SU907666A1 - Device for differential protection of electric equipment - Google Patents
Device for differential protection of electric equipment Download PDFInfo
- Publication number
- SU907666A1 SU907666A1 SU802968398A SU2968398A SU907666A1 SU 907666 A1 SU907666 A1 SU 907666A1 SU 802968398 A SU802968398 A SU 802968398A SU 2968398 A SU2968398 A SU 2968398A SU 907666 A1 SU907666 A1 SU 907666A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- input
- current
- unit
- signal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Protection Of Transformers (AREA)
Description
1one
Изобретение относитс к релейной защите и может быть использовано дл защиты электроустановки, в частности сборных шин, ошиновок трансформаторов , силовых трансформаторов (автотрансформаторов ), реакторов, генераторов , синхронных компенсаторов и крупных электродвигателей электростанций и подстанций.The invention relates to relay protection and can be used to protect electrical installations, in particular busbars, transformer busbars, power transformers (autotransformers), reactors, generators, synchronous compensators and large electric motors of power plants and substations.
Известно устройство дл дифференциально-фазной за1:;иты электроустаноБОк , содержащее датчики тока, диодный блок преобразовани входных величин, блок сравнени , пусковой и фазный органы, ограничитель напр жени , два пороговых элемента 1 JA device for a differential phase device is known; it has electrical current, comprising current sensors, a diode conversion unit for input quantities, a comparison unit, a starting and a phase circuit, a voltage limiter, two threshold elements 1 J
Однако это устройство не имеет точного согласовани величин входных сигналов, не обладает достаточной эффективностью функционировани при наличии значительных вытекающих из места повреждени токов нагрузки,а также в случа х предельного иска : ени информации трансформаторами тока.However, this device does not have an exact matching of the input signal values, does not have sufficient performance in the presence of significant load currents arising from the damage site, as well as in cases of the ultimate search for: current transformer information.
Наиболее близким к предлагаемому вл етс устройство дл дифференциально-фазной защиты сборных шин,содержащее датчики тока, включенные в каждое плечо защиты, схему сравнени на резисторах и стабилитронах, пусковой орган, фазный орган, подключенный к выпр мительному мосту, два логических элемента, причем, выход второго соединен со входом первого и входом блока запрещейи срабатывани 2.Closest to the present invention is a device for differential-phase busbar protection, comprising current sensors included in each arm of protection, a comparison circuit on resistors and zener diodes, a starting element, a phase element connected to a rectifier bridge, two logic elements, the output of the second is connected to the input of the first and the input of the prohibition block 2.
Однако это устройство не может быть использовано дл защиты трансформатора , так как оно не отстраиваетс от броска тока намагничивани и в нем не предусмотрено согласование токов плеч защиты при использовании трансформаторов тока с различными коэффициентами трансформации.Кроме того, при работе трансформаторов тока в области средних индукций при внешних коротких замыкани х возможно сн тие запреиЗющего сигнала логи ческого устройства, что может привести к неселектиБному действию защиты. При внутренних коротких замыкани х с большими вытекающими токами нагрузки возможно блокирование защиты. Кроме того, рассмотренные устройства имеют ограниченные функциональные возможности, так как могут использоватьс дл защиты отдельных объектов. Цель изобретени - расширени I функциональных возможностей путем обеспечени защиты различных объектов энергосистемы, повышение эффективности функционировани . Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство защиты, содержащее датчики тока, включенные в каждое плечо защиты, выходы котор присоединены к многоплечевому диодному полумосту, катоды и аноды кото рого объединены и вл ютс его выходом , присоединенный к нему двухплечевой блок сравнени , состо щий из последовательно соединенных и подключенных к выходу многоплечевого диодного полумоста двух резисторов и последовательно соединен ных двух стабалитронов, фазный орган , вход которого соединен с выходом- выпр мительного моста, пусковой орган,логический блок И, два входа которого соединены с пусковым и фазным органами, а выход - с выходным органом, формирователь входного логического сигнала, подключённый к многоплечевому диодному полумосту, выход которого подсоединен к блоку временной задержки и к одному из вх дов первого логического элемента, второй логический элемент, входы которого соединены с выходом первог логического элемента и с выходом блока временной задержки, а выход св зан с блоком запрещени срабатывани , блок разрешени срабатывани вход которого соединен свыходом пе вого логического элемента, а выход объединен с выходом блока запрещени срабатывани и соединен с третьим входом логического элемента И,введены разделительный трансформатор, резисторы и стабилитрон,гфеобразователь дифференциального тока, поро говый элемент, блок торможени , сум матор, блок дозировани , блок контр ЛЯ бестоковой паузы, блок контрол длительности входного сигнала, элемент ИЛИ, регулировочные резисторы, подключенные параллельно третьим обмоткам датчиков тока, гфцчем,преобразователь диОференциального тока включен между общей точкой вторых обмоток датчиков и средней точкой схемы сравнени и его линейный выход соединен с входами пускового органа , порогового элемента, блока торможени , первь(м входом сумматора и вторым входом первого логического элемента, третий ьход которого подключен к входу блока запрещени срабатывани , второй вход сумматора соединен с выходом блока торможени , выход же сумматора подключен к основному входу блока дозировани , первый управл ющий вход которого соединен с выходом порогового элемента, а второй - с выходом элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами блоков контрол длительности входного сигнала и бестоковой паузы соответственно , причем вход блока контрол длительности - входного сигнала и первый вход блока контрол бестоковой паузы объединены и соединены с выходом дифференциро1 ани преобразовател дифференциального тока, второй вход блока контрол бестоковой паузы вл етс входом напр жени , выход блока дозировани подключен к первому управл ющему входу фазного органа, второй вход которого подключен к выходу формировател входного логического сигнала, при этом катод первого стабилитрона схемы сравнени подключен к катодам, а анод второго стабилитрона схемы сравнени - к анодам многоплечевого диодного полумоста, параллельно каждому стабилитрону схемы сравнени одноименными концами подключена последовательна цепь, состо ща из стабилитрона и резистора, а выход схемы сравнени через разделительный трансформатор подключен к выходу выпр мительного моста. На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг.2 - зависимость тока срабатывани от величины сквозного тока, на фиг. 3-6 - осциллограммы токов и напр жений на элементах защиты и различных режимах работы. Устройство защиты содержит (фиг.1) блок 1 датчиков тока, одноименныеHowever, this device cannot be used to protect the transformer, since it does not reject the inrush current and does not provide for coordination of the current of the arms of the protection when using current transformers with different transformation ratios. external short-circuits may clear the locking signal of the logic device, which can lead to non-selective protection. With internal short-circuits with high leakage currents, protection may be blocked. In addition, the considered devices have limited functionality, as they can be used to protect individual objects. The purpose of the invention is to expand I functionality by ensuring the protection of various objects of the power system, increasing the efficiency of operation. The goal is achieved by the fact that in a protection device containing current sensors included in each protection arm, the outputs are connected to a multi-shoulder diode half-bridge, whose cathodes and anodes are combined and are its output, a two-shoulder comparison unit connected to it consisting of two resistors connected in series and connected to the output of the multi-shoulder diode half-bridge and two stabalitrons connected in series to each other, a phase element whose input is connected to the output of a rectifying bridge, the start organ, the logical block I, whose two inputs are connected to the starting and phase organs, and the output to the output organ, the shaper of the input logic signal connected to the multi-arm diode half-bridge, the output of which is connected to the time delay unit and to one of the inputs of the first logical element, the second logic element, the inputs of which are connected to the output of the primary logic element and the output of the time delay unit, and the output is connected to the prohibition inhibitor unit, the response resolution unit whose input is connected It is connected with the output of the first logic element, and the output is combined with the output of the operation inhibit unit and connected to the third input of the logic unit I, an isolation transformer, resistors and a zener diode, differential current amplifier, a threshold element, a braking unit, a sum mater, a dosing unit, a unit are introduced. control of dead current pause, control unit for the duration of the input signal, the OR element, control resistors connected in parallel to the third windings of current sensors, gfcchem, transducer of the differential pressure ka is connected between the common point of the second windings of the sensors and the middle point of the comparison circuit and its linear output is connected to the inputs of the starting organ, threshold element, braking unit, first (m input of the adder and the second input of the first logic element, the third output of which is connected to the input of the operation inhibit unit The second input of the adder is connected to the output of the braking unit, the output of the same adder is connected to the main input of the dispensing unit, the first control input of which is connected to the output of the threshold element, and the second from the output element OR, whose inputs are connected to the outputs of the control unit for the duration of the input signal and the current-free pause, respectively, the input of the control unit for the duration of the input signal and the first input of the control unit for the current-free pause combined and connected to the output differential1 of the differential current converter, the second input of the control unit for current-free pause is a voltage input, the output of the dosing unit is connected to the first control input of the phase organ, the second input of which is connected to the output is formed l input logic signal, the cathode of the first Zener diode of the comparison circuit is connected to the cathodes, and the anode of the second Zener diode of the comparison circuit is connected to the anodes of the multi-shoulder diode half-bridge, parallel to each Zener diode of the comparison circuit with the same ends is connected a series circuit consisting of a Zener diode and a resistor, and the output of the circuit comparison through an isolating transformer connected to the output of the rectifying bridge. FIG. 1 shows a block diagram of the device; Fig. 2 illustrates the dependence of the actuation current on the amount of the through current; Fig. 3-6 - oscillograms of currents and voltages on protection elements and various operating modes. The protection device contains (figure 1) block 1 current sensors, the same
вторичные концы которых подключены к многоплечевому диодному полумосту 2, формироеатель 3 входного логического сигнала подключен к многоплечевому диодному полумосту, выходы формировател подсоединены к блоку временной задержки, к одному из входов первого логического элемента 5 и к второму входу фазного органа 6. Схема 7 сравнени св зана через разделительный трансформатор 8 и выпр мительный мост 9 с основным входом фазного органа 6. Логический блок k 10, три входа которого соединены с выходами фазного пускового органа 11 и объединенным выходом блоков 12 разрешени и запрещени 13 срабатывани . Преобразователь дифференциального тока включен в дифференциальную цепь защиты, линейный выход которого соединен с входами пускового органа 11, первого логического элемента 5. порогового элемента 15, сумматора 16, блока 17 торможени с операционным усилителем 18, а выход дифференцировани соединен с входами блока 19 контрол длительности входного сигнала и блока 20 контрол паузы. Первый логический элемент 5, выход-которого объединен с входом блока 12 разрешени срабатывани и одним из входов второго логического элемента 21. Выход же пспеднего соединен с входом блока 13 запрещени срабатывани Выход блока 13 запрещени срабатывани объединен с третьим входом первого логического элемента 5. з выход блока Ц временной задержки с вторым входом второго логического элемента 21. Блок 22 дозировани , входы которого соединены с выходами порогового элемента 15, сумматора 16, схемы ИЛИ 23, 3 вход - с первым управл ющим входом фазного органа 6. Выход блока 17 торможени соединен с вторым входом сумматора 16. Схема ИЛИ 23, два входа которой соединены с выходами блоков контрол длительное ти входного сигнала 18 и контрол паузы 20, а второй выход вл етс входом напр жени .the secondary ends of which are connected to the multi-shoulder diode half-bridge 2, the shaper 3 of the input logic signal is connected to the multi-shoulder diode half-bridge, the shaper outputs are connected to the time delay unit, to one of the inputs of the first logic element 5 and to the second input of the phase organ 6. The comparison circuit 7 is connected through an isolating transformer 8 and a rectifying bridge 9 with the main input of the phase element 6. Logic block k 10, three inputs of which are connected to the outputs of the phase starting body 11 and the connected you by block 12 permitting and prohibiting 13 activation. The differential current converter is connected to a differential protection circuit, the linear output of which is connected to the inputs of the triggering device 11, the first logic element 5. of the threshold element 15, the adder 16, the braking unit 17 with the operational amplifier 18, and the differentiation output is connected to the inputs of the input control unit 19 signal and block 20 control pause. The first logic element 5, the output of which is combined with the input of the response resolution unit 12 and one of the inputs of the second logic element 21. The output of the latter is connected to the input of the operation prevention unit 13 The output of the operation prevention unit 13 is combined with the third input of the first logic element 5. Output the time delay block C with the second input of the second logic element 21. The metering unit 22, the inputs of which are connected to the outputs of the threshold element 15, the adder 16, the OR circuit 23, the 3 rd input - to the first control input of the phase 6. The output of the braking unit 17 is connected to the second input of the adder 16. An OR circuit 23, two inputs of which are connected to the outputs of the control units for the duration of the input signal 18 and the control of the pause 20, and the second output is the voltage input.
Преобразователь 9 дифференциального тока может содержать, например, трансформатор и резистор, преобразующие ток в напр жение, и трансформатор с выпр мительным мостом и компаратором напр жени .The differential current converter 9 may include, for example, a transformer and a resistor converting the current into a voltage, and a transformer with a rectifying bridge and a voltage comparator.
Блок торможени может быть выполнен в виде активного Р-С фильтра с использованием операционного усилител 1 фильтр запирает первую,а также третью и высщие гармоники дифференциального тока.The braking unit can be made in the form of an active P – C filter using an operational amplifier 1. The filter blocks the first as well as the third and highest harmonics of the differential current.
Блок 22 дозировани выполнен, например, по схеме транзисторных ключей, базы которых вл ютс управл ющими входами, коллекторы - выходом .The dosing unit 22 is made, for example, according to the scheme of transistor switches, the bases of which are control inputs, and the collectors are output.
Блок 19 контрол длительности входного сигнала выполнен, например, с использованием ждущего мультивибратора и схемы И, выход которого вл етс выходом блока. Вход ждущего мультивибратора соединен с одним из входов схемы И и вл етс входом блока . Второй вход схемы И соединен с выходом ждущего мультивибратора.The input signal duration control unit 19 is implemented, for example, using a standby multivibrator and an AND circuit, the output of which is the output of the block. The input of the multivibrator is connected to one of the inputs of the AND circuit and is the input of the block. The second input of the circuit And is connected to the output of the waiting multivibrator.
Устройство работает следующим образом .The device works as follows.
Токи от трансформаторов тока плеч защиты поступают на первичные обмотки датчиков тока. Грубое согласование величины входных токов осуществл етс внСором числа витков первичных обмоток датчиков тока.Такое согласование осуществл етс регулированием переменных резисторов, подключенных параллельно третьим обмоткам датчиков тока.Currents from current transformers of shoulders of protection come to the primary windings of current sensors. The coarse matching of the input currents is carried out internally in the number of turns of the primary windings of the current sensors. Such matching is carried out by adjusting variable resistors connected in parallel to the third windings of the current sensors.
На фиг.2 представлена зависимость тока срабатывани фазного органа от величины сквозного тока. При малых токах внутреннего повреждени стабилитроны заперты и ЭДС вторичной обмотки имеет синусоидальныйхарактер . Имеет место ди({х еренциальный режим работы, когда ток срабатывани не зависит от величины сквозного тока . При превышении сквозным током величины открываютс стабилитроны и практически шунтируют выход 7, защит переходит в фазный режим работы. Поэтому рассматриваема защита использует сочетание дифференциальнофазного и дифференциального принципов и не вл етс чисто дифференциально-фазной . Введение в схему сравнени дополнительных элементов позвол ет получить участок характеристики , на котором защита работает как дифференциальна с торможением. Это позвол ет получить достаточную чувствительность к внутренним коротким замыкани м, сопровождающимис вытекающими токами нагрузки при сохранении достаточной степени от79 строенности защиты от токов небалан са, вызванных токами, при которых защита еще не переходит в фазный ре жим работы. Если при внутренних повреждени х, когда током обтекаютс два плеча, попеременно, напр жение на входе 7 не превышало напр жени стабилизации стабилитронов, то при внешнем, когда током обтекаютс оба плеча 7 это напр жение достигает величины при токах, больших то ка стабилизации. Это обсто тельство используетс в защите в качестве дополнительного признака внешнего короткого замыкани . Блок 3 фиксирует напр жение на входе 1, пропорциональное сумме модулей токов присоединений на уровне (1,,8) Ист, формирует пр моугольный сигнал, который подаетс на вход логического устройства и на управл ющий вход 6, увеличива его угол блокировки меньше, чем при внешнихПри работе устройства в услови х предельно искаженной информации от трансформаторов тока (например, защиты шин), когда фазова погрешность может превысить 150, предусматриваетс дополнительно логическа часть. В основу ее принципа действи положено следующее свойств переходного процесса трансформаторах тока при преимущественно активной нагрузке. При возникновении короткого замыкани трансформаторы тока вход т в насыщение не сразу, а спуст некоторое врем , определ емое характером переходного процесса , параметрами трансформатора тока нагрузки и предшествующим состо нием трансформатора тока. В течение этого времени (в т жёлом переходном процессе - менее 5 мс) первичный то трансформируетс во вторичную цепь практически полностью и ток намагничивани близок к нулю. Если индукци достигает величины, превышающей индукцию насыщени ,происходи срыв вторичного тока, когда после ний приобретает практически нулевую еличину, а мгновенное значение ток намагничивани - величину приведенного первичного тока. Таким образом передний фронт тока намагничивани всегда отстает от переднего фронта от вторичного тока. Известно, что дифференциальный ток состоит из алгебраической суммы мгновенных значе НИИ вторичных токов, но при внешних коротких замыкани х с т желыми переходными процессами дифференциальный ток становитс равным току намагничивани одного из насытившихс трансформаторов тока. При внутренних коротких замь1кани х, если первичные токи присоединений близки по фазе друг к другу, дифференциальный ток практически равен арифметической сумме мгновенных значений вторичных токов. Следовательно, при внутренних коротких замыкани х передние фронты выпр мленного дифференциального и суммы входных токов совпадают, а при внешних - второй отстает от первого на врем , не менее (1, мс), т.е. в дифференциальном токе будут паузы (фиг.З). По факту такого отставани можно давать запрет на срабатывание устройства. В качестве сигнала, фиксирующего передний фронт вторичного тока, используетс напр жение, снимаемое со схемы 7 сравнени с помощью формировател 3. С выхода 3 сформированные импульсы подаютс на вход блока k временной задержки, задерживающий сигнал на (1,)мс, и на один из выходов первого логического элемента 5, осуществл ющего операцию И-НЕ, }оскольку в течение указанного времени трансформаторы тока работают практически без погрешности, на втором входе логического элемента 5. сигнал, снимаемый с линейного выхода преобразовател дифференциального тока 1 равен нулю, а на выходе - 1. При совпадении логических единиц на входах второго логического элемента 21 по истечении (1 ,) мс на его выходе, хот бы кратковременно, по витс логический О, который блоком 13 запрещени срабатывани запоминаетс на врем , большее времени максимальной продолжительности пауз во вторичном токе при его срыве,когда отсутствует удвоение напр жени на входе схемы сравнени , а значит и сигнал с выхода 3. Логический О с выхода 13 объединенного по схеме ИЛИ с выходом 12, на котором в этом режиме такАе логический О, подаетс на один из входов 10 и на третий вход 5, предупрежда совпадение 1 на трех его входах при срывах вторичного тока одного из трансформаторов тока в последующих периодах переходного процесса и вы9У дг:)че в этом случае 1 с линейного выхода 1t. Процесс повтор етс в каждом периоде при наличии периодической составл ющей или полупериоде при ее отсутствии. При этом, дл подтверждени установившегос состо ни блока 13 уже достаточно просто наличие в течение (1 ,) мс сигнала с выхода 3, что существенно расшир ет функциональные возможности логического устройства при работе трансформаторов тока в области средних индукций, когда возможно исчезновение пауз в дифференциальном токе Таким образом, в течение всего переходного процесса на одном из входов блока 10, осущестьл ющего операцию И, будет логический О и срабатывание пускового органа 11 и фазного органа б из-за значительных погрешностей трансформатора тока не вызовет излишнего срабатывани выходного органа 2. При внутренних коротких замыкани х , когда токи, посылаемые источниками питани , совпадают, напр жение на входе 7 не превышает Ист и формирователь 3 не выдает запускающи импульсы на логическую часть схемы, состо ние которой не измен етс в течение всего процесса. На выходе 13 присутствует сигнал 1, и при совпадении сигналов от 11,6 защита сработает. ;аличие логического устройства (а также управление углом блокировки) позвол ет уменьшить угол блокировки (разного органа при сохранении высокой отстроенности от внешних коротких замыканий. Это 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 настолько будет большим, что блоки 6 и 11 могу не сработать, т.е. защита имеет задержку в срабатывании в течение значительного Бремени, определ емом посто нной времени апериодической слагающей тока короткого замыкани . Таким образом, уменьшение угла блокировки приводит к повышению устойчи вости быстроты срабатывани защиты. При внутренних коротких замыкани со сдвигом по фазе токов, посылаемых источниками питани , существует интервал времени, когда током обтекают с оба плеча схемы сравнени , т.е. напр жение на схеме сравнени возрастает до 2 Ист, и логическое устройство запускаетс . Однако в отличие от внешнего короткого замыкани , одновременно с вторичным по вл етс дифференциальный ток. Поэтому, после по влени сигнала на выходе 3, на второй выход 5 подан сигнал с линейного выхода и на выходе 5 хот бы кратковременно, по витс О, который запоминаетс блоком разрешени срабатывани 12 на врем , достаточное дл прохождени импульса на отключение выключател . Возможный сигнал запрета в этом режиме от блока 13 будет сн т и при срабатывании фазного и пускового органов блок 10 выдает запускающий импульс на 2 (фиг.) При использовании предлагаемого изобретени дл защиты силовых трансформаторов (автотрансформаторов) необходимо отстраиватьс от токов включени трансформаторов на холостой ход. Исследовани многих авторов показывают, что не существует таких признаков броска тока намагничивани , которые бы не имели место при внутренних коротких замыкани х , сопровох дающихс погрешност ми трансформаторов тока. Последнее может привести к задержкам в срабатывании защиты на врем , соизмеримое с посто нной времени апериодической слогаемой тока короткого замыкани . Однако количественные характеристики разных признаков броска тока намагничивани существенно отличаютс друг от друга. Это дает возможность сочетать эти признаки таким образом, чтобы при наиболее опасных внутренних коротких замыкани х тормозной сигнал был бы значительно меньшим, чем при бросках тока намагничивани . Такое сочетание признаков реализовано в предлагаемом изобретении. Работа.блока отстройки от бросков тока намагничивани заключаетс в следующем, С линейного выхода преобразовател Т дифференциального тока сигнал поступает на входы порогового элемента 15 и блока 17 торможени .При работе в переходном режиме трансформатора блок 17 торможени вырабатывает тормозной сигнал, запира первую гармонику ди(К)еренциального тока. При этом в режиме апериодического броска тока намагничивани в выходном сигнале блока 17 торможе ни присутствует апериодическа сла гающа и высшие гармоники, а в режи ме периодического - высшие гармоники . В св зи с тем, что блок 17 торможени вл етс широполосным фильт ром, врем запаздывани выходного сигнала значительно меньше времени, соответствующего углу блокировки защиты, что позвол ет внести частичную компенсацию ложного выходного сигнала фильтра входным. Зто реализуетс введением сумматора 16, на один вход которого поступает напр жение с выхода блока 17 торможени , а на другой - с его входа, причем сигналы поступают с разными, знаками. Степень компенса ции тормозного сигнала определ етс из услови селективной работы защиты при бросках тока намагничивани . Сумматор содержит ограничитель напр жени , ограничивающий тормозной сигнал на уровне, соответствующим напр жению стабилизации стабилитронов схемы сравнени . При внутренних коротких замыкани х применение компенсации и ограничени интенсивности выходного сигнала позвол ет значительно уменьшить тормозной сигнал,что приводит к повышению быстродействи защиты. Однако при внутренних коротких замыкани х большой кратности с максимальными апериодическими слагаемыми и их посто нными времени возможно глубокое насыщение трансформаторов тока. Последние могут генерировать высшие гармоники, и несмот р на компенсациюj выходной сигнал сумматора 16 может иметь значительную величину. Это может привести к значительным задержкам в срабатывании защиты. Дл повьпиени быстродей стви защиты в этом режиме используетс еще один отличительный признак короткого замыкани от броска тока намагничивани . Поскольку насы щение сердечника вызвано изменением магнитного потока, оно не может про исходить мгновенно. Поэтому устойчи вым признаком броска тока намагничивани вл етс наличие бестоковых пауз в производной броска тока намагничивани как после подачи напр жени , так и на прот жении всего процесса включени . Сигнал с выхода дифференцировани преобразовател дифференциального тока поступает на вход блока 19 контрол длительности входного сигнала и на токовый вход блока 20 контрол паузы, на вход напр жени которого поступает сигнал с трансформатора напр жени , установленного на выходах защищаемого объекта. Блок 20 контрол паузы контролирует длительность бестоковой паузы от момента выдачи напр жени на защищаемый объект до по влени производной дифференциального тока (фиг.5,6). Если длительность паузы более 3 мс режим броска тока намагничивани ), блок контрол паузы 20 не выдает сигнал управлени через схему ИЛИ 23 (фиг.6), и блок дозировани пропускает весь тормозной сигнал с выхода сумматора на фазный орган 7, который загрубл етс и не выдает сигнал на схему И. Если длительность бестоковой паузы от момента выдачи напр жени до по влени производной дифференциального тока менее 3 мс,что соответствует внутреннему короткому замыканию, блок 20 контрол паузы вырабатывает сигнал управлени (фиг.5). Последний через схему ИЛИ 23 поступает на второй управл ющий вход блока 29 дозировани , который ограничивает величину тормозного сигнала до уровн , достаточного дл отстройки от переходных токов небаланса внешних коротких замыканий..Этот тормозной сигнал весьма мал, так как фазный орган 6 в значительной мере отстроен от внешних коротких замыканий. Дл обеспечени быстродействи устройства после выдачи напр жени вводитс блок 19 контрол длительности входного сигнала. Последний запускаетс сигналом с выхода дифференцировани преобразовател дифференциального тока и блокируетс на И мс. Благодар этому в режиме апериодического броска тока намагничивани на выходе блока 20 контрол длительности входного сигнала напр жение посто нно равно нулю (фиг.6). Это объ сн етс тем, что форма апериодического броска токе намагничивани представл ет собой последовательность пикообразных импульсов, максимальна длительность которых не превышает 13,5 мс, а между импульсами следуют бестоковые паузы. 139 Однако вследствие 6ольи:ой посто нной времени апериодического броска тока намагничивани последн плохо трансформируетс трансформаторами тока плеч защиты и датчиками тока устройства защиты, при этом в кривой броска тока намагничивани место пауз по вл ютс отрицательные полуволны налой крутизны.Дл восстановлени Сестоковых пауз преобразователь дифференциального тока I дифференцирует входной сигнал. При внутренних коротких замыкани х в производной тока короткого замыкани через мс не будет бестоковых пауз и блок 13 контрол длительности входного сигнала выдаст управл ющий сигнал через схему ИЛИ 23 на второй управл ющий вход блока 22 дозировани . Последний ограни чивает величину тормозного сигнала до уровн , достаточного дл отстрой ки от переходных токов небаланса внешних коротких замыканий. Дл отстройки от периодических бросков тока намагничивани порог срабатывани блока 19 контрол длительност входного сигнала и блока 20 контрол длительности бестоковой паузы устанавливаетс до уровн 1,61. При очень больших токах внутренних коротких замыканий , превышающих максимально значени броска тока намагничивани и тока небаланса, представл ющих значительную опасность дл устойчивости работы системы , срабатывает пороговый элемент 15 и выдает сигнал на первый управ л ющий вход блока 22 дозировани . Последний полностью снимает тормоз ной сигнал со второго управл ющего входа фазного органа 6, чем обеспечиваетс наиболее высокое быстро действие защиты. Предлагаемое устройство защиты обладает высокой эффективностью функционировани . При внутренних к ротких замыкани х и максимальном искажении формы тока трансформатор ми тока, а также при сдвиге тока п фазе и наличие токов нагрузки времени срабатывани защиты не превышает 20 мс при чувствительности 0,251ц. Устройство защиты надежно отстроено от переходных токов неба ланса внешних коротких замыканий, обусловленных глубоким насыщением трансформаторов тока, а также от апериодических и периодических бросков тока намагничивани . Устройство имеет широкие функциональные возможности и может быть использовано дл защиты шин, ошиновок трансформаторов, трансформаторов генераторов, крупных электродвигателей , реакторов и синхронных компенсаторов, что удешевл ет изготовление и значительно упрощает эксплуатацию защит основных элементов станций и подстанций. Ко 1структивно защита может быть выполнена на отдельных кассетах, при этом кассета блока отстройки от бросков тока намагничивани устанавливаетс дл защиты трансформаторов и реакторов, а логическое устройство - дл защиты шин. 8 св зи с отсутствием в насто щее врем способов оценки экономического эффекта от устройств релейной защиты данные о последнем не привод тс . ормула изобретени Устройство дл дифференциальной защиты электроустановки, содержащее датчики тока, включенные в каждое плечо защиты, выходы которых присоединены к многог1лечевому диодному полумосту, катоды и аноды которого объединены и вл ютс его выходом, присоединенный к нему двухплечевой блок сравнени , состо щий из последовательно соединенных подключенных к выходу многоплечевого диодного полумоста двух резисторов и последовательно соединенных двух стабилитронов , фазный орган, вход которого соединен с выходом выпр мительного моста, пусковой орган, логический блок И, два входа которого соединены с пусковым и фазным органами а выход - с выходным органом, формирователь входного логического сигнала, подключенный к многоплечевому диодному полумосту, вь1ход которого подключен к блоку временной задержки и к одному из входов первого логического элемента, второй логический элемент, входы которого соединены с выходом первого логического элемента и с выходом блока временной задержки, а выход св зан с блоком запрещени срабатывани , вход которого соединен с выходом первого логического элемента, а выход объединен с выходом блока запрещени срабатывани и соединен с третьим входо логического элемента И, о т л ичающеес тем, что, с целью расширени функциональных возможностей путем обеспечени защиты различных объектов энергосистем и повышени эффективности функционировани , в него введены разделительный трансформатор , резисторы и стабилитроны, преобразователь дифференциального тока, пороговый элемент, блок торможени , сумматор, блок дозировани , блок контрол бестоковой паузы, блок контрол длительности входного сигнала, элемент ИЛИ регулировочные резисторы, подключенные параллелно третьим обмоткам датчиков тока, причем преобразователь дифференциального тока включен между общей точкой вторых обмоток датчиков и средней точкой схемы сравнени , и его линейный выход соединен с входами Пускового органа, порогового элемента, блока торможени , первым входом сумматора и вторым входом первого логического элемента, третий вход которого подключен к выходу блока запрещени срабатывани , второй вход сумматора соединен с выходом блока торможени , выход же сумматора подключен к основному входу блока дозировани , первый управл ющий вход которого соединен с выходом порогового элемента, а второй - с выходомFIG. Figure 2 shows the dependence of the response current of the phase organ on the value of the through current. At low currents of internal damage, the zener diodes are locked and the EMF of the secondary winding has a sinusoidal character. There is a di ({x effective mode of operation, when the operation current does not depend on the size of the through current. When the current exceeds the value, the zener diodes open and practically shunt the output 7, the protection switches to the phase mode of operation. Therefore, the protection in question uses a combination of differential phase and differential principles and is not a pure phase differential. Introducing additional elements into the comparison circuit allows one to obtain a characteristic region in which the protection operates as differential with braking. This allows one to obtain sufficient sensitivity to internal short circuits, accompanied by outgoing load currents, while maintaining a sufficient degree of protection against unbalance currents caused by currents at which the protection does not go into phase mode of operation. If during internal damage, when two arms are flowed around the current alternately, the voltage at input 7 did not exceed the stabilization voltage of the zener diodes, then when external, when both arms 7 flowed around, this voltage reaches the value at currents greater than stabilization current. This circumstance is used in protection as an additional sign of an external short circuit. Block 3 fixes the voltage at input 1, proportional to the sum of the modules of the connection currents at the level (1,, 8) Ist, forms a square signal that is fed to the input of the logic device and to the control input 6, increasing its blocking angle less than When operating the device under conditions of extremely distorted information from current transformers (for example, busbar protection), when the phase error may exceed 150, an additional logical part is provided. Its principle of operation is based on the following properties of transient current transformers with a predominantly active load. When a short circuit occurs, the current transformers enter saturation not immediately, but after some time, determined by the nature of the transient process, the parameters of the load current transformer and the previous state of the current transformer. During this time (in a yellow transition process - less than 5 ms), the primary one is transformed into the secondary circuit almost completely and the magnetization current is close to zero. If the induction reaches a value greater than the saturation induction, the secondary current is disrupted when after it acquires an almost zero value, and the instantaneous value of the magnetizing current is the value of the reduced primary current. Thus, the leading edge of the magnetizing current always lags behind the leading edge of the secondary current. It is known that the differential current consists of the algebraic sum of instantaneous values of the scientific research institute of secondary currents, but in case of external short circuits with severe transients, the differential current becomes equal to the magnetization current of one of the saturated current transformers. With internal short breakers x, if the primary currents of the connections are close in phase to each other, the differential current is almost equal to the arithmetic sum of the instantaneous values of the secondary currents. Consequently, with internal short-circuits, the leading edges of the rectified differential and the sum of the input currents coincide, and with external short circuits, the second one lags behind the first by no less than (1, ms), t. e. in the differential current there will be pauses (FIG. H). In fact, such a lag can be banned from triggering the device. The signal fixing the leading edge of the secondary current is the voltage taken from the comparison circuit 7 using the shaper 3. From output 3, the generated pulses are fed to the input of a time delay unit k, a delay signal for (1,) ms, and to one of the outputs of the first logic element 5, performing AND-NES operation,} because during the specified time current transformers operate practically without error on the second input of the logic element 5. the signal taken from the linear output of the differential current converter 1 is zero, and the output - 1. When the logical units at the inputs of the second logic element 21 coincide, after (1,) ms, at its output, at least briefly, logical O, which is blocked by the block 13 of the operation, is stored for a time longer than the maximum duration of pauses in the secondary current upon its breakdown when there is no doubling of the voltage at the input of the comparison circuit, and hence the signal from output 3. Logic O from output 13 of the OR circuit with output 12, which also has logical O in this mode, is applied to one of inputs 10 and to third input 5, warning 1 on three of its inputs when the secondary current of one of the current transformers in subsequent periods of the transient process and you will have the dg:) che in this case 1 from the linear output of 1t. The process is repeated in each period in the presence of a periodic component or a half-period in its absence. At the same time, to confirm the steady state of block 13, it is sufficient to simply have a signal from output 3 for (1) ms, which significantly expands the functionality of the logic device when current transformers operate in the field of average inductions, when the pauses in the differential current can disappear Thus, during the entire transition process, at one of the inputs of block 10, which carries out operation I, there will be a logical O and triggering of the starting organ 11 and the phase organ b due to significant errors tr nsformatora current will not cause undue actuation output body 2. With internal short-circuits, when the currents sent by the power sources coincide, the voltage at input 7 does not exceed Ist and the driver 3 does not emit starting pulses to the logical part of the circuit, the state of which does not change during the whole process. Signal 1 is present at output 13, and if the signals from 11.6 coincide, the protection will work. The presence of a logical device (as well as control of the blocking angle) makes it possible to reduce the blocking angle (of a different organ while maintaining a high isolation from external short circuits. This is due to the need to ensure the protection operation during the first period with the maximum possible signal distortion, since in the second period (possibly in several subsequent periods) the signal distortion will be so great that blocks 6 and 11 may not work, t. e. the protection has a response delay for a considerable Burden, determined by the constant time of the aperiodic component of the short circuit current. Thus, a decrease in the blocking angle leads to an increase in the stability of the response of the protection. With internal short circuits with a phase shift of the currents sent by the power sources, there is a time interval when current flows around both arms of the comparison circuit, t. e. the voltage on the reference circuit rises to 2 East, and the logic device starts up. However, in contrast to an external short circuit, a differential current appears simultaneously with the secondary. Therefore, after the occurrence of the signal at output 3, the second output 5 is given a signal from the linear output and at output 5, at least briefly, an O, which is stored by the response resolution unit 12 for a time sufficient for the switch to trip the switch. A possible inhibit signal in this mode from block 13 will be cleared and when the phase and starting organs are triggered, unit 10 issues a trigger pulse 2 (Fig. ) When using the present invention to protect power transformers (autotransformers), it is necessary to rebuild from the currents of the transformers to idle. Studies by many authors show that there are no such signs of a surge of magnetizing current, which would not have occurred during internal short circuits, accompanied by errors of current transformers. The latter can lead to delays in the operation of the protection for a time commensurate with the constant time of the aperiodic coupled short-circuit current. However, the quantitative characteristics of the different signs of a surge of magnetizing current differ significantly from each other. This makes it possible to combine these features in such a way that, with the most dangerous internal short-circuits, the braking signal would be significantly smaller than during inrush currents. This combination of features is implemented in the present invention. Job. the block of detuning from inrush current magnetization is as follows: From the linear output of the converter T of the differential current, the signal arrives at the inputs of the threshold element 15 and the braking unit 17. When operating in a transient mode of the transformer, the braking unit 17 generates a brake signal, locking the first harmonic di (K) of the potential current. At the same time, in the aperiodic inrush current of the magnetization, aperiodic slope and higher harmonics are present in the output signal of the braking unit 17, and in the periodic mode, the highest harmonics are present. Since the deceleration block 17 is a broadband filter, the delay time of the output signal is much less than the time corresponding to the blocking angle of the protection, which allows partial compensation of the false output signal of the filter by the input. This is implemented by introducing an adder 16, to one input of which voltage is supplied from the output of the braking unit 17, and to the other from its input, and the signals are received with different signs. The degree of compensation of the braking signal is determined from the condition of the selective operation of the protection at inrush magnetizing current. The adder contains a voltage limiter that limits the braking signal to a level corresponding to the stabilizer voltage of the reference circuit. With internal short-circuits, applying compensation and limiting the intensity of the output signal can significantly reduce the braking signal, which leads to an increase in protection performance. However, with internal short circuits with large multiplicity with maximum aperiodic terms and their time constants, the current transformers are deeply saturated. The latter can generate higher harmonics, and despite the compensation, the output signal of the adder 16 can have a significant value. This can lead to significant delays in triggering protection. In this mode, another distinctive feature of the short circuit from the magnetizing current rush is used to follow the protection speed in this mode. Since saturation of the core is caused by a change in the magnetic flux, it cannot occur instantaneously. Therefore, a stable sign of an inrush of magnetizing current is the presence of dead time in the derivative of the inrush of magnetizing current both after applying a voltage and during the entire process of switching on. The differential output from the differential current converter is fed to the input of the input signal control unit 19 and the current input of the pause control unit 20, to the voltage input of which a signal is received from the voltage transformer installed at the outputs of the protected object. The pause control unit 20 controls the duration of the current free pause from the moment when voltage is applied to the protected object until the derivative of the differential current appears (Fig. 5.6). If the duration of the pause is more than 3 ms, the magnetizing current rush mode), the pause control unit 20 does not generate a control signal via the OR circuit 23 (FIG. 6), and the dosing unit transmits the entire brake signal from the output of the adder to the phase element 7, which is coarsened and does not give a signal to the circuit I. If the duration of the dead time from the moment of voltage output to the onset of the derivative of the differential current is less than 3 ms, which corresponds to an internal short circuit, the pause control unit 20 generates a control signal (FIG. five). The latter, via the OR circuit 23, is supplied to the second control input of the dosing unit 29, which limits the amount of the braking signal to a level sufficient for detuning from transient currents of unbalance of external short circuits. . This brake signal is very small, as the phase body 6 is largely rebuilt from external short circuits. In order to ensure the speed of the device, after outputting the voltage, an input signal duration control unit 19 is input. The latter is triggered by the output signal of the differentiation of the differential current converter and is blocked for AND ms. Due to this, in the mode of aperiodic inrush of the magnetizing current at the output of the control unit 20 for the duration of the input signal, the voltage is constantly zero (Fig. 6). This is due to the fact that the shape of the aperiodic surge of magnetization current is a sequence of peak-like pulses, the maximum duration of which does not exceed 13.5 ms, and between the pulses there are currentless pauses. 139 However, due to the 6th time: the constant time of the aperiodic inrush of the magnetizing current, the latter are poorly transformed by the current transformers of the protection arms and the current sensors of the protection device, while in the inrush curve of the magnetization current the negative half wavelength of the steepness appears. To restore the Sestok current, a differential current converter I differentiates the input signal. In case of internal short circuits in the derivative of the short circuit current, there will be no dead time in ms and the control unit 13 for controlling the duration of the input signal will output a control signal through the OR circuit 23 to the second control input of the metering unit 22. The latter limits the value of the brake signal to a level sufficient for detuning from transient unbalance currents of external short circuits. For a detuning from periodic inrush current magnetization, the response threshold of the control unit 19, the duration of the input signal and the unit 20, the control of the dead-pause duration is set to a level of 1.61. At very high internal short-circuit currents exceeding the maximum magnitude of the inrush current and unbalance current, which represent a significant danger to the stability of the system, the threshold element 15 is activated and outputs a signal to the first control input of the dispensing unit 22. The latter completely removes the braking signal from the second control input of the phase element 6, which ensures the fastest protection action. The proposed protection device is highly efficient. With internal to close closures x and maximum distortion of the current transformer current, as well as during the current n phase shift and the presence of load currents, the protection response time does not exceed 20 ms at a sensitivity of 0.251ts. The protection device is reliably tuned from the transient sky currents for external short circuits caused by the deep saturation of current transformers, as well as from aperiodic and periodic inrush currents of magnetization. The device has wide functionality and can be used to protect tires, busbars of transformers, generator transformers, large electric motors, reactors and synchronous compensators, which reduces the cost of manufacturing and greatly simplifies the operation of protection of the main elements of stations and substations. Structurally, protection can be carried out on separate cassettes, while the cassette of the detuning unit from magnetizing current surges is established to protect transformers and reactors, and the logic device to protect tires. 8, due to the lack of methods for assessing the economic effect of the relay protection devices, data on the latter is not given. Formula of the Invention A device for differential protection of an electrical installation, comprising current sensors included in each protection arm, the outputs of which are connected to a multi-diode half-bridge, the cathodes and anodes of which are combined and are its output, a two-arm comparison unit connected to it consisting of connected in series connected to the output of the multi-shoulder diode half-bridge of two resistors and two zener diodes connected in series, a phase element whose input is connected to the output of a rectifier bridge, a triggering organ, a logical block I, whose two inputs are connected to the starting and phase organs and the output to the output organ, a driver of the input logic signal connected to the multi-braking diode half-bridge, whose inlet is connected to the time delay unit and to one of the inputs of the first a logic element, a second logic element, the inputs of which are connected to the output of the first logic element and to the output of the time delay unit, and the output is connected to the activation inhibit unit, the input of which is connected to the output the house of the first logic element, and the output is combined with the output of the prohibition block and connected to the third input of the logic element, i.e., in order to expand the functionality by providing protection of various power system objects and increasing the efficiency of operation, transformer, resistors and zener diodes, differential current converter, threshold element, braking unit, adder, dosing unit, dead time control unit, control unit the duration of the input signal, the element OR adjustment resistors connected in parallel to the third windings of current sensors, the differential current converter connected between the common point of the second sensor windings and the middle point of the comparison circuit, and its linear output is connected to the inputs of the trigger, threshold element, braking unit, first the input of the adder and the second input of the first logic element, the third input of which is connected to the output of the activation inhibit unit, the second input of the adder is connected to the output house brake unit, an output of the adder is connected to main input dosing unit, a first control input coupled to an output of the threshold element, and the second - yield
элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами блоков контрол длительности входного сигнала и бестоковой паузы соответственно, причем вход блока контрол длительности входного сигнала и первый вход блока контрол бестоковой паузы объединены и соединены с выходом дифференцировани преобразовател дифференциального тока, второй вход лока контрол бестпковой паузы вл етс входом напр жени , выход блока дозировани подключен к первому, управл ющему входу фазового органа, второй вход которого подключен к выходу формировател входного логического сигнала, при этом катод первого стабилитрона схемы сравнени подключен к катодам, а анод второго стабилитрона схемы сравнени - к анодам многоплечевого диодного полумоста, параллельно каждому стабилитрону схемы сравнени одноименными концами подключена последовательна цепь, состо ща из стабилитрона и резистора, а выход схемы сравнени через разделительный трансформатор подключен к входу выпр мительного моста.the OR element, whose inputs are connected to the outputs of the control unit for the duration of the input signal and the dead pause, respectively, and the input of the control unit for the duration of the input signal and the first input of the control unit for the pause-free pause are combined and connected to the differentiation output of the differential current converter; the voltage input, the output of the dosing unit is connected to the first control input of the phase element, the second input of which is connected to the output of the driver i A single logic signal, the cathode of the first Zener diode of the comparison circuit is connected to the cathodes, and the anode of the second Zener diode of the comparison circuit is connected to the anodes of the multi-shoulder diode half bridge, parallel to each Zener diode of the comparison circuit with the same ends is connected a series circuit consisting of a Zener diode and a resistor, and the output of the comparison circuit through an isolating transformer is connected to the input of a rectifying bridge.
Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination
1.Авторское свидетельство СССР по за вке К 2619108/2 -07,1. USSR Author's Certificate in Application K 2619108/2-07,
кл. Н 02 Н 3/28, -1976.cl. H 02 H 3/28, -1976.
2,Авторское свидетельство СССР по за вке tf 2 б5+37/2А-07,2, USSR Copyright Certificate tf 2 b5 + 37 / 2A-07,
кл. Н 2 Н 3/28, 1975.cl. H 2 H 3/28, 1975.
Гил IcfS.itGil IcfS.it
-К1-K1
Фиг. 2FIG. 2
IIII
We,We,
1Ш„1Ш „
,,
.З.З
SmjSmj
ЛL
ПТ,Fri,
. .
1one
Фиг. 5FIG. five
HH HH .Hh hh.
VtVt
/Лп, %t/ Lp,% t
ЯI
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU802968398A SU907666A1 (en) | 1980-07-31 | 1980-07-31 | Device for differential protection of electric equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU802968398A SU907666A1 (en) | 1980-07-31 | 1980-07-31 | Device for differential protection of electric equipment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU907666A1 true SU907666A1 (en) | 1982-02-23 |
Family
ID=20912739
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU802968398A SU907666A1 (en) | 1980-07-31 | 1980-07-31 | Device for differential protection of electric equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU907666A1 (en) |
-
1980
- 1980-07-31 SU SU802968398A patent/SU907666A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SU907666A1 (en) | Device for differential protection of electric equipment | |
RU112527U1 (en) | DEVICE FOR PROTECTING THE CONTROLLED BYPASS REACTOR FROM EARTH CIRCUITS | |
RU2593380C1 (en) | Device for offset from magnetisation current rush during connection under voltage for transformer differential protection | |
SU1677762A1 (en) | Device for differential-phase protection of electric plant | |
JPS6196700A (en) | X-ray apparatus | |
RU2680817C1 (en) | Power transformer protection package | |
SU1001277A1 (en) | Device for differential protection of transformer (autotransformer) | |
SU1072172A1 (en) | Overcurrent limiter | |
SU1647749A1 (en) | Device for protecting twenty-four pulse rectifier | |
SU1272390A1 (en) | Device for differential protection of transformer | |
SU1200359A1 (en) | Device for differential protection of power transformer | |
RU2677857C1 (en) | Protection device of the converter plant with transformer with 2n secondary windings and 2n rectifiers | |
SU739684A1 (en) | Device for protecting low-voltage electric network against short-circuit | |
SU1156184A1 (en) | Device for differential-phase protection of electric installation | |
SU1095298A2 (en) | Device for differential protecting of power transformer | |
SU693502A1 (en) | Electric equipment differential protection device | |
SU993376A2 (en) | Device for differential protection of transformer | |
SU1156188A2 (en) | Device for protection of installation with rectifiers connected in parallel | |
SU820599A1 (en) | Device for maximum current protection of three-phase converter | |
SU970538A1 (en) | Device for protecting three-phase electric receiver from alternating and disturbance of phases of supply mains | |
SU1670733A1 (en) | Device for current protection of ac electrical plant | |
SU945937A1 (en) | Device for protecting collecting bars of electric power plants and substations | |
SU1001280A2 (en) | Relay for differential protection of bus-bars | |
SU1121739A1 (en) | Device for protecting polyphase rectifier | |
SU1043779A1 (en) | Apparatus for differentiatial protection of generator |