Устройство для дифференциальной защиты генератора Советский патент 1988 года по МПК H02H3/28 H02H7/06 

Смш«кгя««

Mi i Г ; Г-Н .b -iH jnwnarrjйг- дагд бjАмцштя

tassA

«вхаб

о

tK

о

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите электрических систем, и может применяться для защиты генераторов большой мощности.

Цель изобретения - повышение чувствительности устройства для дифференциаль- ной защиты генератора.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит промежуточный трансформатор 1, к вторичной обмотке ко- 10 торого подключен первый резистор 2, второй резистор 3, последовательно соединенные интегратор 4 и сумматор 5, вход интегратора 4 подключен параллельно первому резистору 2 выход сумматора 5 подключен к входу выпрямителя 6, между вторым входом сумматора 5 и входом интегратора 4 подключен резистор 3, блок 7 формирования тормозного сигнала, выход которого подключен параллельно выходу выпрямителя 6 и входу компаратора 8, последовательно соединенные компаратор 8, ограничитель 9 длительности импульсов, элемент 10 выдержки времени на возврат, элемент 11 выдержки времени и выходной орган 12.

Блок 7 формирования тормозного сигнала осуществляет суммирование токов плеч защиты, выпрямление и согласование тормозного сигнала и его нелинейное преобразование таким образом, что при токах плеч защиты меньще номинального тормозного товыходе сумматора 5 определяется практически коэффициентом передачи напряжения через второй резистор 3. Напряжение с выхода сумматора 5 выпрямляется выпрямителем 6 и подается на вход компаратора 8. Порог срабатывания компаратора 8 регулируется в пределах, позволяющих устанавливать минимальный ток срабатывания устройства (0,1-0,2) номинального тока генератора. Компаратор 8 срабатывает в течение каждой полуволны синусоиды и на его выходе появляются прямоугольные импульсы, имеющие период следования, равный половине периода промышленной частоты. Если длительность этих импульсов меньше 5 мс, то JC они проходят через ограничитель 9 длительности импульсов без и -л;енения. Если длительность импульсов на выходе компаратора 8 больше 5 мс, то она ограничивается ограничителем 9 до 5 мс. Элемент 10 выдержки времени расширяет импульсы на 12 мс, поэтому на его выходе возникает непрерывный сигнал. На выходе элемента 11 выдержки времени сигнал возникает с задержкой на 22 мс, после чего срабатывает выходной орган 12. Время срабатывания устройства в данном режиме составляет около 25 мс.

Если возникает замыкание .между витками фаз в генераторе и диффренциальный ток 1д при этом составляет около (0,1-0,2) номинального тока, то токи плеч i, и i незначительно превышают номинальный ток и

20

25

ка тормозной сигнал отсутствует, а при боль- 30 на ;Выходе блока 7 формирования тормозно

0

выходе сумматора 5 определяется практически коэффициентом передачи напряжения через второй резистор 3. Напряжение с выхода сумматора 5 выпрямляется выпрямителем 6 и подается на вход компаратора 8. Порог срабатывания компаратора 8 регулируется в пределах, позволяющих устанавливать минимальный ток срабатывания устройства (0,1-0,2) номинального тока генератора. Компаратор 8 срабатывает в течение каждой полуволны синусоиды и на его выходе появляются прямоугольные импульсы, имеющие период следования, равный половине периода промышленной частоты. Если длительность этих импульсов меньше 5 мс, то C они проходят через ограничитель 9 длительности импульсов без и -л;енения. Если длительность импульсов на выходе компаратора 8 больше 5 мс, то она ограничивается ограничителем 9 до 5 мс. Элемент 10 выдержки времени расширяет импульсы на 12 мс, поэтому на его выходе возникает непрерывный сигнал. На выходе элемента 11 выдержки времени сигнал возникает с задержкой на 22 мс, после чего срабатывает выходной орган 12. Время срабатывания устройства в данном режиме составляет около 25 мс.

Если возникает замыкание .между витками фаз в генераторе и диффренциальный ток 1д при этом составляет около (0,1-0,2) номинального тока, то токи плеч i, и i незначительно превышают номинальный ток и

0

5

0 на ;Выходе блока 7 формирования тормозно

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите электрических сметем. Цель изобретения - повышение чувствительности устройства для дифференциальной защиты генератора. Устройство (У) содержит про.межуточный трансформа- тор (ПТ) 1, к вторичной обмотке которого подключен первый резистор (Р) 2, последовательно соединенные интегратор (И) 4 и сумматор (С) 5, второй РЗ, выпрямитель (В) 6, блок 7 формирования тормозного сигнала, компаратор 8, ограничитель 9 длительности импульсов, элемент 10 выдержки времени на возврат, элемент И выдержки времени и выходной орган 12. В известном времлимпульсном дифференциальном реле с торможением вход В6 подключается к первому Р2. При внещних коротких замыканиях (КЗ) с малыми токами апериодическая составляющая (АС) тока небаланса поглощается ПТ1 и У может излищне сработать при уставке по току срабатывания. Включение схемы, состоящей из РЗ: И4 и С5, между Р2 и В6 позволяет сохранить АС в сигнале на входе В6 и благодаря этому исключить излишнее срабатывание У при внешних КЗ. 1 ил. G Л fftSfSS

ших токах тормозной сигнал нарастает пропорционально токам плеч защиты.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме (устройство находится в статическом состоянии) по пер- вичной обмотке промежуточного трансформатора 1 протекает весьма малый дифференциальный ток 1д, поэтому напряжения на первом резисторе 2, на выходах интегратора 4, сумматора 5 и выпрямителя 6 также малы. На входах блока 7 формирования тормозного сигнала протекают токи плеч защиты ij и ij,., которые не превыщают номинальный ток, поэтому сигнал на выходе блока 7 близок к нулю. Сигналы на выходах компаратора 8, ограничителя 9 длительности импуль- сов, элемента 10 выдержки времени на возврат и элемента И выдержки времени равно нулю. Выходной орган 12 не срабатывает.

При синусоидальном токе короткого аа- йыкания (КЗ) в защищаемой зоне диффе- ренциальный ток i возрастает, напряжение на первом резисторе 2 также возрастает. Модуль коэффициента передачи интегратора 4 на синусоидальном напряжении принимается равным примерно 15-20% коэффициента передачи напряжения через второй 55 этого через несколько периодов промышленрезистор 3. Поскольку напряжение на выходе интегратора 4 отстает по фазе на 90° от напряжения на его входе, напряжение на

НОИ частоты напряжение на первом резисторе 2 имеет примерно одинаковые положительные и отрицательные полуволны, амплиго сигнала напряжение весьма мало и практически не оказывает влияния на работу устройства. При больших токах КЗ в защищаемой зоне на выходе блока 7 также возникает сигнал, но он меньше сигнала на выходе выпрямителя 6 и устройство защиты срабатывает.

При наличии в токе КЗ в защищаемой зоне апериодической составляющей возможно замедление срабатывания предлагаемого устройства на несколько периодов промышленной частоты. Для уменьшения замедления сигнал на выходе интегратора 4 ограничивается на уровне, соответствующем номинальному току в первичной обмотке промежуточного трансформатора 1.

При внешних КЗ с малой кратностью тока появляется однополярный дифференциальный ток небаланса, который лриближен- но можно представить в виде суммы синусоидальной и медленно изменяющейся апериодически составляющих. Апериодическая составляющая может трансформироваться промежуточным трансформатором 1 в течение одного-двух периодов промышленной частоты, а затем постепенно поглощается его ветвью намагничивания. Б результате

НОИ частоты напряжение на первом резисторе 2 имеет примерно одинаковые положительные и отрицательные полуволны, амплитуда которых достаточна для срабатывания компаратора 8. При кратностях тока внешнего КЗ не более 1,5 номинального тока сигнал на выходе блока 7 формирования тормозного сигнала мал и не оказывает существенного влияния на отстройку устройства защиты. Апериодическая составляющая в напряжении на первом резисторе 2, затухающая в течение нескольких периодов, интегрируется интегратором 4, в результате чего постоянная составляющая напряжения на его выходе достигает значения, превышающего амплитуду переменного напряжения на втором входе сумматора 5, а затем медленно затухает. Благодаря этому напряжение на выходе сумматора 5 остается одно- 15 полярным до затухания периодической составляющей ниже уровня срабатывания ком- патора 8. Однополярное напряжение проходит без изменения через выпрямитель 6 и вызывает срабатывание компаратора 8, на выходе которого позникает постоянный сигнал, длительность которого соответствует длительности протекания тока небаланса. Этот сигнал ограничивается до 5 мс ограничителем 9 длительности импульсов. Элемент

на выходе сумматора 5 возможно появление отрицательных (меньших) полуволн. Отстройка от этих полуволн обеспечивается за счет тормозного сигнала, появляющегося на

г выходе блока 7. В это.м случае компаратор 8 срабатывает один раз в течение периода, благодаря чему элемент 11 выдержки времени и выходной орган 12 не срабатывают. Таким образом, данное устройство обеспечивает ток срабатыания (0,1-0,2) „ и не

загрубляется под влиянием токов нагрузки генератора.

Формула изобретения

Устройство для дифференциальной защиты генератора, содержащее промежуточный трансформатор, параллельно вторичной обмотке которого подключен первый резистор, выпрямитель, блок формирования тормозного сигнала, выход которого подключен к выходу выпрямителя и входу компаратора, выход которого через последовательно соединенные ограничитель длительности импульсов, элемент выдержки времени на возврат, элемент выдержки времени соединен с

20

10 выдержки времени на возврат расширяет 25 выходным органом, отличающееся тем, что.

импульс длительностью 5 мс на 12 мс. в результате чего возникает импульс длительностью 17. мс. Поскольку элемент 11 выдержки времени имеет задержку 22 мс, на его выходе сигнал не появляется и выходной орган 22 не срабатывает. При больших кратностях токов внешнего КЗ сигнал на выходе интегратора 4 ограничивается, поэтому в сигнале

30

с целью повышения чувствительности, дополнительно введены интегратор, сумматор и второй резистор, при этом вход интегратора подключен параллельно первому резистору, выход - к одному из входов сумматора, другой вход сумматора через второй резистор соединен с входо.м интегратора, выход сумматора соединен с входом выпрямителя.

на выходе сумматора 5 возможно появление отрицательных (меньших) полуволн. Отстройка от этих полуволн обеспечивается за счет тормозного сигнала, появляющегося на

выходе блока 7. В это.м случае компаратор 8 срабатывает один раз в течение периода, благодаря чему элемент 11 выдержки времени и выходной орган 12 не срабатывают. Таким образом, данное устройство обеспечивает ток срабатыания (0,1-0,2) „ и не

загрубляется под влиянием токов нагрузки генератора.

Формула изобретения

Устройство для дифференциальной защиты генератора, содержащее промежуточный трансформатор, параллельно вторичной обмотке которого подключен первый резистор, выпрямитель, блок формирования тормозного сигнала, выход которого подключен к выходу выпрямителя и входу компаратора, выход которого через последовательно соединенные ограничитель длительности импульсов, элемент выдержки времени на возврат, элемент выдержки времени соединен с

с целью повышения чувствительности, дополнительно введены интегратор, сумматор и второй резистор, при этом вход интегратора подключен параллельно первому резистору, выход - к одному из входов сумматора, другой вход сумматора через второй резистор соединен с входо.м интегратора, выход сумматора соединен с входом выпрямителя.