SU729718A1 - Устройство дл дифференциально-фазной защиты сборных шин - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области релейной защиты и может бьсть использовано дл  защиты сборных шин электростанций и подстанций, а также дл  защиты ошиновок силовых трансформаторов и автотрансформаторов. Известно устройство дифференциаль ной защиты шин, содержащее группу па раллельно включенных выпр мительных полумостов, питающихс  токами плеч защиты, тормозные и рабочие сопротив лени , трансформатор , включенный в дифференциальную цепь защиты, диодны мост и реагирующий орган и формирующее тормозной сигнал, пропорциональный абсолютному з-начению притекающих (положительных полуволн), или вытека ющих (отрицательных полуволн) токов присоединений 1. Известно также устройство диффере циальной защита с торможением на выпр мленных токах, содержащее пусково и избирательный орган, логическую часть и датчики тока и формирующее тормозной сигнал, пропорциональный разности между арифметической суммой токов присоединений и модулем ди фференциального тока. Оба устройства  вл ютс  дифференциальньпии защитами с торможением с присущим им недс статочным быстродействием и селективностью. Кроме того, защиты с торможением снижают свою чувств1;тельность к внутренним коротким замыкани м при наличии токов отсоса . Известно также устройство дифференциально-фазной защиты, содержащее нелинейные датчики тока, резисторы в цепи каждого датчика, схему преобразовани  входных величин, схему сравнени  на резисторах, шунтированных стабилитронами , и пpиcoeдиE eнный к ней через емкости реагирующий орган. Однако и это устройство не может обеспечить селективности действи  защиты в переходных режимах внешнего короткого .замыкани  в услови х предельно искаженной информации от трансформаторов тока поврежденных присоединений и сохранение быстродействи  при внутренних коротких замыкани х. Кроме того, известно устройство, содержащее датчики тока, включенные в каждое плечо защиты, многоплечевой диодный мост со-средней точкой, присоединенную к нему схему сравнени , на выход которой подключен выпр мительный мост, вы витель факта несовпадени  во времени дифференциального

и суммарного токов, пороговый орган, фазный орган, пусковой орган, логический блок и и датчик дифференциального тока, при этом средн   точка упом нутого диодного моста соединена через пороговый орган с одним из вхоДюв схемы сравнени , другие входы которой соединены с отрицательными выходами многоплечевого моста, а выход порогового органа соединен с вы вителем , второй вход которого соединен с выходом датчика дифференциального тока, причем выход вы вител  соеднен с одним из входов логического блока И, второй и третий выходы которого соединены с фазным и пусковым органом соответственно, последний из них включен в дифференциальную цепь, а фазный орган подключен к выходу упом нутого выпр мительного моста 2

Однако это устройство при довольно сложном исполнении может иметь недостаточную чувствительность и быстродействие при внутренних коротких замыкани х в услови х значительно искаженной информации от трансформаторов тока или сдвинутых по фазе токах .

Цель изобретени  - повыиение чувствительности и быстродействи  защиты при внутренних коротких замыкани х .

Это достигаетс  тем, что в устройство дифференциально-фазной защиты, содержащее датчики тока, включенные в каждое плечо защиты, выходы которых присоединены к многоплечевому диодному полумосту, присоединенный к нему двуплечий блок сравнени  на резисторах , фазный орган, св занный с блоком сравнени  через выпр мительный мост, пусковой орган, логический блок И, два входа которого соединены с пусковым и фазным органами соответственно , а выход - с выходным органом , два формировател  входных логических сигналов, блок временной задержки , два логических элемента, блоки разрешени  и запрещени  срабатывани , причем пусковой орган и один формирователь входного логического сигнала включены последовательно в дифференциальную цепь между соединенными в одну точку одноименными концами вторичных обмоток датчиков тока и средней точкой блока сравнени , выход другого формировател  входных логических сигналов, подключенного к многоплечевому диодному полумосту, св зан с блоком временной задержки и одним из входов первого логического элемента , второй и третий входы последнего соединены с выходом формировател  входного логического сигнала и выходом второго логического элемента соответственно, входы же второго логического элемента соединены с выходом блока врэменной задержки и первого логического элемента, кроме того

выходы первого и второго логических элементов подключены к блокам разрешени  и запрещени  срабатывани  соответственно , выходы последних объединены и  вл ютс  одним из входов логического элемента И.

На фиг. 1 изображена функциональна схема устройства; на фиг. 2 а,б - осциллограммы токов и напр жений на элементах защиты при внутреннем и внешне коротком замыкании.

Предлагаемое устройство содержит систему сборных шин 1 с присоединени ми и линейными трансформаторами тока блок датчиков тока 2, одноименные вторичные концы которых подключены к многоплечевому диодному полумосту 3, пусковой орган 4, формирователи 5 и б входных логических сигналов , один из которых вместе с пусковым органом 4 включен в дифференциальную цепь, образованную соединением средней точки схемы 7 сравнени  с оставшимис  свободными одноименными концами датчиков, выпр мительный мост 8, фазный орган 9, блок 10 врейенной задержки, логические элементы 11 и 12, блок 13 разрешени  срабатывани , блок 14 запрещени  срабатывани  логический блок И 15 и выходной орган 16.

Claims (2)

1. Устройство работает следующим образом . В основу принципа действи  логической части схемы положено следующее свойство переходного процесса в трансформаторе тока при преимущественно активной нагрузке. При возникновении короткого замыкани , пока не насытилс  сердечник трансформатора тока, первичный ток трансформируетс  во вторичную цепь практически полностью, а ток намагничивани  равен нулю (идеальна  трансформаци ). Через некоторое врем  (в т желом переходном процессе - даже менее 5 мс) в каждом периоде от момента прохождени  первичного тока через нулевое значение в сторону пол рности апериодической слагающей трансформатор тока насыщаетс  и происходит срыв вторичного тока, когда последний быстро приобретает практически нулевую величину, а Мгновенное значение тока намагничивани  - величину приведенного первичного тока. Таким образом, передний фронт тока намагничивани  всегда отстает от переднего фронта вторичного тока. Известно , что дифференциальный ток со- из алгебраической мгновенных значений вторичных токов, но при внешних коротких замыкани х эти сумма в наиболее т желых переходных процессгис равна току намагничивани  насытившегос  трансформатора тока поврежденного присоединени г. При внутренних коротких замыкани х, если первичные тока присоединений близки по фазе друг к другу, дифференцнальный ток практически равен арифметичес кой сумме мгновенных значений вторичных токов. Следовательно, при внутрен них коротких замыкани х передние фрон ты выпр мленных дифференциального и суммы входных токов совпадают, а при внешних. - второй будет отставать от первого. По факту упом нутого отставани  можно давать запрет на срабатывание устройства. Сигналы от датчиков тока раздел ютс  по знаку- полупериода с помощью многоплечевых диодных полумостов 3 и поступают на вход схемы 7, выполненной на резисторах 17 и 18, стабилитро нах 19 и 20, и противовключенных им диодах 21 и 22, Последние позвол ют осуществить разв зку между плечами бл ка сравнени .. При внешних коротких замыкани х (см. фиг. 2,6) одновременно осуществл ют токи положительной и отрицатель ной пол рности, ПРИ этом в случае идеальной работы трансформатора тока, сигнал на входе фазного органа 9 равен нулю, а напр жение, снимаемое с плеч схемы сравнени , равно двойному напр жению стабилизации стабилитронов (2 ) при токе короткого замыкани , превышающем ток стабилизации. При достижении напр жени  в плечах схемы 7 (1,7-1,8) Hj.-f формирователь б выдает сигнал на вх-оды 11 и 10 (U) По истечении времени, выбранном меньше минимально возможного времени идеальной трансформации трансформатора тока, блок 10 выдает разрешающий сигнал Ч на вход элемента 12, на дру вом входе которого также имеетс  сигнал , так как ток в дифференциальной цепи в течение этого времени практически отсутствует и формирователь 5 не выдает сигнал на вход элемента 11, В результате совпадени  сиг налов на входе элемента 12, реализующего логическую операцию И-НЕ, на его выходе по вл етс  (U4.) , который прикладываетс  ко входу блока 13 и к одному из входов элемента 11, ;предупрежда  совпадение i на трех его входах при срывах вторичного то:ка одного из трансформаторов тока и выдаче в этом случае 1 с формирователем 5. Процесс повтор етс  в каж дом периоде при наличии апериодической составл ющей или полупериоде при ее отсутствии.. Блок 10 позвол ет з помнить нулевой потенциал на входе блока 12 на врем , большее времени максимальной продолжительности паузы во вторичном токе при его срыве, ког д отсутствует удвоение напр жени  на входе схемы сравнени , а значит - и сигнал с выхода формировател  б, Таким образом, на одном из входов логического элемента И 15 посто нно будет сигнал О и срабатывание пускового 4 и фазного 9 органов и.зза значительных погрешностей тпансформатора тока не вызовет излишнее срабатывание выходного органа 16. При этом формирование сигналов от дифференциальной цепи формирователем б производитс  на определенном уровне . Это позвол ет расширить функциональные возможности логической части схемы при исчезновении пауз в дифференциальном токе и следовательно, уменьшить угол блокировки фазного органа . При внутренних коротких замыкани х (см, фиг. 2,а) напр жение на входе формировател  6 не превышает OCT- ° следний не выдает сигнал (Uj) на логическую часть схемы, состо ние которой не измен етс  в течение всего процесса, На выходе элемента 12 будет посто нно присутствовать сигнал i и при совпадении сигналов от пускового 4 , фазно1:о 9 органов и блока 10 защита приходит в действие. Уменьшение угла блокировки св зано с необходимостью обеспечени  работы защиты в течение первого периода при максимально возможном искажении сигнала, так как во втором периоде (возможно и в нескольких последующих ) искажение сигнала будет еще большим. Если интенсивность сигнала в первом периоде недостаточна дл  срабатывани  пускового 4 и фазного 9 органов, то во втором периоде они не сработают тем более. Из приведенной осциллограммы (см, фиг. 2,а) в1-одно, что во втором периоде за счет сильного искажени  вторичного тока пусковой 4 и фазный 9 органы не ср.аботали, выходной же орган (U),, выполненный с расширением входного сигнала, приходит в действие после срабатывани  4 и 9 в первом периоде. Отсюда следует , что .защита, не сработав в течение первого периода, будет иметь задержку в срабатывании в течение значительного времени, определ емого посто нной времени апериодической слагающей тока . короткого замыкани . Следовательно уменьшение угла блокировки приводит к.существенному повышению быстроде1Е|стви  и повышению чувстви;тельности , так как расшир етс  рабочий диапазон защиты. Рассмотрим внутреннее короткое замыкание при достаточно больших токах со сдвигом по фазе токов присоединений . В этом режиме существует интервал времени, когда током обтекаютс  оба плеча схемы с авнени , т. е, формирователь б выдает сигнал на логическую часть схемы. Однако в отличие от внешнего короткого замыкани  до прихода этого сигнала на один вход (или одновременно с ним) на другом элемента- il с формировател  5 в.:адан сигнал 1 V. При совпадении сигналов высокого уровн  на всех трех входах на выходе блока б по вл етс  сигнал на (2-2,5) пе запоминаетс  риода блока 13. В этом случае даже при выдаче запрещающего сигнала от блока 14 защита сработает, так как блоки 13 и 14 включены по схеме ИЛИ. Последнее обсто тельство позвол е сохранить высокое быстродействие защиты в рассмотренном режиме. В цел х упрощени  схемы вместо дв диодных полумостов используетс  один что позволило значительно сократить число диодов, а также обойтись без внешней дифференциальной цепи, организовав ее на вторичных обмотках. Таким образом, данное устройство дифференциально-фазной защиты шин обеспечивает более высокое быстродей ствие в режимах внутреннего короткого замыкани  и чувствительность за счет расширени  рабочей зоны фазного органа. При этом сохран етс  селективност работы защиты при любых реально возможных погрешност х трансформатора тока в режимах внешних коротких зс1мы каний. Производственные испытани , прово димые на сборных шинах 500 кВ Красно  рской ГЭС, а также лабораторные испытани  с использованием моделей кас кадных трансформаторов тока и модели имитирующей токи короткого замыкани  с апериодической составл ющей, полно стью подтвердили преимущества предла гаемого устройства по сравнению с прототипом. Формула изобретени  Устройство дл  дифференциальноФазной защиты сборных шин, содержащее датчики тока, включенные в каждое плечо защиты, выходы которых при соединены к многоплечевому диодному полумосту, присоединенный к нему двухплечевой блок сравнени  на резис торах, фазный орган, св занный .с блоком сравнени  через выпр мительный мост, пусковой орган, логический блок И, два входа которого соединены с пусковым и фазным органами соответственно , а выход - с выходным органом, отличающеес  тем, что, с целью повышени  чувствительности и быстродействи  згициты при внутренних коротких замыкани х, упрощени  схемц, в него введены два формировател  входных логических сигналов, блок временной задержки, два логических элемента , блоки разрешени  и запрещени  срабатывани , причем пусковой орган и один формирователь входного логического сигнала включены последовательно в дифференциальную цепь между соединенными в одну точку одноименными концами вторичных обмоток датчиков тока и средней точкой блока сравнени , выход другого фор1У1ировател  входных логических сигналов, подключенного к многоплечевому диодному полумосту , присоединен к блоку временной задержки и к одному из входов первого логического элемента, второй и третий входы последнего соединены с выходом формировател  входного логического сигнала и выходом второго логического элемента соответственно, входы же второго логического элемента соединены с выходом блока времен- ной задержки и первого логического элемента, кроме того, выходы первого и второго логических элементов подключены соответственно к блокам разрешени  и запрещени  срабатывани , выходы последних объединены и  вл ютс  одним из входов логического элемента И. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР ( 402414, кл. Н 02 Н 3/28, 1972.
2. 2.Авторское свидета,;ьство СССР по за вке № 2318449/24-07, кл. Н 02 Н 3/28, 1976.