Устройство для определения направления мощности Советский патент 1983 года по МПК H02H3/38 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах релейной защиты, в том числе и для защиты подстанций, подключенных к линиям электропередачи через отделители и короткозамыка- тели, имеющих в составе нагрузки моные синхронные электродвигатели.

Известно устройство для определения направления мощности, представляющие собой индукционное реле типа РБМ-1.71, содержащее обмотки тока и напряжения, расположенные на четырехполюсной магнитной системе, и вращающийсяна подшипниках барабанный якорь, на котором устанo-Jлeны подвесные контакты Недостатки такого реле - сложность регулировки магнитной системы и калибровки, ненадежность контактов и большое потребление мощности от измерительных преобразователей тока н напряжения С Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому устройству является реле направления мощности, содержащее преобразователи ток-напряжение и напряжение-напряжение, блок сравнения по фазе и выходной орган Сз

Известное реле имеет независимые уставки по току и напряжению срабатывания, и, следовательно, сильную зависимость мощности срабатывания от уровня.подведенных тока и напряжения. Такая зависимость и высокая чувствительность устройства при малых токах и напряжениях является недостатком при использовании его для защиты г1одстанций с нагрузкой в виде синхронных двигателей, питаемых через отпайки от распределительных диний.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства,

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения .направления мощности, содержащее преобразователь напряжениенапряжение, подключенный выходом к одному входу элемента совпадения полярностей, преобразователь токнапряжение, подключенный выходом через фазоповоротный блок к другом входу элемента совпадения полярностей, к выходу которого подключены последовательно соединенные интегратор, пороговый элемент и выходной орган-, дополнительно введены элементы реглирования уставок по току и напряжению, сумматор и двухполярный пороговый элемент, при этом выходы элементов регулирования уставок по току и напряжению подключены к входам сумматора, выход которого через двухполярный пороговый элемент подключен к блокирующему входу порогового элемента, а выходы преобра- . зователей ток-напряжение и напряжение-напряжение подключены соответственно к входам элементов регулирования уставок по току и напряжению.

На фиг, 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства для определения направления

0 мощности; на фиг. 2 - схема защищаемой сети; на фиг. 3 - вольтамперная характеристика устройства; на фиг. 4 - зависимости амплитуд токов отдельных отпаек от времени.

5 Устройство содержит преобразователь 1 напряжение-напряжение, преобразователь 2 ток-напряжение, подключенный выходом через фазоповоротный блок 3 к одному входу элемента

,. 4 совпадения полярностей, к другому входу которого подключен выход преобразователя 1, последовательно включеинью интегратор 5, пороговый элемент 6 и выходной оргаи 7, элементы регулирования уставок по току 8 и напряжению 9, подключенные выходами к входам сумматора 10, выход которого через двухполярный пороговый элемент 11 подключен к блокирующему входу порогового элементе 0 б. Элементы 8-11 образуют вольт амперное реле 12, элементы 4-6 блок 13 сравнения фаз.

На фиг. 2 изображена линия 14,

5 которая питает упрощенные подстанции (УПС) через отделители 15-17. Сама линия питается от источника через выключатель 18. При к.з. на какой-либо УПС, например первой,

0 отключается выключатель 18 линии, в результате .чего все двигатели УПС теряют питание.- Для того, чтобы обеспечить возможность автоматического повторного включения (дпв; ли5 НИИ 14, необходимо развозбудить все отключившиеся двигатели 19-21 и отключить место к.з. Команда на раэБозбужденйе двигателей образуется при срабатывании реле 22 снижения частоты и возврате устройства 23 для определения направления мощности (УНМ), которое при нормальной работе двигателя находится в сработанном состоянии (поток мощности направлен от линии к шинам

УПС) и возвращается после отключения линии и снижения или реверса мощности, потребляемой соответствующими двигателями,. После развозбуждения всех двигателей отключается

0 отделитель 15, причем команда на его отключение образуется при сра батывании защиты 24 УПС 1 и возврате в бестоковую паузу трехфазного реле 25 тока. После этого происходит успешное АПВ линии и восстановление питания на неповрежденных УПС 2 и УПС 3.

Время цикла АПВ существенно зависит от времени развозбуждения всех двигателей. При этом отпадение УНМ, а значит и команда на развозбуждеиие какого-либо двигателя может задержаться. Например, двигатель 21 может подпитывать не только место к.з., но и через него двигатель 19, например, при однофазном К.З., а также двигатель 20 (в зависимости от соотношений мощностей и нагрузок двигателей J. В таких случаях мощность, потребляемая двигателями 19 и 20, не меняет знака при отключении выключателя 18 линии, а медленно уменьшается при развозбуждении двигателя 21, потому при малой мощности срабатывания и возврата устройства для определения направления мощности на УПС 1 и УПС 2 время возврата УНМ будет большим, а значит будет велико и время, необходимое для успешного. АПВ выключателя 18 линии.

Подключение выхода вольтамперного реле 12 к блокирующему входу порогового элемента способствует ускоренному возврату устройства при малых токах и напряжениях, благодаря чему сокращается время, через которое может быть подан сигнал на отключение отделителя поврежденной подстанции и время цикла АПВ линии.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии отсутствуют сигналы навходе устройства, на выходах преобразователей тока,и напряжения и фазоповоротного блока. Сигналы на выходах блока 13 сравнения фаз и вольтамперного реле 12 имеют низкий уровень и выходной орган 7 не работает.

При наличии на входе устройства тока и напряжения, соответствующих протеканию по защищаемой цепи активной мощности, работа устройства зависит от значений тока, напряжения и направления активной мощности. Если активная -мощность протекает по направлению от синхронного двигателя к шинам подстанции, сигнал на выходе блока 13 сравнения фаз остается отрицательным вне зависимости от сигнала на выходе вольтамперного реле 12, значения тока и напряжения и выходной орган не работает.

Если активная мощность протекает от шин подстанций к синхронному лвигателю, то работа устройства зависит от значений тока и напряжения и вольтампёрной характеристики устройства, которая для угла максимальной чувствительности устройства изображена на фиг. 3, где j , Uyуставки реле по току и напряжению, .определяемые порогом элемента 4 совпадения полярностей в блоке 13 сравнения фаз, а наклонная прямая - гра|Ница зоны срабатывания, определяемая элементами 8 и 9 регулирования уставок ;по току и напряжению вольтамперного реле 12.Если ток меньше 5, или.,напр.яже ние меньше и ,сигнал на выходе блока 13 сравнения фаз остается отрицательным вне зависимости от сигнала на выходе вольтамперного.реле 12, и выходной орган не срабатывает.

Если ток и напряжение превышают уровни 3 и Uy соответственно, но значения их лежат ниже наклонной прямой, сигнал на выходе вольтамперного реле остается отрицательным

и не позволяет измениться на положительный сигнал на выходе блока сравнения фаз, и выходной орган не срабатывает.

Если ток и напряжение на входе

реле превышают О , и U, соответственно, и значения их лежат выше наклонной прямой, то сигнал на выходе вольтамперного реле 12 становится положительным,при этом снимается блокировка порогового элемента 6

блока 13 сравнения фаз. Сигнал на выходе блока сравнения фаз становится положительным и выходной орган 7 срабатывает.

Вольтамперная характеристика устройства образована (фиг. 3 отрезками прямых (область срабатывания заштрихована ).

На фиг. 4 показаны изменения амплитуды и (условно ) направление переменного тока на УПС 2 (i2) и УПС 3 ( 1з) Из фиг. 4 видно, что если УНМ имеют характеристики как в известном устройстве (прямые J и (J-j}t то на УНМ 2 отпадает при токе равном Э f т.е. через время tg . Если же УНМ выполнены как предлагае. мое устройство, то при том же напряжении на шинах двигателя 20 УНМ отпадает при токе, (i , т.е. через время . -fee в, Примерно так же происходит возврат УНМ 1.

После возврата последнего из УНМ (количество У ПС, под ключе и н«.« к лиНИИ, может быть больше трех), подается команда на развозбуждение последнего двигателя, и тогда сможет (при спаде тока подпитки от этйго двигателя) возвратиться трехфазное реле 25 тока и подать сигнал на отключение отделителя 15. Разность времен ( составля- ет тот выигрыш в сокращении паузм АПВ, который обеспечивает применение предлагаемого устройства.

УСТРОЙСТВО,ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАЙРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТИ, содержащее преобразователь напряжение - напряжение, подключенный выходом к одно. му входу элемента совпадения полярностей, преобразователь ток-напряжение, подключенный выходом через фазоповоротньш блок к другому входу элемента совпадения полярностей, к выходу которого подключены последовательно соединенные интегратор , пороговый элемент и выходной орган, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем использования его в схемах защиты подстанций с синхронными двигателями, дополнительно введены элементы регулирования уставок по току и напряжению, cyNiMaTop и двухполярннй пороговый эле.мент, при этом выходы элементов регулирования уставок по току и напряжению подключены к входам сумматора, выход которого через.двухИ полярный пороговый элемент подключен к блокирующем входу порогового элемента, а выходы преобразователей ток-напряжение и напряжение-напряжение подключены соответственно к входам элементов регулирования уставок по току и напряжению. ГО 00 ю