Устройство для направленной токовой защиты от короткого замыкания электроустановки переменного тока Советский патент 1984 года по МПК H02H3/38 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите, и может быть использовано для защиты линии электропередачи, шин и другого электрооборудования сети высокого напряжения.

Известны устройства для направленной токовой защиты, содержащие измерительные трансформаторы тока и найряжения, трансреактор, элемент И, формирователи прямоугольных импульсов, дифференцирующие и фаэоповоротные цепи и исполнительный элемент С1 и 2: .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для направленной токовой защиты от короткого замыкания (КЗ) в сети переменного тока, содержащее датчики тока и напряжения, формирователи прямоугольных импульсов, логические элементы И, И-НЕ, дифференцирующие элементы, элементы времени с задержкой на срабатывание и исполнительный элемент ЕЗ .

Недостатком известных устройств является нестабильность угловой характеристики срабатывания в переходных процессах. При наличии в токе апериодической слагающей начало интервала совпадения прямоугольных импульсов, сформированных из тока, и импульсов, от компаратора, реагирующего на первую производную тока одной полярности, зависит от кратности тока по отношению к уставке, а именно при увеличении кратности тока рабочая зона известного устройства возрастает на угол, значение которого может достигать ЭО, что может привести к неселективным срабатываниям известного устройства при КЗ вне защищаемой зоны.

Цель изобретения - повышение надежности работы путем увеличения стабильности угловой характеристики срабатывания.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для направленной токовой защиты от короткого замыкания электроустановки переменного тока, содержащее датчики тока и напряжения , входы которых подключены к измерительным трансформаторам тока и напряжения электроустановки, первый и второй формирователи прямоугольных импульсов, первый и второй блоки задержки, первый блок дифференцирования, элемент И, пороговый и исполнительный блоки, в которых выход датчика напряжения через последовательно соедининенные первый формирователь прямоугольных импульсов и первый блок задержки подключен к первому входу элемента И,выход датчика тока подключен к соединенным входам первого блока дифференцирования и второго формирователя прямоугольных

импульсов, выход второго формирователя прямоугольных импульсов подклюv.eH к второму входу элемента И, выход первого блока дифференцирования через последовательно включенный пороговый блок подключен к третьему входу элемента И, а выход последнего через последовательно включенный второй блок задержки подключен к вхо ду исполнительного блока, дополнительно введены соединенные последовательно второй блок дифференцирования, третий формирователь прямоугольных импульсов, инвертор и блок ограничения импульсов, выход последнего подключен к вновь введенному четвертому входу элемента И, а вход второго блока дифференцирования подключен к выходу первого блока дифференцирования.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит датчики тока 1 и напряжения 2, первый и вто.рой дифференцирующие элементы 3 и 4, пороговый блок 5, срабатывающий при превышении входным сигналом уставки, формирователи прямоугольных импульсов б, 7 и 8, вырабатывающие прямоугольные импульсы в соответствии с полярностью входного сигнала, инвертор 9, ограничитель импульсов 10, формирующий импульс заданной длительности по переднему фронту входного сигнала, перв(лй и второй элементы задержки 11 и 12, четырехвходовой логический элемент И 13, срабатывающий при одновременном наличии На его входах сигналов одной полярности, и исполнительный блок 14.

В нормальном режиме ток и его первая производная не превышают уставку срабатывания порогового блока 5 и на один из входов логического элемента И 13 поступает сигнал, соответствующий логическому нулю. Поэтому независимо от сигналов, поступающих на другие входа элемента И 13, на его выходе сохраняется логический нуль и срабатывания устройства не.происходит.

В режиме КЗ с током, превышающим уставку порогового блока 5, на его выходе в течение времени превышения формируются положительные и отрицательные импульсы, соответствующие полярности входного сигнала, поступающие на третий вход логического элемента и 13. На второй и первый входы элемента И 13 поступают соответственно прямоугольные импульсы, сформированные из тока и напряжения, причем импульсзл из напряжения ограничиваются по дтштельности на первом элементе задержки 11.

Одновременно на четвертый вход элемента- И 13 подается короткий импульс, формируемый цепочкой, состоящей из второго блока дифференцирования 4, инвертора 9, -третьего формирователя 8 и ограничителя импульсов 10, а момент перехода через ноль второй производной тока, которая совпадает ; по знаку с инвертированной периодической слагающей тока.

При КЗ в защищаемой зоне с током, превышающим уставку порогового блока 5 , имеет место совпадение сигна- лов одинаковой полярности на всех входах логического элемента И 13. В результате этого на выходе элемента И 13 формируется рабочий сигнал, который поступает на второй элемент задержки 12, служащий для отстройки от помех, и далее на исполнительный блок 14.

При наличии в переходном процессе в токе КЗ апериодической слагающей момент совпадения тока и его первой производной в зависимости от кратности тока по отношению к уставке порогового блока 5 изменяется на угол до 90°. Так как момент сравнения с напряжением синхронизирован коротким импульсом, формируемым элементами 4, 8, 9 и 10 в момент перехода второй проиэвоцной тока через ноль, который не зависит от апериодической слагающей, угловая характеристика срабатывания устройства в переходном процессе остается неизменной, чем и обеспечивается повышение надежности работы устрой- , ства.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕННОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ОТ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащее датчики тока и напряжения, входы которых подключены к измерительным трансформаторам тока и напряжения электроустановки, пер-, вый и второй формирователи прямоугольных импульсов, первый и второй блоки задержки, первый блок дифференцирования, элемент И, пороговый и исполнительный блоки, в которых выход датчика напряжения через последовательно соединенные первый формирователь прямоу1 ольных импульсов и первый блок задержки подключен к первому входу элемента И, выход датчика тока подключен к соединенным входам первого блока дифференцирования и второго формирователя прямоугольных импульсов, выход второго формирователя прямоугольных импульсов подключен к второму входу элемента И, выход первого блока дифференцирования через последовательно включенный пороговый блок подключен к третьемь входу элемента И, а выход последнего через последовательно включенный второй блок задержки подключен к входу исполнительного блока, отличающееся тем, (Л что, с целью повышения надежности работы путем увеличения стабильносс ти угловой характеристики срабатывания, в него дополнительно введены соединененные последовательно второй блок дифференцирования, третий формирователь прямоугольных импульсов, инвертор и блок ограничения импульсов, выход последнего со ел ю со подключен к вновь введенному четвертому входу элемента И, а вход второго блока дифференцирования подключен к выходу первого блока дифференцирования.