Устройство для блокировки дифференциальной защиты генератора автономной энергосистемы при повреждениях соединительных проводов Советский патент 1991 года по МПК H02H3/08 H02H11/00 

ФивЛ

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

Целью изобретения является повышение надежности работы при внешних коротких замыканиях.

На фиг.1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства при трехфазном КЗ в зоне защиты.

Устройство содержит трансформаторы 1-6 тока, установленные в фазах защищаемого генератора со стороны выводов и нейтрали, промежуточные трансформаторы 7-12 тока, первичные обмотка которых подключены к вторичным обмоткам соответствующих трансформаторов тока, а вторичные обмотки, шунтированные резисторами 13 - 18, подключены к входам первого сумматора 19. К выходу последнего подключены последовательно соединенные первый выпрямитель 20, первый компаратор 21, элемент 22 выдержки времени, элемент ЗАПРЕТ 23, расширитель 24 импульсов и выходной орган 25. Входы второго 26, третьего 27 и четвертого 28 выпрямителей подключены соответственно к вторичным обмоткам промежуточьых трансформаторов 10,11 и 12 тока, а выходы подключены к входам второго сумматора 29, к выходу которого подключены соединенные последовательно амплитудный детектор 30 и второй компаратор 31. Выход последнего подключен к управляющему входу элемента ЗАПРЕТ 23.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме (устройство находится в статическом состоянии) по первичным обмоткам трансформаторов 1 - б тока протекают гоки нагрузки генератора. На резисторах 13 - 18 создаются падения напряжения, пропорциональные первичному току соответствующего трансформатора тока. Эти напряжения, имеющие одинаковую амплитуду и сдвинутые друг относительно друга на 120°, поступают на вход первого сумматора 19. Напряжение на его выходе в этом режиме определяется погрешностями трансформаторов тока и имеет малую величину. Далее оно выпрямляется первым выпрямителем 20 и поступает на вход первого компаратора 21. Порог срабатывания этого компаратора устанавливается равным 0,2 н. В рассматриваемом случае напряжение на входе первого компаратора 21 не превышает порога его срабатывания и на его выходе присутствует нулевой сигнал. Элемент 22 выдержки времени служит для повышения помехоустойчивости устройства, отстройки от импульсных помех. Выдержка времени элемента 22 принята равной 2 мс. На выходе элемента 22 выдержки времени присутствует сигнал О, как и на выходе первого компаратора 21. Напряжения с резисторов 16. 17 и 18, пропорциональные токам фаз гене0 ратора со стороны нейтрали, поступают на второй 26, третий 27 и четвертый 28 выпрямители. Выпрямленные напряжения суммируются вторым сумматором 29, после чего происходит сглаживание сигнала амплиту5 ды детектором 30. Пульсация напряжения на его выходе имеет малую величину, и значение напряжения на выходе амплитудного детектора 30 близко к максимальному s течение периода значению напряжения на вы0 ходе второго сумматора 29, которое равно 2 Um, где Um амплитуда падения напряжения на резисторах 16,17 и 18. Коэффициент передачи амплитудного детектора принят равным Ка.д. 0,5. С выхода амплитудного

5 детектора 30 постоянное напряженке подается на вход второго компаратора 31. Порог его срабатывания выбирается таким, чтобы при увеличении тока защищаемого генератора он срабатывал позже первого компара0 тора 21. Порог срабатывания компаратора 31 принят равным (1,5 - 2) н. В рассматриваемом случае сигнал на выходе второго компаратора 31 равен О, при элемент ЗАПРЕТ разрешает прохождение сигнала

5 от элемента 22 выдержки времени к расширителю 24 импульсов. На выходе которого так же, как и на выходе выходного органа, будет сигнал О. Устройство е блокирует дифференциальную защиту.

0 При обрыве или зямыкании на корпус соединительного провода от одного из трансформаторов тока исчезает напряжение на шунтирующем сопротивлении соответствующего промежуточного трансформатора тока.

5 Вследствие этого на выходе первого сумматора 19 появляется синусоидальное напряжение, амплитуда которого равна Um. Выпрямитель 20 выпрямляет его, и далее пульсирующее напряжение поступает на пер0 вый компаратор 21.

Если происходит обрыв или замыкание на корпус соединительного провода от одного из трансформаторов тока 1, 2 или 3. максимальное значение напряжения на вы5 ходе второго сумматора 29 остается равным 2 Um. Если же происходит повреждение соединительного провода от одного из датчиков 4, 5 или 6, то максимальное значение напряжения на выходе второго сумматора 29 несколько уменьшается и становится

равным УЗ Um. Величина постоянного напряжения на выходе амплитудного детекУЗтора 31 соответственно Um и -у Um

- 0,86 Dm. Компаратор 31 не срабатывает, сигнал на его выходе равен О. На выходе первого компаратора 21 присутствует импульсный сигнал частотой 100 Гц. Длительность импульсов зависит от тока нагрузки генератора. Если ток нагрузки превышает 0,2 IH. длительность импульсов превышает 2 мс. на выходе элемента выдержки времени 22 также появляется импульсный сигнал, который через открытый элемент ЗАПРЕТ 23 поступает на расширитель 24 импульсов, на выходе которого появляется постоянный сигнал 1. вызывающий срабатывание выходного органа 25. Минимальный ток нагрузки, при котором срабатывает устройство, составляет 0,2 н. Время срабатывания устройства при повреждении соединительных проводов зависит от момента времени, в который произошло повреждение, и составляет 2-12 мс.

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), трансформатор тока работает с большей погрешностью, что вызывает появление напряжения на выходе первого сумматора 19, которое выпрямляется первым выпрямителем 20 и подается на вход первого компаратора 21. После возникновения КЗ напряжет/е на шунтирующих резисторах 16, 17 и 18, практически повторяет форму первичного тока трансформаторов тока 4, 5 и 6. Поэтому напряжение на выходе второго сумматора 29 достигает максимального значения через 10 мс после возникновения КЗ. Наличие апериодической составляющей в падении напряжения на резисторах 16,17 и 18 и насыщение трансформатора тока в одной из фаз приводит к появлению значительных пульсаций в выходном напряжении второго сумматора 29, но это не оказывает влияния на работу устройства, поскольку амплитудный детектор 30 сглаживает напряжение на уровне максимальной амплитуды. Насыщение трансформатора тока в фазе с наибольшей апериодической составляющей тока КЗ происходит не сразу, а спустя некоторое время после возникновения КЗ. В результате первый компаратор 21 срабатывает спустя 30 мс после начала КЗ, т.е. уже после того, как сработал второй компаратор 21. Это приводит к тому, что к моменту появления первого импульса на

выходе элемента 22 выдержки времени элемент ЗАПРЕТ 23 оказывается закрытым управляющим сигналом с второго компаратора 31. Сигнал не проходит на расширитель 24

импульсов, в-, ходной орган 25 не срабатывает. Устройство не оказывает влияния на работу дифференциальной защиты генератора. При приближена места КЗ к генератору увеличивается ток КЗ. Насыщение трансформатора тока в фазе, имеющей максимальную апериодическую составляющую, наступает быстрее, соответственно первый компаратор 21 срабатывает рзньше. Но к ложному срабатыванию устройства это не приводит. Даже в

случае одновременного срабатывания обоих компараторов прохождение сигнала на расширитель 24 импульсов блокируется, так как элемент ЗАПРЕТ 23 стоит после элемента 22 выдержки времени. После устранения перегрузкм первый и второй компараторы возвращаются в исходное состояние, устройство работает, как описано выше.

В предлагаемом устройстве трансфер- матеры тока и промежуточные трансформаторы тока могут быть общими для устройства блокировки и для устройства дифференциальной защиты.

30

Формула изобретения

Устройство для блокировки дифференциальной защиты генератора автономной энергосистемы при повреждениях соединительных проводов, содержащее датчики то5 ка, предназначенные для установки в каждой фазе со стороны линейного вывода и нейтрали генератора, промежуточные трансформаторы тока, вход каждого из которых подключен к выходу соответствующе0 го датчика тока, а выходы подключены к соответствующим входам первого сумматора, к выходу которого подключен первый выпрямитель, последовательно соединенные первый компаратор и элемент выдерж5 ки времени, последовательно соединенные расширитель импульсов и выходной орган, выход которого является выходом устройства, к выходам проме; уточных трансформаторов тока соответствующей фазы со

0 стороны нейтоали генератора подключены входы второго, третьего и четвертого выпрямителей, выходы которых подключены к соответствующим входам второго сумматора, выход которого соединен с входом ампли5 тудного детектор, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе при внешних коротких замыканиях, дополнительно введены элемент ЗАПРЕТ и второй компаратор, при этом выход первого выпрямителя подключен к входу первого

компаратора, к выходу амплитудного детектора подключен второй компаратор, выход которого соединен с управляющим входом

элемента ЗАПРЕТ, который включен между выходом элемента выдержки времени и входом расширителя импульсов.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите автономных энергосистем. Цель изобретения - повышение надежности работы при внешних коротких замыканиях. Поставленная цель достигается тем, что к выходу амплитудного детектора 30 подключен вход второго компаратора 31, выход которого соединен с управляющим входом элемента ЗАПРЕТ, включенного между выходом элемента выдержки времени 22 и входом расширителя импульсов 24. 2 ил,

20. 21

пппппп

22

п п пшпг

29

31 25

t i