Устройство для дифференциальной защиты шин с торможением Советский патент 1985 года по МПК H02H3/28 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите электрических систем, и может применяться для защиты сборных шин, подстанций и электростанций. Известно устройство для дифферен циальной защиты с торможением, содержащее датчики тока, дифференциал ное реле на насыщающемся трансформаторе с тормозными обмотками и реагирующий орган С О. Недостатком данного устройства является низкая чувствительность Н большое время срабатывания. Наиболее близким к изобретению по технической, сущности и достигаемому результату является устройство для дифференциальной защиты шин с торможением, содержащее датчики тока, блоки формирования дифференциал .ного и тормозного токов, компаратор ограничитель .длительности импульсов элемент выдержки времени на возврат элемент выдержки времени на срабаты тывание и выходной орган 21. Однако время срабатывания извест ного устройства сравнительно велико и больше периода промышленной часто ты, а при коротких замыканиях с апериодической слагающей в токе в зоне действия защиты ее время срабатывания возрастает, что в конечном итоге приводит к нарушению устойчивости работы частей энергосистемы. . Цель изобретения - повьш1ение быстродействия реле. Поставленн-ая цель достигается те что в устройство для дифференциальной защиты шин с торможением, содер жащве датчики тока, подключенные к входам блоков формирования дифференциального и тормозного токов, выходы которых подключены к выпрямителю и к блоку преобразования тор мозного тока соответственно, выходы которых подключены к последовательно соединенным компаратору, ограничителю длительности импульсов, первому элементу выдержки времени на возврат и элементу выдержки времени на срабатывание, причем элемент выдержки времени на срабатывание связан с выходным органом, дополнитель но введен второй элемент выдержки времени на возврат, включенньй межд элементом выдержки времени на срабатывание и выходным органом. На фиг.1 показана блок-схема устройства; на фиг.2 - один из вариантов выполнения блоков формирования дифференциального и тормозного токов;на фиг.З -диаграммы напряжений и токов при коротком эамыкании в зоне действия защиты; на фиг.4 - то же, при внешнем коротком замыкании. Устройство содержит блок 1 формирования дифференциального тока, выход которого соединен с входом выпрямителя 2 и блок 3 формирования тормозного тока, выход которого соединен с входом блока 4 преобразования тормозного тока. Выход выпрямителя 2 и выход блока 4 преобразования тормозного тока соединяются с вхоц,ами. компаратора 5, выход которого соединяется с входом ограничителя 6 длительности импульсов. Выход последнего соединен с входом элемента 7 выдержки времени на возврат, выход которого соединен с входом элемента 8 выдержки времени на срабатывание. Выход последнего соединен с рходом дополнительного элемента 9 выдержки времени на возврат, выход которого соединен с входом выходного органа 10. Входы блоков формирования дифференциального и тормозного тока подключаются к датчикам тока ( не показаны). Влок 1 формирования дифференциального тока осуществляет суммирование токов плеч защиты (при условном положительном направлении их от линии в шины). Блок 3 преобразования тормозного тока осуществляет сглаживание тор-мозного тока и деление его на коэффициент, больший 1. Блоки формирования дифференциального и тормозного токов плеч могут быть выполнены как показано на фиг.2. В качестве выходных величин в данной схеме используются напряжения. Тормозное напря- жение снимается с резисторов 11 и 12, а дифференциальное - с резистора 13. На фиг.З и 4 показаны диаграммы изменений дифференциального тока 14, тормозного тока или тока 15 смещения, выпрямленного дифференциального тока, а также напряжений на выходах соответствующих блоков. Устройство работает следующим образом.

3

в нормальном режиме (устройство находится в статическом состоянии) сумма токов, протекающих к шинам, примерно равна сумме токов, вытекающих из шин, поэтому сигналы на выходах блока 1 формирования дифференциального тока и выпрямителя 2 весьма малы. На выходах с блока 3 формирования тормозного тока и блока 4 преобразования тормозного тока сигнал может достигать значительной величины, однако компаратор 5 при этом не срабатывает, поскольку на-его входе сигнал имеет отрицательную . полярность. Сигналы на выходах компаратора 5, ограничителя 6 длительности, элементов 7 и 9 вьодержки времени на возврат, элемента 8 выдержки времени на срабатывание равны 6. Выходной орган не сработан.

При коротком замыкании (КЗ) в зоне действия защиты (фиг.З) на выходе блока появляется дифференциальный ток 14, который выпрямляется выпрямителем 2, Одновременно появляется сигнал и на выходе блока 3 формирования тормозного тока, который сгла живается и делится блоком 4 преобразования тормозного тока. На выходе последнего возникает ток 15 смещения, максимальное значение которого меньше максимального значения сигнала на выходе выпрямителя 2.

На выходе компаратора 5 появляются прямоугольные импульсы. Ограничитель 6 длительности пропускает без изменения импульсы, длительность которых меньше 5 мс и ограничивает до 5 мс более длинные импульсы. Первый элемент 7 выдержки времени на возврат расширяет импульсы на 7 мс, элемент 8 выдержки времени на сраба:тывание имеет вьщержку 15 мс.

I Пауза между вторым и третьим им пульсами при КЗ всегда мала (мень, не 5 мс). Длительность самих импульсов не менее 2 - 3 мс. Длительность

. паузы между первым и вторым импульсами на фиг.З превьппает уставку

; 7 мс элемента 7, поэтому первый

; пульс на его выходе менее уставки 15 мс элемента 8 и последний не срабатывает. Сумма длительностей второго и третьего импульсов, паузы между ними и уставки 7 мс элемента 7

; превьшает 15 мс. Через 15 мс после

414974

прихода второго импульса на выходе элемента В выдержки времени на срабатывание повляется короткий импульс, который расширяется вторым 5 элементом 9 выдержки времени на возврат на 25 мс. Поэтому на вход выходного органа 10 подается непрерывный сигнал и он срабатывает.

Рассмотренный на фиг.З случай

0 КЗ является весьма редким, так как апериодическая слагающая тока КЗ близка с предельному значению. При меньших значениях апериодической слагающей передний фронт второго импуль-

5 са на выходе компаратора 5 смещается влево, пауза между первым и вторым импульсами на выходе ограничителя 6 длительности становится меньше 7 мс и срабатывание происходит через 15 мс

0 после прихода первого импульса. Таким образом, время срабатывания предлагаемого устройства равное пример. но 15 мс и; может увеличиваться в переходном режиме КЗ до 30 - 32 мс.

5 При внешнем коротком замыкании (фиг.4) дифференциальный ток равен току небаланса, достигающему в переходном режиме больших значений, и на выходе компаратора 5 формируются прямоугольные импульсы с периодом следования 20 мс. Эти импульсы ограничиваются ограничителем 6 длительности до 5 мс, затем расширяются первым элементом 7 выдержки времени на возврат до 12 мс, но элемент выдержки времени не срабатывает, так как его выдержка времени принята 15 мс.-Выходной орган 9 также не срабатывает .

Предлагаемая схема позволяет при токе срабатывания и коэффициенте торможения, равных току срабатывания и коэффициенту торможения известного устройства, получить мень-

, шее время срабатывания реле, либо

при равных временах срабатывания позволяет работать с большим коэффициентом торможения, что существенно повышает устойчивость функционирования устройства. Снижение времени отключения короткого замыкания, приводящего к нарушению устойчивости работы частей энергосистемы, разделенных поврежденным участком, , например щинами, позволяет увеличить пропускную способность линий электропередач.

/2

Риг.7

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАШИТЫ ШИН С ТОРМОЖЕНИЕМ, содер,жащее датчики тока, подключенные .к входам блоков формирования диффе ренциального и тормозного токов, I выходы которых подключены к выпрямителю и к блоку преобразования тормозного тока соответственно, выходы которых подключены к последовательно соединенным компаратору, ограничителю длительности импульсов, первому элементу вьщержки времени на возврат и элементу выдержки времени на срабатывание, причем элемент вьщержки времени на срабатывание связан с выходным органом, отличаю|Щ ее с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введен второй элемент выдерж(Л ки времени на возврат, включенный ,между элементом вьщержки времени .на срабатьшание и выходным органом. if /iff/ 1Д в СО sj гт Сл ю Фиг.1

т

п

Л/М

ry WbWtry

%

ппп пппп п

%

пп пп пп п

и.

1

.J

V

.

п п

-.- i