Устройство для дифференциальной защиты двойной системы сборных шин электроустановки Советский патент 1989 года по МПК H02H3/28 

Изобретение относится к области релейной защиты и может быть использовано для защиты двойной системы сборных шин (ССШ) с фиксированным присоединением элементов.

Цель изобретения - повышение надежности функционирования защиты двойной системы сборных шин путем увеличения селективности в переходном режиме внешнего короткого замыкания.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит два блока датчиков 1 и 2 тока, подключенных к трансформаторам тока присоединений соответственно первой и второй систем сборньгх шин. Первые полюса вторичных обмоток датчиков 1 и 2 тока при этом объединены, а вторые присоединены к многоплечим диодным полумостам 3 и 4 соответственно, катоды и аноды диодов хсоторых объединены и подключены к фазным 5 и 6, выходы которых подключены к одному из входов первого 7 и второго 8 элементов И, а выходы первого 7 и второго 8 элементов И подключены к входу выходных органов 9 и 10 соответственно. К анодам и катодам мно- гоплечих Д1 одных полумостов 3 и 4 подключены два входа первого 11 и второго 12 сумматоров. Два входа третьего сумматора 13 подсоединены к неза- земпенным концам соответствукщих дифференциальных резисторов 14 и 15 нагрузки.

Первый 16 и второй 17 пусковые органы включены между общей точкой вторичных обмоток датчиков 1 и 2 тока и незаземленным концом дифференциальных резисторов 14 и 15 нагрузки. К этой же точке дифференциальных резисторов 14 и 15 подключены входы первого 18 и второго 19 дифференциаторов, выходы которьк соединены с входами первого 20 и второго 21 выпрямителей. Выход первого вьтрями- теля 20 подключен к входам первого 22 и второго 23 компараторов, а выхо второго выпрямителя 21 - к входам третьего 24 и четвертого 25 компараторов. Выходы первого компаратора 22 .и третьего компаратора 24 соединены через два последовательно включенных нагрузочных резистора 26, 27 и 28,

29с входами соответственно первого

30и второго 31 инвертирующих расширителей импульсов. Выход первого сумматора 11 соединен с входом пятого компаратора 32, первым входом первого формирователя 33 опорного напряжения и входом первого блока 34 задания уставок, а выход второго сумма- тора 12 - с входом шестого компаратора 35, первым входом второго формирователя 36 опорного напряжения

и входом второго блока 37 задания уставок,

Выходы пятого 32 и шестого 35 компараторов связаны с входами соответственно третьего 38 и четвертого 39 элементов И, при этом второй вход третьего элемента И 38 соединен с выходом первого инвертирующего расширителя 30 импульсов, а выход - с объединенными входами первого расширителя 40 импульсов и первого жду- щего мультивибратора 41, Второй вход четвертого элемента И 39 соединен с выходом второго инвертирующего расширителя 31 импульсов, а выход - с объединенными входами второго рас- ширителя 42 импульсов и второго ждущего мультивибратора 43, Выходы ждущих мультивибраторов 41 и 43 соединены соответственно с вторыми входами первого 33 и второго 36 форми- рователей опорного напряжения. Выход первого расширителя,40 импульсов соединен с входами первого инвертора 44, а выход второго расширителя 42 импульсов - с входом второго инвертора 45, Выходы инверторов 44 и 45 соединены соответственно с вторы ми входами первого 7 и второго 8 элементов И,

Выходы первого 33 и второго 36 формирователей опорного напряжения соединены соответственно с управляющим вьпсодом пятого компаратора 32 и шестого компаратора 35, Выходы первого 34 и второго 37 блоков задания уставок соединены соответственно с управляющими входами первого компаратора 22 и третьего компаратора 24, Выход третьего сумматора 13 соединен с входом третьего выпрямителя

46,а выход третьего вьтрямителя 46 с выходами третьего дифференциатора

47,седьмого компаратора 48 и общего пускового органа 49, выход последнег подключен к третьему входу первого

7 и второго 8 элементов И, Выход седьмого компаратора 48 является одним из входов пятого элемента И-50, два других входа которого соединены с выходами первого 16 и второго 17 пусковых органов соответственно,

Вькод пятого элемента И 50 подключен к одному из входов элемента ИЛИ 51, выход которого соединен с входом третьего расширителя 52 импульсов, выход которого в свою очередь соединен с базой первого транзистора 53, Эмиттер транзистора 53 заземлен, а коллектор соединен с одним концом обмотки реле 54, второй конец которой подключен к источнику питания, а два замыкающих контакта 55 и 56 реле соединяют катоды и аноды двух многоплечих диодных полумостов 3 и 4,

Выход третьего дифференциатора 47 соединен с входом четвертого выпря-- мителя 57, выход которого является входом восьмого компаратора 58 и входом девятого компаратора 59, имеющего инверсный выход. Управляющий вход восьмого компаратора 58 соединен с выходом первого блока 34 задания уставок, а выход - с коллектором второго транзистора 60 и анодами первого 61 и второго 62 диодов, эмиттер транзистора 60 при этом заземлен, а база подключена к коллектору первого транзистора 53 и одному из входов элемента И-НЕ 63, Катоды диодов 61 и 62 подключены соответственно к входам первого 30 и второго 31 ин- вертиругацих расширителей импульсов. Инверсный выход девятого компаратора 59 соединен с входом третьего инвертирующего расширителя 64 импульсов и одним из входов шестого элемента

f

ip

5

И 65, два других входа которого соединены соответственно с выходами второго компаратора 23 и четвертого компаратора 25, а выход является вт рым входом элемента ИЛИ 51.

Выход третьего инвертирующего расширителя 64 импульсов подключен к второму входу элемента И-НЕ 63 и одному из входов седьмого элемент

66, другой вход которого соединен с базой первого транзистора 53, к коллектору которого подключены такж

катоды третьего 67 и четвертого 68 диодов, аноды которых соединены соо ветственно с общими точками двух пар последовательно соединенных нагрузочных резисторов 26, 27 и 28, 29, Выход седьмого элемента И 66 является третьим входом элемента ИЛИ 51, а выход элемента И-НЕ 63 соединен с катодами пятого 69 и шестого 70 диодов, аноды которых подключены к выходу второго пускового органа 17 и выходу четвертого компаратора 25 со- ответственно. Фазные органы 5 и 6 вьшолнены по схеме, содержащее двуплечую схему сравнения со средней (заземленной) точкой, соединенной через вьшрямитель с реагирующи- органом, на управляющий вход которого подается опорное напряжение, величина которого определяет необходимый угол блокировки.

Устройство работает следующим образом.

Вторичные токи трансформаторов тока присоединений первой и второй систем шин поступают на входы блоков датчиков 1 и 2 тока, подключенных к каждой из ССШ, Вторичные токи датчиков 1 и 2 тока разделяются по знаку полупериода с помощью много- плечих двойных полумостов 3 и 4, образуя на выходах фазных органов 5 и 6 сумму модулей положительных и отрицательных полуволн. При этом между точкой объединения вторичных обмоток датчиков 1 и 2 тока и землей образуется дифференциальная цепь, в которую включены пусковые органы 16 и 17 и дифферен1щальные резисторы 14 и 15. На последних выделяется на- пряжение, пропорциональное дифференциальному току.

Защита срабатывает, если на всех трех входах логических элементов И 7 и 8 будут сигналы, т.е. сработает фазный орган 5 или 6 и общий пуско

0

5 0 5 0

0 5 Q g

5

116

вой орган 40, и на выходе логической части схемы устройства (выход инвертора 44 или 45) будет сигнал логической 1. Время срабатывания защиты определяется углом блокировки реагирующего органа 5 (6).

Кроме того, используются дополнительные признаки переходного процесса, так как при любом переходном процессе при внешнем к.з. в каждом периоде существует время, в течение которого напряжение, пропорциональное сумме модулей токов всех присоединений, совпадает с паузой в производной дифференциального тока, замеренного на определенном уровне. Время такого совпадения при внешних к.з. больше, чем при любых внутренних. Для реализации этих признаков (Используется напряжение на выходе м/Щ 3 (4), из которого на определенном уровне запуска формируются импульсы запуска, которые сравниваются во времени с паузами в производной дифференщтального тока. Уровень запуска не является постоянным и реализуется формирователями 33 и 36 опорного напряжения.

В случае внешнего к.з. дифференциальный ГОК до насыцения ТТ равен нулю, следовательно, его производная на выходе дифференциатора 18 (19) равна нулю, и состояние компаратора 22 (24), на вход которого подается выпрямленное напряжение с выхода дифференциатора, не изменится. При этом на выходе расширителя импульсов с инверсным выходом будет логическая 1 и на обоих входах элемента И 38 (39) запускается ждущий мультивибратор 41 (43); расширителем 40 (42) .импульсов этот сигнал удлиняется до 25 мс и в качестве логического О с выхода инвертора 44 (45) поступает на один из входов элемента И 7 (8), блокируя защиту. Ждущий мультивибратор 41 (43) снижает уровень запуска Jy путем воздействия на формирователь 33 (36) огшрного напряжения на время затухания переходного процесса в цепях защиты при внешних к.з.

При внутреннем к.з. как и при внешнем, запустится компаратор 32 (35). Однако одновременно с этим сработает компаратор 22 (24), опорное напряжение которого при этом меньше, чем при внешнем, поскольку в дифференциапьной цепи подавляется ток, и на втором входе логического элемента И 38 (39) появится логический О. Запуск ждущего мультивибратора 41 (43) и расширителя 40 (42) импульсов не последует. На входе элемента И 7 (8) от логической части будет сигнал высокого уровня и при срабатывании фазного 5 (6) и пускового 49 ор- ганов -защита приходит р действие. Дл того, чтобы при внутренних к.з. импульс запуска с выхода логического элемента И 38 (39) не мог сформироваться вследствие перехода производ- ной дифференциального тока через ноль, предусматривается задержка на появление логической 1 на втором входе элемента И 38 (39).

В режиме нарушения фиксации про- изводится объединение ЩП 3 (4) защит обеих систем шин, производятся переключения в логической части защи с тем, чтобы устойчивость функционирования защиты в режиме нарушения фиксации не снижалась.

Таким образом, предлагаемое устройство благодаря использованию изменяемого порога запуска логической части устройства в завипимости от

гока предшестнугодего режима, резкого сшгжения порога в последующих после первого периода переходного процесса а также за счет использозания няемого порога формирования логичес-г них сигналов по производной диффе- ренциального тока, обеспечивает повышение надежности функционирования.

Формула изобретения

Устройство для дифференциальной защиты двойной системы сборных шин электроустановки, содержащее первь й U второй блоки Л Тчи1 ов тока, первичная обмотка каждого датчика тока предназначена дпя подключения к трансформатору тока соответствующего присоединения первой и второй систем шин, первые полюса вторичных обмоток в каждом блоке датчиков тока сбъеди- иены, а их вторые пол-хза подключены к соответств;1 тошим входам первого и второго многогтлечнх д годных полумостов, в которкк аноды объецдинены и подключены к первым входам, а като- ды объединены и кoдкл cчe ПJ г вторым входам первого и второго фазных органов, въкоды которых подключены к

Q

0

O

-

0

5

первым входам соответственно первого и второго элементов Н, выходы которых подключены к входам соответственно первого и второго выходных органов, первый и второй сумматоры, первый и второй входы которых объе-г динены соответственно с первьм и вторым входами первого и второго фазных органов, первый и второй ждущие мультивибраторы, входы которых объединены с входами соответственно первого и второго расширителей импульсов, к выходам которых подключены входы соответственно первого и второго инверторов, первый и второй дифференциальные резисторы, первые полюса каждого из которых подключены к земле, а вторые полюса - соответственно к первому и второму входам третьего сумматора, эпемент ИЛИ, выход которого через третий расширитель импульсов подключен к базе первого транзистора, эмиттер которого подключен к земле, а коллектор - к первому полюсу обмотки реле с двумя замыкаюа;ими контактами, к второму полюсу обмотки реле подключен источник питания, первый замыкающий контакт реле включен между вторыми входами первого и второго фазных органов, а второй замыкающий KOHTaKj реле - между первыми входами первого и второго органов, общий пусковой орган, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, три дифференциатора, два выпрямителя, шесть компараторов, элемент И-НЕ, шесть диодов и два нагрузочных резистора, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности функционирования путем увеличения селективности в переходном режиме внешнего короткого замыкания, дополнительно введены первый и второй пусковые органы, первый и второй блоки задания уставок, первый и второй формирователи опорного напряжения, третий и четвертый выпрямители, седьмой, восьмой и девятый компараторы, седьмой элемент И и второй транзистор, три инвертирующих расширителя импульсов, первые входы первого и второго пусковых органов подключены соответственно к упомянутым объединенным первым полюсам вторичных обмоток первого и второго блоков датчиков тока, вторые входы первого и второго пусковых органов подключены к упомянутым вторым полюсам соответственно первого и второго дифференциальных резисторов, выходы первого и второго пусковых органов подключены соответственно к первому и второму входам пятого элемента И, выходы первого и второго сумматоров подключены к входам соответственно первого и второго блоков задания уставок, объединенно- му с первыми входами соответственно первого и второго формирователей опорного напряжения и с первьми входами соответственно пятого и шестого компараторов, выходы первого и вто- рого блоков задания уставок подключены к первым входам соответственно первого и третьего компараторов, выходы первого и второго формирователе опорного напряжения подключены к вторым входам соответственно пятого и шестого компараторов, выходы которых подключены к первым входам соответственно третьего и четвертого элементов И, выходы первого и второ- го ждущих мультивибраторов подключены к вторым входам соответственно первого и второго формирователей опорного напряжения, выходы первого и второго инверторов подключены к вторым входам соответственно первого и второго элементов И, входы первого и второго дифференциаторов подключены к упомянутым соответственно первому и второму входам третьего сумматора, выход первого дифференциатора через первый выпрямитель подключен к объединенным второму входу первого коьтаратора и входу второго компаратора, выход второго дифференциатора через второй вьшрямитель подключен к объединенным второму входу третьего компаратора и входу четвертого компаратора, выходы первого и второго инвертируюпщх расширителей импульсов подключены к вторым входам соответственно третьего и четвертого элементов И, выходы-первого и третье 1го компараторов подключены к первым полюсам соответственно первого и второго нагрузочных резисторов, выходы второго и четвертого компараторов подключены соответственно к первому и второму входам шестого элемента И, третий вход которого объединен с входом третьего инвертирующего рас- ширителя импульсов и подключен к вы

Q 5 0 5 п 5

5

0

5

0

ходу девятого компаратора, вход которого объединен с первым входом восьмого компаратора и подключен к выходу четвертого выпрямителя, второй вход восьмого компаратора объединен с первым входом первого компаратора, выход восьмого компаратора подключен к объединенным аноду первого диода, коллектору второго транзистора и катоду второго диода, катод первого диода подключен к объединенным входу первого инвертирующего расширителя импульсов и первому полюсу третьего нагрузочного резистора, анод второго диода подключен к объединенным входу второго инвертирующего распшрителя импульсов и первому полюсу четвертого нагрузочного резистора, вторые полюса соответственно первого и третьего, второго и четвертого нагрузочных резисторов объединены и подключены к анодам соответственно третьего и четвертого диодов, катоды которых .объединены и подключены к упомянутому коллектору первого транзистора, с которым объединена база второго транзистора, эмиттер которого подключен к земле, выход третьего инвертир то- щего расширителя импульсов подключен к объединенным первым входам седьмого элемента И и элемента И-НЕ, второй вход седьмого элемента И подключен к базе первого транзистора, второй вход элемента И-НЕ подключен к базе второго транзистора, выходы пятого, шестого и седьмого элементов И подключены соответственно к первому, второму и третьему входам элемента ИЛИ, выход элемента И-НЕ подключен к объединенным катодам пятого и шестого диодов, аноды пятого и шестого диодов подключены к вторым входам соответственно пятого и шестого элементов И, выход третьего сумматора через третий выпрямитель подключен к объединенным входу общего пускового органа, входу седьмого компаратора и входу третьего дифференциатора, выход которого подключен к входу четвертого выпрямителя, выход седьмого компаратора подключен к третьему входу пятого элемента И, а выход общего пускового органа подключен к объединенным третьим входам первого и второго элементов И,

Изобретение относится к области релейной защиты и может быть использовано для защиты от кз двойной системы сборных шин электроустановки. Целью изобретения является повышение надежности функционирования путем увеличения селективности в переходном режиме внешнего кз. В устройстве используются изменяемый порог запуска логической части устройства в зависимости от тока предшествующего режима, изменяемый порог запуска в зависимости от производной дифференциального тока и резкого снижения порога в последующих после первого периода переходного процесса кз. 1 ил.