Устройство для выбора поврежденных фаз в трехфазной электрической сети переменного тока Советский патент 1988 года по МПК H02H3/26 H02H7/26 

-@at-J

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для релейной защиты.

Цель изобретения - повышение надежности функционирования устройства путем, определения вида короткого замьжания (КЗ).

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - знаки напряжений на выходах компараторов устройства при различных видах однофазных и двухфазных КЗ,

Устройство содержит измерительные входы 1-3 фазных токов и подключенные к ним пофазно преобразователи 4-6 фазных токов, выходы которых подключены к блоку 7 компенсации фазных токов током нулевой последовательности. Выходы блока 7 пофазно соединены с входами блоков 8-10 вьщеления аварийных составляющих, выходы которых подключены к входам блоков 11-13 формирования модулей аварийных составляющих .соответственно, выходы которых пофазно соединены через логические ключи 14-16 с входами компараторов 17-22, Выход блока 11 через ключ 14 подключен к первым входам первого 17 и четвертого 20 компараторов и к вторым входам второго.18 и шестого 22 компараторов. Выход блока 12 через ключ 15 подключен к первым входам второго 18 и пятого 21 компараторов и к вторым входам третьего 19 и четвертого 20 компараторов. Выход блока 13 через ключ 16 подключен к первым входам третьего 19 и шестого 22 компараторов и к вторым входам первого 17 и пятого 21 компараторов.

Выходы компараторов 17-22 подключены к входам логического блока 23 определения вида КЗ; фазные 24-26 и междуфазные 27-29 выходы которого являются выходами устройства,

Фазные выходы 24-26 через первые входы элементов ИЛИ 30-32 соответственно подключены к управляющим входам ключей 14-16, Вторые входы 33-35 указанных элементов ИЛИ являются логи- ческими входами устройства, К этим входам подключаются сигналы от реле положения Отключено соответствующих фазных выключателей защищаемой линии электропередачи (не показаны).

Измерительные преобразователи 4-6 фазных токов обеспечивают на своих выходах напряжения, пропорциональные фазным токам во всем диапазоне их

5

0

5

0

5

0

0

5

изменения. В блоке 7, вьшолненном в виде суммирующего устройства, осуществляется компенсация фазных токов 1 током нулевой последовательности ID, поэтому на пофазных выходах блока 7 имеют место напряжения, пропорциональные компенсированным фазным токам I срВ соответствии с выражением , Ч 3-1о Ири этом в блоке 7 предусматривается возможность регулирования коэффициента компенсации k ,

Блоки 8-10 вьщеления аварийных составляющих представляют собой известную схему, в которой суммируются ее входное напряжение с выходным напряжением инерционного звена, подключенного к входу этого блока и выполненного или в виде полуволновой линии задержки, или в виде полосового фильтра. Инерционное звено настроено так, что в установившемся режиме промышленной частоты напряжение на его выходе равно по величине и противоположно по фазе входному напряжению, поэтому при сложении этих напряжений в установивщемся режиме на выходах блоков 8-10 выходкой сигнал отсутствует.

Блоки 11-13 представляют собой выпрямители- со сглаживающими или ин- тегрирующими звеньями.

Каждый из логических ключей 14-16 открыт, т.е. пропускает на выход подключенную к его входам величину, пока отсутствует сигнал на управляющем входе ключа. Когда появляется сигнал на управляющем входе какого-либо ключа, то соответствующая аварийная составляющая тока исключается из работы устройства.

Знаки напряжений t., - U на выходах компараторов 17-22 соответственно определяются знаками следующих .разностей: П. k-1 ; и„ 1„- k-I,

А

с. VV k-I,; U,Igгде 1д,1„ ,1 U-I,- U, - k-I, ,,,. -A -B -c величины фазных аварийных составляющих токов; k - постоянный коэффициент.

Логический блок 23 определения вида КЗ представляет собой сочетание логических элементов, которые, реализуя определенные логические функции со знаками сигналов U - на выходах компараторов 17-22, позволяют определить вид КЗ. При однофазных КЗ появляется сигнал на соответствующих фазных выходах 24-26, а при двухфазных КЗ - на соответствующих меж- дуфазныХ выходах 27-29 логического блока 23 определения вида КЗ.

Устройство работает следуюпщм образом.

При КЗ мгновенное значение электрических величин на выходах преобране определен и может быть как положительным, так и отрицательным ( Учет определенных сочетаний знаков

и.и

т.е. реализация определенных логических функций, позволяет судить о виде КЗ.

Так, для фиксации например, замыкания фазы А на землю достаточно

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите . Цель изобретения - повышение надежности функционирования устройства путем определения вида КЗ., Устройство содержит преобразователи 4-6, подключенные к измерительным входам 1-3, блок компенсации фазных токов (БКФТ) 7, блоки выделения аварийных составляющих (БВАС) 8-10, блоки формирования модулей аварийных составляющих ,(БФМАС) 11-13, логические ключи 14- 16, компараторы 17-22 и блок определения вида КЗ (БОВКЗ) 23. При КЗ мгновенное значение электрических величин на выходах преобразователей 4-6 и выходе БКФТ 7 изменяется скачкообразно, а на выходе БВАС 8-10 некоторое время этот сигнал сохраняется. Далее в БФМАС 11-13 формируется нап-. ряжение постоянного тока, величина которого пропорциональна значениям соответствующих аварийных составляющих токов. Напряжение с выходов Бда1АС 11-13 через открытые логические ключи 14-16 поступает на входы компараторов 17-22, на выходах которых формируется напряжение, соответствующее виду КЗ, которое поступает в БОВКЗ 23. 2 ип. (Л

зователей 4-6, а также на выходе реализовать следующую логическую

ка 7 (т.е. на входах блоков 8-10) изменяется скачкообразно, а другое (на выходе инерционного звена) за счет запоминающих свойств инерционного звена в течение некоторого вре- мени, определяемого параметрами звена, сохраняет значение, пропорциональное доаварийному току. Таким образом, сумма указанных двух напряжефункцию: У д и и и . и.

В этом случае сигнал на выходе (Y .) логического блока определени вида КЗ появляется (т:. е. фиксируе 15 ся замыкание фазы А на землю) р т случае, если имеют место положите ные напряжения U и U (на выхода компараторов 17 и 20) и отсутств положительные (или имеются отриц

ний, пропорциональная соответствующей jg тельные) напряжения и„ и U (на выхо30

следующие функции:

Y . Y --с

фазной аварийной составляющей тока, в режиме КЗ скачкообразно появляется на выходах блоков 8-10 и в течение некоторого времени сохраняется. В блоках 11-13 формируются напряжения по с-25 ции: Y « тоянного тока, величины которых про- порциональны значениям соответствующих аварийных составляюпщх токов. Напряжения с выходов блоков 11-13 через открытые логические ключи 14-16 поступают на входы компараторов 17-22, на выходах которых формируются напряжения и - и , соответствующие виду КЗ.

В случае однофазных КЗ на землю аварийная составляющая тока поврежденной фазы, как показывают исследования для сетей высокого и сверхвысокого напряжения, в наихудших по чувствительности экстремальных условиях не менее чем в k 1,2-1,3 раза пре- вьшает аварийные составляющие токов неповрежденных фаз, которые равны между собой.

При двухфазных КЗ и двухфазных КЗ на землю аварийные составляю1Щ1е токов поврежденных фаз, хотя в общем случае и не равны между собой, но также не менее чем в k 1,2-1,3 раза превьшают аварийную составляющую тока неповрежденной фазы.

В таблице на фиг.2 приведены знаки напряжений на выходах компараторов 17-22 предлагаемого устройства при различных видах однофазных и двуфазных КЗ. При этом в общем случае двухфазных КЗ знак выходных напряжений компараторов, к которым подводятся сигналы от поврежденных фаз.

дах компараторов 18 и 22).

Аналогично для определения других видов однофазных замыканий в логическом блоке реализуются следующие функсигнал на выги

1

5 - ходе 25 блока 23; Y

сигнал на выходе 26 блока 23.

Для определения двухфазных замыканий в логическом блоке реализуются

Y„

у Y + Y J, ,

е , Ад ft е

V Y,, Y,,- Y,.Y.

В общей случае для двухфазных КЗ с

учетом возможности переходо однофазных КЗ в двухфазные КЗ на землю в логическом блоке реализуются следующие функции: л нал на выходе 27 блока 23} Ygp Y + + Yg Yj. - сигнал на выходе 28 блока 23; Y,

Y + А.

-СА И ВЫХО.- де 29 блока 23. 4и

В случае неполнофазного режима се ти, когда одна из фаз линии электропередачи, например фаза А, отключена, от реле положения Отключено отклю- дс ченной фазы на логический вход 33 устройства а следовательно, и на управ ляющий вход логического ключа 14 через элемент ИЛИ 30 поступает сигнал, в результате действия которого исключается влияние на работу устройства цепи отключенной фазы.

При КЗ на линиях электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения, в том числе и при переходах однофазных КЗ в двухфазные КЗ на землю, могут возникать интенсивные и длительные переходные процессы в линиях электропередачи, а также в пофазных цепях выделения аварийных составля50

55

реализовать следующую логическую

функцию: У д и и и . и.

В этом случае сигнал на выходе 24 (Y .) логического блока определения вида КЗ появляется (т:. е. фиксирует- ся замыкание фазы А на землю) р том случае, если имеют место положительные напряжения U и U (на выходах компараторов 17 и 20) и отсутствуют положительные (или имеются отрицаg тельные) напряжения и„ и U (на выхо0

следующие функции:

Y . Y --с

5 ции: Y «

дах компараторов 18 и 22).

Аналогично для определения других видов однофазных замыканий в логическом блоке реализуются следующие функсигнал на выги

1

5 - ходе 25 блока 23; Y

сигнал на выходе 26 блока 23.

Для определения двухфазных замыканий в логическом блоке реализуются

Y„

у Y + Y J, ,

е , Ад ft е

V Y,, Y,,- Y,.Y.

В общей случае для двухфазных КЗ с

5 ции: Y «

учетом возможности переходо однофазных КЗ в двухфазные КЗ на землю в логическом блоке реализуются следующие функции: л нал на выходе 27 блока 23} Ygp Y + + Yg Yj. - сигнал на выходе 28 блока 23; Y,

Y + А.

-СА И ВЫХО.- де 29 блока 23. 4и

В случае неполнофазного режима се ти, когда одна из фаз линии электропередачи, например фаза А, отключена, от реле положения Отключено отклю- дс ченной фазы на логический вход 33 устройства а следовательно, и на управ ляющий вход логического ключа 14 через элемент ИЛИ 30 поступает сигнал, в результате действия которого исключается влияние на работу устройства цепи отключенной фазы.

При КЗ на линиях электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения, в том числе и при переходах однофазных КЗ в двухфазные КЗ на землю, могут возникать интенсивные и длительные переходные процессы в линиях электропередачи, а также в пофазных цепях выделения аварийных составля0

5

ющих тока предлагаемого устройства. Такие переходные процессы в цепи выделения аварийной составляюр1,ей первой поврежденной фазы, которая фиксируется появлением сигнала на выходе 24 (д) блока 23, могли бы привести или к неправильному определению последней замкнувшейся фазы, или к

замедлению при определении этой фазы, Q той компараторы и логический блок оппоэтому влияние переходного процесса в цепи первой поврежденной фазы А на работу устройства исключается логическим ключом 14, на управляющий вход которого в этом случае поступает сигнал через второй вход элемента ИЛИ 30 с выхода 24 (Y) блока 23. Таким образом, предлагаемое устройство на основе сравнения величин аварийных составляюпщх фазных токов позволяет без использования сложных Фзшкциональных блоков только на оснб- ве логических операций выявлять одну поврежденную фазу при однофазных замыканиях, обе поврежденные фазы при остальных видах несимметричных КЗ, а также правильно функционирует при неполнофазных режимах и переходных одних видов повреждений в другие.

Формула изобретения

Устройство для выбора поврежденных фах в трехфазной электрической сети переменного тока с выключателями, содержащее измерительные преобразователи фазньк токов, выходы которых через общий блок компенсации пофазно подсоединены к последовательно соединенным блокам выделения аварийных

составляюгцих и блокам формирования модуля аварийной составляющей, и три компаратора, отличающееся тем, что, с целью повьшения надежности функционирования путем определе-- НИН вида короткого замыкания, оно дополнительно содержит три ключа, три элемента ИЛИ, четвертьй, пятьй, щес

0

5

0

5

ределения вида короткого замыкания, при этом выход блока формирования модуля аварийной составляющей первой фазы подключен через ключ к первым входам первого и четвертого компараторов и к вторым входам второго и шестого компараторов, выход блока формирования модуля аварийной составляющей второй фазы- подключен через ключ к первым входам второго и пятого компараторов и к вторым входам третьего и четвертого компараторов, выход блока формирования модуля аварийной составляющей третьей фазы подключен через ключ к первым входам третьего и шестого компараторов и к вторым входам первого и пятого компараторов, выходы компараторов подключены к входам логического блока определения вида короткого замыкания, фазные выходы которого через первые входы Элементов ИЛИ подключены к уп- равляю1 1;им входам ключей соответствующей фазы, к вторым входам элементов ИЛИ подключены выходы реле положения Отключено выключателя соответствующей фазы, а фазные и междуфазные выходь логического блока определения вчда короткого замыкания являются одновременно выходами устройства.

Cs4