SU896711A1 - Дифференциально-фазна защита электроустановки - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к релейной защите электроустановок от повреждений и может быть применено дл  защиты генераторов .

Известно устройство дифференциально-фазной защиты электроустановки, которое включает датчики информации, к котйрым подключены формирователи импульсов которые формируют импульсы , начало и конец которых совпадают с моментами перехода токов через ноль. К выходам формирователей подключены входы логического элемента, на выходе которого имеетс  потенциал в случае, когда на обоих входах имеютс  либо единичный, либо нулевой потенциал. Функцию такого элемента вы1 олн ет логический элемент ЭквивалеАтность . К выходу его подключен измеритель временного интервала l.

Недостатком известной схемы  вл етс  малое быстродействие.

Наиболее близким k предлагаемому  вл етс  устройство, которое состоит из датчиков информации, формирователей импульсов, логического элемента, Электроэквивалентность и измерител  временных интервалов. Устройство отличаетс  от вышеуказанного тем.

что между логическим элементом Эквивалентность и измерителем времени интервала включен вспомогательный формирователь. Этот формирователь в р де случаев, при неблагопри тном. соотношении длительности сформированного импульса и момента короткого ;замыкани , расшир ет импульс и убыстр ет тем самым врем  работы защи10 ты 2.

Быстродействие известного устройства также недостаточно.

Цель изобретени  - повышение быстродействи  защиты.

15

Указанна  цель достигаетс  тем, что дифференциально-фазна  защита электроустановки, содержада  два полукомпонента, подключенных к трансформаторам тока, установленных по

20 концам электроустановки и состо щих ;саждый из соединенных последовательно датчиков информации и основного формировател  временных интервалов , выходы которых  вл ютс  выхода25 ми полукомплектов и подключены к первому входу выходного блока, состо щего из соединенных последовательно логического элемента Эквивалентность и измерител  временного интервала,

30 выход выходного блока включен в отключающую цепь, каждый полукомплект содержит дополнительный формировател временного интервала и блок торможени , причем вход дополнительного формировател  временного интервала соединен с выходом датчика информации, состо щего пз последовательно сое- диненных преобразовател  ток - нап Уйжение и широтно-импульсного моду л тора , основные выходы дополнительных формирователей временного интервала .полукомпонентов подключены ко второму входу выходного блока, к которому подключены введенные дополнительно и соединенные последовательно второй элемент Эквивалентность и второй измеритель временного интервала , причем выходы первого и второго измерителей временного интервала подключены через введенные дополнительно и соединенные последовательно элементы ИЛИ и И к выходу выходного блока, .причем, входы блока торможени  подключены к вспомогательным выходам дополнительного формировател  временных интервалов своего полукомплекта, а выход - к одному из входов элемента И выходного блока.

Основной формирователь временного интервала содержит дешифратор и D-триггер, а дополнительный формирователь временного интервала содержит двоично-дес тичный счетчик, два одновибратора, два 0-триггера, генератор импульсов и элемент ИЛИ, причем вход первого одновибратора и О-вход первого триггера дополнительного формировател  временного интервала  вл ютс  его входом, выход первого одновибратора соединен с С-входом второго D-триггера, а вход второго одновибратора соединен с С-входом первого D -триггера этого формировател  временного интервала, выход первого одновибратора соединен также с входом Установки нул  счетчика, с первым вспомогательным выходом дополнительного формировател  временного интервала и через элемент ИЛИ со входом второго одновибратора, выход Пр мой перенос счетчика соединен со вторым вспомогательным выходом дополнительного формировател  временного интервала и с элементом ИЛИ.вход счетчика соединен с выходом генератора импульсов ,разр дные выходы счетчика вл ютс  разр дными выходами дополнительного формировател  временного интервала/а выход первого триггера через D-вхо триггера соединен с основным выходом дополнительного формировате   временного интервала, причем разр дные дополнительного формировател  временного интервала соединены с разр дными входами дешифратора основного формировател  временного интервала, выход дешифратора соединен с С-входом триггера этого формировател  временного интервала,

О-вход которого  вл етс  входом, а выход этого триггера - выходом основного формировател  временного интервала .

Блок торможени  содержит элемент И, логический элемент Сумма по модулю 2 и RS-триггер, причем входы элементов И и Сумма по модулю 2 попарно соединены и  вл ютс  входами блока торможени , выход элемента И подключен к R-входу триггера, а вы ход элемента Сумма по модулю 2 подключен к S-входу триггера, выход которого  вл етс  выходом блока торможени .

На фиг.1 представлена принципиальна  схема предлагаемого устройства, в Однофазном изображении/ на фиг.2 временные диагр.аммы работы-защиты, в режиме внешнего и внутреннего короткго замыкани ;на фиг.З и 4 -,то же;работы первого полукомплекта при различных выходных сигналах датчика информации J на фиг.З - форма сигналов на выходе датчика информации.

Принципиальна  схема устройства включает датчики 1 и 2 информации, преобразователь 3 ток - напр жение, широтно-импульсный модул тор 4, дополнительный формирователь 5 временного интервала, одновибратор 7 и 8, элемент ИЛИ 9 и 10, двоично-дес тичный счетчик 11, D-триггер 12-14, генератор импульсов 15, основной формирователь 16 и 17 временного интервала , дешифратор 18г блок 19 и 20 торможени , элемент И 21 и 22, логический элемент Сумма по модулю 2 23, логический RS-триггер 24, элемент Эквивалентность 25 и 26, измеритель 27 и 28 временного интервала , трансформаторы 29 и 30 тока, защищаема  электроустановка 31, полукомплекты 32 и 33, выходной блок 34.

Предлагаема  защита состоит из двух полукомплектов 32 и 33, подключенных к трансформаторам 29 и 30 тока , установленных по концам защищавмой установки 31, и выходного блока 34, выход которого включен к отключа ШУЮ цепь.

Первый полукоплект 32 состоит из датчика 1 информации, дополнительного 5 и основного 16 формирователей временного интервала и блока 19 торможени . Второй полукомплект 33 состоит соответственно из датчика 2 информации дополнительного 6 и основного 17 формирователей временного интервала и блока 20 торможени .

Выходной блок 34 состоит из измерител  27 и 28 временного интервала элементов Эквивалентность 25 и 26, выходные сигналы которых равны единице , если оба входных сигнала единичные или оба входных сигнала нулевые , а также из элемента ИЛИ 10 и элемента И 22. Датчик 1 информации состоит из последовательно соединенных преобразовател 1 3 ток - напр жение и широтно-импульсного модул тора 4. Из аналогичных элементов состоит и второй датчик 2 информации. На выходе датчиков 1 и 2 формируетс  импульсна  последовательность посто нного . периода (фиг.5), в которой длительность п-го импульса св зана с вхсэдным сигналом Е следующей зависимостью где оп-а- нулевой импульс; Тд период (цикл повторени  импульсов, k - коэффициент модул ции;kE либо значение входного сигнала в момент начала соо-Гветственного цикла, либо интегральное значение входного сигна.ла, где пределами интегрировани   вл ютс  моменты начала и конца цикла. Дополнительный формирователь 5 временного интервала первого полукомплекта 32 состоит из одновибС)аторов 7 и 8, элемента ИЛИ 9, двоичнодес тичного счетчика 11, О-триггеров 12 и 13, генератора 15 импульсов. .Входна  клемма дополнительного формировател  5 соединена с одновибратором 7 и D-входом D-триггера 12. Одновиб.ратор 7 генерирует узкий единичный импульс в момент перехода входного импульса от единичного потенциала к нулевому. D-триггер работает следующим образом. Потенциал на выходе триггера соответствует потенциалу на D-входе в момент по влени  на С-входе единич ного потенциала. Выход одновибратора 7 св зан с входом Установка нул  двоично-дес тичного счетчика 11, С-входом второго О-триггера 13, входом элемента ИЛИ 9 и первым вспомогательным выходом формировател  5. Второй вход элемента ИЛИ 9 соединен со входом Пр мой перенос счетчика 11, и вторым вспомогательным выходом формировател  5, а выход - со вторым одновибратором 8. Выход одновибратора 8 св зан с С-входом D-триггера 12 выход которого, в свою очередь, соединен с D-входом D-триггера 13. Вход Пр мой счет счетчика 11 св зан с выходом генератора 15 импульсов . Счетчик 11 преобразует входной последовательный единичный код в дво ичный параллельный код. При переполнении счетчика на выходе Пр мой перенос генерируетс  импульс. Разр дные выходы счетчика 11  вл ютс  разр дны ми выходами формировател  5. Выход D-триггера 13  вл етс  основным выходом формировател  5. Аналогичную схему -имеет дополнительный формирователь б второго полукомплекта 33 Основной формирователь 16 временного интервала первого полукомплекта 32 состоит из О-триггера 14 и деши ратора 18. Разр дные входы дешифратора 18  вл ютс  разр дными входа ми основного формировател  16, ко- . торые соединены с разр дными выходами дополнительного формировател  5 временного интервала. Выход дешифратора 18 соединен с С-входом О-триг гера 14, у которого О-вход св зан с выходом датчика информации, а выход  вл етс  выходом основного формировател  16. Дешифратор 18 вырабатывает импульс на выходе при по влеНИИ на разр дных входах соответственного значени  двоичного кода. Формирователь 17 второго полукомплекта 33 имеет аналогичную схему. В блок 19 торможени  первого полукомплекта 32 вход т элемент И 21, логический элемент Сумма по модулю 2 23 и.RS-триггер. Входы элементов 21 и 23 св заны попарно и соединены с первым и со вторым вспомогательным выходом формировател  5, Выход элемента И 21 соединен с R-входом R-триггера 24, выход элемента Сумма по модулю 2 23 соединен с S-входом RS-триггера 24, выход которого  вл етс  выходом блока 19. Элемент по модулю 2 работает следующим образом. На выходе элемента возникает единичный потенциал, если он есть только на одном из входов элемента. На выходе RS-триггера возникает единичный потенциал в том случае, если на S-входе нулевой потенциал, а на R-входе - единичный потенциал. Аналогичную схему имеет блок 20 торможени  второго полукомплекта 33. Основные выходы дополнительных формирователей 5 и 6 временного инт ервала обоих полукомплектов подключены ко входам элемента Эквивалентность 25 выходного блока. Выходы основных формирователей 16 и 17 временного интервала обоих полукомплектов подключены ко входам элемента Эквивалентность 26 выходного блока , а выходы блоков 19 и 20 торможени  обоих полукомплектов подключены ко входам элемента И 22 выходного блока. Выходы элементов Эквивалентность 25 и 26 соединены со входами измерителей 27 и 28 временного интервала . Измерители 27 и 28 временного интервала генерируют на выходе единичный потенциал в случае превышени  входным единичным импульсом по длительности заданное значение. Сигналы с выходов измерителей 27 и 28 временного интервала через соединенные последовательно элементы ИЛИ 10 и И 22 действуют на отключение электроустановки. Защита работает следующим образом в режимах внутреннего и внешнего коротких замыканий. Входными сигналами, поступающими с преобразовател  3 ток - напр жение  вл ютс  Е и Е2. При внешнем коротком замыкании (фиг.2а) на основном выходе дополнительного формировател  5 первого полукомплекта 32 формируеа с  единичный импульс f , начало кото рого соответствует переходу Е через минимальное значение, а конец - пере ходу через максимальное значение. Дополнительный формирователь б второго полукомплекта 33 формирует единичный импульс lij, использ у  сигнал ЕЗ, На выходе основного формировател 16 первого полукомплекта 32 формируе с  единичный импульс, начало которого соответствует переходу сигнала Еу через ноль в случае его увеличени , а конец - переходу Е через ноль в случае его уменьшени . Основной формирователь 17 второг полукомплекта 33 фор мирует аналогичный единичный импульс U-- , использу  сигнал Е, На выходе блока 19 и 20 торможени  сигналы и V,2o имеют единичное значение. Сигналы Vj и Vg поступают на входы элемента Эквивалентность 25, сигналы U t. U входы элемента Эквивалентность 26. Выходные сигналы J2g 26 этих элементов равны единице, если оба входных сигнала единичные или оба входных сигнала нулевые. При коротко замыкании вне зоны длительности единичных импульсов и з, 1 меньше уставки измерителей 27 и 28 временного интервала, которые не срабатывают , и сигнал на вход не поступает. При коротком замыкании в зоне (фиг.26) формирователи 5 и б, 16 и 17, блок 19 и 20 торможени , элемент Эквивалентность 25 и 26 работают также, как и при коротком замыкании вне зоны, однако длительность единич ных импульсов U2.5 и U2fe большв уставки измерителей 27 и 28. Измери тели срабатывают. В зависимости от момента короткого замыкани  первым срабатывает либо измеритель 27, либо измеритель 28. В случае, рассматриваемом на фиг.26, первым срабатывает измеритель 28, сигнал через элемент ИЛИ 10 проходит на вход элемента И 22, на других входах которого имеютс  единичные сигналы и и 20 На выходе элемен та 22 по вл етс  единичный сигнал 1)22 который  вл етс  выходным отключающим сигналом. Рассмотрим более подробное описание работы дополнительного формировател  5 (6), формирующего на основном выходе единичный импульс Ug-(Ug), начало которого соответствует переходу Н2 через минимальное значение, а конец - переходу через максимальное значение. Датчик 1 информации преобразует входной сигнал Е в модулированную последовательность импульсов 1)4. (фиг, 5 , согласно выра)хению (1ЛСигнал и 4 поступает на вход формирователей 5 и 16. Одновибратор.7 вырабатывает короткий единичный импульс, соответствующий заднему фронту импульсов Uj Этот импульс ставит счетчик 11 в нулевое положение. Импульсы с генератора 15 импульсов приход т на вход Пр мой счет счетчика 11 и начинают заполн ть его. Частота генератора 15 импульсов подобрана так, что счетчик 11 будет переполнен, если на его вход Пр мой счет поступит N импульсов с генератора 15 N fpn Тд где fpj - частота генератора импульсов . Диаграмма работы формировател  5 при росте сигнала Е, т.е. в промех уток между его минимальным и максимальным значени ми, показана на фиг.3. При росте сигнала Е рассто ние между задними фронтами импульсов U больше периода, счетчик 11 переполн етс  и, в момент переполнени , вырабатывает единичный импульс U Этот импульс через элемент ИЛИ 9 проходит на вход одновибратора 8. На его вход через элемент ИЛИ 9 проходит также импульс с выхода одновибратора 7. Одновибратор 8 вырабатывает короткие единичные импульсы Ug, соответствующие задним фронтам импульсов и. Импульсы Ug поступают на С-вход D-триггера 12, а на D-вход которого поступает выходной сигнал Ug датчика 1. Первый импульс пары импульсов и g соответствует единичному значению U, а второй - нулевому значению 114. Таким образом, на выходе D-триггера 12 формируютс  единичные импульсы Ц, поступающие на вход О-триггера 11. На его С-вход приход т импульсы сигнала U, так как они всегда соответствуют единичному значению сигнала , то на выходе О-триггера 13 - единичный сигнал, что соответствует увеличению сигнала Е.. Диаграмма работы формировател  5(6) при уменьшении сигнала Е(Е) т.е. в промежутке между его максимальным и минимальным значени ми. При этом работа формировател  происходит аналогично. Отличие лишь в том, что на пр мом входе счетчика 11 нет единичных импульсов, сигнал на выходе D-триггеров 12 и 13, а следовательно на основном выходе формировател  5 будет иметь нулевое значение. Основные формирователи 16 и 17 временного интервала формируют единичный импульс, начало которого-соответствует переходу Е через нуль в случае его увеличени , а конец переходу через нуль вследствие его уменьшени . В этот промежуток време;Ни сигнал и на выходе датчика 1 больше нулевого импульса f оп соот- ветЪтвующего переходу Е через нуЛь

Формирователь 16(17) определ ет, больше ли импульс в последовательности U4 нулевого импульсаТГорСфиг. 3 и 4) следующим образом.

Сигналы с разр дных выходов счетчика 11,поступают на разр дные входы дешифратора 18. Дешифратор подобран так, что на его выходе формируетс  единичный импульс , если на разр дных выходах счетчика 11 имеетс  двоичный код, соответствующий числу N/2 . Импульсы 4f8 поступают на С-вход D-триггера 14, на D-вход которого приходит сигнал U. Если рассто ние между задним фронтом предыдущего импульса и передним фронтом последующего импульса в сигнале меньше оп гРб ьвдущий импульс U больше ITofi , что соответствует промежутку между переходом Е- через нул в случае его увеличени  и переходом Е через нуль в случае его уменьшени ) , то импульс по вл етс  в момент , когда на входе датчика 1 сиг- . нал и имеет единичное значение. В этом случае на выходе триггера 14 и, следовательно, на выходе формировател  16(17) будет единичное значение сигнала.

Если же рассто ние между задним фронтом предыдущего импульса и перед ним фронтом последующего импульса в сигнале U больше Uofti ro соответствует промежутку между переходом Е через нуль при его уменьшении и пере ходом Е через нуль при его увеличении , то импульс по вл етс  в момент , когда на выходе датчика 1 сигнал и имеет нулевое значение. В этом случае на выходе формировател  16(17 будет нулевое значение.

Блоки 19 и 20 торможени  предназначены дл  предотвращени  излишнего срабатывани  защиты при отсутствии .напр жени  на выходе преобразователей 3 ток - напр жение.

В этом случае импульсы U на выходе датчика 1 станов тс  равной длины и рассто ние между их задними фронтами станов тс  равными Т(.Спериод повторени  импульсов). Формирователи 16 и 17 могут быть в этом случае иметь на выходе посто нный нулевой потенциал, что недопустимо, так как при совпадении значений U (фиг.2) более, чем на врем , определенное уставкой блока 28, происходит срабатывание защиты.

Чтобы избежать ложного 1 срабатывани  защиты, элемент И 22 запираетс 

выходными сигналами блоков 19 и 20 торможени  Принимающих нулевые, значени  при холостом ходе.

По сним работу блоков на примере блока19. При равенстве рассто ний между задними фронтами импульсов датчика 1 на выходе U4 импульсы на выходе блока 11 и 7 совпадают,и едцничный Ъигнал с выхода элемента И 21 ставит RS-триггер 24 в нулевое по- ложение, и элемент И 22 заперт. Защита не срабатывает. При рассто нии между задними фронтами U , не равном TQ-, что соответствует о наличии переменного напр жени  U на выходе 1(2), импульсы с выходов блоков 7 и 11 не совпадают.и по вление одного из них через :элемент1 Сложение по модулю 2 23 переводит триггер 24 в единичное положение,  вл ющеес  сигналом дл  элемента И 22.

Предлагаемое устройство, защиты обладает по сравнению с известными более высокими параметрами, что позвол ет уменьшить веро тность выхода из стро  защищаемого объекта и повысить надежндсть работы энергосистемы .

Claims (2)

1. Дифференциально-фазна  защита электроустановки, содержаща  два полукомплекта, подключенных к трансформаторам тока, установленных по концам электроустановки и состо щих каждый из соединенных последовательно датчиков информации и основного формировател  временных интервалов, выходы которых подключены к первому входу выходного блока, состо щего из соединенных последовательно логит ческого элемента Эквивалентность и измерител  временного интервала, выход выходного блока включен в отключающую цепь, отличающа с  тем, что, с целью повышени  быстродействи , каждый полукомплект содержит дополнительный формирователь временного интервала и блок торможени , причем вход дополнительного формировател  временного интервала соединен с выходом датчика информации, состо щего из последовательно соединенных преобразовател  ток - напр жение и широтно-импульсного модул тора, основные выходы дополнительных формирователей временного интервала обоих полукомплектов подключены ко второму входу выходного блока, к которому подключены введенные дополнительно и соединенные последовательно второй элемент Эквивалентность и второй измеритель временного интервала, причем выходы первого и второго измерителей временного интервала под «лючены через введенные дополнитель-. «о и соединенные последовательно элементы ИЛИ и И к выходу выходного блока, причем входы блока торможе- i ни  подключены к вспомогательным выходам дополнительного формировател  временных интервалов своего лукомплекта, а выход - к одному из входов элемента И выходного блока. 2. Защита поп.1, отличающа с  тем, что основной формирователь временного интервала содержит дешифратор и D-триггер, а дополнител ный формирователь временного интервала содержит двоично-дес тичный счетчик, два одновибратора, два Dтриггера , генератор импульсов и элемент ИЛИ, причем вход первого одновибратора и D-вход первого триггера дополнительного формировател  временного интервала  вл ютс  его входом , выход первого одновибратора сое динен с С-входом второго D-триггера, а вход второго одновибратора соедине с С-входом первого D-триггера этого формировател  временного интервала, выход первого одновибратора соединен также с входом Уставка нул  счетчи ка, с первым вспомогательным выходом дополнительного формирбвател  временного интервала и через элемент ИЛИ - со входом второго одновибратора , выход Пр мой перенос счетчика, соединен со вторым вспомогательным выходом дополнительного формировател временного интервала и с элементом ИЛИ, вход счетчика соединен с выходо генератора импульсов, разр дные выходы счетчика  вл ютс  разр дными выходами дополнительного формировател  временного интервала, а выход первого триггера через О-вход второго триггера соединен с основным BIJXOдом дополнительного формировател  временного интервала причем разр дные выходы дополнительного формировател  временного.интервала соединены с разр дными входами дешифратора основного формировател  временного интервала , выход дешифратора соединен . с С-входом триггера этого формировател  временного интервала, D-вход которого  вл етс  входом, а выход этого триггера - выходом.основного формировател  временного интервала. 3. Защита поп.1, отличающа с  тем, что блок торможени  содержит элемент И, логический элемент Сумма по модулю 2 JH RS-триггер причем входы элементов И и Сумма по модулю 2 попарно соединены и  вл ютс  входами блока торможени , выход элемента И подключен к R-входу триггера, а выход элемента Сумма по модулю 2 подключен к S-входу триггера , выход которого  вл етс  выходом блока торможени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Федосеев A.M. Релейна  защита электрических систем. М., Энерги , 1976, с.339-342.

2.Авторское свидетельство СССР №420040, кл. Н 02 Н 3/28, 1972.

f, П П 0. ПП % % Dt

.