Устройство для дифференциальной защиты с торможением Советский патент 1992 года по МПК H02H3/28 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите и может быть использовано для устройства дифференциальной защиты сборных шин; ошиновок, трансформаторов и других обьектов.

В качестве основной защиты этих объектов применяется дифференциальное реле типа ДЗТ11, содержащее рабочую и тормозную цепь. Недостатком устройства является его низкая селективность при повышении чувствительности, что вызвано необходимостью отстройки от переходных гоков небаланса.

Наиболее близкой по технической сущности и принятой за прототип является дифференциальная защита шин, содержащая: схему формирования дифференциального и тормозного токов, состоящую и трансформаторов тока, диодных полумостов и резисторов амплитудный детектор АД с сумматором на входе и два реагирующих органа (канала). С помощью сумматора на входе амплитудного детектора осуществляется формирование горизонтального участка тормозной характеристики защиты.

К недостаткам указанного устройства может быть отнесена его невысокая чувствительность.

При удаленных внешних коротких замыканиях (КЗ) с малыми токами на время переходного процесса (0,1-0,3 м) в защите возникают токи небаланса, а торможение может отсутствовать, т.к. сумма токов плеч, определяющая тормозной сигнал, может оказаться близкой к 1 определяющего уставку начала торможения. Поэтому начальный ток срабатывания должен быть больше, чем указанные токи небаланса, что ограничивает чувствительность защиты к КЗ в зоне ее действия.

Целью изобретения является повышение чувствительности устройства.

На фиг.1 изображена блок-схема для дифференциальной защиты; на фиг.2 -тормозные характеристики устройства.

Устройство содержит 1 - блок формирования дифференциального и тормозного сигналов; 2 - амплитудный детектор: 3 - инерционное звено; 4 - усилитель-ограни(Л

С

-Ч

00

XI ел ю

читель; 5 - сумматор; 6 - реагирующий орган.

Устройство работает следующим образом.

Общий коэффициент передачи последовательных звеньев 3,4 выбирается несколько меньшим 1, что обуславливает неполную компенсацию сигнала на выходе сумматора 5. Поэтому тормозная характеристика защиты (на фиг.2) на начальном участке имеет наклон (отрезок 1 на фиг.2). Для наглядности начальный участок показан на фиг.2б в увеличенном масштабе.

При токе 1 (.ком) сигнал на выходе усилителя-ограничителя 4 не меняется с ростом IT, приращение 1т полностью передается на выход сумматора как при медленном, так и при скачкообразном изменении 1Т. Наклон тормозной характеристики увеличивается (прямая 1). Таким обра- -зом, тормозная характеристика, снимаемая при медленном изменении токов IT, д (t с состоит из двух наклонных линейных отрезков 1 и 1 .

В нормальном режиме работы защищаемого объекта его тормозной сигнал находится в точке нагр, либо левее этой точки. Соответствующий установившийся ток небаланса определяется кривой нб.уст. Ток срабатывания 1Д1 защиты, соответствующий в данном режиме торможению 1нагр.ном, должен быть больше соответствующего значения 1н6уст 1.

При внезапном внешнем КЗ скачоктор- мозного тока вызывает увеличение тока срабатывания 1Д в соответствии с отрезком 1 тормозной характеристики. Отстройка защиты от возможного относительного увеличения тока небаланса в переходном режиме достигается за счет увеличения наклона тормозной характеристики при переходе на отрезок 1.

Рассмотрим работу устройства при внешнем КЗ малой кратности, когда ток нагрузки до КЗ был меньше номинального тока. В этом случае перед КЗ рабочая точка находится на прямой нб.устр в точке с абсциссой 1Т 1нагр 1 (см. фиг.2). При возникновении внешнего КЗ скачок тока в первый момент из-за влияния инерционного звена 3 не компенсируется (на выходе усилителя- ограничителя 4 нулевой сигнал). Скачок тока IT полностью передается на выход сумматора 5. Ток срабатывания устройства в этот момент соответствует динамической тормозной характеристике 5, параллельной 1 и расположенной левее. Абсцисса точки излома динамической тормозной характеристики равна нагр. причем точка излома лежит на отрезке 1 .

Первые несколько периодов в дифференциальной цепи возникает переходный ток небаланса (кривая нб.пер), однако динамическая тормозная характеристика обеспечивает отстройку защиты. Постепенно ток компенсации на выходе узла 4 растет, и динамическая тормозная характеристика смещается вправо, повышая чувствительность защиты. При этом тормозная характер(истика переходит в статическую (от 1-5 к 1-1), а ток небаланса спускается с кривой нб.пер. на кривую 1нб.ует (показано стрелками). Отстройка защиты автоматически обеспечивается в течение всего переходного процесса.

Рассмотрим режим КЗ в зоне защиты. Наихудшие для чувствительности защиты условия возникают, если предварительно имел место номинальный режим нагрузки, увеличивающий торможение. В данном режиме чувствительность можно оценить значением тока чувствительности 1д.Чувств. полученным пересечением участка 1 динамической тормозной характеристики с отрезком, соединяющем рабочие точки: до КЗ

с координатами (нагр.ном; 1нб.уст.1)и после КЗ (обозначенную КЗ). Независимо от предварительного тока нагрузки значение д.чувств. постоянно. Для сравнения чувствительности предлагаемого устройства с чувствительностью прототипа на фиг.2а,б пунктиром показана тормозная характеристика последнего. Т.к. для прототипа необходимо выполнить условие отстройки от переходного тока небаланса .пер1, его

тормозная на начальном участке, определяющем чувствительность защиты, характери- стика проходит выше тормозной характеристики предлагаемого устройства, и соответственно его ток чувствительности

д.чувств .чувств. При больших токах КЗ в зоне защиты и отсутствия предварительного тока нагрузки, как следует из фиг.2а, динамическая тормозная характеристика может проходить выше характеристики прототипа, однако увеличение тока срабатывания составляет доли номинального тока и практически не сказывается на работе защиты, т.е. кратность дифференциального тока КЗ остается большой (более 2) по отношению к току срабатывания и, кроме того, монотонно возрастает с ростом этого тока.

Использование данного решения в уст- ройствах дифференциальной защиты позволяет повысить чувствительность защиты, а следовательно уменьшить ущерб, вызванный разрушением высоковольтного оборудования, установленного в зоне действия данной защиты.

Формула изобретения Устройство для дифференциальной защиты с торможением, содержащее блок формирования дифференциального и тормозного сигналов, при этом дифференциальная цепь подключена к неинвертирующему входу реагирующего органа, а тормозная цепь - к входу амплитудного детектора, о т- личающееся тем. что, с целью повышения чувствительности, дополнительно введены последовательно включенные инерционное звено, усилитель-ограничитель и через инвертирующий вход - сумматор, при этом выход амплитудного детектора соединен с входом инерционного звена и с неинвертирующим входом сумматора, выход которого соединен с инвертирующим входом реагирующего органа.

Использование: для устройств дифференциальной защиты сборных шин, ошиновок, трансформаторов и других обьектов. Сущность изобретения: при удаленных внешних коротких замыканиях с малыми токами в защите возникают токи небаланса, а торможение может отсутствовать, путем увеличения тормозного сигнала на время протекания переходяоТоИроЦеСса достигается повышение чувствительности защиты. 2 ил.

TL

L

№

Фиг. 7

А

InflfOi .

а