Устройство для дифференциальной защиты Советский патент 1990 года по МПК H02H3/28 

Изобретение относится к электро- {технике, а именно к релейной загадте электроустановки, и может быть использовано для защиты сборных шин электростанций и подстанций, ошиновок силовых трансформаторов и автотрансформаторов, высоковольтных электродвигателей и синхронных вращаюрщхся машин.

Цель изобретения - повышение селективности при несимметричных коротких замыканиях вне зоны загдиты и насыщении трансформатора тока неповрежденной фазы.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство для дифференциальной защиты на электроэнергетическом объекте 1, например на сборньк шинах, имеющих несколько присоединений с выключателями и трансформаторами тока (ТТ), содержащее в каждой фазе блок 2 датчиков тока по числу присоединений

шин, первичные обмотки которых предназначены для подкшочения к выходам трансформаторов тока cooTBeTCTByionjjix присоединений ишн, первые выводы вторичных обмоток датчиков тока объединены один с другим, а вторые подключены к многоплечевому диодному полумосту 3, катоды и аноды диодов которого соответственно объединены и подключены к двуплечевой схеме 4 сравнения со средней точкой, с т шатор 5, формируюкдай токи циркуляции заидаты, чнвертирую;ций вход которого соединен с анодами диодов многоплечевого диодного полумоста 3, а неинвертирующий вход - с катодами, реагируюк(ий орган 6, соединенный первым входом схемы 4 сравнения через первый выпрямитель 7, пусковой орган 8, включенный первым входом последовательно с дифференциальным сопротивлением 9 нагрузки между об1цей точкой вторичных

ашЬ05

ел

со

Од

Na

обмоток блока 2 датчиков тока и средней точкой схемы 4 сравнения, которая при этом заземлена, блок 10 нелизадания уставки Идентичную структуру имеют фазы защиты 30 и 31, В устройство дополнительно вв

нейности, вход которого соединен с вы-. дены элемент ИЛИ 32, селектор отрис 1то папт-т1ПТ п . ЧйТЯЙП -

20

25

30

ходом сумматора 5, а выход - с вторыми входами пускового 8 и реагирующего 6 органов, первьй логический элемент у. 11, первый и второй входы которого соединены с выходами пусково- ю го 8 и реагирующего 6 органов, а выход - с входом выходного органа 12, два. компаратора 13 и 14, второй логический элемент И 15, первый вход которого соединен с выходом первого ком-15 паратора 13, первый расширитель 16 импульсов, выход которого соединен с входом логического элемента НЕ 17,, а выход последнего - с-третьим входом первого логического элемента 11, блок 18 дифференцирования, вход которого соединен с незаземленным концом дифференциального сопротивления 9 нагрузки, формирователь 19 опорного напряжения, выход которого соединен с инвертирующим выходом первого компаратора 13, ждущий мультивибратор 20, вход которого, как и вход первого расширителя 16 импульсов, соединен с выходом второго элемента И 15. Первый и второй выходы ждущего мультивибратора 20 соединены соответственно с BTOpbiM и третьим входами формирователя 19 опорного напряжения, блок 21 задания уставки, первый вход которого, как и первый вход формирователя 19 опорного напряжения и неинвертирующий вход первого компаратора 13, соединен с выходом сумматора 5, а выход - с инвертирующим входом второго компаратора 15, неинвертиру1дщий вход которого соединен, с выходом блока 18 дифференцирования через второй выпрямитель 22, первый транзисторный ключ 23 с задержкой на возврат, блок 24 задержки, вход которого соединен с выходом первого компаратора 13, а выход - с первым входом третьего логического элемента И 25, второй вход которого соединен с выходом инвертора 17, выход --с входом второго расширителя 26 импульсов,, выход которого в свою очередь соединен с входом второго транзисторного ключа 27, выход которого соединен с объединеншл катодами разделительных диодов 28 и 29, а,аноды последних подключены соответственно к выходу блока 10 нелинейности и второму входу блока 21

35

40

45

50

55

цательного фронта (СОФ) 33, четвертый логический элемент И 34, формир ватель короткого импульса (ФКЯ) 35, RS-триггер, 36, блок начальной установки (ВНУ) 37 и третий транзисторный ключ 38.

Каждый.из трех входов элемента ШШ 32 соединен с выходом первого расширителя импульсов (РИ) 16 в соо ветствующей фазе и объединены с соответствующими входами СОФ 33, а вы ход элемента ИЛИ 32. соединен с перв входом четвертого элемента И 34 и в дом ФКИ 35, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И 34 и с S-входом RS-триггера (с и версными входами) 36, Q-выход котор го соединен с третьим входом четвер того элемента И 34,- R-вход RS-триг гера 36.соединен с выходом СОФ 33, дополнительный установочный вход RS триггера соединен с выходом БНУ 37, вход третьего транзисторного ключа соединен с выходом четвертого элемента И 34, а выход - с допблнитель ньпФ входами выходных органов 12 ка дой из фаз реле защиты.

Элемент ИЛИ 32 может быть вьшолн в виде трех днодов и резистора, оди конец которого заземлён, а другой с динен с объединенными катодами диод и.является выходом элемента iUM 32 входами которого являются аноды ука занных диодов.

СОФ 33 вьшолнен в виде резистора трех диодно-емкостных цепочек, в к дой из которых соединены последова тельно одна, обмотка конденсатора и анод диода, катод которого являетс входом СОФ 33, .а вторые обмотки эт конденсаторов объединены между соб являясь выходом СОФ 33, и соединен с одним концом резистора, рторой конец которого соединен с плюсом и точника питания..

БНУ 37, служащ1г1й для исходной у новки положения RS-триггера 36 при включении питания5 может быть выпо нен в виде последовательно соедине го конденсатора и резистора, один конце которого соедине:: с плюсом и точника питания, а другой - с одно обкладкой конденсатора, другая обкладка которого заземлена.

задания уставки Идентичную структуру имеют фазы защиты 30 и 31, В устройство дополнительно вве-f

дены элемент ИЛИ 32, селектор отри1то папт-т1ПТ п . ЧйТЯЙП -

0

5

0

5 35

40

45

50

55

цательного фронта (СОФ) 33, четвертый логический элемент И 34, формирователь короткого импульса (ФКЯ) 35, RS-триггер, 36, блок начальной установки (ВНУ) 37 и третий транзисторный ключ 38.

Каждый.из трех входов элемента ШШ 32 соединен с выходом первого расширителя импульсов (РИ) 16 в соответствующей фазе и объединены с соответствующими входами СОФ 33, а выход элемента ИЛИ 32. соединен с первым входом четвертого элемента И 34 и входом ФКИ 35, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И 34 и с S-входом RS-триггера (с инверсными входами) 36, Q-выход которого соединен с третьим входом четвертого элемента И 34,- R-вход RS-триггера 36.соединен с выходом СОФ 33, а дополнительный установочный вход RS- триггера соединен с выходом БНУ 37, вход третьего транзисторного ключа ЗВ соединен с выходом четвертого элемента И 34, а выход - с допблнитель- ньпФ входами выходных органов 12 каждой из фаз реле защиты.

Элемент ИЛИ 32 может быть вьшолнен в виде трех днодов и резистора, один конец которого заземлён, а другой соединен с объединенными катодами диодов и.является выходом элемента iUM 32, , входами которого являются аноды указанных диодов.

СОФ 33 вьшолнен в виде резистора и трех диодно-емкостных цепочек, в каждой из которых соединены последовательно одна, обмотка конденсатора и анод диода, катод которого является входом СОФ 33, .а вторые обмотки этих конденсаторов объединены между собой, являясь выходом СОФ 33, и соединены с одним концом резистора, рторой конец которого соединен с плюсом источника питания..

БНУ 37, служащ1г1й для исходной установки положения RS-триггера 36 при включении питания5 может быть выполнен в виде последовательно соединенного конденсатора и резистора, один конце которого соедине:: с плюсом источника питания, а другой - с одной обкладкой конденсатора, другая обкладка которого заземлена.

15

20

25

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При режиме внешнего несимметрично- го к.з, все блоки всех фаз реле запщ- , ты в течение 6-8 мс работают так же, как в известном устройстве, а именно, логическим элементом И 15 зафиксируется качественный признак внешнего к.з. (совпадение скачкообразного изме- д нения токов плеч и паузы в производной диФЛерен1щального тока) и через первый РИ 16 и инвертор 17 сигналом от блока 15 заблокируется срабатывание логического элемента И 11 и реле в поврежденных фазах будет надежно заблокировано. Но при внешнем несимметричном к.з. в неповрежденной фазе из-за отсутствия токов в этом время такой блокирую1чий сигнал не формируется, а. спустя определенное время (6-8 мс) один из ТТ неповрежденной фазы насыщается от взаимодействия с ТТ других фаз и по его вторичной об- мотке начинает протекать ток. Это яв- ление дает признак внутреннего к.з. в данной неповрежденной фазе при пе- реходном процессе внешнего несимметричного К.З-. и может привести к несе-. лективному срабатыванию захциты.

71ля предотврахцения этого в заи1ите введен дополнительный канал блокировки реле при насьт(ег,ии ТТ неповрежденной фазы, который работает следуюпщм образом. При внешнем несимметричном к.з. на входы элемента ИЛИ 32 поступают блокир то|цие импульсы Запрет с выхода логической части тех фаз, где зафиксировано внешнее к.з. При любом количестве и сочетании сработавших фаз элемент ИЛИ 32 вьщает свой сигнал на первый вход элемента И 34 и на вход ФКИ 35, с выхода которого импульс лог. О в течение 5 мс поступает на второй вход элемента И 34 и на S-вход RS-триггера 36, который переключается и выдает с Q-вькода сигнал лог. 1 на третий вход элемента И 34. При появлении лог.1 на всех трех входах элемента И 34 с его выхода поступает сигнал на транзисторный ключ 38, который блокирует срабатывание выходных органов 12 всех трек фаз, тем самым предотвращая неселективное срабатывание защиты при насьщении ТТ неповрежденной фазы. Та- КИМ образом, на перкпм и третьем вхот дах элемента И 34 сигналы лог.1 устанавливаются сразу после фиксации

5

0

5

0

5

Q

45

внешнего несимметричного к.з., а на втором входе - по истечении времени 3 мс. Это обусловлено тем, что блокирование до насыщения ТТ неповрежденной фазы недопустимо, поскольку при несимметричном режиме внутреннего к.з. логическая часть неповрежденной фазы может сформировать сигнал Запрет под действием сквозных первичных токов неповрежденной фазы и защита будет заблокирована при к.з. в зоне защиты.

При внутреннем симметричном и несимметричном к.з. импульсы срабатывания реагирующего 6 и пускового 8 органов поврежденных фаз при сохранении лог. 1 ип Бькоде элемента ПЕ 17 (отсутствие сигнала Запрет) обеспечат срабатывание злр. И 11 до формирования сигнала блокирования, и вькодное устройство за время 5 мс зафиксирует срабатываьше защиты и сформирует импульс достаточной длительности для отключения к.з.

При пер еходе внешнего к.з. во внутреннее логические части поврежденных фаз реле, как и в известном устройстве, способны переориентироваться и снять ,т1 Запрет : по истечении времени РИ 16 (25 мс) элемент ПЕ 17 вернется в исходное положение лог. 1 . При этом п npyi oi i попрек-ченной фазе сигнал Запрет может сохраниться,

IJ таком режиме сигнпл В.чокирова- )ие должен бьгП) с.ня-г. С птой целью сигнапы noj aioTcn на входы СОФ 33, которий , ;илт на И-зход RS триггера короткий сигнал лпг. О в случае БО П: -а :а хотя трех Бходн| Г-: стенало сок(1го УРО11НЯ (лог. (лог. О) . ЭТИ.; про1 31но;и - гся 13 исходное

0

5

Сил o: ,:ioro из 1 Запрет с вы- I ) на низкий iTKHM сигналом исл включение триггера на его Q-выходе буд,ет логч О, что ирипедет к исчеззшпени: . сигнала на выкоде элсме; та И 34, закрытию транзисторного ключа 3S и снятию блокирования вьп-:одг1 :К ycTpoiicTi 12 цсех трех фаз реле.

Аналогично происходит возврат в исходное состояние описанного .допол- HHYGJibiioro Ka ia:ia блокирования после отключен -:я внешнего к.з. Для установки триггера Б исходное определенное состояние при выдаче питания предусмотрен БНУ. соедикенньп с дoпoлнитeл яым установочньм входом RS-триггера и

предусматриваюрщй небольшую временную задержку сигнала лог. 1 по этому входу после выдачи питания, тем самым обеспечивающий определенное исходное .состояние К8- триггера.

Таким образом, предлагаемое устройство диф(})еренциальной защиты благодаря введению дополнительного канала блокирования выходных органов всех фаз защиты в режиме внешнего несимметричного к.з. при насыщении трансформатора тока неповрежденной фазы обеспечивает повышение селективности в указанных сложных переходных про- цессах с учетом взаимодействия трансформаторов тока по вторичным цепям, что позволяет снизить ущерб от непра- вильного -отключения объекта при повреждениях вне его зоны,

Формула изобретения

Устройство для дифференциальной защиты по авт.св. № 1Л29212, о т - л и чающееся тем, что, с целью повышения селективности при несимметричных коротких, замыканиях вне зоны защиты и насыщении трансформатора тока неповрежденной фазы, в него

дополнительно введены логический элемент ИЛИ, селектор отрицательного фронта, четвертый логический элемент И, формирователь короткого импульса, RS-триггер с установочным входом, блок начальной установки и третий транзисторнь1й ключ, при этом каждый из трех входов логического элемента ИЛИ и селектора отрицательного фронта объединены между собой и соединены с выходами первых расширителей импульсов соответствующих фаз а выход элемента ИЛИ соединен с пер- вым входом четвертого элемента И и с входом формирователя короткого импульса, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И и S-вкодом RS-триггера, неинверсньй выход которого соединен с третьим входом четвертого элемента И, R-вход RS-триггера соединен с выходом селектора отрицательного фронта, а установочный вход RS-триггера - с выходом блока начальной установки, выход четвертого элемента И соединен с входом третьего транзистора того ключа, выход которого соединен с блокируюпш- ми входами выходных органов каждой из фаз дифференциальной защиты.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите электроустановок. Цель изобретения - повышение селективности при несимметричных к.з. вне зоны защиты и насыщении ТТ неповрежденных фаз. Указанная цель достигается путем выполнения дополнительного канала блокировки выходных органов всех фаз защит, на вход которого поступает сигнал с выхода логической части тех фаз защиты, где зафиксировано внешнее к.з. и через 3 мс дополнительный канал заблокирует все фазы защиты. 1 ил.