Способ дифференциально-фазной защиты от замыканий на землю последовательно соединенных участков электрической сети Советский патент 1988 года по МПК H02H3/16 

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к релейной защите объектов энергосистем при повреждениях их изоляции, и может быть использовано в системах управления оборудования энергосистем, в том числе автономных.

Цель изобретения - повышение надежности работы и расширение диапа- зона действия защиты путем обеспечения ее работы в сети с изменяющейся частотой.

На фиг.1 приведены временные диаграммы сигналов, соответствующих внутренним и внешним замыканиям (а,б), а также схема, поясняющая алгоритм работы защиты (в); на фиг.2 - функциональная схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Известно, что любое несимметричное замыкание (повреждение изоляционной конструкции электрооборудо- вания энергосистемы) характеризуется изменением фазовых соотношений между векторами соответствующих токов и (или) напряжений, которые существовали в предшествующем (нормальном) ре- жиме эксплуатации указанного оборудования. Следовательно, выявить поврежденный элемент энергосистемы можно путем формирования знаков токов от первичных преобразователей, установ- ленных по концам объекта аварийного управления, и последующего формирования сигналов, соответствующих сочетанию знаков токов при замыкании в зоне (фиг.1а). Действительно, из приведенной на фиг.1а временной диаграммы следует, что сигнал на выходе логической схемы устройства защиты объекта равен логическому нулю, так как замыкание для этого устройства явля- ется внешним .(вне зоны) . Для устройства защиты объекта В, замыкание является внутренним (в зоне), токи направлены к месту повреждения изоляции

поэтому логический сигнал на выходе устройства равен логической единице. Однако наличие угловой погрешности у первичных преобразователей тока и естественного сдвига фаз между первичными токами сети (из-за собственных емкостей изоляции электрооборудования) приводит к появлению фазовых сдвигов сигналов, снимаемых с выходов индикаторов полярности. В результате

5 0

5 0 0 5

0

5

(фиг.1б) при замыкании вне зоны (для объекта А) на выходе устройства появляются импульсы с уровнем логической единицы, а при замыкании в зоне (для объекта В) сигнал на выходе соответствующего устройства становится не непрерывным (с уровнем логической единицы), а пульсирующим. Кроме того, из диаграмм на фиг.16 видно, что выходные сигналы устройств отличаются друг от друга скважностью. Скважность импульсов на выходе устройства защиты объекта А (режим внешнего замыкания) больше, чем скважность импульсов на выходе другого устройства защиты объекта В (режим замыкания в зоне). Следовательно, сформировав для каждого из устройств не один логический сигнал, соответствующий за- мьжанию в зоне, а два, т.е. дополнительно еще один логический сигнал, соответствующий замыканию вне зоны, и сравнив первый с вторым (предварительно преобразовав оба сигнала в форму, удобную для сравнения), определяют наличие повреждения изоляции в данном объекте.

Если значение, первого сигнала, пропорциональное длительности существования логического сигнала, соответствующего сочетанию знаков при замыкании в зоне, превышает значение второго сигнала, пропорциональное длительности существования логического сигнала, соответствующего сочетанию знаков при замыкании вне зоны, то выдается сигнал на отключение данного объекта. В противном случае сигнал на исполнительные органы не подается.

Устройство для реализации предла- faeMoro способа содержит измерительные преобразователи 1 и 2 тока (ИПТ), установленные по концам защищаемого объекта 3, индикаторы 4 .и 5 полярности, подключенные к выходам ИПТ 1 и 2, первый 6 и второй 7 элементы ИЛИ, с первого по четвертый 8-11 элементы И, первый 12 и второй 13 интеграторы, компаратор 14 и исполнительный орган 15. Индикаторы 4 и 5 полярности предназначены для формирования .знаков полуволн токов (параметров а и Ь) и.представляют собой два параллельно включенных компаратора. Один из KoivmapaTopoB подключен к выходу соответствующего ИПТ своим неинверти- РУЮЩИ1Ч входом, а другой - инвертирующим. Входы первого 8 и второго 9 элементов И соединены соответственно с первым и вторым выходами индикаторов

4и 5 полярности. Входы третьего элемента И 10 соединены с первым выхбдо первого 4 и с вторым выходом второго

5индикаторов полярности. Входы четвертого элемента И II соединены с вторым выходом первого 4 и с первым выходом второго 5 индикаторов полярности. Выходы первого 8 и второго 9, третьего 10 и четвертого П. элементов И соединены с входами первого 6

и второго 7 элементов ИЛИ соответст- венно. Выход первого элемента ИЛИ 6 через первый интегратор 12 соединен с инвертирующим входом компаратора 14, выход второго элемента ИЛИ 7 через второй интегратор 13 соединен с неинвертирующим входом компаратора 14. Выход компаратора 14 соединен с входом исполнительного органа 15.

ИПТ 1 и 2 представляют собой трансформаторы тока, к выходам которых ( подключены соответствующие фильтры, выделяющие определенный спектр выходного сигнала. Например, для построения устройства аварийного управления электрооборудованием при несимметрич ных замыканиях на корпус в качестве ИПТ 1 и 2 используют или трансформаторы тока нулевой последовательности (сердечник магнитопровода охватывает все фазы сети), или трансформаторы тока, установленные в каждой фазе се ти и соединенные в схему фильтра токов нулевой последовательности.

Устройство для реализации способа работает следующим образом.

При протекании токов через ИПТ 1 и 2 на их выходах появляются соответствующие сигналы а- и Ь; , характеризующие знак полуволн указанных токов Параметр а принимает значение логической единидь при положительной полярности тока и значение логического нуля при отрицательной полуволне указанного тока, а параметр b принимает противоположные значения.

Если замыкание произощло вне зоны (внешнее замыкание), то логические сигналы на выходах элементов ИЛИ. 6 и 7, сформированные согласно выраже- ниям:

У У2 + ujb,,

Q

5

0

5

соответствуют: первый (рабочий) - диаграмме, изображенной на фиг.1б слева, а второй (тормозной) - диаграмме изображенной на фиг.16 справа, т.е., длительность сзпцествования импульсов рабочего сигнала на выходе логического элемента ИЛИ 6 меньше длительности существования тормозного сигнала на выходе элемента ИЛИ 7.

Полученные сигналы преобразуются в аналоговые в соответствующих интеграторах 12 и 13 и поступают на входы компаратора 14.

Поскольку тормозной сигнал, снимаемый с выхода интегр.атора 13 больше, чем рабочий сигнал, снимаемый с выхода интегратора 12, то компаратор 14 не меняет своего исходного состоя- ния логической единицы и сигнал с выхода исполнительного органа 15 не подается.

При замыкании в зоне скважности импульсов тормозной и рабочий сигналы меняются на противоположные, т.е. диаграмма, изображенная на фиг.1 б справа соответствует рабочему сигналу, снимаемому с выхода первого элемента ИЛИ 6, а диаграмма, изображенная на фиг.16 слева, соответствует тормозному сигналу, снимаемому с выхода второго .элемента ИЛИ 7. Поскольку рабочий сигнал превышает тормозной, то на выходе компаратора 14 устанавливается уровень логического нуля, который вызывает срабатывание исполнительного органа 15 и отключение обслуживаемого объекта.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет исключить ложные срабатывания цри замыканиях вне зоны, повысить надежность работы при замыканиях в зоне, так как не требуется производить отстройку от пульсаций выходного сигнала, возникающих из-за- угловой погрешности измерительных преобразователей тока и (или) напряжения, расширить диапазон действия защиты путем обеспечения ее работы в сетях с изменяющейся частотой, так как скважности рабочего и тормозного сигналов не зависят от частоты входных сигналов.

Формулаизобретения

Способ дифференциально-фазной защиты от замыканий на землю последова

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к релейной защите объектов энергосистем при повреждениях их изоляции, и может быть использовано в системах управления оборудованием энергосистем, в том числе автономных. Целью .предлагаемого способа дифференциально-фазной защиты от замыканий на землю последовательно соединенных участков электрической сети является повьшё- ние надежности и расширение диапазона действия защиты путем обеспечения е,е работы в сети с изменяющейся частотой. При замыкании вне зоны действия (внешнем замыкании) длительность существования импульсов рабочего сигнала на выходе элемента ИЛИ 6 меньше длительности существования импульсов тормозного сигнала на выходе логического элемента ИЛИ 7. Полученные сигналы преобразуются в аналоговые в интеграторах 12 и 13 и поступают на ,входы компаратора 14, который не меняет своего исходного состояния логической единицы, и срабатывания исполнительного органа 15 не происходит. При замыкании в зоне длительность импульсов рабочего сигнала на выходе логического элемента ИЛИ 6 больше длительности импульсов тормозного сигнала на выходе логического элемента ИЛИ 7, на выходе компаратора устанавливается уровень логического нуля и срабатывает исполнительный орган 15. Изобретение позволяет повысить надежность работы защиты и расширить диапазон ее действия. 2 ил. i (Л со 00 сд 00 Наоткл. (или сигнал) фиг. 2

Сигнал на ёшоде ai

инбикатороЙ поляр-«- ности(ип)ип„иПз

То же на бы коде

Сигнал ко Выходе

логииескоо сиены-

Сигнал на StixoSe индикаторов ищ,

Uffj

Тоже ио StaxoSe Щ, UHif

Сигнол но бшиде лаичекков ехены

Ol

0{

M

Oi

Si

bi

.0.f

д)