Дистанционный измерительный орган Советский патент 1983 года по МПК H02H3/40 H01H83/16 

(54) ДИСТАНЦИОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ОРГАН

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в дистанционной защите линий электропередач от двухфазных коротких замыканий, в частности от двухфазных коротких замыканий на землю и от двухфазных коротких замыканий между фазами. .

Известны устройства дистанционной защиты линии электропередач от замыканий на землю, содержащие формирователь четырех компенсированных фазных напряжений и напряжения,пропорционального току нулевой последовательности, преобразователь указанных синусоидальных напряжений в прямоугольные импульсы, знак которых совпадает со знаком мгновенных значений соответствующих напряжений. схему совпадения. И и блок преобразования импульсных сигналов в непрерывный сигнал Ql3 и t,2.

Недостатком известных устройств является низкая чувствительность при коротких замыканиях в защищаемой зоне через переходное сопротивление, особенно на линиях электропередачи небольшой длины при больших мощностях питающих систем, а также в ряде случаев низкая селективность, особенно на протяженных линиях электрр передачи при больших мощностях питающих систем.

Обусловлен этот недостаток тем, что форма характеристики известных устройств в комплексной плоскости однозначно определяется режимомработы защищаемой электропередачи и не регулируется параметрами схемы устройства, в результате на линиях небольшой длины, а, следовательно, небольшой величине сопротивления уставки, при мощных эквивалентных питающих системах площадь характеристики устройства в комплексной плоскости сопротивления петли короткого замыкания уменьшается и чувствительность к переходным сопротивлениям может оказаться недостаточной. И наоборот на линиях большой длины площадь характеристики увеличивается, что приводит к снижению селективности устройства при внешних коротких замыканиях в условиях расхождения по фазе ЭДС эквивалентных питающих систем.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является устройство дистанционной защиты линии электропередачи от несимметричных коротких замыкания на землю, содержащие Формирователь синусоидальных компенсированных фазных напряжений и напряжения, пропорционального току нулевой последовательности, преобразователь указанных синусоидальных напряжений в прямоугольные импульсы,знак которых совпадает со знаком мгновенных значений соответствующих напряжений импульсов, избиратель особой фазы, элемент совпадения И, выход которой подключен к преобразователю импульсных сигналов в непрерывный сигнал. Это устройствообладает высокой чувствительностью к однофазным коротким замыканиям на землю и высокой селективностью при всех видах внешних коротких замыканий СЗ.

Недостатком устройства является низкая чувствительность при двухфазных коротких замыканиях на землю, особенно при коротких замыканиях через переходное сопротивление в условиях расхождения по фазе ЭДС эквивалентных питающих систем. Обусловлен недостаток тем, что характеристика устройства в комплексной плоскости сопротивления петли короткого замыкания не охватывает замеряемых сопротивлений, так как форма характеристики в основном определяется физической сущностью электрических величин, формируемых на выходе формирователя, которые при двухфазных коротких замыканиях на землю не соответствуют петле короткого замыкания.

Другим недостатком устройства является его неработоспособность при двухфазных коротких замыканиях межлу фазами, так как при этом отсутствует ток нулевой последовательности и пропорционально ему напряжение. Это обуславливает необходимость применения дополнительного устройства для. защиты от двухфазных коротких замыканий между фазами . приводит к усложнению защиты.

Следовательно, известное устройство обеспечивает эффективную защиту линий электропередач только от однофазных коротких замыканий и не обеспечивает необходимую чувствительность при других видах коротких заг 1Ыканий.

Целью изобретения является повышение ч:увствительности при двухфазных коротких замыканиях.

Поставленная цель достигается тем, что в дистанционный измерительный орган, содержащий блок формирования сравнйвае1«ис величин, два выхода которого подключены к соответствующим входам преобразователя синусоидальных напряжений в прямоугольные импульсы, избиратель особой фазы и последовательно включенные логический элемент И и преобразователь импульсных сигналов в непрерывный сигнал, выход которого является выходом устройства,, дополнительно введены два фазосдвигающих элемента и блок сдвига передних и задних фронтов импульсов, при этом блок формирования сравниваемых величин выполнен в виде блока формирования компенсированных линейных напряжений и напряжения, пропорционального разности токов обратной последовательности двух любых фаз, подключенного двумя другими выходам через фазосдвигающие элементы к соответствующим входам преобразователя синусоидальных напряжений в прямоугольные импульсы, выходы которого через блок сдвига передних и задних фронтов импульсов подключены к входам логического элемента И, а выходы избирателя особой фазы подключены к соответствующим входам бл ка сдвига передних и задних фронтов импульсов.

Формирование компенсированных линейных напряжений повышает чувствительность к двухфазным коротким замыканиям. Формирование напряжения пропорционального разности токов обратной последовательности двух фаз, совместно с введением двух дополнительных фазоповоротных блоков обеспечивает эффективное функционирование устройства не только при двухфахных коротких замыканиях на землю, но и при двухфазных коротких замыканиях между фазами.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - характеристики устройств к комплексной плоскости сопротивления Петли короткого замыкания при двухфазных коротких замыканиях на землю; на фиг.З - характеристика устройства в той же плоскости при двухфазных коротких замыканиях между фазами.

Устройство содержит формировател 1 компенсированных линейных напряжений и напряжение пропорциональной разности только обратной последовательности двух фаз, два выхода которого подключены к соответствующим входам преобразователя 2 синусоидальных напряжений в прямоугольные импульсы Непосредственно, а два других - через сдвигакнцие элементы 3 и 4,.выходы преобразователя 2 синусоидальных напряжений в прямоугольные импульсы подключены через блок 5 сдвига передних и задних фронтов импульсов, к соответствующим выходам которого подключены выходы избирателя б особой фазы, к элементу И 7, выход которой подключен к преобразователю импульсных сигналов в непрерывный сигнал 8. Устройство работает следующим образом. На входы формирователя 1 напряжений поступают напряжения и .токи 1д, if, ic соответствующих фаз А, В, С. На его выходах формируются напряжение Uj./ пропорцирнал нЬе разности токов обратной последовательности двух фаз, например фаз С и В, (,-), где п - коэффициент пропорциональности и компенсированные линейные напряжения. вс--ивс-Ь в-с ; )i 1р..-.0г-л). СА А где 2ч - сопротивление уставки; UAB, - соответствующие линейные elk напряжения. Возможно формирование напряжения U на основе токов обратной последова тельности других фаз, при этом соо ветствующим образом необходимо заменить компенсированные линейные напряжения ., ., Напряжения и и Ug поступают н входы преобразователя 2 синусоидал ных напряжений в прямоугольные импульсы, знак которых совпадает со знаком мгновенных значений соответ ствующих Нсшряжений. Напряжения бд и UCA поступаю соответственно на фазосдвигающие элементы 3 и 4, осуществляющие пре образования Olb-o la; О- --аи, ч -iiin где фазовые операторы а е- и а ei Далее эти напряжения поступают на соответствующие входы преобразо вателя 2 синусоидальных напряжений в прямоугольные импульсы. Импульсы с выходов преобразоват ля поступаиот на соответствующие входы блока 5 сдвига передних и задних фронтов импульсов, производ щего смещение фронтов импульсов. Например, задний фронт импульса, соответствующего напряжению и2,сдв гаётся в сторону сужения до тех пор, пока имеется только короткий импульс в момент начала появления прямоугольного импульса, т.е. ив момент перехода напряжения и от о рицательных значений к положительны В то же время у импульсов, соответ ствующих напряжениям Ug, Одв и ifc может сдвигаться, например, передНИИ фронт в сторону расширения на некоторый угол р , Причем следует отметить, что наличие избирателя 6 особой фазы позволяет при коротких замыканиях на землю сдвигать фронты одного из импульсов, соответствующего напряжению или л отличным от двух остальных импульсов. Так при двухфазном коротком замыкании фаз А и В на землю на одном выходе избирателя 6 особой фазы, на входы которого подаются фазные токи, появляется непрерывный сигнал, далее подается на вход блока 5 сдвига передних и задних фронтов импульсов. При этом расширяется на угол |Ь только импульс, соответствующий напряжению UBC э два других остаются без изменений. Анашогично при коротком замыкании фаз С и А на землю, когда появляется сигнал на другом выходе избирателя 6 особой фазы и другом входе блока 5 сдвига передних и задних фронтов импульсов,расширяется на угол только импульс, соответствующий напряжению ujj, и т.д. Видоизмененные импульсы с выходов блока 5 сдвига передних и задних фронтов импульсов поступают на входы логического элемента И 7, на выходе которой появляется импульсный сигнал, далее поступающий на вход преобразователя 8 импульсных сигналов в непрерывный сигнал, осуществляющий преобразование короткого импульсного сигнала в продолжительный непрерывн1лй сигнал. Сигнал на выходе указанного устройства появляется при однонременном выполнении тоех следующих условий: .sarg ieo/ И) -pLi5org4UAb / U)si8o; (1 -p.U,,5tiVY7r 80 (3) VJl. где jb - регулируемый в блоке 5 сдвига передних и задних фронтов импульсов угол; Ц,12, логические переменные, принимающие значение равное 1 при наличии сигнала соответственно на одном, другом или третьем выходах избирателя 6 особой фазы, и равные О при отсутствии указанных сигналов. В нормальном режиме работы защищаемой .линии электропередачОтсутствует ток обратной последовательности, так как отсутствует на.пряжениеU, логические переменные 1, , L. Ьравны О, а пучек векторов напряжений . , йдд и bcf нельзя охватить углом 180°. При этом условия (1), (2) , (3). не выполняются и. устройст не работает. При двухфазных коротких замыканиях на землю, например, при замык нии фаз В и С на землю, условия ер батывания (1), (2), (3) принимают оUitr 0°sorg Uj ef$ave i 45$l8oi sieo Ha фиг. 2 для рассмотренного слу чая показана характеристика срабатьгеания устройства в комплексной .плоскости сопротивления петли корот кого замыкания при отсутствии доаварийного тока. При других сочетаниях замкнувшихся фаз характеристик устройства аналогична. Расположение особых точек д и РСА характеристи ки определяется параметрами сети энергосистемы. Причем заданием пар метра р можно регулировать форму характеристики устройства. При этом обеспечивается высокая чувствитель ность устройства при двухфазных ко ротких замыканиях на землю в защищаемой зоне и высокая селективност при всех видах внешних коротких за мыканий. В случае двухфазных коротких за мыканий между фазами, например, между фазами в и С, избиратель осо бой фазы по своему принципу действ не способен выявить особую фазу, т.е. сигналы на его выходах отсутствуют. При этом условия срабатыва ния (1), (2), (3) принимают следую щий.вид: е Mke fe (J,J -jb-sovg- , Ha фиг.З для данного случая показана характеристика срабатывания устройства в комплексной плоскости сопротивления петли короткого замыкания при отсутствии доаварийного тока, в этом случае также обеспечивается хорошая чувствительность устройства при двухфазных, коротких за7 1ыканиях между фазами в защищаемой зоне и высокая селективность при всех видах внешних коротких замыканий. Таким образом, предлагаемый дистанционный измерительный орган имее высокую чувствительность в случаях двухфэзных коротких замыканий на землю и двухфазных коротких замыканий между фазами при сохранении высокой селективности в случаях всех видов внешних коротких замыканий. Такое сочетание свойств позволит повысить эффективность функционирования дистанционных защит, что повышает надежность электроснабжения потребителей электрической энергии.. Формула изобретения Дистанционный измерительный орган, содержащий блок формирования сравниваемых величин, два выхода которого подключены к соответствующим входам преобразователя синусоидальных напряжений в прямоугольные импульсы, избиратель особой фазы и последовательно включенные логический элемент И и преобразователь импульсных сигналов внепрерывный сигнал, выход которого является -выходом устройства, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности при двухфазных коротких замыканиях, дополнительно введены два фазосдвигающих элемента и блок сдвига передних и задних фронтсэв импульсов, при этом блок формирования сравниваемых величин выполнен в виде блока формирования компенсированных линейных напряжений и напряжения, пропорционального разности токов обратной последовательности .двух любых фаз, подключенного двумя другими выходами через фазосдвигающие элементы к соответствующим входам преобразователя синусоидальных напряжений в прякюугольные импульсы, выходы которого через блок сдвига передних и задних фронтов импульсов подключены к входам логического элемента И, а выходы избирателя особой фазы подключены к .соответствующим входам блока сдвига передних и задних фронтов импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 597043, кл. И 02 Н 3/38, 1978. 2.Патент США № 3898530, кл. Н 02 Н 3/40, 1974. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке 2901350/24-07, кл. Н 02 Н 3/40, 1980.