Устройство для токовой защиты электроустановки переменного тока Советский патент 1991 года по МПК H02H3/08 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите электроэнергетических систем, и может быть использовано в качестве измерительных органов тока защит линий, трансформаторов, генераторов и других элементов.

Цель изобретения - повышение надежности работы, достигаемой за счет снижения погрешности и устойчивости функционирования при насыщении измерительных трансформаторов тока, повышения быстродействия и снижения времени возврата в исходное состояние.

На фиг.1 показана структурна схема устройства: на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства при токе меньше тока уставки (фиг.2,а) и при токе больше тока уставки (фиг.2,6); на фиг.З - характеристика, определяющая зависимость тока срабатывания 1ср от токовой погрешности f трансформаторов тока.

Устройство (фиг.1) содержит датчик тока 1, за датчик уставки 2, фазоповоротное звено 3, состоящее, например из последовательно включенного резистора 4 и конденсатора 5 с заземленной средней точкой, формирователи прямоугольных импульсов 6,7, интеграторы 8,9, сумматор 10, пороговый элемент 11 и выходной элемент 12.

Фазоповоротное звено может быть выполнено и по другим схемам как на пассивных элементах, так и с использованием активных элементов.

Формирователь прямоугольных импульсов в общем случае может включать в свой состав усилитель-ограничитель, частотные фильтры и собственно формирователь.

При отсутствии тока напряжение на выходе фазоповоротного звена равно нулю, а формирователей прямоугольных импульсов, интеграторов и сумматора имеет максимальное отрицательное значение.

Рассмотрим функционирование устройства при следующих условиях 151уср (фиг.2,а) и l lycip (фиг.2,6). На фиг.2а.б

Ё

О

vj

С

с

СА.

сплошными линиями показаны временные диаграммы, соответствующие установившемуся процессу, а пунктирными линиями - для начального периода короткого замыкания (КЗ).

В первом случае (lЈl Iyer) время превышения сигналом заданного значения ( ± УФ) равно времени превышения (для сигнала с частотой сети (fc- 50 Гц это соот- ветстоует 0,005 с). Фазоповоротное звено 3 обеспечивает сдвиг напряжений Ue и U на угол, равный л/2 (при этом возможен и другой фазовый сдвиг). В рассматриваемом случае импульсы превышения одного сигнала (Ue) совпадают с импульсами непревышения другого сигнала (U) и, следовательно, на выходе интеграторов 8 и 9 будут совпадать максимумы и минимумы напряжений. Суммирование сигналов Ua и Ug дает на выходе сумматора нулевое напряжение, не превышающее напряжение срабатывания порогового элемента 11.

При выполнении условия (1уст время превышения больше времени непревышения, что приводит к тому, что среднее значение напряжения на выходах интеграторов 8,9 имеет постоянную составляющую положительного знака и, как следствие, то же можно отметить и для сумматора 10. Напряжение на выходе сумматора Ую превышает напряжение срабатывания Ucp порогового элемента 11 и он срабатывает, что вызывает появление сигнала на выходе выходного элемента.

Размах колебаний напряжения на выходе сумматора 10 меньше колебаний напряжения интеграторов 8,9, что позволяет уменьшить коэффициент возврата порогового органа 11 и, как следствие, уменьшить время возврата измерительного органа в исходное состояние после исчезновения условий для срабатывания. Коэффициент возврата данного измерительного органа может достигать значения .

Рассмотрим работу измерительного органа в начальный период КЗ.

Появление положительных импульсов на выходах формирователей 6 и г приводит к изменению выходных сигналовУв и U g интеграторов 8,9. В первом случаеМуст (фиг.2.а) напряжение на выходе сумматора г 10 не достигает напряжения срабатывания, а во втором случае (фиг.2,6) напряжение U io достигает напряжения срабатывания.

Время срабатывания рассматриваемого измерительного органа (ИО) менее подвержено влиянию фазы включения. Это положение подтвержается диаграммами на

-

фиг.2,6 при их сравнении для рассматриваемого измерительного органа с двумя каналами интегрирования и с одним каналом интегрирования. Уровень срабатывания порогового органа ИО с одним каналом интегрирования соответствует значению

напряжения Ucpo. В первом случае при ну. левой фазе включения время срабатывания

, ИО с одним каналом равно времени сра0 батывания tsi рассматриваемого ИО. При других фазах включения, например я/2 , что соответствует напряжению Us время срабатывания t$3 больше времения срабатывания tsl.

5 Напряжение срабатывания UCp составляет значение (0,1 - 0,2) Ucpo, которое может быть определено

Ucpo ивыхмакс lt /f .

где tn - время превышения заданного уровня иф и равно четверти периода частоты защищаемой сети; т - постоянная времени RS-цепей интеграторов 8,9; ивыхмах 5 максимальное значение напряжения на выходе формирователей прямоугольных импульсов 6,7,

Характеристика, изображенная на фиг.З, иллюстрирует меньшую зависимость

0 тока срабатывания данного устройства (кривая а) по сравнению с ИО с одним каналом интегрирования (кривая /). При этом в состав обоих ИО включались частотные (полосовые) фильтры, а их отсутствие приводит

5 к еще большей разнице между характеристиками. Испытания также подтверждают большую устойчивость ИО с двумя каналами по сравнению с ИО с одним каналом, что выражается в постоянстве выходного сигна0 ла по сравнению с импульсным сигналом последнего.

Таким образом.введение фазоповорот- ного звена, второго каьала интегрирования, сумматора во взаимосвязи с другими эле5 ментами И0 позволяет повысить надежность его работы как за счет повышения быстродействия (уменьшения времени срабатывания и возврата), так повышения устойчивости функционирования при

0 насыщениях измерительных трансформаторов тока.

Формула изобретения Утройство для токовой защиты элэктро- 5 установки переменного тока, содержащее датчик тока, ко вторичной обмотке которого подключены входы задатчика уставки, последовательно соединенные первый форми- рователь прямоугольных импульсов и первый интегратор, последовательно соединенные пороговый элемент и выходной элемент, выход последнего является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, дополнительно введены фазоповорот- ное звено, последовательно соединенные второй формирователь импульсов, второй интегратор и сумматор, при этом к выходам

задатчика уставки подключены входы фаэо- поворотного звена, первый и вторгй выходы которого подключены к входам соответственно первого и второго формирователей прямоугольных импульсов, к второму входу сумматора подключен выход первого интегратора, выход сумматора соединен с входом порогового элемента.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите электроустановки от токов короткого замыкания. Цель изобретения - повышение надежности работы. Цель достигается подключением последовательно включенных формирователей прямоугольных импульсов и интеграторов к выходам фазоповоротного звена, напряжения на выходе которого сдвинуты относительно друг друга на угол 90° электрических градусов на основной частоте контролируемого сигнала. 3 ил.

-Up

Us

Us Ucpo

U-,

b

u«

Увых

PTF

r -

/и/ ,ii

Uio Чц

UH

1,0