Устройство для дистанционной защиты линий электропередачи с ответвлениями Советский патент 1987 года по МПК H02H3/40 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в устройствах дистанционных защит линий электропередач с ответвлениями от между- коротких замыканий и междуфазных коротких замыканий на землю.

Цель изобретения - повышение надежности отстройки от замыканий за трансформаторами ответвления.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - характеристика известного устройства в комплексной плоскости сопротивления петли короткого замыкания при двухфазных коротких замыканиях на землю; на фиг. 3 - характеристика устройств в той же плоскости при двухфазных коротких замыканиях между фазами.

, Устройство содержит формирователь 1 компенсированных линейных напряжений, напряжения, пропорционального разности токов обратной последовательности двух любых фаз и напряжений, пропорциональных разности фазных TOKOEJ, восемь выходов которого подключены к соответствующим входам преобразователя 2 синусоидальных напряжений в прямоугольные импульсы непосредственно, а два других через фа- зосдвигающие элементы 3 и 4, причем выходы N А, В, С преобразователя 2 подключены через блок 5 сдвига передних и задних фронтов импульсов к логическому элементу И 7, а выходы К, D, Е, F, R, G преобразователя 2 подключены к блоку 8 сдвига передних и задних фронтов импульсов, выход которого подключен к пятому входу логического элемента И 7, причем соответствующие выходы избирателя 6 особой фазы подключены к входам блоков 5 и 8 сдвига передних и задних фронтов импульсов, а выход логического элемента И 7 соединен с преобразователем 9 импульсных сигналов в непрерывный сигнал, выход которого является выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

На входы формирователя 1 сравниваемых величин поступают, напряжения Од., U;, Ос и токи i , Ig , ic соответствующих фаз А, В, С. На его выходах формируются напряжения пропорциональные разности токов обратной последовательности двух фаз, например фаз В, и С:

и п(Г,- 1,,),

где п - коэффициент . пропорциональности напряжений Ui, Uf, Of, пропорцио- нальнь1х разности токов двух фаз:

(iB-ie);

(); (1с--1л);

где К - коэффициент пропорциональности и

компенсированные линейные напряжения:

о; 0,, -ZA(U- ic);

Dis Од. -Zy(i,-.-ij; р« - Zy(U-i,); 50 0«е HXTi.(iE-ic);

о 0лв нхтр(ЫЛ

Од Псл -jXrpdc-U);

гдеZy-сопротивление уставки;

Хт|1 - индуктивное сопротивление трансформатора ответ- 0 . . . вления;

UBC - СА - соответствующие линейние напряжения. . Возможно формирование напряжений

02на основе токов других фаз, при этом - необходимо соотве 1 ствующим образом изменить компенсированные линейные напряжении.. , , ,

Напряжения Ове , Ui, UBC , U;; , Og, , Of, Of, Of поступают на входы преобразователя 2 синусоидальных напряжений в 0 прямоугольные импульсы, знак которых совпадает со знаком мгновенных значений соответствующих напряжений.

Напряжение 0 и Ося поступают соответственно на фазосдвигающие элементы

3и 4, осуществляющие, преобразования: О,; а. 0,в ;

о;, а-. О, .

где фазовые операторы а е -° и на .

Далее эти напряжения поступают на соответствующие входы преобразователя 2 синусоидальных напряжений в прямоугольные импульсы.

Импульсы с выходов N,A,B,C преобразователя 2 синусоидальных напряжений в нря- моугольные импульсы соответ ствующие на нряжениям 0-2, Овс , UBC , ОСА , поступают на блок сдвига передних и задних фронтов импульсов, где производится смещение фронтов импульсов. Например, задний фронт импульса соответствующего напряжения Ua сдвигается в сторону сужения до тех

0 пор, пока имеется короткий импульс в момент начала появления прямоугольного, т. е. и в момент перехода напряжения Оа от отрицательных значений к положительным. В то же время у импульсов, соответствующих напряжениям О ас , ,

Осл , может сдвигаться, например, передний фронт в сторону расширения на некоторый угол (3. Причем наличие избирателя 6 особой фазь позволяет при коротких замыканиях на землю с/твигать фронты одного из

Q импульсов, соответствующего напряжению OBC Одв или Ос , в зависимости от наименования замкнувп ихся фаз.

Так, при дЕ ухфазном коротком замыкании фаз А и В на землю, на одном выходе избирателя 6 особой фазы, на входы кото5 рого подаются фазные токи, появляется непрерывный сигнал, который далее подается на соответствующие входы блока 5 сдвига передних и задних фронтов импульсов.

При этом в блоке 5 сдвига передних и задних фронтов импульсов расширяется на угол Р только, импульс, соответствующий напряжению ОБС , а два других остаются без изменений.

Аналогично при коротком замыкании фаз С и А на землю, когда появляется сигнал на другом выходе избирателя 6 особой фазы, также подключенного к блоку 5 сдвига передних и-задних фронтов импульсов, расширяется па угол (3 только импульс, соответствующий напряжению UAB и т. д. Видоизмененные импульсы с выходов блока 5 сдвига передних и задпих фронтов импульсов поступают на входы логического элемента И 7.

Импульсы с выходов К, D, Е, F, R, G преобразователя 2 синусоидальных напряжений в прямоугольные импульсы поступают на со- ответствую1цие входы блока 8 сдвига передних и задних фронтов импульсов, производящего ,ение фронтов импульсов. Задние фронты импульсов, соответствующих Of, Of, O.f, сдвигаются в сторону сужения до тех пор, пока имеется только короткий импульс в момент начала появления прямоугольного имнульса, т. е. в момент перехода напряжений Of, Of и Of от отрицательных значений к положительным. В то же время у импульсов, соответствующих напряжениям 0 , Од , , передние фронты сдвигаются на угол ф в сторону расн1ирения, а задние сдвигаются также на угол ф в сторону сужения. Таким образом, импульсы, с оответствующие напряжениям 0 , 0 , , , оказываются сдвинутыми на угол (f относительно их первоначального положения.

Причем следует отметить, что наличие избирателя 6 особой фазы позволяет на выходе блока 8 сдвига передних и задних фронтов импульсов позволяет получить сигнал, соответствующий реализации только того уровня, в которое входит ко.мпепси- ров анное линейное напряжение поврежденных фаз. При двухфазном коротком замыкании между фазами В и С, на выходе . блока 9 сдвига передних и задних фронтов импульсов, появляется сигнал, соответствующий реализации уравнения, в которое входит 0 . При двухфазном коротком замыкании между фазами А и В, на выходе блока 9 сдвига передних и задних фронтов импульсов, появляется только сигнал, соответ- ствующи.й реализации уравнения, в которое входит и т д.

Видоизмененные и.мнульсы с выхода блока 8 сдвига передних и задних фронтов импульсов поступают на вход логического элемента И 7, на выходе которого появляется импульсный сигнал, далее поступающий на вход преобразователя 9 импульсных сигналов в непрерывный сигнал, осуществляющий преобразования короткого импульсного сигнала в продолжительный непрерывный сигнал.

Сигнал на выходе указанного устройства появляется при одновременном выполнении трех следующих условий:

- (iLi argpK /О. 180°;(t)

5-pL2 argO e /О. 180°;(2.)

-pL3 argO« /O,i 180°(3)

где р - регулируемый в блоке 5 сдвига передпих и задних фронтов импульсов угол;

О LI, La, LS - логические переменные, принима- юпхие значения равное « при налич}1И сигнала соответстве(пно на первом, втором п третьем, выходах избирателя 6 особой , п равные «О при отсутствии

указанных сигналов и одного из трех следующих условий:

-( /01 л-с|-|: (}

-( (g)

0- l argl; /0.л -ф,,; (б)

где ф„ - угол гпггающей линии.

В пор.мальном |)ежи.ме работы защищаемой линии электропередачи отсутствует ток обратной последовательности. П ри этом

отсутствует напряжение jl, логические пере- меппые LI, Li, L.j равны «О, а пучок векторов напряжений 0 , 0 , ОСА нельзя охнатить углом 180. При этом условия (1)- (6) не выполняются и устройство не работает.

0 Лри двухфазных коротких замыканиях на землю, например при замыкании фаз В и С на землю, условия срабатывания (1)(4) припимают вид

35

-Xarg-y, z

O Xarg-У

:i80

OTCVTa условия срабатывания (5) и (6) ствуют.

Па фиг. 2 показана характеристика срабатывания устройства в комплексной плоскости сопротивле П1Я петли короткого замыкания при отсутствии доаварийног о тока. При других сочетаниях замкнувшихся фаз характеристика . аналогична. Расположение особых точек РАВ и Рсд характеристики определяется параметрами сети энергосистемы. Причем заданием параметра (5 можно регулировать форму характеристики устройства, при этом обеспечивается высокая чувствительность ус тройства при двухфазных коротких замыканиях па землю в защищаемой зоне и высокая, селективность при всех видах внецпшх коротких замыканий, причем для данного устройства междуфазные короткие замыкания за трансформатором ответвления также будут внещни.ми.

В с. п чае двухфазных коротких замыканий между фазами, например между фазами В и С, условия (4) принимают вид

срабатывания (1)-

0° arg- j - 180°; Ui

()K 180°; Уг

0° arg-| 4 180°;

и

и --ф„ aгg- - 180° ф„.

На фиг. ; для данного случая показана характеристика сраба1 идания устройства в комплексной плоскости сопротивления петли короткого зг:мыкания при отсутствии до- аварийпого тока. В этом случае также обеспечивается хорошая чувствительность устройства и при двухфазных коротких замыканиях между фазами в защиш,аемой зоне и высокая селективность, при всех видах внешних коротких замыканий и замыканий за трансформатором ответвления.

Таким образом, предлагаемый днстанци- онный измерительный орган имеет высокую чувствительность в случае двухфазных коротких замыканий между фазами и двухфазных коротких замыканий на землю при сохранении высокой селективности при всех видах внешних коротких замыканий и замыканий за трансформатором ответвления с сохранением длины зашин1аемой зоны.

Формула изобретения

Устройство для дистанционной защиты линий электропередачи с ответвлениями от междуфазных коротких замыканий и межфазных коротких замьнчаний на землю, содержащее блок формирования сравниваемых величин, на входы которого подаются ток и напряжение фаз заихитной линии.

J

два выхода которого подключены к соответствующим входам преобразователя синусоидальных напряжений в прямоугольные импульсы непосредственно, а два других - через фазосдвигающие блоки, причем выходы преобразователя электрически соединены через блок сдвига передних и задних фронтов импульсов с последовательно включенными логическим элементом И и преобразователем импульсных сигналов в непрерывный сигнал, выход которого является выходом устройства, нри этом содержится избиратель особой фазы, входы которого подключаются на токи линии электропередачи, а выходы подключены к соответствующих входам блока сдвига передних и задних фронтов импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности отстройки от замыканий за трансформатором ответвления, дополнительно введен блок сдвига передних и задних фронтов импульсов, при этом

0 блок- формирования сравниваемых величин выполнен в виде блока формирования компенсированных линейных напряжений, напряжения, пропорционального разности токов обратной последовательности двух фаз, и на- нряжений, пропорциональных разности токов

5 двух любых фаз, восемь выходов которого соединены с преобразователем синусоидальных величин в прямоугольные импульсы непосредственно, а два - через фазосдвигающие блоки, причем четыре выхода преобразователя соединены через блок сдвига передних и задних фр01ггов импульсов с логическим элементом И, остальные шесть выходов преобразователя подключены к второму блоку сдвига передних и задних фронтов импульсов, выход которого подключен к пятому входу логического элемента И, при этом соответствуюшие выходы избирателя особой фазы подключены к входам блоков сдвига передних и задних фронтов импульсов, а выход логического элемента И соединен с преобразователем импульсных сигналов :: непрерывный сигнал.

I

0

5

0

JX

fuz.2

Редактор Г. Волкова Заказ 1443/48

Составитель В. Белов

Техре. И. ВересКорректор Н. Король

Тираж 619Подписное

ВНИИПИ Государственного ко.митета СССР по дела.м изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5 Произиодственно-нолиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

fuz. 3

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах релейной заш,иты. Цель изобретения - повышение надежности настройки от замыканий за трансформаторами ответвлеи ив Ос J/ JB Jc ния. С выхода формирователя 1 сигналы, пропорциональные разности токов обратной последовательности двух фаз, поступают на входы преобразователя 2 синусоидальных напряжений в прямоугольные импульсы, а также на входы фазосдви- гающих элементов 3 и 4. На выходе избирателя 6 особой фазы, на входы которого подаются фазные токи, при двухфазном коротком замыкании появляется непрерывный сигнал, поступающий на входы блока 5 сдвига передних и задних фронтов импульсов. Сравнение импульсных сигналов со сдвинутыми фронтами позволяет формировать на выходе преобразователя непрерывный сигнал о выходе контролируемых параметров линии за допустимые пределы. 3 ил. i СО GO о CD 01 СП