Устройство для однопериодной симплексной дифференциально-фазной защиты линии электропередачи Советский патент 1984 года по МПК H02H3/28 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к области релейно защиты линий электропередачи высоко го и сверхвысокого напряжения. Известно устройство для дифферен циальной фазной защиты линии, состоящее из двух полукомплектов, каждый из которых содержит трансформаторы тока, пусковой и отключающий о ганы, приемопередатчики, орган срав нения фаз и исполнительньй орган D Однако данное устройство характе ризуется недостаточным быстродействием, так как по принципу действия время срабатывания защиты всегда будет больще 20 мс. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для высокочасто ной дифференциально-фазной защиты линии электропередачи, состоящее из двух полукомплектов, каждый из которых содержит пусковой орган и орган манипуляции, предназначенные для подключения к трансформаторам тока и напряжения, установленным на защищаемой линии, блока двухполупериодного сравнения времени совпадения с временем несовпадения двух электрических величин, высокочастот ные передатчики и приемник, предназначенные для подключения к высокочастотному каналу по линии элек ропередачи, причем к выходу приемника подключены орган сравнения фаз и блок вьщеления разности частоты, а к входу передатчика подключен генератор манипулирукидих синхронизированных прямоугольных импульсов . повьшенной частоты, подключенный к блоку памяти и элементу И G2}. Недостатком известного устройств является ненадежность из-за возможности ложной работы при внешних коротких замыканиях (кз), если величи на импульсной помехи достаточна для изменения фазы манипулирующих импул сов длительностью 1 мс. Цель изобретения - повышение надежностизащиты путем исключения влияния импульсных помех. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для однопериодной симплексной дифференциальнофазной защиты линии электропередачи, содержащей два полукомплекта, каждый из которьос предназначен для подключения к трансформаторам тока и напряжения защищаемой линии, пусковой орган и орган манипуляции с ф 432 мирователем прямоугольных импульсов, присоединенным к первому входу блока двухполупериоднрго сравнения времени совпадения двух электрических величин, управляемой высокочастотный генератор, один вход которого соединен с чувствительным выходом пускового органа, а второй связан с выходом формирователя прямоугольных импульсов, выход генератора через первый усилитель мощности подключен к высокочастотному каналу связи, связанному с входом высокочастотного приемника, выход которого связан с вторым входом указанного блока сравнения, выход которого связан с органом сравнения фаз, выход которого подключен к первому входу логического элемента И, второй вход которого соединен с грубьм выходом пускового органа, а выход с выходным блоком, в каждый полукомплект дополнительно введены второй усилитель мощности, два полупериодных вьшрямителя и вычитающий блок, причем выход формирователя прямоугольных импульсов соединен непосредственно с вторым входом управляемого высокочастотного генератора, выход которого через последовательно соединенные второй усилитель мощности и первый двухполупериодньй вьшрямитель подключен к первому входу вычитающего блока, к другому входу которого через второй полупериодный выпрямитель присоединен высокочастотньй канал связи, а выход вычитающего блока подключен к входу высокочастотного приемника, выход которого непосредственно соединен с вторым входом блока двухполупериодного сравнения времени совпадения двух электрических величин, выход которого подключен к органу сравнения фаз. На фиг. t представлена блочная схема одного полукомплекта, на Фиг. 2 - диаграммы сопряжений на выходе блоков полукомплекта. Каядьй из полукомплектов устройства защиты содержит трансформаторы тока 1 и трансформаторы напряжения 2 защищаемой линии, вторичные обмотки которых подключены к пусковому органу 3 и органу манипуляции 4, выход которого соединен с формирователем 5 прямоугольных импульсов, (-, подключенным к первому входу блока двухполупериодного сравнения 6 времени совпадения двух электрических величин и к манипулирующему входу

высокочастотиого генератора 7, пусковой вход которого подключен к чувствительному выходу пускового органа 3, а выход - к первому усилителю мощности 8, подключенному к высокочастотному каналу связи 9.

Второй вход блока сравнения 6 соединен с выходом высокочастотного приемника 10, а выход - с органом сравнения фаз 11, выход которого соединен с первым входом логического элемента И 12, второй вход которого соединен с грубым выходом пускового органа 3, а выход - с выходным блоком 13.

Выход высокочастотного генератора 7 соединен также с вторым дополнительным усилителем мощности 14, выход которого подключен к первому полупериодному выпрямителю 15, а выход первого усилителя мощности соединен также с вторым полупериодным, выпрямителем 16.

Выходы выпрямителей 15 и 16 подключены к двум входам вычитающего блока 17, выход которого соединен с входом высокочастотного приемника 10

Вычитающий блок 17 выполнен в виде трехобмоточного трансформатора, две первичные обмотки которого идентичны и включены последовательно встречно.

На фиг. 2 представлены эпюры напряжений в различных точках полукомплекта предлагаемого устройства защиты: 18 - напряжение на выходе формирователя прямоугольных импульсов 5f 19 - напряжение в высокочастотном канале связи 9, 20 - напряжение на высокочастотного приемника 10, 21 - напряжение на выходе блока сравнения 6, 22 - напряжение на выходе органа сравнения фаз 11.

Устройство работает следующим-образом.

При возникновении в системе короткого замыкания срабатьгаает подключенный к трансформаторам- тока линии 1 и к трансформаторам напряжения линий 2 пусковой орган 3. При этом на выходе формирователя 5 появляются отрицательные прямоугольные импульсы длительность и фаза которых соответствует длительности и фазе отрицательной полуволны напряжения на выходе органа манипуляции 4. Уставки

пускового органа 3 выбирают такими, что если хотя бы на одном конце линии есть сигнал (нащ)яжение отрицательной полярности) на грубом выходе пускового органа, то на других концах линии такой же сигнал присутствует на чувствительном выходе пускового органа. Так как высокочастотный сигнал на выходе управляющего высокочастотного генератора 7 и усилителя мощности 8 присутствует только при наличии одновременно йвух сигналов на его входах, то при коротких замьжаниях каждьй полукомплект защиты посылает в высокочастотный канал 9 пакеты манипулированных по амплитуде высокочастотных сигналов только при наличии прямоугольных импульсов на входе форкшрователя 5 (на время отрицательной полуволны напряжения на выходе оргапА манипуляции 4).

Так как генераторы 7 всех полукомплектов защиты работают на одной кварцованной частоте ш , то на выходе полупериоднрго выпрямителя 16, подключенного к высокочастотному каналу связи 9, при запущенных передатчиках будет сигнал u .

и u g| |UcB- UA+ un(

|U.5(t)Sinu tf+Uд(t)SinuJt + где и

-напряжение в высоко19частотном канале связи 9,

-напряжение своего передатчика на входе канала связи 9,

(i 5inuii

напряжение дальнего передатчика, й- - напряжение помех в

этой же точке.

Сигнал от генератора 7 проходит также через второй дополнительный 5 усилитель мощности 14 и первый полупериодный выпрямитель 15. Если принять, что характеристики этих устройств идентичны характеристикам уснпителя 8 и выпрямителя 15 соот0 ветственно, то на выходе выпрямителя 15 при запущенном передатчике независимо от режима манипуляции будет сигнал

и iUr:Bl IUce(t)Sinu)t|.

Если принять характеристику вычитающего блока 17 линейной, то при подаче на входы блока (первичные обмотки трансформатора, включенные встречно) двух выпрямленных синусоидальных сигналов, на его выходе бу дет напряжение двойной частоты пропорциональное разности этих сигналов к(й - и) к(1йсв1 + + |ид + йп/- (UcftO KU(t)-K «sin 2uit kU где К - коэффициент пропорциональности. Если высокочастотный приемник 10 настроить на пропускание частоты 2 о ИГотстроить ег по уровню от помехи kl, то на выходе приемника 10 после демодуляции будет только прямоугольный сигнал ., , пропорциональный манипулированному сигналу дальнего передатчика zo ) Таким образом, при запущенных передатчиках на входы блока 6 двухп лупериодного сравнения времени совпадения двух электрических величин поступают периодические прямоугольные сигналы отрицательной полярности от формирователя 5 прямоугольных и шyльcoв, напряжение с выхода приемника 10 и . Блок сравнения 6 выполнен так, что сигналы отрицательной полярности U2 на его выходе появляются только тогда, когда на обоих входах этого блока одновремен но присутствуют сигналы и U2o либо когда эти сигналы на входах блока 6 одновременно отсутствуют, В режиме нагрузки и при внешних коротких замыканиях, когда сигналы на вьиходах формирования 5 и приемника 10 находятся приблизительно в противофазе, импульсы на выходе бло ка сравнения 6 имеют длительность электрических градусов (9,5 мс) из-за того, что вследствие конечной чувствительности формирователя 5 длительность манипулированных сигналов UgaCt) несколько пре вышает 180 эл. град. Так как это время -меньше времени блокировки t которое в зависимости оТ длины защищаемой линии изменяется в пределах (2,8-3,6)мс, то на выходе органа сравнения фаз 1t, сравнивающего длительность сигнала на его входе с заданной, в режиме нагрузки и при внешних коротких замыканиях сигнал отсутствует. При кз на защищаемой линии, когда сигналы (t) и U(t) сдвинуты относительно друг друга на угол близкий к 180, на выходе блока сравнения 6 каждые полпериода промышленной частоты появляются импульсы с Длительностью t- t г- . „имп о л Первый же такой импульс вызьшает сигнал на выходе органа сравнения фаз 11 и, так как при повреждении на защищаемой линии на грубом выходе пускового органа 3 есть сигнал, на выходе логического элемента И 12 также появляется сигнал. Этот сигнал запускает выходной блок 13, который либо производит трехфазное отключение защищаемой линии, либо пускает схему САПВ. Если принять время срабатывания пускового органа, 3 с учетом отстройки от переходных процессов порядка 8-10 мс, то. время работы защиты определяется временем появления сигнала на выходе органа сравнения фаз 11. Это время в наихудшем случае, когда угол между сигналами V(t) и U(t) равен углу блокировки, сам угол блокировки максимален, а момент возникновения КЗ совпадает с началом импульса на выходе схемы сравнения 6, равноЬосФ tsA+ Чмп-йЗ.б мс + 10,5мс 214 мс 20 мс При этом любая помеха может вызвать только дополнительную блокировку защиты в существующих дифференциально-фазных защитах, использующих высокочастотный симплексный канал с амплитудой манипуляций, и излишняя работа защиты во время отключения внешних КЗ от возникающих при этом интенсивных помех исключается. При КЗ в зоне дополнител{ ной задержки в срабатывании защиты под влиянием помехи не будет, так как в этом ре-,, жиме уровень помехи значительно меньше, чем при отключении внешних КЗ, и высокочастотный приемник 10 отстроен от этой помехи по уровню. Благодаря использованию дополнительных усилителя мощности, двухполупериодных выпрямителей и вычитающего устройства, включенных таким образом, чтобы из симплексного высокочастотного канала ввделять сигналы дальнего передатчика на фоне интенсивных сигналов своего передатчика, удается выполнить дифференциально-фазную защиту с временем действия меньше, чем один период промьшленной частоты, обладающую повьшенной надежностью и отстройкой от помехи при установке такой защиты на

магистральных линиях электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения. Это позволяет повысить надежность и устойчивость работы таких передач.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОДНОПБРИОДНОЙ СИМПЛЕКСНОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ФАЗНОЙ ЗАЩИТЫ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ, содержащее два полукомплекта, каждьй из которых предназначен для подключения к трансформаторам тока и напряжения защищаемой линии, пусковой орган и орган манипуляции с формирователем прямоугольных импульсов, присоединенным к первому входу блока двухполупериодного сравнения времени совпадения двух электрических величин, управляемый высокочастотньй генератор, один вход которого соединен с чувствительным выходом пускового органа, а второй-связан с выходом формирователя прямоугольных импульсов, выход генера.тора через первый усилитель мощности подключен к высокочастотному каналу связи, связанному с входом высокочастотного приемника, выход которого связан с вторым входом указанного блока сравнения, выход которого связан с . органом сравнения фаз, выход которого подключен к первому входу логи,ческого элемента И, второй вход которого соединен с грубым выходом пускового органа, а выход - с выходным блоком, отличающеесятем, что, с целью повышения надежности путем исключения влияния импульс-, ных помех, в каждый полукомплект дополнительно введены второй усилитель мощности, два полупериодных вьшрямителя и вычитающий блок, причём выход формирователя прямоугольных импульсов соединен непосредственно с вторым входом управляемого вы(Л сокочастотного генератора, выход которого через последовательно соединенные второй усилитель мощности к первый двухполупериодный выпрямитель подключен к первому входу вычитающего блока, к другому входу которого через второй полупериодный выпрямитель присоединен высокочастотный канал связи, а выход вычитающего блока подключен к входу высокочастотного приемника выход которого непосредственно соединен с вторым входом блока двукполупериодного сравнения времени совпадения цъух электрических величин, выход которого подключен к органу сравнения фаз.