Устройство блокировки дифференциальной защиты генератора автономной энергосистемы при повреждениях соединительных проводов Советский патент 1990 года по МПК H02H3/08 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите автономных энергосистем, и может применяться совместно с дифференциальными защитами генераторов и сборных шин.

Целью изобретения является повышение чувствительности устр9Йства блокировки дифференциальной защиты генератора автономной энергосистемы при повреждениях соединительных проводов .

На фиг.1 показана принципиальная схема предложенного устройства) на фиг.2 - диаграммы работы устройства при трехфазном КЗ в зоне защиты.

Устройство содержит датчики 1-6 тока, установленные в фазах защищаемого генератора со стороны выводов и нейтрали, промежуточные трансформаторы 7-12 напряжения, первичные обмотки которых подключены к соответствующим вторичным обмоткам датчиков тока, а вторичные обмотки подключены к входам первого сумматора 13. К входу последнего подключены последовательно соединенные первый выпрямитель 14, блок 15 вычитания сигналов, компаратор 16, элемент 17 выдержки времени, расширитель 18 импульсов и.выходной орган 19. Входы второго 20, третьего 21 и четвертого 22 выпрямителей

25

подключены соответственно к вторичным обмоткам промежуточных трансформаторов 10-12, а выходы подключены к входам второго сумматора 23, выход кото- 5 рого подключен к входу амплитудного детектора 24, подключенного к второму входу блока 15 вычитания сигналов. В нормальном режиме (устройство находится в статическом состоянии) Ю по первичным обмоткам датчиков 1-6 тока протекают токи нагрузки генератора. При этом на вход первого сумматора 13 поступают напряжения с вторичных обмоток промежуточных трансформа- 5 торов 7-12 одинаковой амплитуды и сдвинутые по фазе друг относительно друга на 120°. Напряжение на выходе первого сумматора 13 определяется погрешностями датчиков тока и весьма ло. Далее оно выпрямляется первым выпрямителем 14 и поступает на первый вход блока 15 вычитания сигналов. Напряжения с промежуточных трансформаторов 10-12, пропорциональные токам фаз генератора со стороны нейтрали, поступают на второй 20, третий 21 и четвертый 22 выпрямители. Выпрямленные напряжения суммируются вторым сумматором 23, после него происходит 30 сглаживание сигнала амплитудным детектором 24, причем значения сглаженного напряжения имеют малые пульсации и близки к максимальному в течение пе- риода значению напряжения на выходе 35 второго сумматора 23, которое равно 2Ц , где IK- амплитуда выходного наш 1

пряжения промежуточных трансформаторов 10-12. Коэффициент передачи амплитудного детектора 24 принят равным 40 О,. 15. С выхода амплитудного детектора постоянное напряжение подается на второй вход блока 15 вычитания сигналов, с выхода которого пульсирующее напряжение, равное напряжению первого 45 выпрямителя 14, уменьшенному на ве- личину напряжения амплитудного детектора 24, подается на вход компаратора 16. Порог срабатывания компаратора 16 в этом режиме больше выходно- 50 го напряжения блока 15 вычитания сигналов, вследствие сигнал на выходе компаратора 16, а также элемента 17 выдержки времени, расширителя 18 импульсов и выходного органа 19 бу- 55 дет равен О,

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

5

5 Ю 50 035

40 45 50 55

При обрыве или замыкании на корпус соединительного провода от одного из датчиков тока исчезает напряжение на вторичной обмотке соответствующего промежуточного трансформатора. Вследствие этого на выходе первого сумматора 13 появляется синусоидальное напряжение, амплитуда которого равна Um. Выпрямитель 14 выпрямляет его и далее пульсирующее напряжение поступает на первый вход блока 15 вычитания сигналов.

Если произойдет обрыв или замыкание на корпус соединительного провода от одного иэ датчиков тока 1, 2 или 3, максимальное значение напряжения на 4- выходе второго сумматора 23 не изменится и будет равно 2Um. Если же произойдет повреждение соединительного провода от одного из датчиков 4,5 или 6, то максимальное значение напряжения на выходе второго сумматора 23 несколько уменьшится и будет равным v3Uw, Поскольку коэффициент передачи амплитудного детектора принят равным 0,15, то максимальное значение положительных импульсов на выходе блока

15вычитания сигналов будет не менее 0,7Um. Порог срабатывания компаратора

16принят равным 0,lUHm, где UHm - , амплитуда выходного напряжения проме-1- жуточного трансформатора при нормальном токе генератора 1н. При этом на выходе компаратора 16 появятся прямоугольные импульсы с частотой следования 100-Гц. Длительность импульсов зависит от тока нагрузки генератора. При номинальном токе генератора длительность импульсов на выходе компаратора 16 составляет около 7,5 мс. Время задержки элемента 17 выдержки времени принято 5 мс, поэтому на его выходе также появляется импульсный сигнал. На выходе расширителя импульсов появится сплошной сигнал, равный 1,и выходной орган 19 срабатывает.

При снижении нагрузки генератора уменьшаются напряжения на выходе сумматоров 13 и 23. Это ведет к уменьшению длительности импульсов на выхо-- де компаратора 16. Максимальный ток нагрузки генератора, при котором срабатывает устройство, составляет 0,21н. Устройство обеспечивает блокировку дифференциальной защиты генератора, имеющей минимальное время срабатывания около 10 мс.

515

При возникновении трехфазного КЗ в зоне дифференциальной защиты в токах КЗ будут присутствовать апериодические составляющие. В той фазе, где апериодическая составляющая тока КЗ максимальна, (фиг.2) датчик тока работает с большой погрешностью, что вызывает появление напряжения на ЁЫ- ходе первого сумматора 13, которое выпрямляется выпрямителем 14 и подается на первый вход блока 15 вычитания сигналов. После возникновения КЗ напряжения на выходах промежуточных трансформаторов растут очень быстро. Скорость роста напряжения определяется постоянной времени вторич- ных цепей датчиков 1-6 тока, которая имеет малую величину. Поэтому напряжение на выходе второго сумматора 23 достигает максимального значения через 1,5-2 мс после возникновения КЗ. Насыщение датчика тока в одной из фаз приводит к появлению провалов в выходном напряжении второго сумматора 23, но это не оказывает влияния на работу устройства, поскольку амплитудный детектор 24 сглаживает напря-, жение на уровне наибольшей амплитуды. С выхода амплитудного детектора 24 напряжение подается на второй вход блока 15 вычитания сигналов с коэффициентом передачи 0,15. К моменту появления первого импульса напряжения на выходе первого выпрямителя 14 напряжение на выходе амплитудного детектора 24 имеет достаточное значение, чтобы исключить влияние на работу устройства пологого фронта указанного импульса, и уменьшает длительность импульсов на выходе компаратора 16 до 3 мс. Длительность паузы между первыми двумя импульсами составляет примерно lf8 мс. Элемент 17 выдержки времени не успевает сработать за время 3 мс. Сигнал на его выходе и соответственно на выходах .расширителя 18 импульсов и выходного органа 19 равен О. После затухания апериодической составляющей тока КЗ насыщение одного из датчиков тока Прекратится и на выходе первого сумматора 13 будет

16

присутствовать синусоидальное напряжение, обусловленное погрешностями датчиков тока. При токе КЗ, равном 81н, оно может достигать 0,4UHm. Однако предлагаемое устройство не сработает, так как сигнал на втором входе блока 15 вычитания сигналов будет равен 0,15х2х8Ъ 2,4U. . . При этом

wп FTI н гг

сигнал на входе компаратора 16 будет иметь отрицательную полярность и он не сработает.

Формула изобретения

15

Устройство блокировки дифференциальной защиты генератора автономной энергосистемы при повреждениях соединительных проводов, содержащее датчики тока с выходами по напряже- нию, предназначенные для установки в каждой фазе со стороны линейного вывода и нейтрали генератора, промежуточные трансформаторы напряжения,

вход каждого из которых подключен к входу соответствующего датчика тока, а выходы - к соответствующим входам первого сумматора, к выходу которого подключен первый выпрямитель, амплитудный детектор, последовательно соединенные компаратор, элемент выдержки времени, расширитель импульсов, выходной орган, выход которого является выходом устройства, о т л и чающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, дополнительно введены второй сумматор, блок вычитания сигналов, второй, третий и четвертый выпрямители, вход каждого из

которых подключен к выходу промежуточного трансформатора напряжения соответствующей фазы, подсоединенного к датчику тока со стороны нейтрали генератора, входы второго сумматора подключены к выходам второго, третьего и четвертого выпрямителей, а выход сумматора - к входу амплитудного детектора, первый вход блока вычитания сигналов соединен с выходом первого вьгпрямителя, второй вход - с выходом амплитудного детектора, а выход блока вычитания - с входом компаратора,

3789

/7

Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для использования в качестве устройства контроля дифференциальных защит. Целью изобретения является повышение чувствительности устройства блокировки дифференциальной защиты генератора автономной энергосистемы при повреждениях соединительных проводов. Указанная цель достигается за счет того, что блок вычитания сигналов поизводит сравнения выпрямленного значения дифференциального тока и суммы выпрямленных значений токов одного из плеч защиты. 2 ил.

R

24

on

nn

/5

Фиг. 2

Составитель С.Бочков Редактор Ч.Гратилло Техред М.Дидык Корректор О.Кундрик

. - . -. - -- Закат А94Тираж 475Подписное

ВШИЛИ I -хгуларственнигр комитета по изобретениям и открытиям при Г К If Г СССР 114035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

t

t