Устройство для комплексной релейной защиты электроустановки Советский патент 1987 года по МПК H02H3/40 H02H7/85 

прямоугольных импульсов. На основе устроР1Ства может быть Е ыполнено комплексное устройство релейной защиты. Его быстродействие и точность полностьго определяются соответствуюИзобретение относится к злектро- технике и может быть использовано в комплексном устройстве релейной защиты, выполненном на элементах аналоговой вычислительной техники, и для построения цифровой защиты.

Цель изобретения - повышение быстродействия .

На фиг.1 показана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - вариант выполнения преобразовательного канала.

Устройство для комплексной релейной защиты электроустановки содержит блоки 1 измерения квадратурных составляющих, блок 2 управления и преобразовательный блок 3. Количество блоков измерения квадратурных составляющих равно числу подведенных сигналов.

Каждый из блоков измерения квадратурных составляющих содержит входной первый коммутатор 4 и три выходных - второй 5, третий 6 и четвертый 7 коммутаторы, два измерительных канала 8 и 9 5 содержащие по три частотных фильтра 10, 11 и 12, при этом общий вывод 13 входного коммутатора 4 является первым входом блока 1, первьш переключающий вывод 4 входного коммутатора 4 подключен к входам частот - ных фильтров первого измерительного

канала

второй переключающий вывод 15 входного коммутатора 4 подключен к входам частотных фильтров второго измерительного канала 9. 06- щие выводы 13 выходных второго 5, третьего 6 и четвертого 7 коммутаторов подключены соответственно к первому, второму и третьему су 5маторов 6 и 17 5 выходы которых являются выходами блока I.

Первые переключающие выводы 14 выходных коммутаторов 5-7 подключены соответственно к выходам третье

щими показателями блока измерения квадратурных составляющих. При этом быстродействие блока измерения квадратурных состаг ляющих устройства составляет 20 мс. 2 ил.

0

5

0

го 12, второго II и первого 10 частотных фильтров первого измерительного канала,вторые переключающие выводы I5 выходных коммутаторов 5 - 7 подключены соответственно к выходам первого 10, второго 11 и третьего 12 частотных фильтров второго измерительного канала.

Блок 2 управления содержит генератор 18 прямоугольных импульсов и инвертор 19. Выход генератора 18 является первым выходом блока управления и подключен к второму входу каж- дого из блоков 1 измерений, который соединен с входами установки нулевых начальных условий частотных фильтров первого измерительного канала 8 и с управляющими входами входного 4 и выходных 5-7 коммутаторов. Выход инвертора 19 является вторым выходом блока управления и подключен к третьему входу каждого ив блоков 1 измерений, который соединен с входами установки нулевых начальных условий частотных фильтров второго измерительного канала 9.

Преобразовательный блок 3 содержит по два преобразовательных орагана 20 и 21 на каждый из блоков 1 измерений. Калодый из преобразовательных органов 20 (2i) содержит пятый 22 входной и шестой 23 выходной коммутаторы и два аналоговых запоминающих блока-24 и 25,

Общие выводы 13 входных коммутаторов 22 первого 20 и второго 21 преобразователы№1х органов подключены соответственно к выходам сумматоров 16 и 17, являющихся выходами одного из блоков 1 измерения.

Переключающие вьшоды 14 и 15 входного ко {мутатора 22 подключены к, входам аналоговых.запоминающих блоков 24 и 25, выходы которых подключены к переключающим выводам выходного ком- мутатора 23.

5

0

35

40

Управляющие входы входного 22 и выходного 23 коммутаторов подключены соответственно к первому и второму выходам блока 2 управления.

Обпще вьюоды выходных коммутаторов 22 преобразовательных органов являются выходами преобразовательно- го блока 3.

В блоке 2 управления применяются генератор 18 прямоугольных импульсов с равными временами прибывания в обоих устойчивых состояниях Т и

с регулируемым периодом Т 2 генерированного сигнала. Последнее обусловлено необходимостью отстройки от информации предшествующего режима защш1аемого объекта при отсутствии в устройстве релейной защиты пусковых органов. При этом уменьшение периода генерированного сигнала Т приводит к увеличению быстромени (2п -1) Тр , 2пТо к входу устрой 2Q ства и к входам сумматоров 16 и 17 подключен первый измерительный канал В через первые переключающие выводы 14 коммутаторов, а на фильтрах второго измерительного канала 9 создействия устройства.

При времени обработки подведенного сигнала, равном периоду промышленной 25 даются нулевые начальные условий, частоты Тр 2я/и), необходимом для При этом направления на вькоде отстройки от принужденных гармоничес- фильтров 10-12 измерительного кана

ких и свободных составляющих, необходимо просуммировать п 2Тр/Т значений выходных напряжений блоков

1измерения квадратурных составляющих, что осуществляется программно в вычислительном блоке цифрового устройства защиты и с помощью аналоговых устройств выборки-хранения при реализации вычислительного блока средствами аналоговой вычислительной техники.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 18 при длительности импульсов Ту, равной периоду промышленной частоты Т, генерирует управляющий сигнал в виде Повторяющихся импульсов положительной и отрицатель ной полярности одинаковой длительности Ту TO, поступающий на первый выход блока 2 управления. На второй выход блока 2 управления этот сигнал поступает через инвертор 19. Таким образом, на выходах блока 2 управления имеет два однотипных управляющих сигнала, сдвинутых относительно друг друга на время, равное длительности импульса Ту. С первого выхода блока

2управления управляющий сигнал постпает на управляющие входы коммутатор 4 - 7, а также на выходы установки нулевых начальных условий фильтров

27258

10-12 второго измерительного канала, а ( второго выхода - только на входы установки нулевых начальных условий фильтров 10-12 первого измерительного канала.

При этом на интервале времени (2пТд , (2п + 1) Тр), соответствующем положительной полярности первого

10 управляющего сигнала, к входу блока измерения квадратурных составляющих I и к входам сумматоров 16 и 17 подключен через вторые переключающие вьгеоды 15 коммутаторов 4-7 второй

5 измерительный канал 9. На фильтрах 10-12 первого канала 8 при этом создаются нулевые начальные условия.

Соответственно на интервале вре

мени (2п -1) Тр , 2пТо к входу устрой- 2Q ства и к входам сумматоров 16 и 17 подключен первый измерительный канал В через первые переключающие выводы 14 коммутаторов, а на фильтрах второго измерительного канала 9 соз25 даются нулевые начальные условий, При этом направления на вькоде фильтров 10-12 измерительного канала, подключенного к входу блока 1 измерения квадратурных составляющих в момент времени, отстоящий от начала работы данного измерительного канала на время, равное подводимом к устройству сигнала

5

0

1) (t)K (u),t-V) + + к1 i cos(Ku)ot -(J

2 k

И при использовании частотных фильтров 10-12 с передаточными функциями К.о(,)

1//

) ;

К„ (р)

К.„ (р)

Р+Ы

Kj2.0

d р +

К

11

рЧ2о/ р +ui

(2) (3)

где ы,

6..с 2,5 (при этом е

а )

равны соответственно и о (TO) 0;

К v К

11 о - LS -р где К - результирующий коэффициент трансформации первичного тока,

К-- к - -

. V г- Т, и,, (Т,)

U..(TJ

Напряжения на выходах сумматоров 16 и I7 при коэффициентах передачи сумматоров 16 и 17 по первым входам К

К

I

f, - , и коэффициентах,,передачи сумматоров 9 и 10 по третьим входам

k- : и

к|

О

UI.(TO) к I, к I,

Un(To)

пропорционально квадратурным составляющим I о, IP тока промьшшенной частоты. Таким образом, предлагаемое уст- ,ройство полностью отстроено от влияния помех в виде принужденных гармонических составляющих.

Выбрав коэффициенты передач сумматоров к вторым входам

К н

г --1

к

т-

удается практически полностью устранить влияние апериодической составляющей .

При применении предлагаемого устройства в цифровом устройстве релейной защиты напряжения, полученные на выходах блоков 1 измерения квадратурных составлягацих преобразуются с помощью аналого-цифрового преобразовательного блока 3 в цифровой код и затем по ним определяются амплитуды токов, напряжений, значения активных и ре.активных . составляющих мощностей, сопротивлений и т.д. При этом шаг дискретизации аналого-цифрового преобразовательно блока -3 равен в данно периоду промышленной частоты. В общем случае, при использовании генератора 18 прямоугольных импульсов с периодом генерированного сигнала, равным Тр 2 Тр/п, шаг дискретизации аналого-цифрового преобразовательного блока равен .

При реализации вычислительного блока средствами аналоговой вычислительной, техники преобразовательный блок 3 реализуется на основе использования аналоговых запоминающих устройств и электронных коммутаторов. Наличие преобразовательного блока в этом случае обусловлено необходимостью запоминания в заданные промежутки времени, отстоящие друг от дру- 55 подключен через промежуточный вход- га на время Tj, , информации на выходе ной преобразователь к соответствующе- блоков измерения квадратурных состав- му измерительному трансформатору, ляющих и последующего суммирования второй и третий входы связаны соот- п-го числа хранимых значений. На ветственно с первым и вторым выхо -

3272586

фиг.2 приведена реализация преобразо- вательного .блока предлагаемого устрой

т %

Т.

.у .. входы коммутатора 22

5

0

5

5 2

подключены к первому, а коммутатора 23 соответственно к второму выходам блока управления 2. При этом в то как аналоговые запоминающие блоки 24 преобразовательных органов через первые переключающие выводы 14 коммутаторов 22 и 23 подключены к входам соответствующих блоков 1 измерения квадратурных составляющих, аналоговые запоминающие блоки 25 передают через вторые переключающие выводы 15 на вькод преобразовательного блока 3 информацию, полученную за предьщуишй цикл работы блоков измерения квадратурных составляющих 1. И наоборот. Таким образом, напряжения на выходах преобразовательного блока 3 меняются через период промьшшенной частоты TQ.

.При периоде генерируемого блоком управления сигнала Т г- 2Т„/п (при

п 7, 2) , когда информация на выходах блока I измерения квадратурных составляющих изменяется через промежуток времени, равный .необходимо ис- 30 пользовать более сложные преобразовательные органы 20 и 21 преобразовательного блока 3. .

На основе предлагаемого устройства и вычислительного блока может быть выполнено комплексное устройство релейной защиты. Его быстродействие и точность полностью определяются соответствующими показателями-ка- Q честна блока измерения квадратурных составляющих, при этом быстродействие устройства составляет около 20 мс.

Формула изобретения

5

Устройство для комплексной релейной защиты электроустановки, содержащее блок управления, включающий в себя генератор сигналов, блоки изме- 0 рения квадратурных составляющих,

число которых равно числу подводимых: сигналов, и преобразовательный блок, причем первый вход каждого блока из мерения квадратурных составляющих

дами блока управления, а два выхода каждого упомянутого блока подключены к соответствующим входам преобразовательного блока, причем каждый блок измерения квадратурных составляющих включает в себя измерительный канал, содержащий два частотных фильтра, отличающееся тем, что, с целью повьшения быстродействия, в казкдый блок измерения квадратурных составляющих введены второй измери- тельньй канал, один входной и три выходных коммутатора, два сумматора, третьи дополнительные частотные фильтры в каждый из измерительных каналов , в блок управления дополнительно введен инвертор, а генератор сигналов выполнен в виде генератора прямоугольных импульсов, при этом первый вход блока измерения квадратурных составляющих соединен с общим выводом, первого входного коммутатора, первый и второй переключающие выводы которого соединены с входами частот- .ных фильтров соответственно первого и второго измерительного каналов, второй вход блока измерения квадратурных составляющих соединен с управляющим входом первого входного коммутатора и и с входами установки нулевых начальных условий частотных фильтров первого измерительного канала, третий вход блока измерений квадратурных составляющих соединен с входами установки нулевых начальных условий час- TOTHbix фильтров второго измерительного канала, общие вьгеоды выходных второго, третьего и четвертого коммутаторов соединены соответственно с первым у, вторым и третьим входами сумматоров , выходы которьЬс являются вы

0 5 Q ,,

5

ходами блока измерения квадратурных составляющих, при этом первые переключающие вьшоды второго, третьего и четвертого выходных коммутаторов соединены соответственно с выходами третьего, второго и первого частотных фильтров первого измерительного канала, а вторые переключающие выводы второго, третьего и четвертого выходных коммутаторов соединены соответственно с выходами первого, второго и третьего частотных фильтров второго измерительного канала, при этом выход генератора сигналов соеди - нен с первым выходом.блока управления и через инвертор - с вторым выходом блока управления, при этим преобразовательный блок содержит по два преобразовательных органа на каждый из блоков измерения квадратурных составляющих, при этом каждый из пре. образовательных органов содержит входной пятый и выходной шестой ком мутаторы и два аналоговых запоминаю - щих блока, при этом общий вьтод входного пятого коммутатора соединенс входом преобразовательного органа, соединенного с одним из выходов блока измерения квадратурных составляющих, переключающие выводы входного пятого коммутатора через аналоговые запоминающие блоки соединены с аналогичными переключающими вьгоодами выходного шестого коммутатора, общий вьшод которого является выходом преобразовательного органа, при этом управляющие вьшоды входного пятого и выходного щестого коммутаторов соединены с первым и вторым выходом блока управления соответст- в енно.

(.

20(2t)

22

И1

CjT5

2Ы .1

/4

25р4М

1L.-.-J

ат18ыхода 6У от 2 быкодиЬУ Фиг. 2

Составитель А.Бондаренко Редактор М.Товтин Техред Л.Олейник Корректор Г.Решетник

Заказ 3406/53 Тираж 617Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий П3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

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