. град, и равен нулю нри сдвиге, равном 0. При работе защищаемого трансформатора под нагрузкой сигнал на выходе БТ 2 увеличиваетс  с ростом тока нагрузки. Таким образом при скачкообразном росте нагрузки сигнал на выходе блока БТ 2 также скачкообразно возрастает и на выходе блока ДБ 17 по вл етс  положительный сигнал, который запускает блок ВП 18, в результате чего открываетс  ключ 19 и сигнал с БТ 2 поступлет на вход 12 БС 11, обеспечива  загрублепие защиты в функции от тока нагрузки з.9щин1аемого трансформатора. Ток срабатывани  защиты при этом всегда остаетс  выще тока небаланса. При коротком замыкании вне зоны заИ1ИТЫ сигнал на выходе блока торможени  БТ 2 резко возрастает. Если он превышает величину, еоответствующую вытекающему из чоиьг защиты току, примерно равному 200% номинального, открываетс  ключ 16 и сигнал с блока БТ 2 поступает на вход 13 БС 11, обеспечива  интенсивное торможение и несрабатывание защиты в этом режиме . Если внешнее короткое замыкание сопровождаетс  переходным процессом, то несрабатывание защиты обеспечиваетс  дополнительно блоком торможени  БТП 4. Таким образом предлагаемое устройство дл  дифференциально-фазной защиты обладчет высокой чувствительностью, в том числе к развивающимс  витковым замыкани м , а также высокой селективностью как в режиме нормальной работы, так и при внешних коротких замыкани х. BiiicoKoe быстродействие защиты обеспечиваетс  использованием блока торможени  БТП 4, сигнал на выходе которого складываетс  из двух составл ющих, одной, пропорциональной разности амплитуд различных по.лупернодов дифференциального тока, и дпугои. пропорциональной величнно втппой гчпмоники этого тока. В качестве БТП 4 может быть использован любой дпугоч аналогт т-1ьтй б.лок, обесГОЧИВЯЮП1ПП достаточное быстродействие и падежное торможение в переходных режимах ВНРП1НИХ коротких зрмыканий. И кафедре электрических станций Нов сибрпского электротехнического института в насто щее врем  разрабатываетс  по .л aвтпм иI p гI op гтnoйcтвo ДЛЯ контрол  ксппавности блоков описанного выше устройства защиты. Опыт разработки такого рода тестовых устройств показывает, что их применение позвол ет сохранить аппаратную надежность устройств-а несмотр  на усложнение его схемы на уровне известных устройств. Ппедлагаел-toe устройство было испытано в НИЛ кафедры электрических станций Новосибирского электротехнического института . Эксперименты показали, что минимальный ток срабатывани  устройства может быть ориентировочно прин т равным 10% номинального, а в установившихс  режимах , внешних коротких замыканий устройство донускает иогрешность в модуле токов плеч, равную 70-90%, сопровождаюшуюс  угловой погрешностью в 60-80 эл. град.

Несрабатывание заш,иты в переходных режимах броска тока намагничивани  и внешних коротких замыканий обеспечивалось соответствуюшей регулировкой блока торможени  БТП 4.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 311330, кл. Н 02 Н 3/28, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР Afb 473254, кл. Н 02 Н 3/28, 1975.