Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в трехфазной электрической сети Советский патент 1985 года по МПК H02H3/16 

Изобретение относится к релейной защите и может быть использовано для автоматического отключения фидеррв с замкнувшейся на землю фазой в трехфазных электрических сетях с изо лированной или компенсированной нейтралью.

Цель изобретения - повьппение надежности в работе в переходном режиме замыкания на землю.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит суммирующий блок 1, состоящий из сумматоров 2 и 3 и инвертора 4, к входам которого присоединены трансформаторы 5 и 6 тока и напряжения нулевой последовательности, а выходы суммирующего блока (выходы сумматоров 2 и 3) соответственно присоединены к первым входам сумматоров 7 и 8 непосредствено и к вторым входам указанных сумматоров через последовательно соединенные интегратор 9, масштабирующий усилитель 10, интегратор 11, масштабирующий усилитель 12. Выходы сумматоров 7 и 8 через вьшрямители 13 и 14 подключены соответственно к первому и второму входам блока 15 сравнения, выход которого подсоединен к исполнительному органу 16.

Сумматоры 2, 3 и 7, 8 могут быть выполнены на базе операционных усилителей, охваченных регулируемой резистивной обратной связью. Инвертор 4 вьшолнен на базе операционного усилителя, охваченного резистивной обратной связью, козффициент усиления которого равен единице. Масштабирующие усилители 10 и 12 также выполняются на базе операционных -усилителей, охваченных резистивной отрицательной обратной связью, коэффициент усиления которых выбирается равным отношению показателя апериодических составляющих к коэффициенту усиления интеграторов 9 и 11. Интеграторы 9 и 11 могут быть выполнены на базе операционных усилителей, охваченных емкостной обратной связью.

Блок 15 сравнения может быть выполнен на базе двухобмоточного поляризованного реле или двухвходового компаратора, выполненного на базе операционного усилителя, охваченного положительной обратной связью, че

достигается его релейная характеристика.

В случае поврежденного фидера устройство работает следующим образо

В исходном состоянии (замыкание на землю отсутствует) напряжение на выходах трансформаторов 5 и 6 тока и напряжения нулевой последовательности отсутствует, блок 15 (компаратор) удерживается в начальном устойчивом положении небольшим напряжением смещения (блок смещения не показан) .

При возникновении замыкания на землю, пробоя изоляции на одном из фаз контролирующего фидера (не показан) на выходах трансформаторов 5 и 6 тока напряжения нулевой последовательности появляются напряжения, которые поступают на входы сзпФ1атора 2 непосредственно, а на входы сумматора 3-е инверсией напряжения трансформатора 5 тока нулевой последовательности, осуществляемой инвертором 4. Сумматоры 2 и 3 усиливают поступившие на их входы напряжения до требуемой величины и производят их алгебраическое сложение, напряжение на выходе сумматора 2 в случае наличия в его входных сигналах апериодических составляющих одного знака равно„

ивь,х2 UfSinuOt + V, е + + UjSinMt Ч, Vje ,

где - установившаяся амплитуда

выходного напряжения трансформатора тока нулевой последовательности;

Uj - установившаяся амплитуда выходного напряжения трансформатора напряжения нулевой последовательности;

V - величина апериодической составляющей при t О в выходном напряжении трансформатора тока нулевой последовательности ;

.Vj - величина апериодической составляющей при t О в выходном напряжении трансформатора напряжения нулевой последовательности; Ь - показатель апериодических составляющих в напряжениях трансформаторов тока и напряжения нулевой последовательности. 3 Выходное напряжение сумматора 1 равно ивыхя cot + V, еUjSinwt - Vj е-. Выходное напряжение сумматора 2 одновременно поступает на первый вход сумматора 7, на вход интеграто ра 9, выходное напряжение которого равно - к Ги« Ui L и cos cot - -е 8 йых интегрд и, V, -8 Я -- cosat - 5- J где К - коэффициент усиления интегратора 9. Это напряжение поступает на вход усилителя 10, коэффициент усиления которого выбран равным отношению показателя, апериодических составляющих к коэффициенту интегратора, В связи с этим выходное напряжение масштабирующего усилителя 10 ра но ..,«,,--K.|V -;lrf - - - КТ 3 - |-(1 U3)cosWt si Si -V, - , Напряжения с выходов сумматора 2 и масштабирующего усилителя 10 пост пают на вход сумматора 7, осуществл ющего их сложение - его выходное на пряжение равно St UebiVT (и, + U3)sinu3t +V,e- + + -(и, + U, )cosa)t - -, -Узе -|(U, Uj) + - (U,+ Uj) X sin(co t - |p) Аналогичное выходное напряжение сумматора 8 --л (и,- 113) - S( и,) sin(U t - -5--); Эти два напряжения соответственно поступают на входы двух полупериодичных выпрямителей 13 и 14, выходные напряжения которых равны модулям напряжений сумматоров 7 и 8 Ueb, (U.+ U,) + -(V, + из) с KsinC со t - ) 40 |-(u,- и,) +IL(u,-u,) выхц xsinC со t - --). Как видно из этих вьфажений, напряжение, поступающее на первый вход блока 15 сравнения от выпрямителя 13, больше напряжения, поступающего на его второй вход от выпрямителя 14, и эти напряжения не зависят от апериодических составляющих. Блок 15 сравнения (компаратор) переходит в новое устойчивое состояние, соответствующее большему значению его входных напряжений. Его выходное напряжение поступает на исполнительный орган 16, формирующий сигнал на отключение поврежденного фидера. В случае неповрежденного фидера устройство работает аналогичным образом, но выходные напряжения, двухполупериодных выпрямителей при этом равны |-A|(U,- 0,) + |(U,- U,). xsin( Qt - )l ; л|(и,+ и,) 1(щ и,)« 5(sin((Ut - ). Как видно из этих выражений, напряжение, поступающее на первый вход блока 15 сравнения от выпрямителя 13, меньше напряжения, поступающего на его второй вход от выпрямителя 14, и эти напряжения также не зависят от апериодических составляющих. В этом случае блок 15 сравнения (компаратор) не переходит в новое устойчивое положение и не воздействует на исполнительный орган 16, который не формирует сигнал на отключение неповрежденного фидера. Использование изобретения позволит отключать фидер с замкнувшейся на землю фазой независимо от апериодических составляющих на входы устройства, что снизит количество неоправданных отключений исправных фидаров и увеличит надежность электросрабжёния энергетических объектов. Это Йриведет к экономии материальных, временньк и трудовых ресурсов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ, .содержащее трансформатор тока нулевой последовательности, выход которого подключен к первому входу первого сумматора и к входу инвертора, выход кбторого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого и второй вход первого сутлматора подключены к выходу трансформатора напряжения нулевой последовательности, а выходы обоих сумматоров связаны соответственно с входами двухполупериодных вьшрямителей, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам блока сравнения, выход которого соединен с исполнительным органом, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе в переходном режиме замыкания на землю, в него введены два дополнительных сумматора и две цепочки, каждая из которых состоит из последовательно соединенных интегратора и масштабирующего усилителя, при этом первая цепочка включена между выходом первого сумматора и первым входом вновь введенного первого дополнительного (Л сумматора, к второму входу которогй подключен выход первого сумматора, а вторая цепочка включена между выходом второго сумматора и первым входом вновь введенного второго дополнительного сумматора, к второму входу которого подключен выход второго сумматора, а выходы обоих дополнительных сумматоров подключены X к входам двз полупериодных вьтрямителей, причем коэффициент усиления масштабирующих усилителей выбран равным отношению показателя апериодических составляющих к коэффициенту усиления интеграторов.