Дистанционный измерительный орган Советский патент 1987 года по МПК H02H3/40 

1

Изобретение .относится к электротехнике и может быть использовано в электроэнергетике для осуществления дистанционной защиты линий от корот- ких замыканий.

Целью изобретения является повышение устойчивости функционирования при коротких замыканиях через переходные сопротивления,

На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства-, на фиг.2 - возможные характеристики устройства в комплексной плоскости сопротивления.

Дистанционный измерительный орган содержит датчик 1 активного сопротивления, датчик 2 реактивного сопротивления, блок 3 задания параметров характеристики, соединенный с четырь- мя -блоками 4 формирования характери1

гическим элементом И 5, соединенным с выходным блоком 6, логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7, генератор 8 импульсов, пусковой блок 9, соединенный с логическим элементом ЗАПРЕТ 10, соединенньй с двумя регистрами 11 памяти, три сумматора 12, подключенные к блоку ,3 задания параметров характеристики, два блока 13 умножения, блок 14 деления, подключенный к мультиплексору 15.

Выход датчика 1 активного сопротивления подключен к первому входу первого, второго, третьего и четвертого блоков 4 формирования характьери- стики, второй вход каждого из которых подключен к выходу датчика 2 реактивного сопротивления, а третий, четвер- 40 к выходу знакового разряда второго

регистра 11 памяти и к второму вход логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ даш 7, выход которого подключен к четве тому входу логического элемента И 5 45 а первый-вход которого подключен к выходу четвертого блока 4 формирова ния характеристики, третий и пятый входы которого подключены соответственно к выходу третьего сумматора 12 и второго блока 13 умножения, вт рой вход которого подключен к четыр надцатому выходу блока 3 задания па раметров характеристики, пятнадцаты выход которого подключен к второму входу третьего сумматора 12.

тый и пятый входы первого формирователя 4 характеристики соответственно подключены к первым трем выходам, бло- ка 3 задания параметров характеристики, вторые три выхода которого соответственно подключены к третьему, четвертому и пятому входам второго блока 4 формирования характеристики, третий и четвертый входы третьего блока 4 формирования характеристики, соответственно подключены к седьмому и восьмому выходам блока 3 задания параметров характеристики, девятый выход которого подключен к четвертому входу четвертого блока 4 формирования характеристики, выходы первых трех блоков 4 формирования характеристики подключены к первым трем входам логического элемента И 5, выход ко

Ш

15

20

342522

торсго подключен к выходному блоку 6, а пятый вход логического элемента И 5 подключен к выходу пускового блока 9 и второму входу логического элемента ЗАПРЕТ 10, первый вход которого подключен к выходу генератора 8 импульсов, а выход логического элемента ЗАПРЕТ 10 подключен к управляющим входам двух последовательно включенных регистров 11 памяти, вход первого из которых подключен к выходу датчика- 1 активного сопротивления, а выход второго -регистра памяти подключен к первым входам первого и третьего сумматоров 12 и к первым входак блоков 13 умножения, выход первого сумматора 12 подктаочен к первому входу блока 14 деления, второй вход которого подключен к выходу второго сумматора 12, первый вход которого подключен к выходу первого блока 13 умножения, а второй вход которого подключен к десятому выходу блока 3 задания параметров характеристики, одиннадцатый выход которого подключен к второму входу первого блока 13 умножения, а двенадцатый выход блока 3 задания параметров характеристики подключ ен к второму входу первого сумматора 12, тринадцатый выход, блока 3 задания параметров характеристики подключен к второму входу мультиплексора 15 5 выход которого подключен 35 к пятому входу третьего блока 4 формирования характеристики, первый вход мультиплексора 15 подключен к выходу блока 14 деления, а управляющий вход мультиплексора 15 подключен

25

30

к выходу знакового разряда второго

регистра 11 памяти и к второму входу логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ даш 7, выход которого подключен к четвертому входу логического элемента И 5, а первый-вход которого подключен к выходу четвертого блока 4 формирования характеристики, третий и пятый входы которого подключены соответственно к выходу третьего сумматора 12 и второго блока 13 умножения, второй вход которого подключен к четырнадцатому выходу блока 3 задания параметров характеристики, пятнадцатый выход которого подключен к второму входу третьего сумматора 12.

Устройство работает следующим обазом.

Входные токи и напряжения поступат на входы датчика 1 активного со-

31

противления и датчика 2 реактивного сопротивления, являющихся входными блока ;и. Датчики 1 и 2 формируют сигналы, тропорциональные активной R и реактивной X составляющим комплексного отношения входного напряжения и тока. Сигнал с выхода датчика активного сопротивления поступает на вход первого регистра 11 памяти и на первые входы четырех блоков 4 формирования характеристики. Сигнал, поступивший на входы первого регистра 11 памяти, записывается в эту память при условии поступления управляющего импульса на его управляющий вход. Одновременно этим же импульсом информация, хранившаяся в первом регистре 11 памяти, переписывается во второй регистр 11 памяти. Процесс изменения информации в регистрах памяти 11 управляется генератором 8 импульсов, пусковым блоком 9 и логическим элементом ЗАПРЕТ 10. При этом изменение информации в регистрах 11 памяти происходит лишь в случае отсутствия логической единицы на выходе пускового блока 9 (отсутствия срабатывания). В этом случае сигналы с выхода генератора 8 импульсов, поступающие на первый вход логического элемента ЗАПРЕТ и при наличии логического нуля, поступающего на его второй вход от пускового блока 9, проходят на выход элемента ЗАПРЕТ 10 и на управляющие входы регистров 11 памяти. При срабатывании пускового органа 9, в качестве которого можно использовать любое быстродействующее устройство, срабатывающее при возникновении ненормального режима в защищаемой сети, например, по факту возникновения хотя бы кратковременной несимметрии, процесс перезаписи информации в регистрах 11 памяти прекращается, при этом в первом регистре 11 памяти хранится значение активного сопротивления, соответствующее моменту времени, предшествующему срабатыванию пускового блока 9, а во втором регистре памяти значение R, соответствующее моменту времени t - it - р , где t момент срабатывания пускового блока 9, At - интервал между импульсами генератора 8 импульсов, р- случайная величина, принимающая значения в интервале от О до ut в зависимости от момента срабатывания пускового блока. Интервал времени /it должен быть выбран большим

524

времени срабатывания пускового блока 9, в этом случае во втором регистре 11 памяти после срабатывания пускового блока 9 оказывается записанной информация R|, соответствующая доава- рийному режиму. Сигнал с выхода пускового блока 9 поступает на один из входов логического элемента И 5, выход которого воздействует на выходной блок 6, следовательно, срабатьюание дистанционного измерительного органа в целом возможно лишь после срабатывания пускового блока 9.

Рассмотрим работу устройства в целом после срабатывания пускового блока 9 с учетом того, что на выходе второго регистра памяти в этом случае хранится значение активного сопротивления К„ нагрузочного(доаварийного)режима. В этом случае срабатывание уст- рой.ства в целом возможно лишь при одновременном срабатывании первых трех блоков 4 формирования характеристики и при появлении логической единицы на выходе логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7. Функционирование последнего элемента зависит от значения сигнала F на выходе четвертого блока 4 формирования характеристики и от знака активного сопротивления Кц, хранимого в ячейке знакового разряда второго регистра 11 памяти, причем логическая единица

соответствует положительным значениям Rj , а логический ноль - отрицательным значениям R. Обозначив этот логический сигнал.S, функционирование логического элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ может быть описано булевой функцией

Ф ЕЧ- S + FI,-S, (1)

а функционирование устройства в целом

45

F F,- Ф + F4-S),

(2)

где F , F , Fj - логические сигналы на выходах соответствующих блоков 4 CQ формирования характеристики.

Все блоки 4 формирования характеристики работают, как и в известном устройстве, вырабатывая сигнал Логическая единица при вьтолнении условия

А -Х + В R + С : 0. (3) Граничная линия, соответствующая знаку равенства (3), является прямой. Значения активного R и реактивного X

55

сопротивлений поступают на блоки 4 с выходов датчиков 1 и 2.

Коэффициенты А, В и С на третий, четвертый и пятый входы первого блока 4 формирования характеристики поступают с первых трех выходов блока 3 задания параметров ха 5актеристи ки, представляющего собой блок памят с пятнадцатью выходами и пятнадцатью регистрами, хранящи и значения заранее записанных констант. Первый блок 4 формирования характеристики формирует I граничную линию характеристики фиг„2. При этом в первых регистрах блока 3 задания параметров характеристики должны храниться константы А, В , по выражениям: А 1, В.,

С. -X,

выбранные (фиг.2)

(4)

YT tgci- Ку2

Второй блок 4 формирования характеристики формирует II граничную линию характеристики фиг.2. При этом во вторых трех регистрах блока 3 задания параметров характеристики, должны храниться константы А, В, С, выбранные (фиг. 2) по вырал;ениям:

А 1 I I,

В, -tg/5;

C,j -Х + tg/3.R,,.(5)

Третий блок 4 формирования характеристики формирует III граничную линию характеристики фиг.2 (при положительных R линия III , а при отрицательных III), При этом в седьмом и восьмом регистрах блока 3 задания параметров характеристики должны храниться константы AS,, Bj, а третий ко- эффшдиент С, входящий в (3) и определяющий функционирование блоков 4 формирования характеристики, в рассмат-. риваемом случае формируется в зависимости от знака сопротивления R,, хранимого во втором регистре 1 1 памяти,, При отрицательных значениях R логический нуль с выхода знакового разряда регистра 11 памяти поступает на управляющий вход мультиплексора 15), в этом случае выход мультиплексора 15 оказывается соединенным с вторым его входом и константа С. ,, хранимая в тринадцатом регистре блока 3 задания параметров характеристики, с тринадцатого выхода этого блока через мультиплексор 15 поступает на пятый вход третьего блока 4 формирования

характеристики. Константы А

3

3 S

0

5

0

5

0

5

0

5

0

должны быть выбраны согласно выражениям (фиг,2);

АЗ 1; БЗ

Cj tgT- RY.

где RYJ - константа, определяющая наибольшее удаление правой части характеристики. При отрицательных R III-я часть характеристики оказьшается фиксированной.

При положительных R функционирование .третьего блока 4 формирования характеристики меняется, при этом с выход знакового разряда второго регистра 1 1 п,амяти на управляющий вход мультиплексора 15 поступает логическая единица и к выходу мультиплексора 15, а следовательно, и к пятому входу третьего формирователя 4 оказывается подведенным сигнгш присутствующий на первом входе мультиплексора 15, Этот вход подключен к выходу делителя 14, осуществляющего функцию деления входных величин„

Обозначим входные сигналы делителя соответственно Д и Д . Сигнал Д формируется Первым сумматором 12, на входы которого поступают с -выхода второго регистра памяти величина R,.

п

и с двенадцатого выхода блока 3 задания параметров характеристики константа - (-3). Сигнал Д„ формируется вторым сумматором 12, осуществляющим суммирование константы S , поступающей с десятого выхода блока 3 задания параметров характеристики на его второй вход, и сигнала, поступающего с выхода первого блока 13 умножг;К -1Я, осуществляющего умножение сигнала R,, поступающего к этому блоку с выхода второго регистра 11 памяти, на константу Sj, поступающую с одиннадцатого выхода блока 3 задания параметров характеристики, В соответствии с описанным на пятый вход третьего блока 4 формирования характеристики при положительном R поступает -сигнал , сформированный согласно выражению

RH

Sj н- R,. S

Si- и з

(6)

55

При этом положекие граничной линии (фиг,2) оказывается зависящим от знзчени я сопротивления .- т.е. О / яоаварийного режима. Коэффициент S, Sj , Sj определяются; S,, - наклоном граничной линии (см. )

,(7)

a коэффициенты S и S - отстроен- HocTbiO правой части характеристики от нагрузочного режима. В частном случае S и S можно выбрать согласно выраству (3), подводятся сигналы: сформулированный согласно (9), С

АЧ - и в

4

1 2

жениям: S.

, полученные согласно выражениям (см. фиг.2):

(10)

YI

В X

с -.

- 2 -

где

S, 2. 2

.tsll

10

н При положительных R и выбранных

согласно (9) и (10) коэффициентах в случае внутренних коротких замыканий неравенство (3) для четвертого блока 4 формирования характеристики 4 не выполняется. Сигнал Логический нуль поступает с его выхода на первый вход 2 - минимальное значение сопро 15 логического элемента ЗАПРЕТ, на втоctgy,

(8)

УЛ

Ч.е

модуль сопротивления уставки;

тивления энергосистемы пи- такхцей защищаемую линию со стороны установки защиты. Выбор коэффициентов по (8) обеспечивает отстройку от нагрузочного ре- жима и исключение излишних срабатываний при внешних коротких замыканиях и включении измерительного органа на токи и напряжения неповрежденных фаз 1, с. 129.

Четвертый блок 4 формирования характеристики формирует IV-ю граничную линию характеристики фиг.2 (при положительных Кц линия IV , а при отрицательных IV). При этом на третий вход четвертого блока 4 формирования характеристики поступает сигнал с выхода третьего сумматора 12, осуществляющего сложение константы S , хранимой в пятнадцатом регистре блока 3 задания параметров характеристики, и сигнала R (с учетом его знака), поступающего с выхода второго регистра 11 памяти. В соответствии с описанным

АЧ

Su + R

н

(9)

где Si -К Y, (см. фиг. 2).

На четвертьй вход четвертого блок 4 формирования характеристики поступает сигнал В, хранимый в девятом регистре блока 3 задания параметров характеристики.

На пятый вход четвертого блока 4 формирования характеристики поступает сигнал, формируемый вторым блоком 13 умножения, осуществляющим умножение сигналов Rf, и Sy, хранимых соответственно во втором регистре 11 памяти и четырнадцатом регистре блока 3 задания параметров характеристики.

В соответствии с описанным при формировании граничной линии IV к блоку 4 формирования характеристики, функционирующему согласно неравенству (3), подводятся сигналы: сформулированный согласно (9), С

АЧ - и в

4

, полученные согласно выражениям (см. фиг.2):

(10)

YI

В X

с -.

н При положительных R и выбранных

10

15

про(8)

рой вход которого при положительных R поступает логическая единица с выхода знакового разряда второго регистра 11 памяти. На выходе логического элемента ЗАПРЕТ возникает логическая единица и измерительный орган в целом при срабатывании остальных блоков 4 формирования характеристики срабатывает.

При отрицательных R и внутренних коротких замыканиях неравенство (3) для четвертого блока формирования характеристики выполняется, однако при этом на второй вход логического эле- мента ИСКПЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ поступает логический ноль, а на его выходе в этом случае возникает логическая единица. При внешних коротких замыканиях при

35

40

45

50

55

положительных и при отрицательных R на выходе логического элемента ИСКПЮ- ЧАЩЕЕ ИЛИ 7 логическая единица не появляется. Высокая селективность при внешних и чувствительность при внутренних коротких замыканиях обеспечивается положением IV-й граничной линии, которое задается двумя, точками в комплексной плоскости Z: точкой Ху, RY, и точкой О, Ry,. При этом характеристика дистанционного измерительного органа адаптируется по сопротивлению нагрузочного режима R,, охватывая-области комплексной плоскости сопротивления, соответствующие замеряемым сопротивлением при внутренних коротких замыканиях и отстраиваясь от областей комплексной плоскости, где возможно появление замеряемого сопротивления при внешних коротких замыканиях и в нагрузочных режимах.

Формула изо.бретения

Дистанционный измерительный орган, содержащий датчик активного сопротивления, выход которого подключен к первым входам первого, второго, третьего и четвертого блоков формирования характеристики, второй вход каждого из которых подключен к выходу датчика реактивного сопротивления, а третий, четвертый и пятый входы первого блока формирования характеристи15

20

25

ки соответственно подключены к первым Q ключен к первому входу блока деления,

второй вход которого подключен к выходу второго сумматора, первый вход которого подключен к выходу первого блока умножения, а второй вход - к десятому выходу блока задания параметров характеристики, одиннадцатый выход которого подключен к второму входу первого блока умножения, а двенадцатый выход - к второму входу первого сумматора, тринадцатый выход блока задания пара1 1етров характеристики подключен к второму входу мультиплексора, выход которого подключен к пятому входу третьего блока формирования характеристики, первый вход мультиплексора подключен к выходу блока деления, а управляющий вход мультиплексора подключен к выходу знакового разряда второго регистра памяти и к второму входу логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого подключен к четвертому входу логического элемента И, а первый вход - к выходу четвертого блока формирования характеристики, третий и пятый входы которого подключень; соответственно к выходу третьего сумматора и второго блока умножения, второй вход которого подключен к четырнадцатому выходу блока задания параметров характеристики , пятнадцатый выход которого подключен к второму входу третьего сум - матора.

трем выходам блока задания параметров характеристики, вторые три выхода которого соответственно подключены к третьему, четвертому и пятому входам второго блока формирования хара:;те- ристики, третий и четвертьш входы третьего блока формирования характеристики соответственно подключены к седьмому и восьмому выходам блока задания параметров характеристики, девятый выход которого подключен к четвертому входу четвертого блока формирования характеристики, выходы пер- вых трех блоков формирования характеристики подключены к первым трем входам логического элемента И, выход которого подключен к выходному блоку, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости функционирования при коротких замыканиях через переходные сопротивления, в него дополнительно введены генератор импульсов, логический элемент ЗАПРЕТ, пусковой блок,.два последовательно соединенных регистра памяти, два блока з множения, три сумматора, блок деления, мультиплексор, логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, при этом выход генератора импульсов подключен к первому входу логического элемента ЗАПРЕТ, второй вход которого подключен к выходу пускового блока и пятому входу логического элемента И, а выход логического элемента ЗАПРЕТ, подключен

30

35

40

к управляющим входам первого и -второго регистров памяти, вход первого из которых подключен к выходу датчика активного сопротивления, а выход второго регистра памяти подключен к первым входам первого и третьего сумматоров и к первым входам блоков умножения, выход первого сумматора под

Изобретение относится к электротехнике, в частности к дистанционным защитам линий от коротких замыканий. Целью изобретения является повышение устойчивости функционирования при коротких заш 1каниях через переходные сопротивления. Поставленная цель достигается тем, что дополнительно введены управляемые генератором импульсов 8 и пусковым блоком 9 регистры памяти блока задания параметров характеристики 3, запоминающие сопротивление доаварийного режима, a также три сумматора 12, блоки умножения 13 и блок деления 14, соединение которых обеспечивает изменение характеристики в комплексной плоскости сопротивления в зависимости от доаварийного режима. Данное соединение блоков позволяет охватить характеристикой срабатывания область сопротивлений петли короткого замыкания при внутренних повреждениях и отстроиться от областей существования замеряемых сопротивлений При внешних коротких замыканиях. 2 ил. СО со 4 to ел

Редактор М.Бандура

Составитель Т.Щеголькова

Техред М.Двдык Корректор Г.Решетник

Заказ 3972/51 . Тираж 617Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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