Устройство для защиты реактора от виткового замыкания Советский патент 1984 года по МПК H02H7/04 H02H7/22 H02H3/38 

I. Изобретение относится к технике релейной защиты электрических машин а именно к устройствам защиты шунтирующих реакторов. Известно устройство для защиты от витковых замыканий в обмоТке, со держащее датчики тока и напряжения, сумматор, орган сравнения и исполни тельньй орган. В данном устройстве сравниваются два напряжения, одно и которых берется от датчика напряжения на вводе обмотки, а второе форми руется как сумма активной составляющей напряжения, полученного путем умножения тока в обмотке на активное сопротивление обмотки, и индуктивной составляющей, получаемой как произведение ЭДС дополнительной Ъдновитковой обмотки, умноженной на полное число витков обмотки трнасформатора и. Однако для данного устройства характерна недостаточная чувствительность из-за неучета изменения резуль тирующего активного сопротивления при витковых замыканиях и подверженность влиянию высших гармоник. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для защиты реактора от витковых замыканий, содержащее датчики напряжения и тока реактора, фильтры низкой частоты, формирователи прямоугольных импульсов, дифференциатор, два элемента И, сумматор, выход которого через реагирующий орган, расширитель импульсов и элемент задержки подключен к исполнительному органу С2. Недостатком известного устройства является возможность излишнего сраба тывания в случае насьпдения магнитопровода трансформатора тока при брос ке тока через реактор с длительной апериодической составляющей. В этом случае магнитопроводы трансформаторов тока (ТТ) в цепи реактора могут насыщаться и трансформи рованный ими вторичный ток окажется несинусоидальным. При насьшдении магнитопроводов ТТ основная гармоника вторичного тока сдвигается в сторону опережения по отношению к первичному току. Так как в известном устройстве выделяется первая гармоника тока, то указанный сдвиг может привести к неправильной работе устройства защиты реактора в переходных процессах. 92 Целью изобретения является повы- шение надежности функционирования путем улучшения отстройки от переходных процессов и сохранения высокой чувствительности. Эта цель достигается тем, что в устройство для защиты реактора от виткового замыкания, содержащее датчик тока реактора, датчик напряжения, первьш и второй полосовые фильтры,. первый и второй формирователи прямоугольных импульсов, логический элемент И, расширитель импульсов, дифференциатор, блок задержки и исполнительньй орган, вход первого полосового фильтра подключен к датчику напряжения, выход первого формирователя прямоугольных импульсов - к первому входу логического элемента И, выход второго полосового фильтра - к входу второго формирователя прямоугольных импульсов, выход расширителя импульсов подключен к входу блока задержки, а выход последнего - к входу ис- полнительного органа, дополнительно введены ключ в виде триггера Шмитта и фазоповоротный блок, вход которого подключен к выходу первого ттолосового фильтра, а выход - к входу первого формирователя прямоугольных импульсов, вход триггера Шмитта подключен к выходу датчика тока, а выход к входу второго полосового фильтра, вход дифференциатора подключен к выходу второго формирователя прямоугольных импульсов, а выход - к второму входу логического элемента И, а выход последнего - к входу расширителя импульсов. На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит датчик 1 тока (трансформатор тока) в цепи защищаемого реактора 2, датчик 3 напряжения (трансформатор напряжения), первый полосовой фильтр 4, вьщеляющий основную гармонику напряжения из входного сигнала, фазоповоротный блок 5, осуществляющий сдвиг входного напряжения на заданный угол в сторону отставания и с инверсией, второй формирователь 6 прямоугольных импульсов, триггер Шмитта 7, второй полосовой фильтр 8, вьщеляющий основную гармонику из входного сигнала, первьй формирователь 9 прямоугольных импульсов, дифференциатор 10, логический элемент И 11, формирующий 311 однополярные сигна;;ы на выходе при совпадении по времени и по знаку вхо ных сигналов, расширитель 12 импульсов, блок 13 задержки и исполнительный орган 14. Триггер Шмитта 7 предназначен для формирования напряжения прямоугольной формы обеих полярностей из тока. Знак этого напряжения изменяется при смене знака вблизи моментов перехода через нуль входного сигнала от датчика 1 тока. Наличие минимального ги терезиса в триггер Шмитта7 позволяет исключить влияние искажений входного сигнала, обусловленных насыщением ма нитопровода трансформатора тока. Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме работы сети и реактора ток и напряжение реактора синусоидальны, а угол между током и напряжением равен номинальному. На выходе триггера Шмитта 7 напряжение имеет вид прямоугольных импульсов обеих полярностей длительностью полпериода промышленной частоты. Фильтр выделяет основную гармонику из напря жения с выхода триггера Шмитта 7 без сдвига фазы. Из напряжения от фильтра 8 в блок 9 формируются прямоугольные импульсы обеих полярностей длительностью полГ}ериода промышленной частоты. В этом режиме без переходных процессов напр жения прямоугольной формы от блоков 7 и 9 полностью совпадают. Из напряжения от блока 9 в дифс зеренциаторе 10 формируются узкие импульсы обеих зна ков в моменты изменения знака в напр жении от формирователя 9 прямоугольных импульсов. На выходе фильтра 4 формируется синусоидальное напряжени промышленной частоты, совпадающее по фазе с основной гармоникой напряжения на выходе датчика 3 напряжения. В фазоповоротном блоке 5 напряжение от фильтра 4 сдвигается в сторону отстаивания на заданный угол, определяемый углом сдвига между током и напряжением в нормальном режиме с учетом возможного отклонения его в сторону уменьшения, причем напряжение на выходе блока 5 инвертировано по отношению к входному. В блоке 6 формируются прямоугольные импульсы обеих полярностей длительностью полпериода. Так как сигналы, приходящие от блоков 6 и 10 94 на входы логической схемыИ, не совпалают по знаку, то на его выходе, а также и на всех последующих блоках будут логические нули, и исполнительный орган 14 не срабатывает. Если произошло сильное насьпцение магнитопровода трансформатора тока, то форма тока на его выходе имеет вид усеченной синусоиды, смещенной относительно оси времени, причем в интервалах насьш5ения в худшем случае i ток может быть равен нулю. Однако, так как на выходе датчика , 1 тока включен чувствительный триггер Шмитта 7, то в интервалах нacьш eния на его выходе сохраняется сигнал, полярность которого определяется полярностью предшествующего входного сигнала. В результате на выходе триггера Шмитта 7 формируются сигналы обеих полярностей, но с разной длительностью в переходном процессе. В фильтре 8 вьщеляется основная гармоника из напряжения на выходе блока 7, которая совпадает по фазе с периодической составляющей первичного тока реактора. Так как угол между выделенными основными гармониками в фильтрах 4 и 8 равен углу между основными гармониками тока в реакторе и напряжением в сети, то дальнейшее прохождение сигналов аналогично описанному для установившегося нормального режима. Из-за инерционности фильтров 4 и 8 9 первом полупериоде возможно совпадение по знаку сигналов на обоих входах логической схемы И. Этот сигнал расширяется в блоке 12 на время, несколько большее половины периода промьшшенной частоты (около 15мс) с тем, чтобы в режиме срабатьтания защиты, когда на входе расширителя импульсов сигналы повторяются через полпериода, на его выходе получить непрерывный единичный сигнал. Pactmренный на 15 мс сигнал с выхода блока 12 поступает на вход блока 13 задержки, время срабатывания которого принимается больше времени расширения в блоке 12 с тем, чтобы одиночный импульс, поступивший в указанном первом полупериоде в блок 12 и расширенный в нем, не прошел на исполнительный орган 14. Время задержки в блоке 13 для этого принимается равным около 25 мс.

511

при возникновении в обмотке реактора 2 виткового замыкания происходит увеличение потоков рассеяния вследствие размагничивающего действия закороченных витков, что приводит к увеличению активных потерь, а следовательно, к увеличению активной составляющей тока реактора. В результате угол между основными гармониками тока и напряжения уменьшается. Если это уменьшение угла превьшает уставку, то импульсы, сформированные в дифференциаторе 10 в моменты перехода через, нуль основной гармоники тока реактора, в каждом полупёриоде

гсЬвпадают по знаку с напряжением от формирователя 6 прямоугольных импуль51596

сов. в моменты совпадений этих сигналов на выходе логической схемы 11 появляются короткие прямоугольные импульсы, соответствующие логической единице. Так как интервалы между этими импульсами меньше времени расширения в блоке 12, то на его выходе появляется непрерьгоный сигнал логической единицы. На выходе блока 13 задержки сигнал логической единицы появляется через время задержки (около 25 мс) и приводит к срабатыванию исполнительного органа 14, чем достигается осуществление чувствительной и помехоустойчивой защиты реактора от виткового заЬыкания.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ РЕАКТОРА ОТ ВИТКОВОГО ЗАМЫКАНИЯ, содержащее датчик тока реактора, датчик напряжения, первый и второй полосовые фильтры, первый и второй формирователи прямоугольных импульсов, логический элемент И, расширитель импульсов, дифференциатор, блок задержки и исполнительный орган, вход первого полосового фильтра подключен к датчику напряжения, выход первого формиро- вателя прямоугольных импульсов к первому входу логического элемента И, выход второго полосового фильтра - к входу второго формирователя прямоугольных импульсов, выход расширителя импульсов подключен к входу блока задержки, а выход последнего к входу исполнительного органа, о тличающееся тем,что,с целью увеличения надежности функционирования путем улучшения отстройки от переходных процессов и сохранения высокой чувствительности, в него дополнительно введены ключ в виде триггера Шмитта и фазоповоротный блок, вход § которого подключен к вьпсоду первого полосового фильтра, а выход - к вхо(Л ду первого формирователя прямоугольных импульсов, вход триггера Шмитта подключен к выходу датчика тока, а выход - к входу второго полосового фильтра, вход дифференциатора подключен к выходу второго формирователя прямоугольных импульсов, а выход к второму входу логического элеменел ел та И, а выход последнего - к входу расширителя импульсов. со