Устройство для дифференциальной защиты шин автономной энергосистемы Советский патент 1992 года по МПК H02H3/28 

ел

с

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите автономных энергосистем. Цель изобретения - повышение надежности функционирования. Для повышения надежности функционирования введен амплитудный детектор 6, вход которого подключен к выходу блока формирования тормозного тока 5, а выход подключен ко второму входу первого сумматора 3. Чувствительность дифференциальной защиты составляет 0,5 1н. Время срабатывания 7- 10 мс. 3 ил.

б J

Фиг.1

44

О

Јь ГО

СЛ

И:юбретенп ; относится к .члектротехпи- ке, з именно к ззщиго автомомкых энергосистем, и пригоняться для защиты UMIH и юн ;р;)оров автономных энергосистем.

Целью изоОр-ления яш чется повышение надежности функционирования дифференциальной 3; ii.liMTLi U.I И Н аВГСНОМНОЙ

энергосистемы.

На фиг. 1 покапана структурная схема предлагаемого устройгляз; и ч фиг. 2 и 3 - временные диаграмм;, работы при внешнем коротком замыкании (КЗ) и при КЗ в зоне защиты соо |гетстеенно.

Устройство для дифференциальной защиты содержит блок 1 формирован;,я дифференциального тока, сходы которого соответствующим образом подключены к вторичным обмоткам трансформаторов тока всех присоединений, а выход подключен к двухпслупериодному выпрямителю 2, выход которого подключен к псрзому 3 и второму 4 элементам сложения; блок 5 формирования тормозного тока, входы которого соответстпующим образом подключены к вторичным сбмоткам трансформаторов тока псех присоединений, о выход подключен к второму входу второго элемента 4 сложения. Следует отметить, что сигнал на выходе дзухполупериодного выпрямителя 2 имеет положительную полярность, а Сигнал на выходе блока 5 формирования тормозного тока - отрицательную. К выходу второго элемента А сложения подключен вход амплитудного детсгчторз 6, выход которого подключен к второму сходу первого злеме;пз 3 сложения. К а ы ходу последнего подключена цепь, ссстопщлл из включенных последовательно компаратора 7, элемента Ь выдержки времени, расширителя Э импульсов и выходного органа Ш.

Блок 1 формирования дифференциального т осуществляет суммирование мгновенных знзчепчй токов п;;еч защиты. Блок 5 формирования тормозного тока осуществляет суммирование модулей мгновенных значений токов плеч защиты.

Предлагаемое устройства для дифференциал.пой защиты тин работает следующим оиразом. В нормальном режиме (устройство находится в статическом состоянии) по питаемым присоединениям тин текут теки нагрузки, которые в сумме равны токам генераторов. В целом для шин выполняется условие баланса токов. На выходе блока 1 формирования дифференциального тока, а также на выходе двухлолупори- .одного рыпрл ми ( о пл 2 прпсутс т г-ует Ht-M ;j4i;r(. сигнал, определяемый по- rpeuiHOCTMO и 11( ПД нгич ностью параметров трансформаторов юса, установленных к присоедннсш .ях. На выходе блока 5 формирования тормозного тока присугстсуит сигнал, прогтсрциональный сквозному току

через шипы. Сигнал па пыхо.це блока 5 формирования тормозного тока значительно больше сигнала на выходе дяухполупериод- ного выпрямителя 2. Так как сигнал на выходе двухиолупериодного выпрямителя 2

имеет положительную полярность, а сигнал на выходе блока 5 формирования тормозного тока имеет отрицательную полярность, то сигнал на выходе второго элемента 4 сложения, а также на выходе амплитудного детектора 5 имеет отрицательную полярное)ь. Сигнал на выходе первого элемента 3 сложения тэкжс будет отрицательным. Компаратор 7 имеет положительный порог срабатывания, следовательно, в этом режиме он не срабатывает, соответственно не

срабатывают элемент 8 выдержки времени, расширитель 9 импульсов и выходной орган 10.

При внешнем КЗ (Фиг. 2) практически

весь ток. поступающий в шины от питающих присоединений, течет по поврежденному, например,.питаемому присоединению. Так как перегрузочная способность трансформаторов тока, устанавливаемых в пмтающих присоединениях, выше, чем у трансформаторов тока, устанавливаемых о питаемых присоединениях, а ток поврежденного присоединения в этом режиме превосходит токи питающих присоединений, то

трансформатор тока, установленный в поврежденном питаемом присоединении

насыщается раньше. Это приводит к появлению большого тока небаланса. На фиг. 2 показаны: ii - мгновенные значения приведонного суммарного тока питающих присоединений; 2 мгновенные значения вторичного тока трансформатора тока по- в.ре:кденного присоединения.

Кривые токов приведены для случая,

когда в токе КЗ имеется максимальная апериодическая составляющая. На выходе б/ю- к а 1 формирования тормозного тока имеется напряжение, пропорциональное разности t i -l;j (току небаланса). После выпрчмлениядвухполуперчоднымвыпрямителем 2 это напряжение подается на входы первого 3 и второго А элементе.. сложения. Из выходе блока 5 формирования тормозного тока присутствует тормозное напряжсмие. пропорциональное сумме 11 +12. Это напряжение лсдлется па второй яход второго элемента сл.г/.йнмя. Так как напряжение дпухполупериолсого оыпрямшсля 2 поло- жиюлы-ю. а напряжение на выходе блока 5 формирования тормозного токя отрицательно, то напряжение на выходе второго элемента сложения фактически является разностью указанных напряжений и имеет .форму отрицательных импульсов. Наибольший импульс появляется в начале каждого периода и вызван тем, что ток небаланса появляется на время ts позже по отношений к началу периода. Амплитудный детектор 6 сглаживает полученные импульсы на уровне максимальной амплитуды. Его выходное на- пэяжение затухает с постоянной времени 50-60 мс. Сглаженное напряжение поступает на второй вход первого элемента 3 сложения. Напряжения на входах первого элемента 3 сложения также имеет разную полярность, на его выходе получается пульсирующее напряжение отрицательной полярности. Так как порог срабатывания компаратора 7 больше нуля, он в этом режиме не сработает, не срабатывает соответст- венно элемент 8 выдержки времени, расширитель 9 импульсов и выходной орган 10. В режиме внешнего КЗ устройство дифференциальной защиты не срабатывает при глубоком насыщении трансформатора тока поврежденного присоединения.

Временные диаграммы работы устрой- ства при КЗ в зоне защиты приведены на фиг. 3, где 2 i i - сумма токов всех присоединений в предположении, что фазы токов всех присоединений совпадают. В этом режиме напряжения на выходах двухпо- лупериодного выпрямителя 2 и блока 5 формирования тормозного тока одинаковы по величине, но противоположны по знаку. Следовательно, напряжение на выходе второго элемента 4 сложения, а также ампли- тудного детектора б будет равно нулю, а напряжение на выходе первого элемента 3 сложения повторяет форму напряжения на выходе двухполупериодного выпрямителя 2. Так как указанное пульсирующее напря- жение имеет положительную полярность, то при превышении его мгновенными значениями порога срабатывания компаратора 7 на выходе последнего возникает сигнал 1. Элемент выдержки времени 8 имеет выдер- жку времени на срабатывание 5 мс и служит для увеличения помехоустойчивости устройства. Через 5 мс после поступления импульса на вход элемента 5 выдержки времени возникает сигнал Г на его выхо- де. Расширитель 9 импульсов увеличивает длительность импульсов, поступающих на его вход на время больше 20 мс. Расширитель 9 импульсов формирует из последовательности импульсов, поступающих на его вход, постоянный сигнал, который вызывает срабатывание выходного органа 10.

Чувствительность устройства для дифференциальной защиты определяется величиной порога срабатывания компаратора 4 и может достигать 0.5 1н. где 1н - номинальный ток питающего присоединения шин, Время срабатывания в пределах 7-10 мс.

При КЗ в зоне защиты в рассматриваемом режиме тормозное напряжение на выходе амплитудного детектора практически отсутствует. Наибольшая его величина может появляться в случае расхождения фаз питающих и питаемых присоединений. Но так как величина его будет незначительна, это приведет лишь к небольшому уменьшению длительности импульсов на выходе компаратора 7. Устройство в этом случае также срабатывает.

Так как тормозное напряжение на выходе амплитудного детектора в режиме внешнего КЗ значительно больше, чем в режиме КЗ в зоне защиты коэффициент передачи амплитудного детектора 6 можно сделать несколько больше 1, например в пределах 1,1-1,2. Это увеличит значение тормозного напряжения на выходе указанного элемента в режиме внешнего КЗ и еще больше повысит надежность функционирования дифференциальной защиты.

Формула изобретения Устройство для дифференциальной защиты шин автономной энергосистемы, содержащее датчики тока, предназначенные для подключения к каждому присоединению системы шин. выходы которых подключены к входам блоков формирования дифференциального и тормозного токов, к выходу блока формирования дифференциального тока подключен вход выпрямителя, компаратор и последовательно соединенные элемент выдержки времени, расширитель импульсов и выходной орган, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности функционирования, дополнительно введены первый и второй сумматоры и амплитудный детектор, при этом выход выпрямителя соединен с первыми входами первого и второго сумматоров, выход блока формирования тормозного сигнала подключен к второму входу второго сумматора, выход которого через амплитудный детектор соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого подключен к входу компаратора, выход последнего соединен с входом элемента выдержки времени.

.Л JU J

Л/УуЛлмУ

1 /V .

Ъ

Z

.ь

StSWit

A AVAV ,

Х7

t

A

Х7

0tf2.J