Устройство для защиты сборных шин электрических станций и подстанций Советский патент 1983 года по МПК H02H3/28 

второго диода, а катод - с катодом, третьего диода, сумматор, пусковой орган, четыре компаратора, третий дифференциатор, элемент НЕ, два элемента ИЛИ, элемент ИЛИ-НЕ, третий и четвертый элементы И, расширитель сигналов, транзистор, реле с двумя замыкающими Контактами, причем вход каждого выпрямителя объединен с одним концом дифференциального резистора и соединен с общей точкой вторичных обноток датчиков тока обои блоков, а выходы каждого выпрямителя соединены с входом соответствующего второго дифференциатора/ другой конец дифференциальных резисторов .заземлен, при этом инвертирующий вход дифференциальных усилителей связан с катодами, неинвертирующий с анодами соответствующих многоплечих диодных полумостов, а выход соединен с входом, соответствующих первы дифференциаторов, а каждая развязы-, вающая схема другим концом нагрузочного резистора подключена к выходу компаратора блока контроля совпадения и является его вторым выходом, а катодами первого и третьего диодовк второму входу элемента И-НЕ, при этом катод второго диода является , третёим выходом, а анод третьего диода - третьим входом блока контро- ля совпад ения, причем первый вход сумматора связан с входом первого компаратора и входом одного выпрямителя, а второй - с входом второго компаратора и входом другого выпряглителя, выход сумматора соединен с входом третьего компаратора, пускового органа и дифференциатора, выход последнего подключен к входу четвертого компаратора, а выход первого компаратора соединен с первым входом третьего элемента И, выход второго с четвертью входом третьего элемента И, второй и третий входы которого соединены с выходами элементов НБ и ИЛИ-НЕ соответственно, входы последнего соединены с выходом соответ-. ствующего расширителя импульсов/ а вход элементов НЕ соединен с.выходом третьего компаратора, первый и четвертый входы четвертого элемента И подключены к второму выходу соответствующего блока контроля совпадения, а второй и третий входы четвертого элемента И - к выходу первого элемента ИЛИ и выходу четвертого компаратора, связанного, кроме того, с третьим входом обоих блоков контроля совпадения, выход четвертого элемента И соединен с одним из входов второго элемента ИЛИ/ другой вход которого соединен с выходом третьего элемента И, входы первого элемента ИЛИ подключены к выходу соответс вующего формирователя контрольного сигналау а выход пускового органа соединен с вторым входом первого и второго элементов И, выход второго элемента ИЛИ связан с входом расширителя сигналов, выход которого подключен к базе транзистора, эмиттер которого заземлен, а коллектор соединен с одним концом обмотки реле, второй конец которой подключен к источнику питания, и третьим выходом блоков контроля совпадения, а два залфлкакядих контакта реле соединены с анодами и катодами двух многоплечих диодных полумостов соответственно.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СБОРНЫХ ВИН ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ И ПОДСТАНЦИЙ, содержащее блок датчиков тока, подключенных к трансформаторам тока одной систекй сборных шин. одни КОН1Щ вторичных обмоток датчиков тока при этом объединены, а другие присоединены к многоплечему . диодному йолумосту, катоды и аноды диодов которого объединены и подключены к фазному органу, первый элемент И, первый вход которого соединен с выходом фазного органа, а -выход - с входом выходного органа , два блока дифференцирования, выход первого при этом соединен с входс фор- мйрователя контрольного сигнала, а выход второго - с nepBfcBvj рабочим входом блока контроля совпадения, узел выделения апериодической слагающей, формирователь блокирующих сигналов, расширитель импульсов, инвертор, элемент ИЛИ, ждущий мультивибратор, первый вход которого соединен с входом расширителя импульсов, выходом формирователя контрольного- сигнала, вторым рабочим входом блока контроля совпадения и первым входом узла выделения апериодической слагающей. второй вход которого связан с третьим выходом формирователя блокирующих сигналов, первый выход последнего подключен к второму блокирующему входу блока контроля совпадения, а второй выход - Б второму входу ждущего мультивибратора, выход которою соединен с первым блокирующим входом блока контроля совпадения, первый выход которого связан с пер-, вым входом злемент-а ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом инвертора и BTopfciM входом формирователя блокирующих сигналов, а выход соединен с третьим входом элемента И, вход инвертора подключен к выхрду расширителя импульсов, причем блок контроля совпадения содержит компа(/) ратор, два диода, аноды которых объединены с вторьм входом элемента И-НЕ, а катоды служат первым и вто.рым блокирующим входом блока-конTpo-J ля совпадения, реле времени, подключенное к выходу элемента И-НЕ, при этом вход компаратора служит первым рабочим входом блока, первый вход элемента И-НЕ служит вторым рабочим входом блока, а выход реле времени первым выходом блока, о т л и ч а ющ е ее я тем, что, с далью расширения функциональных возможностей путем обеспечения защиты двойной сисСП темы сборных шин с фиксированньш W присоединением элементов при сохранении внсокого уровня устойчивости со .функционирования, в него дополнительно введены блоки, аналогичные указанным с аналогичными связями и блок датчиков тока, подключенных к TpaiHcформаторам тока другой системы сборных шин, а также два выпрямителя, два дифференциальных резистора, два дифференциальных усилителя, две оазвязывающие системы, содержащие нагрузочный резистор, три диода, анод первого из которых соединен с одним выводом нагрузочного резистора и анодом

I

Изобретение от носится к области релейной защиты и мозхет быть исполь. зовано для Защиты двойных систем сборных шин с фиксированным присоединением элементов.5

Известно устройство для дифферен циально-фазной защиты сборных шин, содержащее токовые комбинированные фильтры симметричных составляюсшх/ Ю ненасыщакнциеся промежуточные трансФорматори тока, пусковые органы, ра бочий момент в которых создается дифференциальным током, а тормознойгеометрической разностью дифферен- с циального тока и тока соответствующего элемента. ВыОор поврежденной системы сборлых шин tGCBl) в защите двойной системы шин при работе с включенным ШСВ производится касинусным реле С 1J.

Однако такой принцип выполнения защити не может обеспечить высокую чувствительность к внутренним корот КИМ замыканиям (КЗ) с вытека19йщм током и сдвинутыми по фазе токами и достаточную отстроенность от внешних КЗ.

Кроме того, в режиме нарушенной фиксации и внутреннего КЗ на одной системе шин блокирование защиты.

Известна дифференциально-фазная защита шин, в которой содержатся насыщающиеся сумматоры - датчики фаэового угла токов присоединений, реле сравнения фаз, контролируищее фазовые соотношения токов присоединений 2. В защите двойной ССШ выходные цепи сумматоров автоматичес ки переключаются при переводе присоединений с одной ССШ на другую контактами реле-повторителей шинных разъединителей. Однако эта защита, имея угол блокировки во , не может обеспечить отстроенность от внешних КЗ при глубоких насыщениях трансформаторов тока (ТТ-. Защита имеет недопустимо большое время срабатывания около -80 мс и может оказаться недостаточно чувствительной в некоторых |режима внутреннего КЗ. Известно устройство для дифференциально-фазной защиты сборных шин, содержащее промежуточные ТТ с двумя вторичными обмотками, дифференциально-токовый пусковой орган, орга сравнения фаз, которое может быть ис пользовано и для защиты двойной ССШ Для этого также осуществляются переключения вторичных цепей з. Однако и эта защита может иметь низкую чувствительность, исходя из условия настройки пускового органа и формирователя прямоугольных импульсов. Обладая хорошей отстроенностью от внешних КЗ при глубоких насыщениях ТТ, защита может ложно сработать при- работе ТТ в области средних индукций на отрицательной по отноше нию к знаку апериодической слагающей полуволне тока КЗ. Нсшичие автоматики переключения вторичных цепей в последних двух защитах значительно усложняет их цеп внешней коммутации. Ло этой причине а также вследствие использования бло контактов разъединителей в этой авто матике существенно снижается надеж . ность таких защит. Известна также дифференциальная защита с торможением на выпрямленных токах, содержащая пусковой орган, охватывающий все присоединения обеих систем шин, избирательный балансный токовый орган, сравниваЛшш арифметические суммы дифференциальных токов трех фаз обеих систем шин логическую часть, устройство контроля и промежуточные ТТ. ,Цля отстройки от переходных токов небаланса пусковой орган имеет торможение разностью суммы абсолютных значений токов всех присоединений и модуля дифференциального тока Г. Однако величина коэффициента торм жения ограничена условием обеспечения необходмой чувствительности при внутренних КЗ с вытекакндими токами нагрузки или сдвинутыми по фазе тока ми, а также при разомкнутом ШСВ и наличии обходных связей между систе мами шин. Использование апериодической составляющей в токе КЗ для ПОВЫшения отстроенности защиты приводит к значительному увеличению времени срабатывания при внутренних КЗ. Кроме того, общим недостатком известных защит является снижение их устойчивости функционирования в.момент проведения оперативных переключений, когда между системами шин образуется перемычка из разъедините-лей,и шунтирующая цепь ШСВ. Наиболее близким к изобретению является устройство для защиты сборных шин электростанций и подстанций, содержащее блок датчиков тока, многоплечевой диодный полумост, фазный, пусков рй, выходной органы, элемент И, логическую часть, контролирующую наличие сигнала в дифференциальной цепи защиты в течение короткого про- межутка времени в начале каждой полуволны, совпадающей по знаку с апериодической слагающей в токе КЗ. Устройство защиты обеспечивает более высокий уровень отстроенности по сравнению с аналогами от внешних КЗ, сопровождающимися различными видами переходного процесса в ТТ при сояранении быстродействия и чувствительг ; ности к внутренним повреждениям как при наличии сдвинутых по флзе токов, так и вытекающих токов нагрузки 5. Однако известное устройство не может обеспечить защиту двойной системы шин е фиксированным присоединении элементов - наиболее распространенной в СССР схемы первичных соединений на напряжении 110-220 кВ. Целью изобретения является .расширение функциональных возможностей путем обеспечения защиты двойной системы сборных шин с фиксированным присоединением элементов при сохранении высокого уровня устойчивости функционирования. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты сборных iihtH электростанций и подстанций, содержащее блок датчиков тока, подключенных к трансформаторам тока одной системы сборных шин, одни концы вторичных обмоток датчиков тока .при этом объединены, а другие присоединен ны к многоплечевому диодному полумосту, катоды и аноды диодов которого объединены и подключены к фазному органу, первьй элемент И, первый вход которого соединен с выходом фазного органа, а выход - с входом выходного органа, два блока дифференцирования, выход первого при этом соединен со.входом формирователя контрольного сигнала, а выход второго - с первым рабочим входом блока контроля совпадения, узел выделения апериодической слагающей, формироват€2ль блокирующих сигналов, расширит€5ль импульсов, инвертор, элемент ИЛИ, ждущий мультивибратор.

первый вход которого соединен со входом расширителя импульсов, выходом формирователя контрольного сигнала, вторым рабочим входом блока контроля совпадения и первым входом узла вьлделения апериодической слагающей, второй вход которого связан с третьим выходом формирователя блокирующих сигналов, а выход с первым входом формирователя блокирующих сигналов, первый выход последнего подключен к второму блокирующему входу блока Контроля совпадения, а второй выход - к второму входу ждущего мультивибратора, выход которого соединен с первым блокирующим входом блока контроля совпадения, первый : выход которого евя. з.ан с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом инвертора и вторьм входом формирователя блокируюиГих сигналов, на выход соединен с третьим входом элемента И,вход инвертора подключен к выходу расширителя импульсов, причем блок контроля совпадения содержи компаратор, два диода, аноды которых объединены с вторым входом элемента И-НЕ, а катоды служат первым и вторым блокирующим входом блока контроля совпадения, реле времени, подключенное к выходу элемента И-НЕ, при этом вход компаратора служит первым рабочим входом блока, первый

вход элемента И-НЕ служит вторым рабочим входом блока, а выход реле времени - первь1м выходом блока, допопнительно введены блоки, аналогичные указанным с аналогичными связями и блок датчиков тока, подключенных к трансфоргааторам тока другой систем сборных шин, а также два выпрямителя, два дифференциальных резистора/ два дифференциальных усилителя, две развязывакяцие схемы, содержащие нагрузочный резистор, три диода, анод первого из которых соединен с одним выводом нагрузочного резистора и анодом второго диода, а катод с катодом третьего диода, сумматор, пусковой орган, четыре компаратс а, третий дифференциатор, элемент НЕ, два элемента ИЛИ, элемент ИЛИ-НЕ, третий и четвертый элементы И, расширитель сигналов, транзистор, реле с двумя замыкающими контактами, причем вход каждого выпрямителя объединей с одним концом дифференциального резистора и со.единен с обшей точвой вторичных обмоток датчиков тока обои блоков, а выходы каждого выпрямителя соединены с входом соответствующего второго дифференциатора, другой коней дифференциа;льньзх резисторов заземлен, при этом инвертир5 щий вход дифференциальных усилителей связан с катодами, нейнвертирунхций - с анодами соответств5П(нцих многоплечих

диодных полумостов, а выход соединен с входом соответствуквдих первых дифференциаторов, а каждая развязываю щая схема другим концом нагрузочного резистора подклю гена к выходу компаратора блока контроля совпадения и является его вторым выходом, а катодами первого и третьего диодов - к .второму входу .элементапИ-НЕ,. при этом катод второго диода является третьим выходом, а анод третьего диода - третьим входом блока ко 1троля совпадения, причем первый вход сумматора связан с входом первого компаратора и входом одного выпрямителя, а второй с входом второго компаратора и входом другого выпрямителя, выход сумматора соединен с входом третьего компаратора, пускового органа и дифференциатора, выход последнего, подключен к ВХОДУ четвертого компаратора а выход первого компаратора соединен с первым входом третьего элемента И, выход второго - с четвёртым входом тртьего элемента И, второй и третий входы которого соединены с выходами элементов НЕ и ИЛИ-НЕ соответственно, входы последнего соединены с выходом соответствующего расширителя импульсов, а вход элементачНЕ соединен с выходом третьего компаратора, первый и четвертый входы четвертого.элемента И подключены к второму выходу соответствующего блока контроля совпаден, ния, а второй и третий входы четвертого элемента И - к выходу первого элемента ИЛИ и выходу четвертого компаратора, связанного, того, с третьим входом обоих блоков контроля совпадения, выход четвертого элемента И соединен с одним из входов второго элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с выходом третьего элемента И, входы первого элемента ИЛИ подключены к выходу, соответствую щего формирователя контрольного сигнала, а вь1ход пускового органа соед нен с вторым входом первого и второго элементов И, выход второго элемента ИЛИ связан с входом расширителя сигналов, выход которого подключен кбазе транзистора, эмиттер которого заземлен, а коллектор соединен с одним концом обмотки реле, второй конец которой подключен к источнику питания, и третьим выходом блоков контроля совпадения, а два замыкающих контакта реле соединены с анодами и катодами двух многоплечих диодных полумрстов соответственно.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

К трансформаторам 1 тока первой и второй систем сборньк шин подключены два блока датчиков 2 тока. Одни концы вторичных обмоток датчиков 2 тока при этом объединены и присоединены к дифференциальному pe3HCTOpi5 3, а другие присоединены к многоплечевнм диодным полумостам 4 соответственно, катоды и аноды диодов кото,рых объединены и подключены к фазным органам 5, Два элемента И 6, первые входы которых соединены с выходами фазных органов 5, а выходел - со входами соответствующих выходных органов 7. Два блока 8 дифференцирования выходы которых соединены со входом формирователей 9 контрольного сигнала. Два блока 10 дифференцирования, выходы которых соединейл с первым рабочим входом блоков 11 контроля совпадения. Двгг узла выделения апери дической слагаккцей 12, два фог шрователя 13 блокирующих сигналов, два расширителя 14 импульсов, два инвертора is, два элемента ИЛИ 16, два ждущих мультивибратора 17, первый вход которых соединен со входом расшиЕмтелей 14 импульсов, с выходом формирователей контрольного сигнала, вторым рабочим входом блоков 11-контроля совпадения и первым входом узлов выделения апериодической слагающей 12 соответственно, второй вход которых связан с третьим выходим формирователей 13 блокируюцих сигналов, а выход - с первым входом формирователей 13 блокирующих сигналов, первый выход у последних связан- со.вторым блокирующим входом блоков 11 контроля.совпадения соответственно, а второй вьвсод - со входом ждущих мультивибраторов 17. Выходы ждущих мультивибраторов 17 соединены с первым блокирующим входом обоих блонов 11 контроля совпадения, первый выход которих связан с первым .входом элементов ИЛИ 16, второй вход . которых соединен с выходом инверторов 15 и вторьм входом формирователей 13 блокирующих сигналов. Выход элементов ИЛИ 16 подсоединен к третьему входу обоих элементов И 5. Вход инверторов 15 подключе к выходу расширителей 14 импульсов соответственно. Блоки 11 контроля со падения содержат па компаратору 18, по два диода 19, аноды объединены со вторым входом двух элемен тов И-НЕ 20 соответственно, а катоды диодов 19 служат первым и вторым блокирующим входом блоков 11 контрол совпадения, по реле 21 времени, подключенных к выходу элементов И-НЕ 20 при этом вход компараторов 18 служит первым рабочим входом блоков 11, пер вый вход элементов И-НЕ 20 служит вт рым рабочим входом блоков 11, а выход реле 21 времени - первым выходом блоков Hi .Два выпрямителя 22, два дифференциальных, резистора 3, два : дифференциальных усилителя 23, две развязывающих схемы содержащих нагру зочный резистсф 24, три диода 25, 26, 27, анод первого из которых соединен с одним концом нагрузочного резистора 24 и анодом второго диода 26, а катод - с катодом третьзго диода 27. Сумматор 28, пусковой орган 29, четыре компаратора 30, 31, 32. и 33, элемент НЕ 34, два элемента ИЛИ 35 и 36, третий 37 и четвертый 38 элементы И, третий дифференциатсф. 39, раоиирител } 40 сигналов, транзйс- тор 41, реле 42 с двумс замыкающими . . контактами, элемент ИЛИ-НЕ 43, причем вход каждого выпрямителя. 8 объединен с одним конце дифференциального резистора 3 и соединен с общей точкой вторичных обмоток датчиков тока обоих блоков 2, а выходы каждого выпрямителя 8 соединены со входом соответствующего второго дифференциатора 10, второй конец дифференциальшлх резисторов 3 заземлен. Инвертирукадий вход дифференциальных усилителей 23 связан vj катодами, неинвертирующий - с анодами соответствующих многоплечевых диодных полумостов 4, а выход соединен со входом соответствующих первых дифференциаторов 8. Каждая развязывающая схема другим концом нагрузочного резистора 24 подключена к выходу компаратора 18 блока 11 контроля совпадения и является его вторьм выходом, а катодами первого 25 и третьего 27 диодов - ко второму входу элемента И-НЕ 20, при этом катод второго диода 26 является третьим выходом, а анод третьего диода 25 - третьим входом блока11 контроля совпадения. Первый вхЬд сумматора 28 связан со входом первого компаратора 30 и входом одного выпрямителя 22, а второй вход сумматора 28 - со входом второго компаратора 31 и входом другого выпрямителя 22. Выход суьв атора 20 соединен со входом третьего компаратора 32, пускового органа 29 и третьего дифференциатора 33, выход последнего подключен. ко входу четвертого 33 компаратора. Выход первого компаратора 30 соединен с первым входом третьего элемента И 36, выход второго компаратора 31 - . с четвертым входом элемента И 37, второй и третий входы которого соеди нены с выходами элементов НЕ 34 .и Ш1И-НЕ 43 соответственно. Входы элемента; ИЛИ-НЕ 43 соединены с выходом соответствующего расширителя 14 импульсов, а вход элемента ИВ 34 соединен с вых.ор.ом третьего компаратора 32. Первый и четвертый входы четвертого элемента И 38 подключены ко второму выходу соответствующего блока 11 контроля совпадения, а второй и третий входы четвертого эле- мента И 38 - к выходу первого эле.мента ИЛИ 35 и выходу четвертого компаратора 33, связанного кроме того, с третьим входом обоих блоков 11 контроля совпадения. Выход четвертого элемента И 38 соединен с одним из входов второго элемента ИЛИ 36, другой вход которого соединен с выходом третьего элемента И 37. Входы первого элемента ИЛИ 35 подключены к выходусоответствуюшего фор мирователя 9 контрольного сигнала, а выход пускового органа 29 соединен со вторым входом первого и второго элементов И б. Выход второго элемента ИЛИ 36 связан со входом расширителя 40 сигналов, выход которого подключен к базе транзистора 41, эмиттер которого заземлен, а коллек тор соединен с одним концом обмотки реле 42, второй конец которой подключен к источнику питания. Кроме того, коллектор транзистора 41 под.ключен к третьему выходу блоков 11 контроля совпадения. Два замыкающих контакта 44 и 45, реле 42 соединены с анодами и катодами двух многоплечевых диодных полумостов- 4 соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Вторичные токи трансформаторов тока первой и второй системыиин 1 поступают на входы двух блоков датчиков 2 тока закрепленных за каждой из ССШ. Вторичные токи датчиков тока разделяются по знаку полупериода с помощью многоплечевого диодного полумоста 4, образуя на входе фазного органа 5 сумму модулей положитель ных и отрицательных полуволн, а на дифференциальном резисторе 3 - нат пряжение, пропорциональное дифференциальному току каждой ССШ. Фазный орган 5 осуществляет сопоставление длительности несовпадения отрицательных и положительных полуволн токов, ограниченных поамплитуде на определенном ( достаточно высоком уровне с с заданным углом блокировки. При превышении длительности несовпадения угла блокировки на вход элемента И б выдается сигнал логической 1, и при наличии на двух других го входах потенциалов высокого уровня сработает выходной орган 9, выдавая сигнал на отключение соотв тствующей систе ШИН. Следует заметить, что достаточно высокий уровень ограничения положительных и отрицательных полуволн тока в фазном органе 5 не приводит к загрублению защиты, поскольку при токах, меньших этого уровня., фазный орган 5 работает в дифференциальном режиме. Однако при этом ухудшается отстроенность фазного органа 5 от внешних КЗ. Для обеспечения селективности несрабатывания защиты в режимах внешних КЗ при погрешностях ТТ по фазе, превышаквдих угол блокировки фазного органа 3) предусматривается логи ческая часть схемы, формирующая

запрещающий сигнал на третьем входе элемента И 6 при внешних КЗ. Принцип действия логической таасти схемы заключается в использовании информации о токах в цепях защиты в течепие небольшого промежутка времени (около 1,5 мс) в начале каждой полуволны, когда ТТ работают практически без погрешности( участки с идеальной трансформацией). Однако, как показнвают исследования и проведенные эксперименты, при незначительных нагрузках ТТ и больших значениях постоянной времени Та апериодических слагакяцих тока КЗ ТТ войдет в насыщение, однако участков с идеальной трансформацией в последующих после первой полуволнах может не быть. При этом в токе небаланса на участках предполагаемой - идеальной трансформации в начале полуволн, совпадающих по знаку с апериодической слагающей присутствует значительная пос тоянная составляющая. В начале полуволн противоположной полярности ток небаланса достигает значения вторичного тока ненасытившегося ТТ. Для повышения устойчивости функционирова ния логической части контроль дифференциального тока осуществляется с использованиемположительных полуволн производной выпрямленного дифференциального тока, что позволяет без особого загрубления отстроиться от постоянной составляющей в токе небаланса на предполагаемом участке идеальной трансформации в, начале полуволн, совпадающих по знаку с апериодической слагакадей. Контроль дифференциального тока на противоположный по знаку полуволне блокируется. Запускающие импульсы логической части формируются блоком 9 по поло :штельной полуволне производной (блок 8) от напряжения, пропорционалного сумме модулей токов плеч (блок 23) . Это позволяет во-первых,, полезнее использовать время идеальной формации, так как максимальное значе ние производной от напряжения всегда появляется раньше максимального значения самого напряжения. И, во-вторы обеспечивает устойчивый запуск логической части при снижении входного напряжения усилителя 23 вследствие насыщения одного из ТТ, поскольку скорость нарастания напряжения при этом не изменится.

Импульсы длительностью 1,5 мс с блока 9 подаются на блок 12, где определяется наличие в токе апериодической слагающей, на вход блока 4, где они удлиняются, затем инвертируются блоком 15 и в качестве запрещающего сигнала выдаются-на один вхо элемента ИЛИ 16, на другом входе которого в исходном состоянии выдан логический О. Кроме того, эти импульсы подаются на второй вход блока 11, в котором в течение 1,5 мс контролируется наличие в дифференциальной цепи положительной производной (дифференциатор 10), замеренной на определенном уровне компаратором 18, выпрямленного дифференциального ( выпр ямитель 22;.При наличии сигнала и дифференциальной чцепи на вторсяч входе элемента ИЛИ 16 появится логический 1, и снимет запрещакхдий сигнал. Блоки 17, и 13 формируют сигналы, блокирующие контроль совпадения в начале отрицательных по отнсниению к апериодической слагак«дей полуволн тока КЗ. Заземление через дифференциальньгй резистор 3 общей точки вторичных обмоток датчиков 2 тока ( а также средней точки блоки сравнения фазного органа 5) позволяет из€1ежать использования промежуточных трансформаторов в дифференциальной цепи и цепи нагрузки.фазного органа 5, что упрощает схему. Защита двойной ССШ с фиксированным присоединением элементов ри нор альной схеме первичных соединений представляется в / виде двух автономных защит на каждой схеме шин. В режиме нарушения фиксации, который выявляется специальной схемой, производится объединение фазных органов 5 защит обеим систем и некоторые перекгаочения в логической части-защит от этой же схемы.

Рассмотрим принцип действия схемл выявляющий режим нарушения фиксации.

При нарушении фиксации присоедине ния, обтекаемого током ij, в дифферециальной цепи обоих комплексов защит ССШ появится ток небаланса, равшлй по величине i и противоположный по направлению, т.-е.

этого следует, что нарушение фиксации будет обнаружено, если чувствительность реагирующих органов такой схемы будет достаточна для фиксации j . Однако может оказаться, что фиксация нарушена, а дифферециальные токи равны нулю:

если переводимое присоединение в данный момент не обтекается током или он слишком мал,

если второе переводимое присоединение компенсирует небаланс, обусловленный первьм присоединением.

В режиме внешнего КЗ эти признаки нарушения фиксации ( равенство мгновенных значений противоположно напра ленных дифференциальных токов обеих систем могут появиться, однако для принятия решения время будет ограничено, в первую очередь временем срабтывания защиты, которая может подейсвовать ложно под действием тока небаланса и минимально возможным временем получения достоверной информации от ТТ, которые могут насытиться в переходном процессе, и схема выявления режима нару19ения фиксации может дать сбой.

Исходя из этого, можно сформулировать требования к такой схеме выявления:

высокая чувствительность схема, необходимая для фиксации возможно большего числа переводимых присоединений с малыми токами в нормальном режиме работы,

высокая устойчивость функционирования схемы в аварийных режимах при наличии искаженных токов ТТ,

высокое быстродействие схемы, достаточное для уверенного несрабатывания защиты от токов небаланса, обусловленных нарушением фиксации,

схема должна сопрягаться с блоками защиты.

исполнение требования шлсокой чувствительности и отстроеиности от внешних КЗ на одном реагирующем органе представляется довольно сложной задачей. Поэтому в устройстве предлагается иг.1еть два канала, формирукжцих функцию срабатывания схемы и включенных по схеме ИЛИ: первый формирует функцию срабатывания в диапазоне номинальных токов, второй - диапазоне сверхтоков, обусловленных КЗ. В последнем случае для правилвной работы cxet/Sfi время контроля токов ограничено временем идеальной трансформации. Для этой цели используются уже сформированные логической част-ью контрольные сигналы с шлхода блока 12 и производится сопоставление не токов, а их производных в течение времени к , как это делается в логической части уемы.

Исходя из изложенного, запишем логическую, функцию срабатывания схемы выявления режима нарушенной фиксации.

Логическая функция срабатывания канала, работающего в диапазоне неноминальных токов

F(}, ,vuKa (i;

где .I, - .модули дифференциаль.ных токов Обеих защит СОИ и модуль суммарного дифференциального тока обеих систем,

-шт Jic.2. контрольные импульсы, длительностью 1,5 мс с выхода блока 13 обеих защит.

Таким образом, схема работает, если в дифференциальных цепях обеих защит будут равные, но-разнополярные токи, и не будет контрольных импульсов с выхода блока 9 защит обеих CGiI.

Логическая функция срабатывания . канала, работающего в диапазоне свер токов

,lM4al ll3Ll(i;

где|1(, f|%lH|i9il - производные от моду-i лей дифференциальных токов 1-ой и П-ой ССШ и от суммарного дифференциального тока обеих систем,

Суммарная логическая функция срабатывания схемы

(3),

(3)

Реализация этих функций показана на структурной схеме.

На вход сумматора 28 поступгиот сигналы с общих точек вторичных обмоток датчиков 2 тока, пропорциональ ные дифференциальному току и П-й сСШ. Эти сигналы подаются и на вход компараторов 30,и 31, которые на определенном (достаточном низпом, около 0,1 l l ypoвнe формируют из разнополярного дифференциального тока положительные импульсы. Такие импулызы формируются и компаратором 32, на вход которого подается выпрямленное в сумматоре 28 напряжение, пропорциональное дифференциальнсму току обеих ССШ. STPO напряжение поступает на пусковой орган 29, которлй является общим для защит обеих ССШ, и на вход дифференциатора 33. Компаратор 35 формирует из положительных полуволн напряжения производной выпрямленного суммарного дифференциального тока прямоугольные импулвры, которые поступают на третий вход четвертого элемента И 38 и на третий вход обоих .блоков 11 контроля совпадения 11 вместо |i();, j режиме нарушения фиксации. Последние в этом режиме шунтируются через резистор 24 нагрузки, второй развязывающий диод 26 и открытый транзистор 41, Причем на входы элементы ИЛИ-НЕ 36 вместо импульсов Ок-1 и Uicj Подаются удлиненные сигналы с выходов блоков 14 обеих защит, а на входы п&рвото элемента ИЛИ 35 - сами контрольные импульсы с выходов блоков 12, Импульсы|,,|и/Itj-J, сфоЕФлированные в блоке. 11, с выхода компаратора 18 обеих защит поступают на пердагй и четверты| входы четвертого элемента И 38, а на второй его вход подается напряжение с выхода первого элемента ИЛИ 35. На первый и четвертый вхо ды третьего элемента И 37 с выходов первого 30 и второго 31 компараторов поступают сигналы Mij-a. на вторсЛ инвертированйый блоком 34 сигнал с вы выхода третьего компаратора 32 и на третий вход UKJ с выхода блока 36.

Таким образом, на выходе блока 37 формируется логическая функция на выходе блока 38 - FI , а на выходе второго элемента ИЛИ суммарная логическая функция срабатывания F. Сигнал с выхода элемента 36 удлиняется блоком 40 и подается на базу транзистора 41, включенного по схеме КЛЮЧА. В коллекторной цепи транзистора 41 включено выходное реле 42 с двумя заг-икакяцими контактами 44 и 45, которыми объединяются катоды и анодал многоплечевых диодных полумостов 4 в обеих защитах.

Рассмотрим поведение защиты в раэ личньис режимах работы.

Нормальная схема электрических соединений. Защиты обеих систем шин работают автономно, имея общий пусковой орган, с заданными техническими характеристиками. Устойчивость функционирования згициты не ниже аналогичной для одиночной ССЗИ. Схема выявления режима нарушенной фиксации ни при внешних ни при внутренних КЗ не оказывает влияния на работу защит кгждои из ССШ.

Фиксация присоединений нарушена. Бели при этом фиксация нарушена у присоединения, обтекаемого током, дотаточным для формирования логической функции F(), то схема выявления режима нарушенной фиксации сработает и произведет следукхцие операции:.

контактами 45 и 44 выходного реле 42 объединяются многоплечевые диодные полумосты 4 защит обеих ССШу

шунтируются через третий выход блока 15 сигналы от дифференциальных цепей кг1ждов .из защит,

подается через третий вход блока 11 сигнал из общей дифференциальной цепи на оба блокад 11 контроля совпадения.

При возникновении вноинего КЗ в этом режиме устойчивость функционирования защиты не будет снижена, так как все блоки отдельных защит.будут функционировать правильно. При внутреннем КЗ произойдет отключение обеи ССЗО, если присоединение с нарушенной фиксацией обтекается током КЗ, что в таких режимах недопустимо.

Если режим нарушенной фиксации выявлен в результате внешнего КЗ, то будет в течение 1,5 мс сформирована логическая функция . ( 2 ), схема выявления режима нарушенной фиксации также сработает, и условия работы защиты не будут отличаться от предыдущих. Аналогично защита будет работать и при внешнем КЗ в мЬмент перевода присоединений, когда одновременно замкнуты оба разъединителя одного . Возникаюший при этом небаланс в дифференциальных цепях обеих ССШ, равный току через перемычку из разъединителей, будет обладать теми же свойствами, что и в режиме нарушенной фиксации.

. Таким образом, предлагаемое уст- ройство для защиты сборных шин обладает более широкими функциональными возможностями по сравнению с известным устройством при сохранении высокого уровня устойчивости функциоинро вания. Устройство предназначено для эащи тый двойной CKcret&i сборных шин наиболее распространенной в СССР схемы первичных соединений на напряжении 110-220 кВ и отличается от ана логичных зайит более высокой чувстви тельностью, быстродействием и ртстроенностью оЪ внаиних КЗ. По сравнению с базовым объектом, за который принята эксплуатир1гемая на ряде энергоблоков напряжени 4 110-220 кВ дифференцисшьная защита шин с тopмoжeниe, предлагаемое устройство защиты имеет время срабатывания не более lO-lS мс независимо

f JT тяжести переходного процесса, тогда как базовое - 50 мс и может давать задержку при наличии атериодической слагающей от 100 мс и более. того, чувствительность предлагаемого устройства не зависит от параметров, определяющих уровень отстроенности защиты от внешних КЗ, и выбирается из условия предотвращения -срабатывания защити при обрыве токовой цепинаиболее мощного присоединения. В устройстве, принятом аа базовое, чувствительность зависит в определенных режимах внутренних КЗ от величи « коэффициента торможения и может существенно снижаться при сдвинутых ПС фазе токах, наличии вытекающих из зоны токов.