Способ защиты сети переменного тока от замыкания на землю Советский патент 1988 года по МПК H02H3/16 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите электрических систем, и может быть использовано для защиты сетей, работающих как с изолированной, так и с компенсированной нейтралью, а также в сетях с компенсацией потенциала поврежде июй фазы.

Цель изобретения - повышение надежности электроснабжения путем увеличения селективности и помехоустойчивости.

Па чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего предлага емый способ,

Устройство содержит пре.образова- тель 1 напряжения нулевой последовательности, преобразователь 2 тока нулевой последовательности, блок 3 контроля отсутствия междуфазного короткого замыкания, блок 4 возврата пусковой орган 5, фиксатор б полярности производной напряжения, фиксатор 7 полярности производной тока, логический блок 8 с элементом задержки, исполнительный орган 9.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме работы сети величины напряжения нулевой последовательности и тока нулевой последовательности близки к нулю. На выходах преобразователей 1 и 2 имеются выходные напряжения небаланса, величины которых недостаточны для срабатывания блоков 4 и 5. На выходах блоков 3-8 - нулевые сигналы. Иснол- нительный орган 9 находится в исходном, состоянии.

.

При однофазном замыкании па землю в месте замыкания протекает ток переходного процесса, который содержит две свободных и одну вынуж,цен- ную составляющую, те же составляю- щие содержатся и в направлении нулевой последовательности..На выходах преобразователей 1 и 2 появляются сигналы, пропорциональные производной и вынужденной составляющим вход- ных величии. Сигнал, пропордиональ- Hbrii производной тока нулевой последовательности, поступает на второй вход фиксатора 7 полярности тока и на второй вход пускового органа 5. Фиксатор 7 полярности тока заблокирован нулевьм сигналом от пускового органа 5. Сигнал, пропорциональный производной напряжения нулевой после

0

0

5

о 5

0

5 д 5

5

довательности, поступает на первый аналоговый вход фиксатора 6 полярности напряжения, который также заблокирован нулевым сигналом с первого выхода пускового органа 5. При достижении входным сигналом порогового значения снимается блокирующий сигнал с входа фиксатора 7 полярности тока с выдержкой времени, отстроенной от длительности существования свободной составляющей, обусловленной разрядом емкости повреждённой фазы. Последний, срабатывая, фиксирует знак производной тока нулевой последовательности в момент снятия

входного блокирующего сигнала. I

. При положительной полярности выходной сигнал появляется на первом выходе фиксатора 7, а при отрицательной - на втором. Одновременное появление или наличие выходных сигналов на первом и втором выходах исключено. Исключено также переключение выходных сигналов при изменении полярное- ти входного сигнала. В момент изменения полярно -ти производной тока нулевой последовательностиj т.е. в момент достижения экстремума первой полуволны свободной составляющей тока, обусловленной дозарядом емкостей неповрежденных фаз, снимается блокирующий сигнал с входа фиксатора 6 полярности напряжения. Последний, срабатывая, фиксирует знак производной напряжения нулевой- последовательности в момент снятия блокирующего сигнала со своего входа. Работа блока 6 аналогична работе блока 7. Выходной сигнал с второго выхода пускового органа 5 запускает блок 4 возврата 4, однако появившееся напряжение на первом выходе блока 1, пропорциональное вынужденной составляющей напряжения нулевой последовательности, превысив установленньй порог, блокирует работу блока 4 на все время существования однофазного замыкания . I

Если замыкание на землю произошло вне зоны заищты, то фиксаторы полярностей напряжения 6 и тока 7 зафиксируют сигналы разной полярности, и на их выходах единичные сигналы присутствуют либо на первом выходе блока 6 и втором выходе блока 7, либо на втором выходе блока 6 и первом блока 7. Таким образом, в любом слу31

чае на выходе блока 8 остается нулевой сигнал.

При замыкании на землю в зоне защиты высокочастотные составляющие тока и напряжения нулевой последовательности и их производные совпадают по фазе. В результате фиксаторы полярностей тока 7 и напряжения 6 фиксируют сигналы одинаковой поляр- ности и на их одноименных выходах либо на первых, либо на вторьсх появляются единичные сигналы. Через логический блок 8 с элементом задержки сигнал поступает на исполнительный орган 9, который срабатывает.

При исчезновении в сети однофазного замыкания на землю сигнал, пропорциональный вынужденной составляющей напряжения нулевой последователь ности, становится по величине ниже порогового значения. Тем самым снимается запрет работы блока 4 возврата. Последний срабатывает и возвращает пусковой орган 5 в исходное состоя- ние. Исчезновение единичных сигналов с выхода блока 5 возвращает в исходное состояние блоки 6-8 и исполни- тельньШ орган 9.

При коммутационных помехах харак- тер переходного процесса в токе и напряжении нулевой последовательности аналогичен описанному. При этом на одной части присоединений этот процесс аналогичен процессу при замыкании в зоне защиты, а на другой части - вне ее. При этом блоки 1,2, 5-7 работают в соответствии с полярностью сигналов тока и напряжения нулевой последовательности, подведенных к входам устройства. Однако за счет того, что задержка, вводимая блоком 8, больше времени существования смещения нейтрали, вызванного коммутационной помехой, блок 4 возвращает устройство в исходное состо яние раньше, чем срабатывает исполнительный орган 9.

При возникновении в сети междуфазного короткого замыкания на вько- де блока 3 появляется единичный сиг- нал на все время с: ществования в сети междуфазного за х-ыкания. Появление указанного сигнала на первом входе блока 4 приводит к появлению на его выходе сигнала, который блокирует работу пускового органа. При исчезновении в сети междуфазного замыка

.-

З

313

jg15

2о25 JQ50 55

40

45

ния исчезает сигнал с выхода блока 3, однако блокирующий сигнал на выходе блока 4 продолжает существовать до тех пор, пока не исчезнет смеще- ние нейтрали. После исчезновения последнего снимается блокирующий сигнал с первого входа блока 5, и все устройство возвращается в исходное состояние.

Таким образом, при появлении Б сети однофазного замыкания на землю сработает устройство, установленное на поврежденном присоединении, а устройство на неповрежденных присоединениях оказываются заблокированными .

Формула изобретения

Способ защиты сети переменного тока от замыкания на землю, включающий измерение напряжения и тока нулевой последовательности при переходном процессе, определение, запоминание и сравнение начальных знаков контролируемых величин, а также вы- дачу командного воздействия на исполнительный орган зап(иты с задержкой по времени при сочетании знаков контролируемых величин, соответствующем замыканию в зоне защиты, причем дополнительно осуществляют контроль отсутствия междуфазного замыкания и запоминание знаков контролируемых величин на время существования напряжения смещения нейтрали сети вьппе порогового значения при отсутствии междуфазного замыкания, отличающийся тем, что, с целью повьппения надежности энергоснабжения путем увеличения селективности и помехоустойчивости, при определении знаков в качестве контролируемых величин используют производные по времени тока и напряжения нулевой последовательности, причем определение начального знака производной тока нулевой последовательности производят в момент достижения ею порогового значения, а определение начального знака производной напряжения нулевой последовательности осуществляют в момент достижения экстремума первой полуволны свободной составляющей тока нулевой последовательности, обусловленной зарядом емкостей неповрежденньк фаз сети.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите электрических систем, и позволяет реализовать защиту от замыканий на землю сетей с малым током однофазного замыкания, реагирующую на полярности тока .и напряжения нулевой последовательности переходного процесса. Цель изобретения состоит в увеличении надежности энергоснабжения путем повышения селективности и отстройки от помех. При однофазном замыкании на землю на вьгкодах датчиков тока и напряжения нулевой последовательности 2 и 1 появляются сигналы, пропорциональные производным и вынужденным составляющим входных величин. При достижении производной тока нулевой последовательности порогового значения пусковой орган 5, срабатывая, вызывает фиксацию знака производной тока нулевой последовательности фиксатором 7 полярности тока о В момент изменения полярности производной тска срабатывает фиксатор 6 пслярности производной напряжения. Если замыкание на землю произошло вне защиты, то фиксаторы полярности 5 и 6 зафиксируют сигналы разной полярности и на выходе логического блока 8 сохранится нулевой сигнал. При замыкании в зоне защиты на выходах фиксаторов полярности 5 и 6 появятся сигналы одинаковой полярности, которые, поступая через логический блок 8 на исполнительный орган, вызовут его срабатывание. 1 ил. § сл со со со