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

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для дифференциальной токовой защиты от коротких замыканий таких электроустановок как синхронные генераторы, компенсаторы, двигатели, и неразвет леиньк линий электропередач. Цель изобретения - повьшшние чувствительности и улучшение Селективности, На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 схема блока запоминания амплитуд отрицательных полуволн; на фиг- 3 вариант выполнения элемента выборки и хранения. Устройство (фиг. 1) содержит установленные с обеих сторон защищаемой электроустановки 1, дaтчи cи 2 и 3 тока, вторичные обмотки которых подключены к блоку 4 формирования рабочего сигнала и к блоку формирования тормозного сигнала, состоящему из аналогового умножителя 5 и блока 6 запоминания амплитуды отрицательньк полуволн. Выходы блоков 4 и & подключены к блоку 7 срав нения, соединенном с пороговым органом 8. Блок 6 запоминания амплитуд отри цательных полуволн (фиг. 2) состоит из дифференцирующего элемента 9, нуль-органа 10 и дифференцирующей цепочки t1, соединенных последовательно, из элемента 12 выборки и хранения, к стробирующему входу которого подсоединен выход дифференцирующей цепочки t1. В блоке 4 формирования рабочего

сигнала происходит формирование рабочего сигнала по закону. .г. где1.„ и1 вторичные токи датчиков i коэффициент пропорциональностивыходное напряжение. В соотбетствйи с алгоритмом работы блока формирования рабочего сигнала его можно выполнить в виде последовательно соединенных cytMaTOpa на операционном усилителе и выпрямителя . Рабочий сигнал (и.) на выходе, бл ка 4 равен

К 1й мж .rneij( (cos Ц - po&ptai-.-ttf))

U

ых ан Ро.6 ,««« Wt t 1,, Sinfiot Cf JI ; L-sinftot Саб Inoif if - угол между t н1 ufcitiet iftme lift mot Т TCOS 4 1 ft max ««тек замыкании внешнем коротком 180) ЧВМйК 8. внутреннем коротком замыка(Ч 0) рабочий сигнал равен sir uit Р«в- (I I i6m«« «итак Аналоговый умножитель 5 произвоумножение вторичных токов датчипо закону «ч , 1, «, Sir fOt. 1,, s-m( WJ .идукуу - выходное напряжение аналогового умножителя; коэффициент пропорциональности. В качестве аналогового умножитеожно взять серийно выпускаемую росхему. После преобра- ования выходное ряжение можно представить ,слещим образом: При внешнем коротком замыкании (1тто., 1„ь„а, 1ё , ч tSO.) к т (Itcos2o t) U нк «ц2 ftMxotij При внутреннем коротком замыкании ftp,, „ -- (A-cos2Mt) .ыхр,0Дифференцирующий элемент 9 предназначен для сдвига по фазе на 90 и устранения постоянной составляющей выходного сигнала аналогового умножителя . Он может быть выполнен на операционном усилителе и RC-цепочке.

3

Нуль-орган 10 предназначен для вьшеления момента времени прохождения выходным сигналом дифференцирующего устройства через нуль. Он может быть выполнен на основе нулькомпаратора.

Дифференцирующая цепочка 11 предназначена для выделения узкого импульса при положительном фронте выходнсго напряжения нуль-органа и представляет собой RC -цепочку,

Злемент 12 выборки и хранения предназначен для записи поступающего на него напряжения в момент появления строб-импульса и хранения его до следующего строб-импульса с последутоп1им использованием его как тормозного сигнала.

В качестве элемента выборки и хранения может использоваться элемент, схема которого приведена на фиг. 3.

При поступлении на его управляющий (стробирующий) вход положительных строб-импульсов транзисторы 13 и 14 открываются, и происходит заряд запоминающего конденсатора 15 до амплитуды входного сигнала. При отсутствии строб-импульсоЕ транзисторы 13 и 14 закрыты и схема находится в режиме хранения амплитуды сигнала. Транзистор 14 и резистор 16 служат для уменьшения токов утечки транзистора 13 в режиме хранения сигнала.

Блок 7 сравнения произэодит суммирование рабочего и тормозного сигналов, поступающих с разными знаками с блоков формирования рабочего сигнала 4 и запоминания амплитуд отрицательных полуволн 6.

В качестве его может быть исполь зован сумматор на операционном усилителе.

Порог срабатьгаания защиты, обусловленный небалансом датчиков тока, обеспечивает пороговый орган 8, который срабатывает при превышении разности рабочего и тормозного сиг.налов уставки.

Устройство работает следующим образом.576094

При внешнем коротком замыкании на выходе блока 4 формирования рабочего сигнала появляется сигнал, обусловленньй разбалансом датчиков тока, г имеющий положительный знак. На выходе аналогового умножителя появляется сигнал с двойной частотой сети, имею-, щий только отрицательные значения. Амплитуда этого сигнала запоминаетto ся в блоке запоминания амплитуд отрицательных сигналов и поступает как тормозной сигнал на вход блока 7 сравнения, обеспечивая тем самым надежное несрабатывание порогового

5 органа 8. Величина амплитуды тормозного сигнала пропорциональна квадрату амплитуды протекающего сквозного тока, т.е. обеспечивается сильное торможение при больших сквозных

0 токах селективности и малое торможение при малых сквозных токах.

При коротком замыкании в зоне при одностороннем питании защищаемого объекта с любой стороны один из

5 вторичных токов равен нулю, тормозной сигнал, который пропорционален произведению амплитуд вторичных токов, тоже равен нулю, загрубления защиты не происходит. При коротком

- замыкании в зоне при двустороннем питании защищаемого объекта при отсутствии сквозного тока напряжение на выходе аналогового умножителя всегда больше нуля, напряжение тормозного сигнала, котбрый пропорционален отрицательной амплитуде выходного сигнала аналогового умножителя, равно нулю. Защита срабатывает без торможения, что способствует ее хо- , рошей чувствительности. При коротком замыкании в зоне при наличии сквозного тока появляется тормозной сигнал, зависящий от угла сдвига .фаз. между токами плеч и произведения амплитуд вторичных токов. Он всегда меньше, чем при внешнем коротком замыкании, и за счет нелинейности зависимости тормозного сигна.ла от вторичных токов, достаточно мал, чтобы обеспечить срабатывание защиты.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЩАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ С ТОРМОЖЕНИЕМ, содержащее датчики тока, установленные по. концам защищаемого объекта, выходы которых соединены с входами блока фop шpoвaния рабочего сигнала и блока формирования тормозного сигнала, выходы которьк подключены к соединенным последовательно блоку сравнения и пороговому органу, о тличающее ся тем , что, с целью повьпиения чувствительности и улучшения селективности, блок формирования тормозного сигнала выполнен в виде соединенньк последовательно аналогового умноясителя и блока запоминания амплитуды отрицательньк полуволн, содержащего дифференцирующий элемент, нуль-орган, дифференцирующую цепочку, элемент выборки и хранения, причем входы аналогового умножителя подключены к входным зажимам блока формирования тормозного сигнала, выход аналогового умножителя соединен с входами дифференцирующего элемента и элемента выборки (Л и хранения,выход дифференцирующего элемента выборки и хранения, выход дифференцирующего элемента через Последовательно соединенные нуль-ор-, ган и дифференцирующую цепочку подключен к управляющему входу элемента выборки и хранения, выход которого соединен с выходным зажимом блоел ка формирования тормозного сигнала. О) о со