Устройство для дифференциальной защиты тиристорного преобразователя Советский патент 1990 года по МПК H02H7/12 

t

(21)М 69 71/24-07

(22).88

(46) 30.07.90. Бюл. № 28

(71)Севастопольский приборостроительный институт и Научно-исследовательский институт по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения

(72)А.Е. Гуревич и Е.Т. Шаров (53) 521,316.925.4088.8)

(56) Мелик-гяркисов Б.С. Защита электропередачи постоянного тока. Известия НИИПС, 1957, W 2, с. 88, рис. 4.

Шаров Е.Т. и др. Дифференциальное реле повышенной селективности для защиты преобразователей. Известия ВУЗов, сер. Электромеханика, 1975, 3, с. 333-334.

( УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение чувствительности путем снижения порога срабатывания реагирующего органа защиты. На первый вход элемента И 13 поступают треугольные импульсы провалов, а на второй вход - прямоугольный импульс, формируемый элементами 14-21 в момент возникновения вплесков тока, связанных с переходными режимами в трансформаторе постоянного тока. Поскольку блокировка реагирующего органа 6 осуществляется только в моменты всплесков, порог срабатывания реагирующего органа 6 может быть выбран ниже, что повышает чувствительность устройства. 2 ил о

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение чувствительности путем снижения порога срабатывания реагирующего органа защиты. На первый вход элемента И 13 поступают треугольные импульсы "провалов", а на второй вход - прямоугольный импульс, формируемый элементами 14 - 21 в момент возникновения всплесков тока, связанных с переходными режимами в трансформаторе постоянного тока. Поскольку блокировка реагирующего органа 6 осуществляется только в моменты всплесков, порог срабатывания реагирующего органа 6 может быть выбран ниже, что повышает чувствительность устройства. 2 ил.

СП

00

tc го

С5

аъ

3

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в схемах защиты тиристорных преобразователей от нарушений коммутации вен- тилей, например в электропередачах и вставках постоянного тока, системах нагружения МГД-генератоорв и т.п

Цель изобретения - повышение чувствительности устройства для диффе- ренциальной защиты тиристорного преобразователя путем снижения порога срабатывания реагирующего органа защиты.

На фиг, 1 изображена функциональ- ная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

В фазных шинах тиристорного преобразователя 1 (фиг, 1) установлены трансформаторы тока 2, вторичные обмотки которых через трехфазный выпрямитель 3 включены в первое плечо дифференциальной схемы сравнения, во втрое плечо которой включены выходы полукомплектов трансформаторов постоянного тока (ТПТ - выпрямители k и 5).

В дифференциальной ветви схемы сравнения установлен реагирующий орган 6 защиты. Во вторичных цепях полукомплектев ТПТ установлены вспомогательные трансформаторы тока 7 и 8, вторичные обмотки которых соответственно через однофазные выпрямит

ли 9 и 10 включены в плечи дополнительной схемы сравнения, в дифференциальную ветвь которой чеоез однофазный выпрямитель 11 и нагрузочный резистор 12 включен первый вход двух- входового элемента И 13. В плечи дополнительной схемы сравнения включена первичная обмотка трансреактора 1Й, вторичная обмотка которого разделена на две полуобмотки соединением средней точки с шиной нулевого потенциала устройства.

Выход полуобмотки положительной полярности через диод 15 подключен к пороговому элементу 16, а выход полуобмотки отрицательной полярности через диод 17 w к пороговому элементу 18.

Выход порогового элемента 18 подключен к расширителю импульсов 195 инверсный выход которого совместно с выходом порогового элемента 16 подключен через элемент И 20 -к расширителю импульсов 21, выход которого

подключен на второй вход элемента И 13. На фиг. -2 приведена временная диаграмма работы устройства в стационарных режимах и при возникновении всплесков вторичного тока ТПТ, а также показаны сигналы выходов основных элементов устройства.

Устройство для дифференциальной защиты тиристорного преобразователя работает следующим образом.

В стационарных режимах тирист ор- ного преобразователя 1 токи плеч ip ir (фиг. 1) дифференциальной защиты практически равны и в дифференциальной ветви есть небольшой ток небаланса ID IHF от которого реагирующий орган 6 отстроен порогом срабатывания (Icptf 0,03-0,5f«,HW).

В плечах дополнительной дифференциальной схемы сравнения циркулируют выпрямленные выпрямителями 9 и 10

вторичные токи вспомогательных трансформаторов тока 7 и 8, т.е. токи полукомплектов сдвоенного ТПТ: |1211и 11гг1. В дифференциальной ветви дополнительной схемы сравнения ток представляет собой в режимах ТПТ без потери

провалов

управляемости только ток |ie| Ii21h Ii21l.

При правильно выбранных параметрах ТПТ угол провала - у в токах полукомплектов не превышает в стационарных режимах . С достаточной для практики точностью можно считать вторичные токи полукомплектов в интервале -v изменяющимися линейно. Тогда потенциальный сигнал U 1г- i g (фиг. 2) на выходе выпрямителя 11, снимаемый с нагрузочного резистора 12, представляет собой нормально треугольный импульс длительностью - и амплитудой Iji, равной приведенному выпрямленному току тиристорного преобразователя 1 .

5

Сигнал U

П

поступает И 13.

на первый

0

вход элемента

На на уровне логической 1

выходе элемента И 13 сигнал

должен быть только при всплесках вторичного тока ТПТ. В остальных интервалах, включая провалы вторичного тока полукомплектов ТПТ, на выходе элемента И 13 должен быть логический О. Такой порядок работы элемента И 13 достигается с помощью схемы на элементах , датчиком которой является трансреХ1

х. v. ц

э 1

актор I1, первичная обмотка которого установлена в обоих плечах дополнительной схемы сравнения. Трансреактор , диоды 15 и 17 и логические элементы 16, 18-21 реализуют на втором входе элемента И 13 логическую функ-

цию

Y йд AxjDJ,

где Y - сигнал на выходе расширителя 21;

двоичный сигнал на выходе второго порогового элемента 18;

сигнал на выходе первого порогового элемента 16; временные операторы расширения соответствующих сигналов по длительности.

Логическая функция Y выявляет отличие выделенного всплесках гока ТПТ и выделенных провалов вторичных токов 1г1 , i21 полукомплектов, ТПТ. Для этого используется особенность в токах плеч 1ц1, I J.i дополнительной схемы сравнения: в начале интервала провала ток плеча резко снижается от id1 до нуля (со скоростью d,/d г 2Id u/ /-у, А/С tTl-p« а затем увеличивается до i (примерно с той же скоростью). При всплесках же вторичного тока i хотя бы в одном из полукомплектов ТПТ такой особенности нет: ток сначала резко возрастает, а затем уменьшается до ij (приведенный первичный ток ТПТ).

При снижении до нуля тока в одном из плеч Iia7l li-цЬ дополнительной схемы сравнения на одной из вторичных полуобмоток (условно - полуобмотка отрицательной полярности) трансреактора 14 диодом 17 выделяется потенциальный импульс, пропорциональный производной уменьшающегося тока плеча. Этот импульс поступает на пороговый элемент 18, уставка которого PI выбирается на уровень ниже, чем у реагирующего органа 6 защиты. На выходе порогового элемента 18 формируется прямоугольный импульс xt И15.на уровне логической 1 длительностью d /сЦ 0 (фиг. 2).

Аналогично при увеличении тока полукомплекта от 0 до 1Л при окончании угла провала на полуоомотке положительной полярности трансреактора 14 диодом 15 выделяется потенциальный импульс, по которому пороговым эле822666

ментом 16, уставка которого выбирается аналогично уставке порогового элемента 18, формируется прямоуголь- ный импульс х U уровне 1 в интервале возрастания тока.

Уставка Т расширителя импульсов 19 выбирается из условия перекрытия длительности максимально возможных

tO УЛОВ провалов в динамических режимах тиристорного преобразователя 1. Достаточно выбрать Tt на уровне 50- 60°, т.е. 3,03-3,33 мс, тогда в стационарных и в динамических режимах

15 преобразователя 1 на инверсном выходе расширителя 19 (фиг. 2) сигнал на О

20

уровне U в интервале Т1 7 /л«м перекрывающем угол провала. Поэтому в интервалах угла провала у на выходах логического элемента И 20 и расширителя 21 сигнал всегда на уровне О, т.е. в этих интервалах логическая функция Y (.

5

0

0

Функция Y 0 и во внекоммутацион- ных интервалах токов полукомплектов ТПТ, поэтому при выборе порога срабатывания реагирующего органа 6 ток небаланса со стороны дополнительной схемы сравнения не учитывается.

При всплесках вторичного тока одного из полукомплектов ТПТ (на фиг.2 показан всплеск при появлении переменной составляющей в выпрямленном 5 токе i . преобразователя 1) на переднем фронте всплеска функция x,Dtf/iKt, реализуемая на /выходе элемента И 20, принимает значение логической 1, что обусловлено отмеченной особенностью всплеска Сигнал Uic с выхода элемента И 20 увеличивается по длительности расширителем 21, уставка Т4 которого выбирается по условию перекрытия длительности максимальных всплесков (200-2 0°, т.е. 11-13 мс). Достаточно выбрать Т 6-7 мс, тогда длительность сигнала Y Uai на выходе расширителя 21 перекрывает дли

тельность всплесков тока ТПТ. Так как

на первом входе элемента И 13 длительность входного сигнала равна длительности сигнала UJ4 с выхода резистора 12, то длительность выходного сигнала равна длительности всплеска тока ТПТ. Сигнал на выходе элемента И 13 блокирует неселективные срабатывания реагирующего органа 6 защиты при всплесках тока ТПТ.

При нарушениях коммутации вентилей тиристорного преобразователя 1 в дифференциальной ветви защиты появляется ток, превышающий порог срабатывания реагирующего органа 6, и реагирующий орган 6 срабатывает.

Таким образом, в предлагаемом устройстве по сравнению с известным отсутствует торможение реагирующего органа при импульсных токах провалов ТИТ. Это позволяет не учитывать эти токи при выборе порога срабатывания реагирующего органа защиты и выбрать этот порог на уровне 0,03-0,05IofWjM что существенно повышает чувствительность дифференциальной защиты преобразователя и, в конечном счете, приводит к повышению показателей качества функционирования основного технологического оборудования.

Формула изобрет ения

Устройство для дифференциальной защиты тиристорного преобразователя, содержащее три основных трансформатора тока, первичные обмотки которых предназначены для включения в фазы преобразователя на стороне переменного тока, а вторичные обмотки соединены в звезду и подключены к входу трехфазного выпрямителя, трансформатор постоянного тока, выполненный по сдвоенной схеме из двух полукомплектов, вход которого предназначен для

последовательного включения в силовую цепь преобразователя на стороне постоянного тока, а выход подключен параллельно выходу трехфазного выпрямителя и входу реагирующего органа, снабженного блокирующим входом, первый и второй вспомогательные трансформаторы тока, первичные обмотки которых включены соответственно, последовательно с входами выходных выпрямителей соответствующих полукомплектов трансформатора постоянного тока, а вторичные обмотки подключены к входам первого и второго

однофазных выпрямителей, выходы которых соединены последовательно и согласно, причем их объединенные выводы подключены к первому входному выводу третьего однофазного выпрямителя, и

резистор, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности путем снижения порога срабатывания реагирующего органа защиты, введены трансреактор, первичная и

вторичная обмотки которого снабжены средними выводами, первые и вторые диоды, пороговые элементы, расширители импульсов и элементы И, причем первичная обмотка трансреактора крайд ними выводами подключена между разобщенными выводами первого и второго однофазных выпрямителей, средним выводом подключена к второму входному выводу третьего однофазного выпря5 мителя, выходные выводы которого, шунтированные резистором, включены между первым входом первого элемента И и шиной нулевого потенциала, соединенной со средним выводом вто0 ричной обмотки трансреактора, крайние выводы которой соответственно через первый и второй диоды подключены к входам соответственно, первого и второго пороговых элементов, при

5 этом выход первого порогового элемента соединен с первым входом второго элемента И, выход второго порогового элемента соединен с входом первого расширителя импульсов, ин0 версный выход которого подключен к второму входу второго элемента И, выход которого через второй расширитель импульсов-соединен с вторым входом первого элемента И, выходом под5 ключенного к блокирующему ходу реагирующего органа.

N

Ы

ill О И П II О

fl О О П О И П. П П

п

JA

и

13

I Л Л

П

Фиг. 2