Устройство для дифференциальной защиты шин Советский патент 1984 года по МПК H02H3/28 H02H7/22 

lik

93 11 И:эоГ)ретеиие относится к электрс,тЕхиикс, а именно к релейной заците электрических систем, и может применяться для -защиты шин и ошинковок , По основному авт. св. № 625283 известно реле дифференциал} ной зашиты шин, содержащее трансформаторы токл, выпрямительные мосты, резисторы, диод, конденсатор, два формирователя прямоугольных импульсов, первый из которьгх подсоединен через последовательно соединенные фильтр низ ких частот, элемент выдержки времени элемент ИЛИ, к исполнительному органу, а второй через элемент времени подключен к запрещающему входу элемента ЗАЛРЕТ, сигнальный вход которо го подключен к выходу первого формирователя, причем выход элемента ЗАПРЕТ через элемент выдержки времени на возврат подключен к другому входу элемента ИЛИ ll. Недостатком известного реле является то, что при возникновении внутреннего короткого замыкания под влия нием внешнего короткого замыкания срабатывание реле может произойти с замедлением, так как быстродействующий канал не обеспечивает срабатывание, а второй канал замедляется изза влияния апериодической составляющей ц токе . Цель изобретения - повышение быст родействия при возникновении внутрен него короткого замыкания под влиянием внешнего короткого замыкания. Указанная цель достигается тем, что в устрЬйство для дифференциальной защиты шин дополните.аьно введены компаратор и второй логический элемент ИЛИ, причем компаратор включен в цепь между фильтром низких частот и первым элементом выдержки времени второй логический элемент ИЛИ - в цепь между .элементом ЗАЛРЕТ и элемен том выдержки времени на возврат, при чем второй вход второго логического элемента ИЛ11 соединен с выходом первого элемента вьщержки времени. На фиг. 1 показана принципиальная блок-схема предлагаемого устройства на фиг. 2 - потенциальные диаграммы в режимах внешнего (а) и внутреннего (б) к. 3. Устройство содержит трансформато ры 1 - 3 тока, подключенные к выпрямите.аьн1лм мостам 4 - 6. К выходу выпрямителы 1.1х MocToTi 5 и 6 подключены резисторы / - 10, ди(1д 11 и кондст . тор 12. 11ерв1)1й формиронлтЕЛь Г; прямоугольных импульсов через посл -дс ваTejbtio соединенные фи. 1А низких частот, компаратор 13, элемент 16 выдержки времени, первый элемент НИИ 17 подключен к исполнительному органу 18. Второй формировате/п, 19 прямоугольных импульсов через втсрой элеме}1т 20 выдержки времени подключен к ;г1а11ре1цающему входу элемента ЗАПРЕ.Т 21, выход которого подключен через второй элемент ИЛИ 22 и элемент 23 вьщержки времени на возврат к второму входу первого элемента ИЧИ 17. Устройство работает следующим образом . В нормальном погрузоч)1ом режиме по первичной обмотке трансформатора 1 тока протекает незначительный ток небаланса, поэтому на выходе первого формирователя 13, фильтра 14 низких частот, компаратора 15 и первого элемента 16 вьщержки времени сигнал О. По первичным обмоткам трансформаторов 2 и 3 тока протекают токи плеч защиты, поэтому на резисторе 7 и конденсаторе 12 имеется В лпрямленное напряжение. Однако оно недостаточно для срабатывания второго формирователя 19.. Диод 11 препятствует разряду конденсатора 12 через резистор 7. Резистор 9 используется для регулирования коэффициента торможения реле. Сигналы на выходах второго элемента 20 выдержки времени, логического элемента ЗАПРЕТ 21, второго логического элемента ИЛИ 22, элемента 23 выдержки времени на возврат и первого логического элемента ИЛИ 17 равны О. Исполнительный орган 18 не срабатывает. При коротком замыкании вне защищаемой зоны в переходном режиме на выходе первого формирователя 13 появляются прямоугольные импульсы с периодом Т, равным периоду промышленной частоты, и длительностью i„ (фиг. 2а). Эти импульсы подаются на вход фильтра 14 низких частот, который имеет коэффициенты передачи на постоянном напряжении и на частоте первой гармоники примерно равные 1, а на частоте второй гармоники примерно 0,3. При этом первая гармоника напряжения на выходе фильтра 14 отстает по фазе от первой гармоники на входе примерно на 90, а вторая

гармоника - примкрио на 150. С учетом этого построена кривая напряжения .на выходе фильтра 14, На уровне компаратора 15 равном 0,2

мыкс ( макс амплитуда имгтульса на выходе формирователя 13) длительность импульса напряжения на выходе компаратора 15 равен 10 мс. Выдержка времени элемента 16 выбирается 12,5 мс, поэтому он в данном режиме не срабатывает и сигнал на его выходе остается равным О.

При коротком яамыкании вне защищаемой зоны сигнал на выходе второго элемента 20 выдержки времени возникает раньше, чем на выходе первого формирователя 13, поэтому сигнал на выходе элемента ЗАПРЕТ 21 остается равным О. Сигналы на входах логических элементов ИЛИ 22 и 17 остаются равными О, и исполнительный орган 18 не срабатывает.

При возникновении внутреннего короткого замыкания под влиянием внешнего короткого замыкания конденсатор 12 остается заряженным, а сигналы на выходах второго формирователя 19 и элемента 20 выдержки времени равны 1. Это обусловливает равенство О сигнала на выходе элемента ЗАПРЕТ 21, В этом режиме из-за влияния апериодической составляющей в токе короткогозамыкания на выходе первого формирователя 13 в течение периода промьииленной частоты Т появляются два импульса, между которыми имеется небольшая пауза (фиг. 25). Разложение в ряд Фурье такого напряжения показывает, что первая гармоника в нем меньше по сравнению с первой гармоникой напряжения на фиг. 2 и , а вторая гармоника по амплитуде немноГО меньше и сдвинута по фазе на 180.

Это приводит к тому, что.импульсы напряжения на выходе фш1ьтра 14 имеют более плоскую вершину по сравнению с импульсами U на фиг. 2 с« .

На уровне замера U,, компаратора 15 равном 0,2 длительность i,, импульса напряжения на выходе компаратора равна 14 мс. При этом элемент 16 выдержки времени срабатывает и

сигнал с его выхода через второй логический элемент ИЛИ 22 попадает на вход элемента 23 вьдержки времени на возврат. На выходе последнего появляется сигнал равный 1, и исполнительный орган 18 срабатывает.

Как показывают расчеты и испытания предлагаемого устройства на физической модели, при максимальной апериодической составляющей в токе короткого замыкания и постоянной времени сети равной 5Т время срабатывания уменьшается примерно в 3 раза по сравнению с известным реле,

Устройство срабатывает в данном режиме только по одному каналу.

При малых апериодических составляющих в токе короткого замыкания в защищаемой зоне напряжение на выходе фильтра 14 после превышения уровня

замера U компаратора 15 остается

большим этого уровня и на выходе ком.паратора 15 и элемента 16 выдержки времени появляется постоянный сигнал. Через схему второго логического элемента ИЛИ 17 он попадает на вход исполнительного органа 18 и устройство срабатьшает в данном режиме по двум каналам, что повьш1ает надежность функционирования.

Предлагаемое устройство може.т найти широкое применение для защиты шин подстанций и электроустановок различного класса напряжения.

is

1

А/

3;

ю

I

м

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ШИН по авт. св. № 625283, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия при возникновении внутреннего короткого замыкания под влиянием внешнего короткого замыкания, в него дополнительно введены компаратор и второй логический элемент ИЛИ, причем компаратор включен в цепь между фильтром низких частот и первым элементом выдержки времени, второй логический элемент ИЛИ - в цепь между элементом ЗАПРЕТ и элементом выдержки времени на возврат, причем второй вход второго логического элемента ИЛИ соединен с выходом первого элемента выдержки времени. S

VO

tsl

п

к

.tlftaitc