Устройство для защиты электрической сети с потребителями от тока короткого замыкания Советский патент 1987 года по МПК H02H3/08 

25

Изобретение относится к электроехнике, к области защиты электричес- ой сети от тока короткого эамьжания.

Цель изобретения - улучшение наежности защиты путем повьшения досто- ерности различения режимов короткого замыкания и пусковых токов.

На чертеже изображена функциональная .схема устройства.

10

Входы источника 1 оперативного сигнала (трансформатора 2) подсоединены к соответствующим фазам защищаемой сети. Выходы трансформатора 2 через последовательно соединенные выпрями- jc Тель 3 и фильтры 4 подсоединены к выходам источника 1 оперативного сигнала. Первый выход источника 1 оперативного сигнала через последовательно соединенные датчик 5 оперативного тока и блок 6 искусственной нулевой точки подсоединен к соответствукидим фазам электрической сети. Второй выход источника 1 оперативного сигнала через фильтры-пробки 7-9 (на рабочую частоту сети) подсоединен к нулевым точкам электрических машин. К обоим выходам источника 1 оперативного сигнала подсоединены входы датчика Ю оперативного напряжения, выход которого через первый блок 11 выделения приведенной производной подсоединен к первому входу нуль-органа 12 (компаратора). Второй вход нуль-органа 12 соединен с выходом блока 13 выделения, приведенной производной, вход которого подсоединен к выходу датчика 5 оперативного тока. Выход нуль-органа 12 через логический элемент НЕ 14 подсоединен к первому входу логического элемента И 15, второй вход которого подсоединен к вьгходу логического элемента ИЛИ 16, первый и второй которого сое- диЯены с выходами элементов 17 и 18 сравнения соответственно. Первые входы элементов 17 и 18 соединены с датчиками 19 и 20 токов соответственно, а вторые входы элементов 17 и 18 сравнения подсоединены к выходам блоков 21 и 22 уставок. Выход логического элемента И 15 соединен с управляемыми входами блоков 23-25 отключения (либо одного из них).

Блок 11 выделения приведенной про изводной содержит блок 26 дифферен20

, 35

45

30

40

50

55

цирования, блок 27 запоминания максимальных значений и блок 28 деления. Вход блока 9 выделения приведенной

5

0

c

производной соединен одновременно с входами блока 26 дифференцирования и блока 27 запоминания максимальных значений, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока 28 деления, выход которого является выходом всего блока 11 выделения приведенной ПРОИЗВОДНОЙ.

Блок 13 выделения приведенной производной содержит блок 29 дифференцирования, блок 30 запоминания максимальных значений и блок 31 деления, причем вход блока 13 выделения приведенной производной соединен с входами блока 29 дифференцирования и блока 30 запоминания, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока 31 деления, выход которого является выходом всего 0 блока 13 вьщеления приведенной производной.

Устройство работает следующим образом.

Непрерьгоно с помощью датчиков 5,19 и 20 тока выделяют сигналы, пропорциональные величинам оперативного тока и токов в фазах защищаемой линии. Максимальные значения сигналов с выходов датчика 5 оперативного тока и датчика 10 оперативного напряжения запоминают с помощью блоков 27 и 30 запоминания, а текущие значения этих сигналов непрерьшно дифференци- , руют с помощью блоков 26 и 29 диффе- 5 ренцирования.

Сигналы с выходов блока 26 и 29 дифференцирования поступают на первые входы блоков 28 и 31 деления соответственно, а сигналы с выхода блоков 27 и 30 запоминания поступают на вторые входы блоков 28 и 31 деления.

di , dU

Частные от деления --- на 1„,,, и -jr

dt dt

5 на Сдцд сравниваются между собой с

0

0

помощью нуль-органа (компаратора) 12.

Блоки 27 и 30 запоминания могут быть выполнены в разных вариантах: с принудительным сбросом записанного

0 значения или с автоматическим само- разрядом. Так, при выполнении блока запоминания в виде пикового детектора, где запоминание осуществляется за счет разности постоянных времени

5 разряда и разряда емкости, постоянное обновление записа нного максимального значения не требует специальной цепи сброса памяти, так как при исчезновении с входа запоминаемого

значения через время, определяемое постоянной времени разряда запоминающей емкости, блок вернется к нулевым начальным условиям. Поэтому конкретное выполнение блока запомина ния обусловлено задачами и режимом, возлагаемым на него разработчиком, и может быть различным.

Действительно, в блоке 30 должно запоминаться значение, пропорциональное току, протекающему в цепи оперативного сигнала, до момента включения очередной электрической машины. В момент включения ток увеличивается, и происходит дозапись до увеличенного значения, которое и участвует в работе.

При отключении электрической машины из-за саморазряда запоминакяцей емкости, напряжение на выходе блока 30 возвращается к значению, определяемому оставшимися включенными электрическими машинами, причем время саморазряда до нового значения выбирается гораздо меньшее, чем время между отключением одной и включением .другой электрической машины.

В блоке 27 запоминается максимальное (номинальное) значение напряже- ния источника оперативного сигнала. Так как это напряжение либо остается неизменным, либо уменьшается при подсадке напряжения в сети, то использование блока запоминания без принуди- тельной цепи сброса также весьма удобно, так как легко добиться, чтобы время саморазряда запоминающего конденсатора намного превышало воемя подсадки напряжения в сети.

Предлагаемое техническое решение блоков 11 и 13 выделения приведенных производных обусловлено тем, что обычно выходная величина после опера- ции дифференцирования зависит не . только от крутизны (скорости) нарастания тока, но и от его величины. В целях исключения зависимости выходно- го сигнала от величины дифференцируемого сигнала и с целью обеспечения возможности сравнения скоростей нения разнородных величин, например Токов и напряжений, перед указанным сравнением осуществляют приведение продифференцированной величины к ее максимальному (или номинальному) зна чению, которое запоминают с помощью элемента запоминания - блоков 27 и 30 запомин ания. Операция приведения

w

- с

t5

2025

303540

45 502822524

деление продифференцированной величины на максимальное (Или номинальное) значение - позволяет вьщелить именно относительную (приведенную) скорость изменения каждой из величин (с размерностью 1/с).

Таким образом, на выходах блоков 9 и 10 выделения приведенной производной будут присутствовать величины, характеризующие скорость изменения оперативного тока и скорость из- .менения оперативного напряжения в цепи оперативного сигнала, соотношение которых и способствует различению режимов короткого замыкания и пусковых токов.

Сигналы с выходов датчиков 19 и 20 тока сравнивают с помощью элементов 17 и 18 сравнения с эталонными значениями, задаваемыми с помощью блоков 21 и 22 уставок. При превьщзе- нии сигналами с выходов датчиков 19 и 20 фазного тока в режимах короткого замыкания или пускового тока указанных эталонных значений сигналы с выходов элементов 17 или 18 сравнения через логический элемент ИЛИ 16 поступают на второй вход логического элемента И 15.

В режиме короткого замыкания изменяется величина напряжения на выходе источника 1 оперативного сигнала, что определяется с пoмoD ью датчика 10 оперативного напряжения. Сигнал с выхода датчика 10 оперативного напряжения поступает на вход блока 11 выделения приведенной производной, с выхода которого величина, характеризующая скорость изменения напряжения на выходе источника 1 оперативного сигнала, поступает на один из входов нуль-органа (компаратора) 12. На другой вход этого нуль-органа (компаратора) 12 поступает сигнал с выхода блока 13 вьщеленияприведенной производной, характеризующий скорость изменения величины тока оперативного сигнала, измеряемого с помощью датчика 5 оперативного тока. Так как в режиме короткого замыкания величина тока оперативного сигнала определяется только изменяющимся напряжением на выходе источника 1 оперативного сигнала и неизменным сопротивлением (импедансом) цепи оперативного сигнала, то скорости изменения напряжения и тока оперативного сигнала будут равны между собой, и поэтому сигнал на выходе нуль-органа (компаратора)

55

51282252

12 будет равен нулю. Поэтому на вы- ХОД9 логического элемента НЕ появится Сигнал, который поступит на первый вход логического элемента И 15.

Таким образом, в режиме короткого замыкания на оба входа логического элемента И 15 поступят сигналы, что приведет к появлению сигнала на его выходе. Этот сигнал поступит на упПри этом обеспечивается максимально высокое быстродействие.

Исключение ложных срабатьшаний защиты обеспечивает нормальное функцио- нирование электрической сети (системы) , а также повышает долговечность использования устройств отключения (расцепителей), так как сохраняет их моторесурс. Общее уменьшение коммуравляемые входы блоков 23-25 отключе- Ш таций в сети уменьшает интенсивность ния (или одного иэ этих блоков), что приведет к отключению защищаемой линии.

в режиме пускового тока скорость изменения величины тока оперативного сигнала будет отличаться от скорости изменения напряжения на выходе источника 1 оперативного сигнала. Это объясняется тем, что в этом случае

будет происходить как изменение нап- 20 большинстве известных защит, зна- ряжения на выходе источника 1 опера- чительно повьппает эффективность за- тивного сигнала, так л изменение сопротивления (импеданса) в цепи оперативного сигнала за счет подключения к генератору 32 обмоток электрической машины, например 33.

3 Таким образом, скорость изменения тока оперативного сигнала будет определяться двумя факторами (изменением напряжения и изменением сопротивления) , а не одним (изменением напряжения) , как в режиме короткого замы- кания. В этом случае сигнал на выхо(и количество) излучаемых помех, что повышает надежность функционирования радиоустройств и другой аппаратуры.

Повьш ение быстродействия различе- 15 ния режимов пусковых токов и короткого замыкания, обусловливаемые исключением необходимости введения временных отрезков для различения указанных режимов, как это делается

щиты от коротких замыканий так как способствует максшчально быстрому выявлению начала этого режима и, как 25 следствие, более быстрому отключению защищаемой линии.

Формула изобретения

30 1 Устройство для защиты электрической сети с потребителями от тока короткого замыкания, содержащее источник оперативного сигнала, датчик оперативного тока, фильтры-пробки, выходы которых подключаются к соответствующим нулевым точкам потребителей, нуль-орган, подключенный выходом ко входу ло ического элемента НЕ, выход которого соединен с перде нуль-органа (компаратора) 12 будет отличен от нуля, поэтому сигнал на выходе логического элемента НЕ 14 будет равен нулю. Это приведет к тому, на втором входе логического элемента И 15 будет присутствовать сигнал, а на первом входе - отсут-г; ствовать. Это приведет к отсутствию сигнала на выходе логического элемента И 15 и к отсутствию сигналов на управляемых входах блоков 23-25 отключения.

Таким образом, в режиме пускового тока отключения защищаемой линии не произойдет, даже если пусковые токи будут равны токам короткого замыкания (и вообще при любом соотношении токов в режимах короткого замыкания и пуска) .

Предложенное устройство позволяет с высокой достоверностью и надежностью обеспечить различие режимов короткого замыкания и пусковых токов при вьшолнении источника оперативнот rq сигнала неавтономным.

таций в сети уменьшает интенсивность

(и количество) излучаемых помех, что повышает надежность функционирования радиоустройств и другой аппаратуры.

Повьш ение быстродействия различе- ния режимов пусковых токов и короткого замыкания, обусловливаемые исключением необходимости введения временных отрезков для различения указанных режимов, как это делается

большинстве известных защит, зна- чительно повьппает эффективность за-

щиты от коротких замыканий так как способствует максшчально быстрому выявлению начала этого режима и, как следствие, более быстрому отключению защищаемой линии.

Формула изобретения

1 Устройство для защиты электрической сети с потребителями от тока короткого замыкания, содержащее источник оперативного сигнала, датчик оперативного тока, фильтры-пробки, выходы которых подключаются к соответствующим нулевым точкам потребителей, нуль-орган, подключенный выходом ко входу ло ического элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом логического элемента И, второй вход логического элемента И соединен с выходом логического элемента ИЛИ, каждый из двух входов логического элемента ИЛИ соединен с

выходом соответствующего блока сравнения, к первым входам которых подключены выходы соответствукяцих блоков уставки, а ко вторым входам подсоединены соответствуюпще выходы датчиков

тока, которые включаются в фазы защищаемой сети, блок искусственной нулевой точки, подключаемый входами к трем фазам защищаемой сети, выход логического элемента И соединен с

управляющими, входами блоков включения, отличающееся тем, что, с целью улучшения надежности защиты путем повьшения достоверное- . ти различия режимов короткого замыкания и пусковых токов, в него дополнительно введены датчикоперативного напряжения и два блока вьзделения приведенных производных, при этом первый выход источника оперативного сигнала соединен с первым входом датчика оперативного напряжения и через датчик оперативного тока подключен к выходу блока искусственной нулевой точки, второй выход источника оперативного сигнала соединен со вторым входом датчика оперативного напряжения и подключен ко входам фильтров-пробок, выход датчика оперативного напряжения через первый блок выделения приведен- ной производной подсоединен к первому входу нуль-органа, второй вход которого через второй блок выделения приведенной производной соединен со вторым, выходом датчика оперативно- го тока, а источник оперативного сигнала выполнен в виде последовательно

соединенных трансформатора, выпрямителя и фильтра, выходы которого являются выходами упомянутого источникаt

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый блок выделения приведенной производной содержит элемент дифференцирования, элемент запоминания максимальных значений и элемент деления, при этом входы элемента дифференцирования и элемента запоминания максимальных значений соединены междУ собой и точки их соединения являются входом блока- выделения приведенной производной, выходы элемента дифференцирования и элемента запоминания максимальных значений соединены с первым и вторым входами блока деления соответственно, а выход блока деления является выходом блока выделения приведенной производной.

Составитель К.Шилан редактор С.Патрушева Техред А.Хравчук

Эаказ 7280/54 Тираж 619Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР.

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. А/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Корректор С.Шекмар

Изобретение относится к электротехнике, к области защиты электрической сети от тока короткого замыкания. Целью изобретения является улучшение надежности защиты. Цель достигается введением в устройство датчика оперативного напряжения и двух блоков выделения приведенных производных, что позволяет сравнивать скорость измерения относительных скоростей различных сигналов, не зависящих от амплитудных значений. Кроме того, выполнение не- точника оперативного сигнала неавтономным повьппает достоверность различения, режимов короткого замыкания и пусковых токов при одновременном упрощении реализации. 1 з.п. ф-лы, - 1 ил. i О) ю 00 ю ю ел