Устройство для защиты реактора статического тиристорного компенсатора Советский патент 1991 года по МПК H02H7/22 

О

VI о о о

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите электроустановок. Цель изобретения - упрощение устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введен ключ 3 с рабочим и управляющим входами, Это позволяет исключить установку дополнительного высоковольтного трансформатора напряжения и формировать тормозной сигнал в виде интеграла напряжения сети, поступающего через ключ, управление которым осуществляется нуль-органом, подключенным к выходу датчика тока реактора 1. В качестве рабочего сигнала взят ток в реакторе 15, и если разность мгновенных значений рабочего и тормозного сигналов превысит некоторый порог в течение заданного времени не менее чем дважды за период, устройство отключает реактор 15. 2 ил. fe

Я&сл. 1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам релейной защиты реакторов статических тиристорных компенсаторов (СТК) реактивной мощности.

Целью изобретения является упрощение устройства.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 эпюры поясняющие его работу.

Устройство содержит датчик тока реактора 1 в цепи защищаемого реактора, датчик 2 напряжения сети, ключ 3, рабочий вход которого подключен к выходу датчика 2 напряжения, интегратор 4, рабочий вход которого подключен к выходу ключа 3, сумматор 5, первый вход которого подключен к выходу интегратора 4, нуль-орган 6, соединенный входом с выходом датчика тока реактора 1, а выходом - с управляющими входами ключа 3 и интегратора 4, инвертор 7, вход которого подключен к выходу датчика тока реактора 1, а выход - к второму входу сумматора 5, выход которого подключен к последовательно соединенным компаратору 8, первому элементу 9 времени с задержкой на срабатывание, элементу 10 времени с задержкой на возврат, второму элементу 11 времени с задержкой на срабатывание и исполнительному элементу 12. Позициями на фиг. показаны шины 13 сети, высоковольтный выключатель 14, реактор 15, тиристорный ключ 16.

Ключ 3, при наличии на его управляющем входе сигнала высокого уровня, обеспечивает прохождение на выход сигнала, поступающего на рабочий вход от датчика 2 напряжения сети. При наличии на управляющем входе ключа 3 сигнала низкого уровня сигнал от датчика 2 напряжения сети через ключ 3 не проводит. Ключ 3 может быть выполнен на микросхеме 1КТ241 В или в виде аналогового ключа (3).

Интегратор 4 имеет рабочий и управляющий входы и формирует на выходе напряжение, пропорциональное интегралу сигнала, поступающего на рабочий вход, при наличии на управляющем входе сигнала высокого уровня. При поступлении на управляющий вход интегратора 4 сигнала низкого уровня происходит сброс выходного напряжения на нуль.

Нуль-орган б формирует выходной сигнал высокого уровня при наличии на входе ненулевого сигнала и выходной сигнал низкого уровня - при нулевом входном сигнале.

Компаратор 8 выполнен с двухполяр- ным порогом и формирует на выходе логический сигнал высокого уровня в интервале превышения входным сигналом любой полярности установленного порога.

Элемент 9 времени служит для задержки в появлении сигнала высокого уровня на выходе по отношению к моменту появления сигнала высокого уровня на его входе на

время мс для уменьшения влияния импульсных помех.

С помощью элемента 10 времени кратковременный сигнал с блока 9 расширяется на время мс, т. е. до поступления сигнала срабатывания в следующем полупериоде.

Элемент 11 времени служит для предотвращения ложных срабатываний при переходных процессах в элементах схемы.

Время 1з задержки выбирается большим длительности одиночного расширенного импульса с элемента 10 и составляет 15 мс. Устройство работает следующим образом,

В момент включения одного из тиристоров ключа 16 (при включенном выключателе 14) начинается переходный процесс в активно-индуктивной цепи с реактором 15.

В случае исправного реактора 15 доля

активной слагающей полного сопротивления по отношению к индуктивной слагающей мала (менее 0,5%) и активной частью его сопротивления можно пренебречь. При этом ток неповрежденного реактора 15 может быть представлен в виде интеграла из напряжения в сети в интервале времени протекания тока через реактор 15. Рабочий сигнал, пропорциональный действительному току в реакторе 15, от датчика тока реактора 1 поступает на вход нуль-органа 6 непосредственно и через инвертор 7 - на второй вход сумматора 5.

На первый вход сумматора 5 подается тормозной сигнал, пропорциональный току

неповрежденного реактора, формируемый с помощью интегратора 4, ключа 3 и нуль- органа 6. При наличии тока через реактор 15 на выходе нуль-органа 6 формируется сигнал высокого уровня, ключ 3 срабатывает и

обеспечивает прохождение с чгнала с выхода датчика 2 напряжения сети на вход интегратора 4, на выходе которого формируется тормозной сигнал.

В момент прекращения тока в реакторе

15 (выключения тиристорного ключа 16) на выходе нуль-органа 6 устанавливается сигнал низкого уровня и происходит запирание ключа 3, а также сброс выходного напряжения интегратора 4 на нуль.

Таким образом, к началу протекания тока через реактор 15 в следующем полупериоде, схема готова к работе, при этом накопления ошибки в интеграторе 4 не происходит.

В нормальном режиме рабочий и тормозной сигналы, поступающие на входы сумматора 5, равны по амплитуде и противоположны по знаку, ввиду чего выходное напряжение сумматора 5 равно нулю и, следовательно, компаратор 8 и устройство в целом остаются в несработанном состоянии.

При возникновении повреждения в любой части обмотки реактора 15 снижается его полное сопротивление и ток в цепи реактора 15, а следовательно и рабочий сигнал, возрастают по модулю.

Если замыкание в обмотке происходит в относительной близости вводов, то дополнительно происходит-изменение(уменьше- ние)угла реактора 15, ввиду чего ток в цепи реактора 15 сдвигается относительно напряжения на некоторый угол в сторону опережения.

Сформированный из напряжения сети тормозной сигнал при повреждении реактора 15 может изменяться только в сторону уменьшения. Это обуславливает возникновение напряжения рассогласования, равного разности между рабочим и тормозным сигналами на выходе сумматора 5. В случае превышения напряжением рассогласования уставки компаратора 8 на его выходе появляется сигнал высокого уровня. Если длительность этих сигналов больше времени ti задержки первого элемента 9 времени сигнал высокого уровня проходит на элемент 10 времени с задержкой, на возврат, осуществляющий увеличение длительности импульса на время мс. Расширенный импульс поступает на вход второго элемента 11 времени с задержкой на срабатывание мс.

Так как сигналы срабатывания повторяются в каждом полупериоде промышленной частоты и интервал между ними не превышает 10 мс, то расширенные элементом 10 времени импульсы перекрывают паузы между сигналами на его входе, ввиду чего на вход элемента 11 времени поступает непрерывный сигнал высокого уровня. Через время мс задержки элемента 11 этот сигнал проходит на исполнительный элемент 12, который воздействует на выключатель 14, производящий отключение реактора 15 от сети 13.

Если, например, в результате действия одиночного импульса помехи или переходного процесса в элементах схемы произошло кратковременное срабатывание

компаратора 8, то срабатывания устройства не произойдет, потому что длительность одиночного импульса расширенного элементом 10 времени меньше времени задержки

элемента времени 11, а для срабатывания устройства необходимо поступление двух импульсов подряд в смежных полупериодах.

При внешних повреждениях, например, при коротких замыканиях в сети, напряжение на реакторе 15 снижается, что приводит к уменьшению сформированного из него тормозного сигнала. Однако, одновременно происходит пропорциональное уменьшение тока через реактор 15 и, следовательно,

рабочего сигнала, ввиду чего равенство амплитуд и фазовый сдвиг 180° между тормозным и рабочим сигналами сохраняются и срабатывания устройства не происходит. Высокая чувствительность защиты при

повреждениях в любой части обмотки обеспечивается тем, что при замыкании небольшого числа витков обмотки изменение параметра реагирования - разности мгновенных значений рабочего и тормозного

сигналов обусловлено, главным образом, фазовым сдвигом между сигналами, з в случае замыкания значительного числа витков - различием их амплитудных значений. Данное решение позволяет упростить

лащиту реакторов статических тиристорных компенсаторов при сохранении высокой чувствительности и быстродействия. Формула изобретения Устройство для защиты реактора статического тиристорного компенсатора, содержащее датчик напряжения сети, датчик тока реактора, вход которого предназначен для включения в цепь питания реактора, а к выходу подключены входы инвертора и нульоргана, выходы которых подключены соответственно к первому входу сумматора и управляющему входу интегратора, выход последнего подключен к второму входу сумматора, выход которого подключен к последовательно соединенным компаратору, первому элементу времени с задержкой на срабатывание, элементу времени с задержкой на возврат, второму элементу времени с задержкой на срабатывяеие и исполнительному элементу, отличающееся тем, что. с целью упрощения устройства, в него дополнительно введен ключ, причем управляющий вход ключа подключен к выходу нуль-органа, рабочий вход - к выходу

датчика напряжения сети, а выход - к рабочему входу интегратора.