Устройство дифференциальной защиты трансформаторов Российский патент 2024 года по МПК H02H7/45 

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться на электрических станциях и подстанциях для исключения замедления в срабатывании дифференциальных защит трансформаторов и автотрансформаторов (ДЗТ) при переходе короткого замыкания (КЗ) вне зоны действия защиты (внешнего КЗ) с наличием в токе апериодической составляющей в зону действия защиты.

Известно устройство дифференциальной защиты трансформаторов и автотрансформаторов [Э.М. Шнеерсон. Цифровая релейная защита. М.: Энергоатомиздат, 2007, с.236-238, рис. 6.2], состоящее из формирователей действующего значения дифференциального и тормозного сигналов (формирователи дифференциального и тормозного сигналов) и блока сравнения указанных сигналов. Входы указанных формирователей включены во вторичные цепи трансформаторов тока (ТТ), установленных на всех сторонах защищаемого объекта (указанные ТТ не входят в состав устройства защиты). Выходы формирователей подключены к входам блока сравнения указанных сигналов, в котором производится сравнение дифференциального и тормозного сигналов. Выход блока сравнения включён в цепи отключения защищаемого объекта.

Недостатком аналога является возможность неселективного срабатывания защиты в переходных режимах КЗ вне зоны действия с наличием в токе апериодической составляющей. Кроме того, возможно недопустимое замедление в срабатывании при переходе внешнего КЗ в зону действия защиты.

Известно устройство дифференциальной защиты трансформаторов и автотрансформаторов [Г. Циглер. Цифровая дифференциальная защита. М.: Знак, 2008, с. 51-53]. Второй аналог содержит формирователи действующих и мгновенных значений дифференциального и тормозного сигналов (ФДТС), дифференциальную токовую отсечку (ДТО), блок сравнения действующих значений дифференциального и тормозного сигналов, детектор насыщения ТТ (блокирующий орган при внешних КЗ БО), реагирующий при КЗ вне зоны действия защиты на отставание во времени появления мгновенного значения дифференциального сигнала от тормозного. При этом тормозной сигнал равен сумме действующих значений вторичных токов ТТ, установленных на всех сторонах защищаемого объекта. Входы формирователей действующих и мгновенных значений дифференциального и тормозного сигналов включены во вторичные цепи ТТ, установленных на всех сторонах защищаемого объекта (указанные ТТ не входят в состав устройства защиты). Выход формирователя действующего значения дифференциального сигнала подключён к входу дифференциальной токовой отсечки (ДТО), выход которой подключён к первому входу выходного органа (ВО). Выходы формирователей действующих значений дифференциального и тормозного сигналов подключены к входам блока сравнения указанных сигналов, в котором производится сравнение последних. Выход блока сравнения подключён ко второму входу выходного органа. Выходы формирователей мгновенных значений дифференциального и тормозного сигналов подключены к входам детектора насыщения ТТ (блокирующего органа при внешних КЗ БО), выход которого подключён к третьему входу выходного органа.

Недостатком второго аналога является возможность недопустимого замедления в срабатывании при переходе внешнего КЗ в зону действия. Это отмечено в вышеуказанном источнике на стр.53: «При значительных насыщениях ТТ необходима блокировка действия защиты на 150 мс», хотя допустимое время срабатывания защиты при переходе внешнего КЗ в зону действия в соответствии с директивными материалами составляет 60 мс.

Известно реле дифференциальной защиты трансформаторов и автотрансформаторов (Устройство дифференциальной защиты трансформаторов и автотрансформаторов) OOO НПП «ЭКРА». Шкаф защиты трансформатора типа ШЭ2607 041. Руководство по эксплуатации ЭКРА.656453.031 РЭ, стр. 36], принятое за прототип. Устройство (реле) содержит формирователи действующего и мгновенного значений дифференциального и тормозного сигналов (ФДТС), дифференциальную отсечку (ДТО), блокирующий орган (БО) защиты при внешних КЗ, чувствительный токовый орган (ЧТО) и выходной орган (ВО).

Входы формирователей действующих и мгновенных значений дифференциального и тормозного сигналов (ФДТС) включены во вторичные цепи ТТ, установленных на всех сторонах защищаемого объекта (указанные ТТ не входят в состав устройства защиты). Выход формирователя действующего значения дифференциального сигнала подключён к входу дифференциальной токовой отсечки (ДТО), выход которой подключён к первому входу выходного органа (ВО). Выходы формирователей действующих значений дифференциального и тормозного сигналов подключены к входам чувствительного токового органа (ЧТО), в котором производится сравнение последних. При этом ФДТС выбирает из модулей токов всех сторон защищаемого объекта наибольший и присваивает комплексу этого тока обозначение . Сумма оставшихся токов обозначается как . Значение тормозного тока зависит от угла между указанными векторами. Выход ЧТО подключён ко второму входу выходного органа. Выходы формирователей мгновенных значений дифференциального и тормозного сигналов подключены к входам блокирующего органа при внешних КЗ (БО), выход которого подключён к третьему входу выходного органа. В состав выходного органа (ВО) входят логические элементы И, ИЛИ. Первый (прямой) вход логического элемента И подключён ко второму входу ВО, а второй (инверсный) вход подключён к третьему входу ВО, а выход логического элемента И и первый вход ВО подключены к входам логического элемента ИЛИ, выход которого подключён к цепям отключения защищаемого объекта.

Недостатком прототипа является возможность недопустимого замедления в срабатывании при переходе внешнего КЗ в зону действия защиты, что объясняется следующим. В случае внешнего КЗ с наличием в токе повреждения апериодической составляющей может произойти насыщение магнитопровода ТТ, по которому проходит суммарный ток КЗ. При этом срабатывает блокирующий орган (БО) и запрещает срабатывание защиты на время, превышающее установленное директивными материалами [Стандарт организации ПАО «ФСК ЕЭС» СТО 56947007-29.120.70.241-2017 Технические требования к микропроцессорным устройствам РЗА. Стандарт организации. Дата введения: 28.02.2017] допустимое время срабатывания защиты, равное 60 мс.

Актуальность заявляемого изобретения заключается в том, что результатом замедления в срабатывании устройства защиты может явиться нарушение устойчивости электроснабжения приёмников электрической энергии и возгорание защищаемого объекта со значительным экономическим ущербом.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении быстродействия ДЗТ при переходе внешнего КЗ в зону действия защиты.

Технический результат заявляемого изобретения достигается устройством дифференциальной защиты трансформаторов, содержащим формирователь действующих значений дифференциального и тормозного сигналов, а также мгновенных значений указанных сигналов, дифференциальную токовую отсечку, чувствительный токовый орган, выполненный с возможностью сравнения действующих значений первой гармоники дифференциального и тормозного сигналов, блокирующий орган при внешних КЗ и выходной орган, выполненный с возможностью подключения к цепям отключения защищаемого объекта, при этом вход дифференциальной токовой отсечки подключён к первому выходу формирователя действующих значений дифференциального и тормозного сигналов, а также мгновенных значений указанных сигналов, а выход дифференциальной токовой отсечки подключён к первому входу выходного органа, первый и второй входы чувствительного токового органа подключены, соответственно, к первому и второму выходам формирователя действующих значений дифференциального и тормозного сигналов, а также мгновенных значений указанных сигналов, первый и второй входы блокирующего органа при внешних КЗ, соответственно, подключены к третьему и четвёртому выходам формирователя действующих значений дифференциального и тормозного сигналов, а также мгновенных значений указанных сигналов, выходы чувствительного токового органа и блокирующего органа при внешних КЗ подключены, соответственно, к третьему и четвёртому входам выходного органа, при этом в него дополнительно введены блок формирователей первой гармоники токов, состоящий из фильтров первой гармоники, дифференциальный пороговый орган, макси-селектор, управляемый ключ и дифференциально-фазный орган, выполненный с возможностью производить сравнение по фазе каждого из векторов первой гармоники вторичных токов трансформаторов тока, модули которых превышают заданное значение, с вектором первой гармоники вторичного тока трансформатора тока, имеющим наибольший модуль, причем вход дифференциального порогового органа подключён к первому выходу формирователя действующих значений дифференциального и тормозного сигналов, а также мгновенных значений указанных сигналов, а выход дифференциального порогового органа подключён ко второму входу выходного органа, первые выходы, входящих в состав блока фильтров первой гармоники, подключены к входам макси-селектора и входам дифференциально-фазного органа, вторые выходы блока формирователей первой гармоники токов, состоящего из фильтров первой гармоники, подключены к входам управляемого ключа и дифференциально-фазного органа, выход макси-селектора подключён к управляющему входу управляемого ключа, выход которого подключён к входу дифференциально-фазного органа, а выход дифференциально-фазного органа подключён к пятому входу выходного органа, причем выходной орган выполнен с возможностью обеспечения отключения защищаемого трансформатора при переходе внешнего КЗ в зону действия защиты.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства ДЗТ.

На фиг. 2 приведена функциональная схема дифференциально-фазного органа (ДФО).

На фиг. 3 приведена функциональная схема выходного органа (ВО) защиты.

Так как устройства ДЗТ трансформаторов выполнены отдельно по каждой фазе, то на фиг. 1–3 в качестве примера показаны элементы одной фазы предлагаемого устройства для трёхобмоточного трансформатора. Остальные фазы устроены аналогично.

В состав ДЗТ входят следующие блоки: формирователь действующих значений дифференциального и тормозного сигналов, а также мгновенных значений и указанных сигналов (ФДТС) 1; блок 2 формирователей первой гармоники токов, состоящий из трех фильтров первой гармоники, соответственно, ФПГ1, ФПГ2, ФПГ3; чувствительный токовый орган (ЧТО) 3; блокирующий орган при внешних КЗ (БО) 4; дифференциальная токовая отсечка (ДТО) 5 с током срабатывания ; пороговый орган (компаратор) дифференциального тока (К) 6; выходной орган (ВО) 7; макси-селектор (MAX) 8; управляемый ключ (SW) 9; дифференциально-фазный орган (ДФО) 10.

Первый и второй входы ЧТО 3 подключены к первому и второму выходам ФДТС 1, соответственно. Первый и второй входы БО 4, соответственно, подключены к третьему и четвёртому выходам ФДТС 1. Выходы ЧТО 3 и БО 4 подключены к второму и третьему входам ВО 7, соответственно. Входы ДТО 5 и К 6 подключены к первому выходу ФДТС 1, а выходы ДТО 5 и К 6, соответственно, подключены к первому и четвёртому входам ВО 7. Первые выходы входящих в состав блока 2 фильтров первой гармоники ФПГ1, ФПГ2, ФПГ3 подключены к входам макси - селектора MAX 8 и входам ДФО 10. Вторые выходы ФПГ1, ФПГ2, ФПГ3 подключены к входам управляемого ключа SW 9 и ДФО 10. Выход макси-селектора MAX 8 подключён к управляющему входу управляемого ключа SW 9, выход которого подключён к первому входу ДФО 10. Входы 2- 4 ДФО подключены к первым выходам ФПГ1 – ФПГ3, соответственно. Входы 5 -7 ДФО подключены ко вторым выходам ФПГ1 – ФПГ3, соответственно.

Выход ДФО 10 подключён к пятому входу ВО 7, выход которого включён в цепи отключения выключателей защищаемого объекта.

В состав приведённой на фиг.2 функциональной схемы дифференциально-фазного органа (ДФО) 10 входят следующие элементы: блоки сравнения фаз векторов первой гармоники токов ,, 10.1, 10.2, 10.3, соответственно; компараторы модулей первой гармоники тока ,, К 10.4, К 10.5, К 10.6, соответственно; компараторы начальной фазы первой гармоники векторов тока ,, К 10.7 и К 10.10, К 10.8 и К 10.11, К 10.9 и К10.12, соответственно; логические элементы И 10.13, И 10.14, И 10.15 и логический элемент ИЛИ 10.16.

Первые входы блоков сравнения фаз векторов первой гармоники токов ,, 10.1, 10.2, 10.3 подключены к выходу управляемого ключа SW 9, а вторые входы подключены к первым выходам входящих в состав блока 2 фильтров первой гармоники ФПГ1, ФПГ2, ФПГ3. Выходы блоков сравнения фаз векторов первой гармоники токов 10.1, 10.2, 10.3 подключены, соответственно, к входам компараторов К 10.7 и К 10.10, К 10.8 и К 10.11, К 10.9 и К 10.12. Выходы указанных компараторов подключены, соответственно, к первым и вторым входам логических элементов И 10.13, 10.14, 10.15. Входы компараторов модулей первой гармоники тока,,К 10.4, К 10.5, К 10.6, соответственно, подключены к первым выходам входящих в состав блока 2 фильтров первой гармоники ФПГ1, ФПГ2, ФПГ3. Выходы компараторов К 10.4, К 10.5, К 10.6 подключены к третьим входам логических элементов И 10.13, И 10.14, И 10.15, соответственно. Выходы логических элементов И 10.13, И 10.14, И 10.15, подключены, соответственно, к первому, второму и третьему входам логического элемента ИЛИ 10.16. Выход логического элемента ИЛИ 10.16 является выходом ДФО 10 и подключен к пятому входу выходного органа ВО 7.

В состав приведённой на фиг.3 функциональной схемы выходного органа ВО 7 входят следующие элементы: логический элемент И1 7.1, логический элемент И2 7.2, логический элемент ИЛИ 7.3.

К первому входу ВО 7 и, соответственно, к первому входу логического элемента ИЛИ 7.3 подключён выход дифференциальной токовой отсечки ДТО 5. Ко второму входу ВО 7 и, соответственно, к прямому входу логического элемента И1 7.1 подключён выход ЧТО 3, а к третьему входу ВО 7 и, соответственно, к инверсному входу логического элемента И1 7.1 подключён выход блокирующего органа при внешних КЗ БО 4. Выход БО 4 также подключён к прямому входу дополнительно введённого логического элемента И2 7.2. К четвёртому входу ВО 7 и, соответственно, к второму входу логического элемента И2 7.2 подключён выход дополнительно введённого порогового органа (компаратора) дифференциального тока К 6. Выход дополнительно введённого дифференциально-фазного органа ДФО 10 подключён к пятому входу ВО 7 и, соответственно, к инверсному входу логического элемента И2 7.2. Выходы логических элементов И1 7.1 и И2 7.2 подключены к входам логического элемента ИЛИ 7.3, выход которого является выходом ВО 7 и подключён к цепям отключения выключателей защищаемого объекта.

Элементы и блоки, входящие в состав предлагаемого устройства, могут быть реализованы, например, в микроэлектронных и микропроцессорных устройствах релейной защиты трансформаторов и автотрансформаторов, выпускаемых различными фирмами России (ООО НПП «ЭКРА», ООО НПП «Релематика», ЗАО «РАДИУС-Автоматика» и др.), а также за рубежом.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства на примере трёхобмоточного трансформатора. На входы устройства подаются предварительно выровненные по модулю и фазе вторичные токи ТТ, установленных на всех сторонах защищаемого объекта (указанные ТТ не входят в состав устройства). С целью упрощения средства для выравнивания вторичных токов ТТ на фиг.1 не показаны. Выровненные по модулю и фазе вторичные токи ТТ обозначены как , , , где цифры 1, 2, 3 относятся к сторонам высшего, среднего и низшего напряжений объекта защиты, соответственно. Значки означают, что токи выровнены по модулю и фазе.

Вторичные токи ТТ , , подаются на входы следующих блоков:

– формирователя действующих значений дифференциального и тормозного сигналов, а также мгновенных значений и указанных сигналов ФДТС 1;

– блока 2 формирователей первой гармоники токов, состоящем из фильтров первой гармоники ФПГ1, ФПГ2, ФПГ3.

На первый и второй выходы ФДТС 1 выдаются действующие значения дифференциального и тормозного тока, соответственно. На третий и четвёртый выходы ФДТС 1 выдаются мгновенные значения дифференциального тока и тормозного тока , соответственно. На первые и вторые выходы входящих в состав блока 2 фильтров первой гармоники ФПГ1, ФПГ2, ФПГ3 выдаются, соответственно, действующие значения первых гармоник ,,и комплексные значения (векторы) ,, вторичных токов ТТ1, ТТ2 и ТТ3 (на фиг.1 не показаны).

На входы ЧТО 3 подаются действующие значения дифференциального и тормозного сигналов, соответственно. При срабатывании ЧТО 3 логическая единица с его выхода подаётся на второй вход ВО 7. На входы БО 4 подаются мгновенные значения дифференциального и тормозного сигналов. При срабатывании БО 4 логическая единица с его выхода подаётся на третий вход ВО 7.

На входы дифференциальной токовой отсечки ДТО 5 и дифференциального порогового органа (компаратора) К 6 подаётся действующее значение дифференциального сигнала. При срабатывании ДТО 5 и К 6 логические единицы с их выходов подаются на первый и четвёртый входы ВО 7, соответственно.

Необходимость введения в состав устройства дополнительного блока ДФО 10 объясняется следующим.

Даже при значительном насыщении магнитопроводов ТТ их угловая погрешность по первой гармонике не превышает 90°. Поэтому фазовый сдвиг между векторами первой гармоники вторичных токов ТТ, модули которых превышают значение тока нагрузочного режима, является надёжным признаком распознавания нахождения точки КЗ в зоне или вне зоны действия устройства защиты.

В устройствах релейной защиты часто используется способ сравнения фаз токов, заключающийся в выделении вектора тока , имеющий наибольший модуль и сравнении с ним по фазе суммы векторов остальных токов . В случае внешнего КЗ без насыщения ТТ наибольший модуль имеет вектор тока стороны трансформатора, на которой возникло повреждение. Векторы токов остальных сторон трансформатора имеют фазовый сдвиг относительно вектора , превышающий 90°. ДТЗ не срабатывает.

Однако указанный способ имеет недостаток, проявляющийся при глубоком насыщении ТТ, по которому проходит суммарный ток внешнего КЗ. В этих условиях при насыщении ТТ модуль вектора вторичного тока этого ТТ существенным образом уменьшается. Тогда максимальный модуль может иметь вектор любого из вторичных токов ТТ, который принимается в качестве В результате вектор вторичного тока насыщенного ТТ, по которому проходит суммарный ток внешнего КЗ, входит в сумму векторов остальных токов и оказывает незначительное влияние на направление вектора тока . Фазовый сдвиг между векторами и не превышает ± 90° и защита принимает ошибочное решение о нахождении КЗ в зоне действия.

Указанный недостаток устраняется при сравнении по фазе вектора вторичного тока ТТ , имеющего наибольший модуль (опорный вектор), с каждым из остальных векторов, модули которых превышают заданное значение. При фазовом сдвиге хотя бы одного из остальных векторов относительно опорного вектора, превышающем ± 90°, действие защиты блокируется.

Выделение вектора тока , имеющего наибольший модуль, осуществляется дополнительно введёнными макси-селектором MAX 8 и управляемым ключом SW 9. На входы макси-селектора MAX 8 подаются сигналы ,,с первых выходов, входящих в состав блока 2 ФПГ1, ФПГ2, ФПГ3. На выходе MAX 8 формируется сигнал n_max , указывающий номер ТТ, вектор первой гармоники вторичного тока которого имеет максимальный модуль. Выход макси-селектора MAX 8 подключён к управляющему входу управляемого ключа SW 9. Благодаря этому на выходе управляемого ключа SW 9 возникает сигнал, соответствующий вектору Выход SW 9 подключён к входу дополнительно введённого дифференциально-фазного органа ДФО 10. В результате на вход ДФО 10 подаётся вектор тока , с которым сравниваются по фазе векторы первой гармоники вторичных токов всех ТТ рассматриваемой фазы ДЗТ.

Входными сигналами дифференциально-фазного органа ДФО 10 (фиг.2) являются получаемый на выходе управляемого ключа SW 9 опорный вектор первой гармоники тока , имеющий наибольший модуль, а также получаемые на выходе блока 2 формирователей первой гармоники токов, состоящего из фильтров первой гармоники ФПГ1, ФПГ2, ФПГ3, векторы , , первой гармоники вторичных токов ТТ и модули указанных векторов ,,. Сравнение векторов тока по фазе осуществляют блоки сравнения фаз векторов первой гармоники токов 10.1, 10.2, 10.3.

Пороги срабатывания компараторов модулей векторов тока К 10.4, К 10.5, К 10.6, соответственно , превышают значения токов нагрузочных режимов. Сигналы с выходов указанных компараторов подаются на третьи входы логических элементов И 10.13, И 10.14, И 10.15.

Контроль нахождения векторов вторичных токов ТТ в зоне действия защиты по минимальному значению угла блокировки обеспечивают компараторы К 10.7, К 10.8, К 10.9, реагирующие на превышение фазовыми сдвигами значений , соответственно. Контроль нахождения векторов вторичных токов ТТ в зоне действия защиты по максимальному значению угла блокировки обеспечивают компараторы К 10.10, К 10.11, К 10.12, реагирующие, соответственно, на не превышение фазовыми сдвигами значений . Выходные сигналы указанных компараторов подаются, соответственно, на первые и вторые входы логических элементов И 10.13, И 10.14, И 10.15. Выходные сигналы указанных элементов подаются на входы логического элемента ИЛИ 10.16, выход которого является выходом ДФО 10.

Логическая единица на выходе элемента ИЛИ 10.16 появляется, если хотя бы один из векторов первой гармоники вторичного тока ТТ, модуль которого превышает значения уровня тока нагрузочного режима, имеет относительно опорного вектора фазовый сдвиг, превышающий значение угла блокировки защиты, находящегося между минимальным и максимальным значениями фазового сдвига.

На входы ВО 7 (фиг. 3) подаются следующие сигналы:

– на первый вход и, соответственно, на первый вход логического элемента ИЛИ 7.3 подаётся сигнал с выхода дифференциальной токовой отсечки ДТО 5;

– на второй вход – с выхода ЧТО 3 и, соответственно, на первый вход логического элемента И1 7.1;

– на третий вход – с выхода БО 4 и, соответственно, на второй (инверсный) вход логического элемента И1 7.1, а также на первый вход логического элемента И2 7.2;

– на четвёртый вход – с выхода К 6 и, соответственно, на второй вход логического элемента И2 7.2;

– на пятый вход – с выхода ДФО 10 и, соответственно, на третий (инверсный) вход логического элемента И2 7.2.

Выходной орган ВО 7 работает следующим образом.

В случае КЗ на стороне высшего напряжения защищаемого объекта в зоне действия ДЗТ срабатывает дифференциальная отсечка ДТО 5 и через логическую схему ИЛИ 7.3 действует на отключение защищаемого объекта от питающей сети.

В случае КЗ в зоне действия на стороне среднего или низшего напряжения объекта защиты значение тока КЗ недостаточно для срабатывания ДТО 5. Срабатывает ЧТО 3. Так как мгновенные значения дифференциального и тормозного сигналов появляются практически одновременно, то блокирующий орган БО 4, основанный на принципе детектора насыщения, не срабатывает. На выходе логического элемента И1 7.1, возникает логическая единица, которая поступает на второй вход ИЛИ 7.3. Защищаемый объект отключается от питающей сети.

При возникновении внешнего КЗ мгновенные значения тормозного сигнала появляются раньше, чем мгновенные значения дифференциального сигнала , поэтому срабатывает блокирующий орган БО 4 и запрещается срабатывание защиты на заданное время, например, на 150 мс. По этой причине действие защиты при переходе внешнего КЗ в зону действия защиты оказывается заблокированным на указанное время.

При переходе внешнего КЗ в зону действия ДЗТ на выходе ДФО 10 возникает логический нуль. Тогда при сработавших БО 4 и К 6 на выходе И2 7.2 и, соответственно, ИЛИ 7.3 возникает логическая единица. Защищаемый объект отключается от питающей сети.

Таким образом, срабатывание ДЗТ при переходе внешнего КЗ в защищаемую зону достигнуто совместным использованием предлагаемого дифференциально-фазного органа ДФО 10, порогового дифференциального органа К 6 и усовершенствованного выходного органа ВО.

Совокупность дополнительно введённых ДФО 10, порогового органа (компаратора) дифференциального тока К 6, а также усовершенствованного выходного органа ВО 7 позволяет решить задачу заявляемого изобретения: обеспечить повышение быстродействия ДЗТ при переходе внешнего КЗ в зону действия защиты.

В нормальном установившемся режиме работы электроустановки имеет место баланс токов, втекающих в ДЗТ и вытекающих из них. Дифференциальный сигнал недостаточен для срабатывания ЧТО 3.

В переходном режиме КЗ в зоне действия ДЗТ срабатывают ДТО 5 или ЧТО 3. Блокирующий орган при внешних КЗ БО 4 не срабатывает, поэтому на выходах логических элементов И1 7.1 и ИЛИ 7.3 (фиг.3) появляются логические единицы. ДЗТ срабатывает.

В переходном режиме КЗ вне зоны действия ДЗТ с насыщением магнитопровода ТТ срабатывает блокирующий орган при внешнем КЗ БО 4, реализующий известный принцип детектора насыщения ТТ. На выходе логического элемента И1 7.1 имеется логический нуль. Дифференциально-фазный орган ДФО 10 срабатывает, так как хотя бы один из векторов ,, находится в зоне блокировки защиты. На выходе логического элемента И2 7.2 также имеется логический нуль. ДЗТ не срабатывает.

При внешнем КЗ действия ДЗТ заблокировано блокирующим органом БО 4. При переходе внешнего КЗ в зону действия на выходе ДФО 10 возникает логический нуль. Тогда при сработавших БО 4 и К 6 на выходе И2 7.2 и, соответственно, ИЛИ 7.3 возникает логическая единица. Защищаемый объект без замедления отключается от питающей сети.

Предлагаемое устройство ДЗТ обладает следующей совокупностью свойств, которую не имеют известные устройства:

1 Быстродействие и чувствительность при КЗ в зоне действия, обеспечиваемые наличием дифференциальной токовой отсечки ДТО 5 и ЧТО 3.

2 Несрабатывание при внешних КЗ с наличием апериодической составляющей в токе, сопровождающихся глубоким насыщением ТТ, обеспечиваемое наличием БО 4.

3 Повышенное быстродействие ДЗТ при переходе внешнего КЗ в зону действия с наличием в первичных токах ТТ апериодической составляющей, сопровождающемся глубоким насыщением магнитопроводов ТТ, благодаря совместному действию К 6, БО 4 и ДФО 10.

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и может использоваться на электрических станциях и подстанциях электроэнергетических систем для обеспечения правильного функционирования устройств дифференциальной защиты трансформаторов (ДЗТ) в переходных режимах, сопровождающихся насыщением магнитопроводов трансформаторов тока (ТТ). Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении быстродействия ДЗТ при переходе внешнего КЗ в зону действия защиты. Технический результат заявляемого изобретения достигается устройством дифференциальной защиты трансформаторов, содержащим формирователь действующих значений дифференциального и тормозного сигналов, а также мгновенных значений указанных сигналов, дифференциальную токовую отсечку, чувствительный токовый орган, выполненный с возможностью сравнения действующих значений первой гармоники дифференциального и тормозного сигналов, блокирующий орган при внешних КЗ, дифференциально-фазный и выходной органы. Дифференциально-фазный орган выполнен с возможностью производить сравнение по фазе каждого из векторов первой гармоники вторичных токов трансформаторов тока, модули которых превышают заданное значение, с вектором первой гармоники вторичного тока трансформатора тока, имеющим наибольший модуль. Выходной орган состоит из первого и второго логических элементов И, а также логического элемента ИЛИ, причём к прямому входу первого логического элемента И подключён выход чувствительного токового органа, а к инверсному входу подключён выход блокирующего органа при внешних КЗ, к прямым входам второго логического элемента И подключены выходы блокирующего органа и дифференциального порогового органа, а к инверсному входу второго логического элемента И подключён выход дифференциально-фазного органа, причём выходы дифференциальной токовой отсечки, первого и второго логических элементов И подключены к входам логического элемента ИЛИ. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство дифференциальной защиты трансформаторов, содержащее формирователь действующих значений дифференциального и тормозного сигналов, а также мгновенных значений указанных сигналов, дифференциальную токовую отсечку, чувствительный токовый орган, выполненный с возможностью сравнения действующих значений первой гармоники дифференциального и тормозного сигналов, блокирующий орган при внешних коротких замыканиях (КЗ) и выходной орган, выполненный с возможностью подключения к цепям отключения защищаемого объекта, при этом вход дифференциальной токовой отсечки подключён к первому выходу формирователя действующих значений дифференциального и тормозного сигналов, а также мгновенных значений указанных сигналов, а выход дифференциальной токовой отсечки подключён к первому входу выходного органа, первый и второй входы чувствительного токового органа подключены, соответственно, к первому и второму выходам формирователя действующих значений дифференциального и тормозного сигналов, а также мгновенных значений указанных сигналов, первый и второй входы блокирующего органа при внешних КЗ, соответственно, подключены к третьему и четвёртому выходам формирователя действующих значений дифференциального и тормозного сигналов, а также мгновенных значений указанных сигналов, выходы чувствительного токового органа и блокирующего органа при внешних КЗ подключены, соответственно, к третьему и четвёртому входам выходного органа, отличающееся тем, что в него дополнительно введены блок формирователей первой гармоники токов, состоящий из фильтров первой гармоники, дифференциальный пороговый орган, макси-селектор, управляемый ключ и дифференциально-фазный орган, выполненный с возможностью производить сравнение по фазе каждого из векторов первой гармоники вторичных токов трансформаторов тока, модули которых превышают заданное значение, с вектором первой гармоники вторичного тока трансформатора тока, имеющим наибольший модуль, причем вход дифференциального порогового органа подключён к первому выходу формирователя действующих значений дифференциального и тормозного сигналов, а также мгновенных значений указанных сигналов, а выход дифференциального порогового органа подключен ко второму входу выходного органа, первые выходы фильтров первой гармоники, входящих в состав блока формирователей первой гармоники токов, подключены к входам макси-селектора и входам дифференциально-фазного органа, вторые выходы фильтров первой гармоники, входящих в состав блока формирователей первой гармоники токов, подключены к входам управляемого ключа и дифференциально-фазного органа, выход макси-селектора подключён к управляющему входу управляемого ключа, выход которого подключён к входу дифференциально-фазного органа, а выход дифференциально-фазного органа подключён к пятому входу выходного органа, причем выходной орган выполнен с возможностью обеспечения отключения защищаемого трансформатора при переходе внешнего КЗ в зону действия защиты.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выходной орган состоит из первого и второго логических элементов И, а также логического элемента ИЛИ, выход которого является выходом выходного органа для подключения к цепям отключения защищаемого объекта, причём к прямому входу первого логического элемента И подключён выход чувствительного токового органа, а к инверсному входу подключён выход блокирующего органа при внешних КЗ, к прямым входам второго логического элемента И подключены выходы блокирующего органа и дифференциального порогового органа, а к инверсному входу второго логического элемента И подключён выход дифференциально-фазного органа, причём выходы дифференциальной токовой отсечки, первого и второго логических элементов И подключены к входам логического элемента ИЛИ.