Устройство с диагностикой для резервной защиты ЛЭП Советский патент 1991 года по МПК H02H3/08 H02H7/26 

со

90

со ел

00

Изобретение относятся к элеьутро- энергетике, а именно к технике релейной защиты, и мсржет найти применение для защиты линий с ответвлением.,

Цель изобретения - повышение чув ствительности и увеличение надежности.

На фиг.1 представлены преобразователи; на фиг.2 фазосдвигающие схе- мы{ на фиг.З - логические элементы. На фиг,1 изображены гфеобразова- I тели напряжения 1,2, 3 и тока 4, 5, i 6 соответственно для фаз А, В, Cj ор- 1 ганы 7, 8, 9 выделения реактивной i составляющей тока (ОВРС) и органы 10, I 11j 12 фиксации приращения тока I (ОФПТ) для этих фаз,, причем преобра- I зователи подключены к органам 7 8, I 9, а последние - к органам фиксации} I пороговые элементы ,13-16} фазосдвига- I ющая 90 -я схема 17 логические элё- I менты И 18-24i элементы ВРЕМЯ 25-41. I Времена работы элементов вычисля- ют следующим образом;

IS

t,- t,

- время самозапуска нагрузки .

линии ;Ь - время запаса, t, 1 с,

tj6, - t, +И.Ц,

время срабатывания каждого из органов фиксации приращения тока,

- время запаса, &tj 0,5 с; t J7 t + & t.

где tj - время задержки сигнала орга- ном вьщеления реактивной составляющей тока (поскольку в этом органе содержатся фильтры, поэтому и есть Q ризница во времени поступления на вход и появлении на выходе сигналов)J &t, - время запаса, &.t, 0(2 cj

28

t.

+ ht,

t2i). - 5.

где 12, - время, необходимое для возвращения элементов ВРЕМЯ 30-33 в ис- 1содное положение

t .о . t,

где t - время, необходимое для успокоения органа фиксации приращения тока, t 30. с/

где tj - время,необходимое для диагностирования органа фиксации приращения ток я,

-ъч + Л t, ,

t,,, t4 + t,5 + , t + tjg

t-,3 t 3J, - f. 37.t 4 ,

t,, -- t, +.fi.t, ,

34

t25 - ut-, t

76 f

o S 0 5

0

5

Q

5

0

5

- 5 tivo - t,

Элементы ВРЕМЯ 8-ДО в отлИчии от остальных работают на возврат:

t 4( t ,(. 5

где t4, - время, необходимое для срабатывания устройства во время диагностирования блокирующего органа.

Генератор 42 импульсов выдает один импульс за весь период Т диагностирования (Т 24 ч).

Устройство содержит также логический элемент ИЛИ 43, выходом подсоединенный к элементам И 19, 21, элементу ВРЕМЯ 27 и элементу ИЛИ 44 входом подключенному к входу блока 20 логические элементы НЕ 45-48, источник опорного напряжения 49, выходом подключенный к входу дифференциального усилителя 50 блокирующий орган 51, выходом подключенньй к входу элемента ВРЕМЯ 25i исполнительный орган 52, подключенньш входом к выходу элемента ВРЕМЯ 25i выключатель 53 линии, выходом подключенный к входу реле 54 положения Включено выключателя ли- нии; сигнализирующее устройство 55, входом подключенные к входу блока 3 реле-повторители 56-63J контакты 64 и 65 реле 56, вход которого подключен к выходу элемента И 22, контакты 66- 71 реле 57j контакты 72-77 реле 58J контакты 78-83 реле 59J контакты 84 реле 60J контакты 85 реле 61 контакты 86 реле 62J контакты 87-89 реле 63{ кнопка 90 ручного запуска диагностирования устройства, кнопка 91 руч ной проверки сигнализирующего устройства трехразрядньш реверсивный счет- чйк 92 с разрешающим-входомj дешифратор 93 с тремя входами и шестью выходами, резисторы 94 и 95; общей ТОЧКОЙ подключенные к.входу 90 -И схемы 17,

На фиг,2 изображены фазосдвигающие схемы 96-99, аналоговые перемножите-. ли сигналов 100, 101, дифференциальный yci-шитель 102; фильтр постоянной составляющей 103; инерционное звено- инвертор 104 и сумматор 105.

На фиг.З изображены логические элементы И-НЕ 106-108; логический элемент НЕ 109,

Устройство работает следующим образом

В нормальном режиме сигналы от преобразователей 1 и 4 напряжения и

тока фазы А поступают в ОВРС тока 7 и ОФПТ 10 (см. фиг.П. В ОВРС 7 сигналы поступают через фазосдвигающие схемы 96-99 (см. фиг,2) на входы аналоговых перемножителей сигналов 100 .и 101. На дифференциальном усилителе 102 перемноженные сигналы вычитаются Из сигнала с выхода -усилителя 102 выделяется постоянная составляющая в фильтре 103. Параметры фазосдвигающ1гх схем подо браны так, что этот сигнал пропорционален реактивной составляющей тока линии

и, КДцг 31пср„,,(1)

где 1„г - ток Нагрузки линии

(р„г - угол сдвига фазы тока нагрузки относительно напряжения;К, - коэффициент пропорциональ-

кости.

Далее он поступает на вход ОФПТ, на выходе которого сигнал равен

Ui K4U,(K, + K,(, , (2) гДе К, К,, К - коэффициенты, зави- сящие от параметров элементов схемы.

Как видно из формулы (2) сигнал при появлении приращения почти мгновенно , увеличивается до вел1гчины U/ , а потом уменьшается по экспоненте.

Пороговый элемент 14 в момент при- ращеиия срабатывает и остается в таком положении в течение времени t , которое определяется величиной приращения dl rSincf, параметрами схемы инерционного звена-инвертора Т и нап; ряжением возврата порогового элемента Un, , причем

,«« у л -

К,

t, -Т1п(1 - ---- -).(3)

к,к ,и.

к.

Это позволяет отстроиться от то- ков самозапуска нагрузки линии по времени. Если приращение тока возникло при включении выключателя линии, то блок1фующин орган запрещает подачу сигнала на ВРЕМЯ 25 до тех пор, пока пороговые элементы 14-16 не возвратятся в исходное положение. После этого схема готова к работе. Элемент ВРЕМЯ 26 необходим для запоминания отключенного состояния выключателя 53 на время , так как измерительные органы срабатьюают с небольшим запаздыванием ut.

Когда нет .изменений тока линии, при любой его величине пороговые элементы 14-16 не срабатывают,

В режиме холостого хода устройство не срабатывает, так как нет нзMiMieHHfi реактивного тока линии. Если при этом возникает КЗ за трансформатором с наименьшей мощностью из подключенных к данной ЛЭП, то устройство сработает, так как

т 1Г т /

огс ImCuI нг ).

где 1„() реакт1твная составляющая приращения максимальной нагрузки линии,

1. - ток срабатьгеания защиты;

Kgfg - коэффициент отстройки.

МН И

ОФПТ фиксирует ток 1 , пороговьй эпемент срабатьгеает. Параметры инерционного звена-инвертора и уставка реле времени-элемента ВРЕМЯ 25 подобраны такими, Чтобы сохранялось нера венство

tn, tpg и tn, t.j - bt, , tn3 время, в течение которого пороговый элемент остается сработанным.

Ксли Линия включается без нагрузки, то приращение тока мапо и защита не работает. Если линия нагружена и по ней протекает ток I - I ,г, то уст- poi icTBo не срабатывает. Если в этом режиме возникает КЗ за маломощным трансформатором ответвления, то на выходе (ОВРС) появится сш нал

UOBPC К (1„,з1п4,, ч- 1 ), где 1„ - ток нагрузки линии доаваршЧного режима;

ffwr угол между напряжением и током доаварийного режима.

В ОФПТ сигнал lHrsinLp,,r поступал до возникновения КЗ, поэтому он фиксирует приращение 1, и пороговые элементы 14-16 подают сигналы в бло- ктфующий орган 51, элемент ВРЕМЯ 25, а исполнительный орган 52 по окончании работы элемента ВРЕМЯ 25 отключает линию.

В случае возникновения КЗ за трансформатором с наибольшей мощностью ток КЗ и приращение этого тока к нагрузке будут большими и защита отключит линию..

Аналогично устройство работает при полной нагрузке линии.

Легко показать, что чувствительность предложенной защиты выше чувствительности известного устройства; -ток срабатывания предлагаемой защиты отстраивается от приращения реактивного тока:

макс 1с. . KO,C 1ш й1-нГ l oTcAlHr

X sin q nr,

-ток срабатывания известного устройства в общем случае; отстраивается от

увеличения полного тока линии

Т2 - V г 1„ огс 5- иг

Коэффициенты чувствительности со- Iответственно равны

1383- 586

замыкании контакта 64 (контакт 65 размыкается) часть резистора 94 шун- TitpyeTCHj т.е. имитируется минимальное, приращение реактивного тока, необходимое для срабатывания ОФПТ 10 и порогового элемента 1Д. На выходе элемента И 23 появится сигнал через

10

время .

Этот сигнал будет присутствовать в течение времени t,,-t,2 Если ОФПТ расстроен либо неработоспособен, то через t-zg - время работы элемента ВРЕМЯ 28 - не поступит сигнала на 5 первьш вход элемента И 18, а на первый вход элемента И 19 сигнал посту- пит. Через время сигнал поступит на вторые входы элементов И 18 и 19. Сработает элемент И 19, и сигнал о

: Таким образом, тредлагаемая защн- та чувствительней известного устрой- i ства в 1/sinCfij раз (эта величина до

время .

Этот сигнал будет присутствовать в течение времени t,,-t,2 Если ОФПТ расстроен либо неработоспособен, то через t-zg - время работы элемента ВРЕМЯ 28 - не поступит сигнала на первьш вход элемента И 18, а на первый вход элемента И 19 сигнал посту- пит. Через время сигнал поступит на вторые входы элементов И 18 и 19. Сработает элемент И 19, и сигнал о

Изобретение .относится к электроэнергетике, а именно к технике реяей ной защиты, и может найти применение для защиты линий с ответвлениями. Цепь изобретения - повышение чувствительности и увеличение надежности. Это достигается введением в устройство первого дифференциального усилителя, четвертого элемента время, первого, второго, третьего органов вЫде- ления реактивной составляющей тока. В случае возникновения короткого за мыкания (к.з.) за трансформатором с наибольшей мощностью ток к.з. и приращение этого трка к нагрузке будут большими и защита отключит линию. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

стигает в типичных случаях до десяти . JQ неработоспособности ОФПТ поступит

30

и больше). : Диагностика устройст}за работает ; следующ им образом. Один раз в сутки I генератор им тульсов 42 посылает сиг-- : нал через элемент ШИ 44 на прямой 55 : счетный вход счетчика 92, который, переходит в,состояние, при котором дешифратор 93 подключает; первый вы- ; ход. Элемент ВР2ИЯ 35 задержит сигнал : первого выхода дешифратора 93 на вре- : мя tjg- После этого реле-повто1}ители 57 и 60 подключат второй вход перво- ; го ОВРС тока через фазосдвигающую схему 17,, резисторы 94, 95 к вькоду преобразователя напряжения 1, а выход порогового элемента 14 подключается к элементу ВРЕМЯ 23. Ослабленный резисторами 94, 95 и сдвинутый на 90 Сигнал поступает на второй вход OBiPC тока, на выходе которого появляется постоянное напряжение. Если из-за не исправности напряжение, снимаемое с ОВРС. равно опорному напряжению источника 49s ч на выходе дис|)фе™ ренци.ального усилителя 50 появится сигнал , в результате чего сработает пороговый элемент 13 и через замкну- тые :контакты 70, 65 запускает элемен« ты ВРЕМЯ 27, Через время t сигнгш поступит на элемент ИЛИ 43 и на сигнализирующее устройство 55, После срабатывания реле-повторителей 57 и

-.40

45

через элемент ИЛИ 43 на сигнализир ющее устройство 55. Если ОФПТ рабо ет правильно, с необходимой точнос тью, то он должен быть сработанньсм в течение времени t, 7 t- При этом на первьм вход элемента И

г-}

18 поступает сигнал через время t а на первьй вход элемента И 19

сиг нал не проходит. Через время t е ботает элемент И 23 и поступит сиг нал на вторые входы элементов И 18 19, При этом сработает элемент И 1 и подаст импульс через элемент на счетчик 92, которьй переключитс и подключит второй выход дешифрато 93. Одновременно контакты 66, 67-7 вернутся в исходное положение, а к такты 72-77 подключат комплект ОБР ОФПТ и порогового элемента фазы Б в режим диагностирования через вре

Через время t,g контакт 8

подключит пороговый элемент фазы А в работу. Это время необходимо для успокоения ОФПТ, а задержка компле .та фазы В на время необходима для того, чтобы в работе при диагн стировании всегда находились два к плекта. Аналогично комплекту фазы происходит проверка комплектов фаз и С. По окончании последнего подкл

чается четвертый выход дешифратора Через t - время работы элемента ВРЕМЯ 41 - на пятый вход элемента ИЛИ 44 поступит сигнал, который в результате подключит пятый выход д

60 через время начнут работать элементы ВРЕМЯ 30-33. На выходе элемента И 22 появится сигнал через время t

го

который заставит сработать

реле повторитель 56. Оно будет срабо тайным в течение времени t,, , необходимого для проверки ОФПТ При

через элемент ИЛИ 43 на сигнализирующее устройство 55. Если ОФПТ работ а- ет правильно, с необходимой точностью, то он должен быть сработанньсм в течение времени t, 7 t- При этом на первьм вход элемента И

г-} 4i30

- 55 «

.40

45

18 поступает сигнал через время t а на первьй вход элемента И 19

78

сигнал не проходит. Через время t ера- ботает элемент И 23 и поступит сигнал на вторые входы элементов И 18 и 19, При этом сработает элемент И 18 и подаст импульс через элемент 44 на счетчик 92, которьй переключится и подключит второй выход дешифратора 93. Одновременно контакты 66, 67-7.1 вернутся в исходное положение, а контакты 72-77 подключат комплект ОБРС, ОФПТ и порогового элемента фазы Б в режим диагностирования через время

Через время t,g контакт 84

подключит пороговый элемент фазы А в работу. Это время необходимо для успокоения ОФПТ, а задержка комплек- .та фазы В на время необходима для того, чтобы в работе при диагностировании всегда находились два комплекта. Аналогично комплекту фазы А происходит проверка комплектов фаз В и С. По окончании последнего подклкг чается четвертый выход дешифратора, Через t - время работы элемента ВРЕМЯ 41 - на пятый вход элемента ИЛИ 44 поступит сигнал, который в результате подключит пятый выход шифратора к реле-повторителю 63, Замкнутся контакты 87-89 реле-повторителя 63, На вход б;локирующего органа подключится сигнал. Через время tjy

15

71383 i

олжен сработать исполните л ьньтй орган. В случае, если какая-то цепь нп- рушена и на выходе исполнительного органа не появилось сигнала, то чеез время t,,5 появится сигнал на вто- ром входе элемента И 21 (на первом входе уже присутствует сигнал о несрабатывании исполнительного органа). Он сработает и подаст сигнал через ./, элемент ИЛИ 43 на сигнализирующее устройство.

Если все цепи исправны, то на первом входе элемента И 20 появится сигнал, а на первом входе элемента И 21 он.исчезнет, и при поступлении сигнаа с элемента ВРЕМЯ 34 сработает элемент И 20, который подаст сигнал через элемент ИЛИ 44 на счетчик 92. При этом он перейдет в следующее по -. ложение, которому соответствует шестой подключенный выход дешифратора. В этом состойнии устройство диагностирования находится до тех пор, покл не прндет следующий импульс с гене- ,, ратора 42.1ерез время или от кнопки 90 ручного запуска диагностик рования устройства.

В момент диагностирования блокирующего органа 51 элемента ВРЕМЯ 25 и исполнительного органа 52 может случиться КЗ за одним из трансформаторов ответвлений, в результате чего сработает пороговый элементы 14 (15, 16). Этот сигнал поступит на второй вход элемента И 24 (на первом входе сиг- 35 нал уже присутствует). Ой сработает и подаст сигнал на реверсивный вход счетчика, которы перейдет в состояние, соответствующее подключенному четвертому выходу дешифратора. Кон-.

такты 87, 88 и 89 вернутся в исходное положение и начнут работать блокирующий орган 51 и элемент ВРЕМЯ 25, и через время t, исполнительный орган 52 подаст сигнал на отключение выклю- чателя 53. Далее, через время работы элемента бРЕМЯ 41 14, с его выхода поступит сигнал на пятый выход эле- мента ИЛИ 44. Этот сигнал-переключит счетчик и подключит ггятый выход де- 50 шифратора 93. После этого начнется уже описанный процесс диагностирования блокирующего органа, элемента ВРЕМЯ 25 и исполнительного органа 52,

30

Формула изобретения

/,

-. ,

5

0

0

5

588

мерительные преобрлзователн тока и напряжения, органы фиксации приращения тока, блокирующуп орган, подключенный выходом к входу первого элемента ВРЕМЯ, выход которого подключен к исполнительному органу, реле положения Включено выключателя, выход которого через второй элемент ВРЕМЯ подключен к первому входу блокирующего органа, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и надежности, в него дополнительно введены первый дифференциальный уснпитепь, подключенный инвертирующим входом к источнику опорного напряжения, а выходом через первый пороговьп элемент, вк.пшчен {ые параллельно замыкающие контакты первого, второго,.третьего и размыкающий контакт четвертого реле-повторителей - к входу третьего элемента ВРЕМЯ, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ а выхбд последнего подключен к сигнализирующему устройству, четвертьп элемент ВРЕМЯ, подключенный входом к объединенным выходам переключагощих контактов пятого, шестого и седьмого реле-повторителей, соответствующих замыкающим контакФа1-«, входы переключающих контактов пятого, шестого И седьмого реле-повторителей подключены соответственно к выходам первого, второго и третьего пороговых элементов, выход четвертого элемента ВРЕМЯ подключен к первому входу первого элемента И и чере: первый элемент НЕ - к первому входу второго элемента И, пятый элемент ВРЕМЯ, подключенный входом через включенные параллельно замыкающие контакты второго, третьего и четвертого реле-повторителей к плюсу источника оперативного питания, а выходо м - к входам шестого, седьмого, восьмого и девятого элементов ВРЕМЯ, выход седьмого элемента ВРЕМЯ подключен череэ второй элемент НЕ к второму входу третьего с. элемента И, первый вход которого подключен к выходу шестого элемента ВРЕМЯ,- выход третьего элемента И подключен к входу первого реле-повторителя, выход восьмого элемента ВРЕМЯ подключен к первому входу четвертого элемента И, к второму входу которого подключен выход девятого элемента ВРЕМЯ через третий элемент НЕ, выход четвертого элемента И подключен к

вторым входам первого н зторого элементов И, выход второго элемента И подключен к второму входу первого элемента ИЛИ измерительные преобразователи напряженрш фаз А, В, С под- ключень соответственно к первым входам первого, второго и третьего орга- |ков выделения реактивной составляющей |тока, к йторым входам которых под- ключены соответственно выходы измерительных преобразователей тока фаз JA, Bj С через размыкшощи.е контакты iBTOporo,, третьего и четвертого рел€1 |т1авторителвй, выходы, перв ого, второго |И третьего органов выделения реактив |ной составляющей тока подключены со- |ответст венно к BTopoi iyy третьему и |че1 вертому порог овым(элементам со- Ответственно через первьйэ второй и третий органы фиксации приращения то- |ка, выходы первого, второго и третьего органов выделен ая реактивной составляющей тбка также подключены соответственно через замыкающие контакты второго третьего и четвертого реле- повторителей к аеинв ертирующему входу первого дифференцигшьного yci-шите- ля, преобразователи напряжения фаз А Bj С подключены соответственно через замьпсающие контакты второго, третьего и четвертого реле-повторителей к делителю напряжения;, состоящему из первого и второго резист-оров., часть первого резистора шунтргрована замыкакг- Щ1М контактом первого реле-повтори- теля$ выход делителя напряжения подключен через первую фазоповоротнун) схему и соответственно замыкающие контакты второгоэ третьего и четвертого рел-е-повторителей к вторым вхо- первого, второго и третьего органов выделеншт реактивной составляющей тока, третий вход первого элемента ЮТИ подключен через за1« 1кающий контакт первой кнопки к плюйу источника оперативного тока, выход первого пе- реключагоп его контакта восьмого реле- повторителя -подключен к второму входу блокирующего органа, первый вход - переключающего контакта восьмого ре л ; поБТорителя, соответствующий его за1Ф кающему контакту, подключ пн к плюсу источнику оперативного тока а второй вход, сосугветствуюв1,ий размыкающему контакту, подключйн к обье- диненньвч к;яхо.пам 11ерекя.ючаюп1;(тх контактов пятого, шестого и С1 льмог г ре ле-повтор1гге. „ соотвртс.гвун1 (-ч раз

,

Q / 20 25Q - 5540

45

50

мь1кающим контактам, вход второго переключающего контакта восьмого реле- повторитепя подклю ен к выходу испол- ни 1;ельного opraMBj, первьй выход второго переключающего контакта восьмого реле-повторителя, соответствующий paзмыкaющe {y контакту, подключен к выключателю линии, второй выход, соответствующий замыкающему контакту, подключен к первому входу пятого элемента И и через четвертый элемент НЕ к первому входу шестого элемента И, выход которого подключен к Четвертому входу первого элемента ИЛИ, вторые входы пятого и шестого элементов и подключены через десятый элемент ВРЕМЯ и замыкающий контакт восьмого реле-повторителя к плюсу источника оперативного тока, генератор импульсов, подключенньш к первому входу второго элемента ИЛИ, к второму и| третьему входам которого подключены соответственно выходы первого и пятого элементов И, выход второго элет мента ШШ подключен к прямому счетному входу реверсивного трехразряд- ного счетчика, выходы которого подключены соответственно к входам дешифратора на шесть выходов, первый, второй, третий выходы которого подключены соответственно к четырнадцатому, пятнадцатому, шестнадцатому элементам ВРЕМЯ через одиннадцатый, двенаддатьш, тринадцатый элементы ВРЕМЯ, выходы- которых подключены также соответственно к второму, третьему и четвертому реле-повторителям, выходы четырнадцатого, пятнадцатого,

шестнадцатого элементов ВРЕМЯ подключены соответственно к пятому, шестому и седьмому реле-повторителям, чет вертый выход де шифратора подключен через семнадцатый элемент ВРЕМЯ к четвертому входу второго элемента ИЛИ, пятьм выход дешифратора подключен к входу восьмого реле-повторителя и первому входу седьмого элемента И, второй вход которого подключен к-объединенным выходам переключающих контактов пятого, шестого и седьмого реле-повторителей,, соответствующих замыкающим контактам, выход седьмого элемента И подключен к реверсивному входу счетчика, к инвертированному синхронизирующему входу которого подключен выход первого элемента. ИЛИр шестой выход дешифратора не задействован,, пятый ;вход второго элбмента РШИ подключен герез кнопку ручного запуска диагностирования устройства к плюсу источника оперативного тока.

соответственно к первому и второму входам второго аналогового перемно- 25 жителя сигналов, выход последнего подключен на инверт1фующ1ш вход второго дифференциального уснпителя, не- инвертирующш вход которого подключен к выходу первого аналогового пе- Q

ett

-Ш

ремножителя сигналов, выход второго дифференциального усилителя подключен к входу ф1шьтра постоянной составляющей, выход последнего соответствует выходу органа вьщеления реактивной составляющей тока, каждый из органов фиксации пррфащения тока содержит инерционное звено-инвертор, подключенный к второму входу сумматора, первый вход которого соединен с входом инерционного зЬена-инверто- ра и соответствует.входу органа фиксации приращения тока, а выход последнего - выходу сумматора.

,1S

н ШП

Физ-В

Н25