Устройство для контроля исправности быстродействующей защиты сети переменного тока Советский патент 1984 года по МПК H01H69/01 H02H7/26 

Изобретение относится к автома тике энергосистем и может быть использовано для непрерывного контроля защит энергетических систем (ЗЭС) переменного тока.

Наблюдающийся в настоящее время рост мощностей ЗЭС привел к увеличению токов короткого замыкания (к.з.), которые вызывают недопустимое электродинамическое и термическое воздействие на электрическую сеть и аппараты. Большинство элементов сети не рассчитано на воздействие токов такоИ величины, С целью предотвращения аварий при к.з. используются быстродействующие релейные защиты, функционирование которых основано на прогнозировании амплитуды нарастающего тока к.з. При работе защиты с токоограничивающим выключателем, собственное время срабатывания которого составляет не более 1-2 мс существенно (в 3-4 раза) ограничивается амплитуда тока возникшего к.з. Выключатель и защита устанавливаются, например, в фидерах, соединяющих параллельно работающие генераторы энергосистемы. Это предъявляет особо жесткие требования к надежности защиты, отказ в работе которой может привести к ложной работе, {а следовательно, к отключению потребителей от главной энергетической установки. Несрабатывание приводит к разрушению энергосистемы при коротких замыканиях. Для повышения надежности работы защиты необходимо осуществлять контроль ее работоспособности. Это особенно необходимо для рассматриваемого типа защит, от правильного функционирования которых во многом зависит надежность работы всей энергосистемы.

Известно устройство для контроля работоспособности релейной защиты, содержащее подключенный .к входу блока релейной защиты блок управления, выходной элемент И, элемент НЕ и блок памяти, подключенный к входам элемента И, входы элемента НЕ и элемента памяти объединены и подключены к выходу блока релейной защиты,, а выход элемента памяти подключен также к входу блока управления.

При повреждении электроустановки срабатывает блок релейной защиты, и сигнал подается одновременно на блок памяти и элемент НЕ. С выхода блока памяти сигнал поступает на выходной элемент И и на элемент питания защиты со стороны входа. При этом блок релейной защиты воз- вращается в исходное состояние и на выходе элемента НЕ появляется сигнал, который подается на выход-.

ной элемент И. Последний срабатывает, так как на его входах находятся оба сигнала, и выдает сигнал на отключение, поврежденной установ.т ки. При повреждении самого блока релейной защиты он срабатывает и не возвращается в исходное состояние при срабатывании элемента, поэтому сигнал с элемента НЕ не подается на выходной элемент И, и сигнал на отключение электроустановки отсутствует l.

Недос.татком устройства является существенная задержка на срабатывание и отключение -электроустановки вследствие наличия контроля работоспособности блока релейной защиты.

Наиболее близким к изобретению является устройство для контроля блока релейной защиты, содержащее узел имитации аварийной ситуации, подсоединенный через ключ коммутатора к защищаемому объекту и блоку релейной защиты. Выход блока релейной защиты подключен к первому входу узла вычитания через последовательно соединенные второй ключ коммутатора и фильтр нижних частот. Второй вход узла вычитания подключен к выходу блока релейной защиты непосредственно. Выход узла вычитания соединен с исполнительным органом, обладающим выдержкой времени на срабатывание.

Коммутатор, управляя работой ключей, синхронно и синфазно, замыкает их на короткие промежутки времени, по длительности меньшие, чем требуемое быстродействие защиты, и подает в цепь защищаемого объекта и шyльcы тока от узла имитации аварийной ситуации. Блок релейной защиты при замыкании первого ключа формирует последовательность выходных сигналов, поступающих через узел вычитания на вход исполнительного органа, но не приводящих к срабатыванию последнего из-за наличия выдержки времени. Кроме того, сигнал с блока релейной защиты через второй ключ поступает на вход фильтра низних частот, где выделяется постоянная составляющая, под действием которой исполнительный орган не отключает защищаемый объект от питающей сети. В случае потери работоспособности блока релейной защиты импульсные сигналы на ее выходе исчезают и исполнительный орган отключает объект защиты. При возникновении к.з. сигнал на выходе блока релейной защиты носит характер ступенчатой функции, а не непоследовательности импульсов. Сигналы с выхода блока релейной защиты и фильтра нижних частот подаются на узел вычитания, в результате чего исполнительный орган отключает объект 2J. Недостатком известного устройства является ограниченная область применения, обусловленная тем, что при использовании его в сильноточных цепях необходимо увеличение мощности устройств питания и коммутации. Кроме того, подача наложенны мощных сигналов проверки приводит к недопустимому для автономной энергосистемы увеличению гармонического состава питающего напряжения .Существенным недостатком устрой ства также является низкое быстродействие блока релейной защиты, вследствие того, что несрабатывание защиты приее проверке обеспечивае ся наличием элемента выдержки времени в выходном органе. Цель изобретения - повышение на дежности и быстродействия устройст ва контроля. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля исправности быстродействующей защиты сети переменного тока. Содержащее узел имитации аварийной ситуации, связанный с входом блока релейной защиты, выход которого под ключен к одному из входов узла вычитания, а его выход соединен с входом исполнительного органа, до полнительно введены дифференцирующий элемент, два пусковых органа и элемент И-НЕ, входы которого подключены к выходам пусковых орга нов, вход первого пускового органа соединен -с выходом блока релейной защиты непосредственно, а вход второго - через дифференцирующий рлемент, выход элемента И-НЕ соеди нен с входом узла имитации аварийной ситуации, а выход последнего qo динен -С входом блока релейной защиты и с вторим узла вычитания. На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диафрагмы его работы. Устройство содержит узел 1 вычитания, подключенный к выходу блока 2 релейной защиты. Вход блока 2 релейной защиты соединен с входом пусковых органов 3 и 4. Выход пускового органа 4 соединен через дифференцирующий элемент 5 с входом элемента И-НЕ 6, к второму входу которого подключен выход пускового органа 3. Выход элемента И-НЕ 6 через узел 7 имитации аварийной ситуации соединен с входом узла 1 вычитания и входом блока 2 релейной защиты. Выход узла 1 вычитания подключен к входу выходного органа 8. Рассматриваемые защиты реагируют на скорость нарастания тока по значениям его производных, которые однозначно связаны с током. Отстойка от ложной работы защиты при неаварийном отключении потребителей, когда скорость, изменения (спада) ,тока может вызвать ложное срабатывание защиты,достигаетея использованием логического блока сравнения. Он осуществляет передачу сигнала, пропорционального производной тока, на реагирующий орган только в случае совпадения ее. полярности с полярностью контролируемого тока. Такое совпадение полярностей наблюдается при нарастании мгновенных значений тока. После прохйждения максимума полярности тока и его. производных различны, логический блок сравнения при этом запрещает прохождение сигнал а н.а реагирующий орган, т.е. блокирует защиту. Часть времени от момента прохождения током максимального значения до изменения направления (переход через нуль) используется для проверки защиты.. Устройство работает следующим образом. При .наличии в защищаемом фидере тока с блока релейной защиты на. пусковой орган 3 и через пусковой орган 4 на дифференцирукжций элемент Бпередается сигнал, пропорциональный величине тока фидера и его производной. Пусковые органы 3 и 4 формируют.напряжение, полярность которого совпадает с полярностью подаваемого на его вход сигнала. С выхода пусковых органов 3 и 4 сигналы подаются на входы элемента И-НЕ 6. При несовпадении этих сигналов формируется сигнал на запуск узла 7 имитации аварийной ситуации. При йсправности всех элементов блока 2 релейной защиты на оба входа элемента 1 вычитания подаются синфазные сигналы,, которы.е не приводят к срабатыванию исполнительного органа. При возникновении истинного аварийного режима в защищаемом объекте на выходе блока 2 релейной защиты появляется сигнал, который поступает на узел вычитания и отключает защищаемый фидер. Блок 2 релейной защиты имеет два выхода и один вход. Первый выход служит для передачи информации о срабатывании блока 2 релейной защиты, что может происходить при возникновении аварии в защищаемой энергосистеме, а также от действия тестовых (проверочных) сигналов. Последние поступают на вход блока 2 релейной защиты. Второй выход блока 2 релейной защиты необходим для вы.-д вода информации о величине тока, проходящего через фидер, где установлена релейная защита. Сигнал, пропорциональный току фидера, поступ

пает в пусковой орган 4 и пусковой орган 3. Состояние элемента И-НЕ, по сути являющегося узлом со.впадения полярностей тока и его производной, задает работу узла 7 имитации аварийной ситуации. При логическом нуле тестовые воздействия не подаются, а при единице тестируется блок 2 релейной защиты сигналом прямоугольной формы. Если защита исправна, происходит ее срабатывание, однако узел 1 вычитания не позволяет проходить сигналу с ее первого выхода на выходной орган, поскольку тестирующий и ответный сигналы от защиты компенсируются (вычитаются) в блоке 1.

Гвдг нормального

Срабатывание защиты при аварии в. энергосистеме не влечет отказа в patботе, поскольку.в интервал возможного срабатывания от тока к.з., когда ток нарастает и его производная имеет одинаковую полярность с током, тестовые воздействия не подаются, а поэтому узел вычитания не препятствует прохождению сигнала с первого выхода блока релейной защиты

Таким образом, предлагаемое устройство существенно повышает надежность релейной защиты за счет проведения непрерывного контроля без выведения элементов релейной защиты из работы.

/Ток К.З.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИСПРАВНОСТИ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕЙ ЗАЩИТЫ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащее узел имитации аварийной ситуации, связанный с входом блока релейной защиты, выход которого подключен к одному из входов узла вычитания, а его выход соединен с входом исполнительного органа, о .т ли ч а ю щ е е с я тем,- что, с целью повышения надежности контроля, в него дополнительно введены дифференцирующий элемент, два пусковых органа и элемент И-НЕ, входы которого подключены к выходам пусковых органов,.вход первого пускового органа соединен с выходом блока релейной защиты непосредственно, а вход второго - через дифференцирующий элемент, выход элемента И-НЕ соединен с входом узла имитации аварийной ситуации, а выход последнегго соединен с входом блока релейной защиты и с вторым входом узла вычитания. ; W ю сд а i о