Устройство для дистанционной защиты линии электропередачи переменного тока Советский патент 1985 года по МПК H02H3/40 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите и автоматике энергетических систем, и предназначено, в первую очередь, для применения в защитных высоковольтных линиях электропередач от коротких замыканий.

Известны устройства многоступенчатых дистанционных защит, в которых используется для получения характеристик срабатывания отдельных ступеней защиты один измерительный орган, уставки которого переключаются во врмени после срабатывания пускового гана защиты. При этом пусковой орган воздействует на измерительный ГГан защиты, после срабатьшания которого формируется сигнал на действие элемента вьщержки времени определенной ступени защиты в зависимоети от того, в какой зоне происходит срабатывание измерительного органа D.

Недостатками данных устройств являются низкая чувствительность и надежность, а также невозможность получения различных конфигураций характеристик отдельных ступеней защиты, так как при переключениях обычно лишь меняется масштаб характерис тики измерительного органа в плоскости сопротивлений. Указанные недостатки делают невозможным применение данного решения в многоступенчатых защитах электропередач 500-750 кВ, где имеются резкие отличия в конфигурациях характеристик отдельных ступеней защиты и требуется высокая надежность.

Известны устроства с двухкоординатными датчиками сопротивления, обеспечивающие получение достаточно сложных характеристик срабатьгоания дистанционных защит. Выходы датчиков, соответствующие характеристи кам отдельных ступеней, воздействуют на элементы выдержки времени |2f|.

Однако эти устройства сложны по выполнение и имеют ограниченную точность,обусловленную дискретностью задания характеристик срабатьгаания в плоскости сопротивлений. Затруднена также регулировка конфигурации характеристик срабатывания, которая - обеспечивается значите ль ньо4 числом переключений в диодной матрице. Сложность запреты определяется и тем что для формирования характеристик

измерительных органов отдельных ступеней требуется такое же число диодных матриц.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройства дистанционной защиты с непрерывным датчиком сопротивления, позволяющее использовать один и тот же датчик такущего сопротивления для выполнения многоступенчатой защиты. Устройство включает блок деления выпрямленных напряжений, пропорциональных току и напряжению сети, поро:говые элементы, действующие на элементы выдержки времени и логическую часть Оз .

Однако данные устройства., обеспечивая сравнительно простое получение многоступенчатости защиты, не позволяют з принципе получить сложные и. отличающиеся друг от друга по конфигурации характеристики срабатывания. Характеристики зон срабатьшания такой защиты отображаются семейством концентрических окружностей с центром в начале ко-. ординат, а для получения направленности необходимо ограничивать зоны действия органом, регулирзтощим на угол между током и напряжением. Указанное выполнение устройств не позволяет получить сложные характеристики срабатывания отдельных ступеней защиты, смещенные в различные квадранты ппоскости сопротивлений, что снижает устойчивость их функ- . ционирования и делает невозможным применение данного устройства .в современных дистанционных защитах электропередач высоких напряжений.

Цель изобретения - повышение устойчивости функционирования многоступенчатой дистанционной защиты.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве дпя дистанционной защиты линии электропередачи переменного тока, содержащем датчик сопротивления, связанный входами с защищаемой линией, три логических элемента И, три элемента выдержки времени, входы двух из которых подключены к выходам двух соответствзтощих логических элементов И, а выходы всех элементов выдержки времени подключены ко входам исполнительного органа, выход которого является выходом устройства, датчик сопротивления выполнен в виде датчиков активного и реактивного сопротивлений а также дополнительно введены девять сумматоров, источник постоянного напряжения и три инвертора, при этом выход датчика активного сопротивления подключен ко входу одного инвертора, а также к одному из входов первого, второго, третьего, четвертого, восьмого и девятого сумматоров, выход датчика реактивного сопротивления подключен ко входу друго го инвертора, а также к одному из входов всех сумматоров со второго по девятьп, выход источника постоянного напряжения подключен ко входу третьего инвертора, а также к одному из входов первого и всех остальных сумматоров с пятого по девятый, выход первого инвертора подключен к одному из входов пятого, шестого и седьмого сумматоров, выход другого инвертора подключен к соответствующему входу первого сумматора, выход третьего инвертора подключен к соот- ветствующим входам второго, третьего и четвертого сумматоров, выходы сумматоров с первого по четвертый подключены ко входам дешифратора, соответствующие выходы которого подключены к соответствующим входам тре упомянутых логических элементов И, выход последнего из которых подключе ко входу третьего элемента выцержки времени, а выходы пятого, шестого и седьмого сзп маторов подключены к другим входам трех логических элемен тов И, к третьему входу последнего . из которых подключен выход восьмого cjWMaTopa, а к третьим входам первого и второго логических элементов И подключен выход девятого суьв атора. На фиг. t изображена функциональная схема устройства для дистанционной заняты; на фиг. 2 - возможньй вариант выполнения сумматора; на фиг. 3 - возможный вариант выполнения дешифратора; на фиг. 4 - характеристики срабатывания трехступенчатой дистанционной защиты. Устройство дистанционной защиты содержит датчики активного 1 и реактивного 2 сопротивлений, связанные входами с защищаемой линией, источник 3 постоянного напряжения, инверторы 4, 5 и 6, подключенные входами к выходам соответственно датчиков 1, 2 и источника постоянного напряжения 3, сумматоры 7-15 с первого по девятый, к соответствующим входам которых подключены выходы датчиков 1и 2, источника постоянного напряжения 3, а также инверторов А, 5 и 6, дешифратор 16, подключенный входами к выходам сумматоров 7, 8, 9 и 10, а выходами - к соответствующим входам логических элементов И 17, 18 и 19, к входам которых подключены выходы сумматоров 11-15, элементы выдержки времени 20, 21 и 22, каждый из которых включен между выходом соответствующего элемента И и одним из входов выходного органа 23. Каждый из сумматоров 7-15 может быть выполнен в виде последовательно включенных суммирзп«цего операционного усилителя 24 и усилителя-ограничителя 25 (фиг. 2). На фиг. 3 приведен, возможный вариант выполнения дешифратора 16 на основе инверторов 2Ь, 27 и 28 логических элементов И 29, 30, 31. Устройство работает следукнцим образом. Сигналы, пропорциональные току и напряжению, поступают на входы датчиков активного t и реактивного 2сопротивлений. Выходные сигналы датчиков 1, 2 источника постоянного напряжения 3, непосредственно, а также после инвертирования инверторами 4, 5 и 6 поступаютна соответствующие входы сумматоров 7-15. На выходе суммирующего операционного усилителя 24 в i-м сумматоре имеется напряжение, пропорциональное алгебраической сумме напряженки на его входах, взятых с определенными коэффициентами, зависящими от соотношений между значениями резисторов r,j, Tj;, г,;, Гц, прич€ М каждый входной сигнал может быть положительным или отрицательным. Сигнал с выхода элемента 24 усиливается и ограничивается усилителем 25 до нормированного значения, которое может быть положительньм (логическая единица) при отрицательном значении сигнала на его входе или отрицательным (логический нуль) при положительном входном сигнале. Если е, , , , входные наряжения i-ro сумматора, то сигнал а выходе суммирующего усилителя 4 определяется выражением

(,,

) e,; d,; К , i e, e sig;na2,t2 01 j e j; So a 3-i; IV, la,, . |qi;i K, e. получим следующее эквивалентное выражение (a,,R4a2,x + a,, В этом случае логическая едини ца на выходе усилителя-ограничите 25 появится при условии q,;Rto(2,ic+ci, 0, (1) . а логический ноль - .при условии a,;R + ct2, X-i-a:ji 0 . (2) Выражения (1) и (2) определяют в плоскости входных сопротивлений R+jx две области, разделяемые прямой с уравнением a,.,xta,i 0 Для реализации характеристики танционной защиты (фиг. 4), где д но обеспечиваться отключение с вр менами t , t, t при нахождении в областях соответственно 32, 33, 34 необходимо девять прямых 35-43 образующих характеристики измерительных органов трех ступеней. Пр чем некоторые образующие могут бы общими для нескольких ступеней (например, 36, 37, 43). В соответ ствии ,с расположением образующих прямых применены девять сумматоро 7-15, причем сумматоры отличаются друг от друга только значением ре зисторов г,-, г, , (фиг. 2) К дещифратору 16 подключены выход

1150696

сумматоров 7-10, соответствующие границам отдельных ступеней защит (прямые 35-38 на фиг. 4). На выходах дешифратора 16 не имеется сигналов, если все сигналы на его входах имеют логический нуль или логическую единицу. На его первом выходе 44 появляется сигнал, если логическая единица существует только на первом входе, появляется сигнал на втором выходе 45, если логическая единица существует на первом и втором его входах,появляется сигнал на третьем выходе. 46, если логические единицы существуют только на первом, втором и третьем входах. С учетом этого наличие всех единичных сигналов на входе логического элемента И 17 может быть лищь в случае, если вектор Z находится в области, .ограниченной прямыми 35, 39, 36, 43 (фиг. 4). Это определяется тем, что единичный сигнал с выхода сумматора 11 появляется на входе И 17 при нахождении 2 слева от прямой 39, единичный сигнал с выхода сумматора 15 при нахождении И справа от прямой 43 и единичный сигнал с первого выхода 44 дешифратора 16 появляется на третьем входе И 17, когда находится между прямыми 35 и 36 (сигнал на первом входе дешифратора 16 от сумматора 7 единичный, а на остальных входах от сумматоров 8, 9, 10 нулевой). Так обеспечивается отключение защитой с выдержкой времени t , задаваемой посредством элемента выдержки времени 20 повреждений в заданной зоне действия защиты. Аналогично происходит отключение повреждений в других областях плоскости сопротивлений. Таким образом, использование данной защиты позволяет выявить повреждение в определенных зонах и отключить их с требуемыми выдержками времени. При этом автоматически рещается проблема устранения мертвых зон между характеристиками отдельных ступеней, возникающая, когда каждая из характеристик формируется отдельно, вследствие возможных неточностей при выставлении уставок измерительных органов, что наряду с воэмож711506968

ностьюполучения характеристик сраба- онной защиты, следствием чего являтывания сложной формы повьшает ус- ется повышенне надежности работы тойчивость функционирования дистанци- энергосистемы,

e %K%t: o

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащее датчик сопротивления, связанный входами с защищаемой линией, три логических . элемента И, три элемента выдержки времени, входы двух из которых подключены к выходам двух соответствующих логических элементов И, а выходы всех элементов вьщержки времени подключены ко входам исполнительного органа, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с цепью повышения усто 1чивости функционирования, датчик сопротивления вьтолнен в виде датчиков активного и реактивного сопротивлений, а также дополнительно введены девять сумматоров, источник постоянного напряжения и три инвертора, при этом выход датчика активн&го сопротивления подключен ко входу одного инвертора, а также к одному из входов первого, второго, третьего, четвертого, восьмого и девятого сумматоров, выход датчика реактивного сопротивления подключен ко входу другого инвертора, а также к одному из входов всех сумматоров со второго по девятый, выход источника постоянного напряжения подключен ко входу третьего инвертора, а также к одному из входов первого и всех остальных сумматоров с пятого по девятый, выход первого инвертора подключен к одному из (Л С входов пятого, шестого и седьмого сумматоров, выход другого инвертора подключен к соответствукицему входу первого сумматора, иыход третьего инвертора подключен к соответствующим входам второго, третьего и четвертого сумматоров, выходы сумматоров с первого по четвертый подключены ко входам дешифратора, соотсд ветствую1чие выходы которого подключены к соответствующим входам трех f Эд упомянутых логических элементов И, выход последнего из которых подключен ко входу третьего элемента выдержки времени, а выхода пятого, шестого и седьмого сумматоров подключены к другим входам трех логических элементов И, к третьему входу последнего из которых подключен выход восьмого сумматора, а к-третьим входам первого и второго логических элементов И подключен выход девятого сумматора.