УСТРОЙСТВО ИЗБИРАТЕЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ПОСТОЯННОГО ТОКА Советский патент 1968 года по МПК H02H3/24 H02H3/06 

Даниое изобретение относится К области защиты линий электропередачи постоянного тока и представляет собой избирательную защиту, подключенную к линии через делитель напряжения и содержащую избирательный орган, реагирующий на длительность существования производной от .напряжения в начале линии при переходных процессах, исполнительный орган с датчиком импульсов и орган AFIiB. Отличительной особенностью изобретения является то, что с целью повыщения надежйости, в нем применен дополнительный избирательный орган, реагирующий на длительность существования установивщегося значения минимального напряжения в линии и содержащий блок минимального напряжения, последовательно включенный с блоком измерения времени существования минимального напряжения с разрядной цеггью для подавления выходного сигнала, и блок обратной связи, включенный между входом и выходом дополнительного избирательного органа, который шунтирует указанный орган после срабатывания защиты на время, необходимое для восстановления линейного напряжения выще уровня срабатывания дополнительного органа. Орган АПВ устройства содержит интегратор и исполнительный блок, выдающий сигнал постоянного отключения после накопления определенного числа импульсов в интеграторе. На фиг. 1 представлена функциональная блок-схема системы передачи постоянного тока с патентуемым устройством релейной защиты, а на фиг. 2 - принцициальная электрическая схема релейной защиты. Линия передачи соединяет выпрямительную / и инверторную 2 станции. К линии 3 подключен делитель напряжения 4, пониженное налряжение с которого подведено: к избирательному органу защиты, включающему в себя блоки 5, 6 к 7. Блок 5 представляет собой элемент минимального напряжения, который при уменьшении напряжения, снимаемого с делителя 4, «иже заданного уровня, выдает сигнал, например, в виде постоянного напряжения на входе блока 6, производящего измерения времени и обладающего свойствами конденсатора. Напряжение на этом конденсаторе будет, таким образом, характеризовать длительность сигнала, цоступающего с блока 5. Величина выходного сигнала блока 6 из.меряется блоком 7, который при достилсении входным сигналом заданного уровня создает сигнал, например, в виде короткого импульса, а подает его на датчик импульсов (генератор) 8, преобразующий этот сигнал в импульс определенной длительности. Далее этот Импульс подают на

управляющий электрод тиристора 9, включенного между землей и схемой управления выпрямительной станцией /. При открывании тиристора остальная часть импульса от генератора 8 проходит через основную цепъ тиристора и диод 10.

В данной схеме -использован дополнительный источник напряжения // и резистор 12, величина сопротивления которого достаточно велика, что|бы напряжение источника 11 не могло поддерживать тиристор 9 в проводящем состоянии после окон-чания импульса генератора 8. На выпрямительную станцию будет поступать блокирующий сигнал той же длительности, что и у импульса генератора 8. После окончания этого .импульса система управления выпрямительной станцией сможет перевести ее в режим нормального напряжения при условии, что замыкаиие на землю было устранено в течение периода блокирования.

Для того, чтобы предотвратить срабатывание системы защиты после окончания периода блОКирования в течение времени, необходимого для возрастания на пряжения в линии выше уровня срабатывания системы защиты, последняя должна быть заблокирована на некоторое время .после окончания импульса блокирования, поступающего с выхода генератора 5. Для этой цели в системе защиты предусмотрен блок обратной связи 13, 14. Удлиненный импульс, поступающий с блока обратной связи 14, подают на вход блока 5, имитируя на нем нормальный уровень напряжения в линии. После окончания удлиненного импульса в блоке 5 может быть замерен фактический уровень линейного напряжения. Если замыка.ние н.а землю еще имеет место, появляется новый сигнал отключения -по цепи блоков 6, 7 и генератора 3. При постоянно существующем замыка:Нии на землю система защиты будет выдавать на выпрямительную станцию серию блокирующих импульсов.

Если после прохождения ряда таких импульсов замыкание «а землю не будет устранено, то -вьшрямительная станция и в целом вся система передачи должны быть постоянно заблокирова.ны, для чего система защиты содержит В органе АПВ блок, который, например, после двух или трех выключений лроязводит постоянное блокирование системы передачи. Указанный счетный блок содержит два элемента 15 и 16, из которых 15 представляет собой интегратор, например, в виде емкости, напряжение на которой пропорционально числу импульсов генератора 8. Напряжение на этой емкости измеряется элементом 16, который при определенной величине этого напряжения .выдает импульс на тиристор 1(7, переводя его в проводящее состояние. Параметры элементов 15 и 16 подобраны таким образом, что управляющий импульс поступает на тиристор .17, когда последний находится в проводящем состоянии. Источник til с резистором IS, а также тиристоры 9 и 17 образуют

замкнутую цепь, а сопротивление резистора 18 настолько велико, что указанная цепь сохраняет свою проводимость, и к системе управления выпрямительной станцией / подводится постоянное блокирующее напряжение. После обнаружения и устр анения неисправности в линии блокирующий импульс, поступающий от системы защиты, должен быть снят с помощью контактора 19, включенного параллельно тиристору 17. При закорачивании этого тиристора указанным контактором он будет обесточен, и при последующем разрыве контакта цепь тиристор 9 - резистор 12 будет разорвана. После этого при подаче напряжени я на линию система защиты оказывается в рабочем состоянии.

На фиг. 2 изображена .в качестве примера схема устройства избирательной защиты. Папряжение с делителя 4 подводят к :клеммам,

изображенным слева на схеме. Блок 5, чувствительный к уровню напряжения, содержит транзисторы 20 и 21. База транзистора 21 соединена с делителем напряжения на резисторах 22 и 23. Делитель включен параллельно

входньгм клеммам защитного устройства последовательно с источником 24. Полярность включения этого источника такова, что его напряжение сум.мируется с напряжением, снимаемым с делителя.

В последующую цепь включен источник 25 с таким же, как и у источника ,24 напряжением. Т1ри нормальном уровне напряжения в линии полное напряжение, снимаемое с делителя 4, вместе с напряжением источника 24

превышает напряжение источника 25 в управляющей цепи транзистора 21. Транзистор 21 в этих условиях последовательно с резисторам 26 шунтирует конденсатор 27, и через транзистор протекает ток от плюса источника,

подключенного через резистор 28 с переменной величиной сопротивления. При снижении напряжения в линии до определенного уровня, значение которого может быть установлено с помощью резистора 22, напряжение

источника 25 превысит напряжение, снимаемое с делителя на резисторах 22, 23 ъ результате Чего транзистор 21 будет в заперт. При этом начнется . заряд конденсатора 27 ог источника через резистор 28. При многократлых падениях напряжения вследствие переходных процессов транзистор 21 может отпереться и обусловить разряд конденсатора 27 через резистор 26 и транзистор 21. Таким Образом, напряжение на конденсаторе 27 будет

содержать информацию О времени, в течение которого транзистор 21 находился в запертом состоянии, т. е. о времени, в течение которого напряжение в линии было ниже установленного уровня. Для обеспечения быстрого разряда конденсатора 27 после прекращения резких спадов напряжения в линии величина сопротивления резистора 26 должна быть значительно меньше сопротивления резистора 28. |ЕСЛР1 падение напряжения в линии НОсит

заряжаться, и когда Величина напряжения .на йем Превысит заданное значение, определяемое управляемым дИОдом и положителшым «апряжением источника его питания, произойдет разряд конденсатора 27 через управляемый ДИОД. Схема будет работать как измеритель времени и С резистора 29 выдавать импульс напряжения, если «апряжение в лилии будет иметь стабильный характер. Время Срабатывания системы защиты задают уставкой величины переменного сопротивления резистора 28.

В Схеме генератора 8 иснольЗОван тралсформатор и транзистор 30, соединенный пОСледовательно с первичНОЙ обмоткой 31 указанного транзистора. KpOiMe того, трансформатор имеет обмотку подмагничивания 32. ИмПульс, .возникающий на резисторе 29, поступает на базу транзистора 30, в результате чего в юсновной обмотке транСформатора протекает ток. Этот ток Обусловливает увеличение наПряжения во вторичной обмотке 33 трансформатора, напряжен.ие с которой Подводится к базе транзистора, переводя его в открытое состояние в течение .времени действия указанного напряжения, т. е. иска ток в обмотке 31 не достигнет уровня насыщения. При достижении этого состояния транзистор 30 будет заперт, ток в Основной Обмотке прекратится и трансформатор будет размагничен с помощью обмОтки Подмагничивания 32. Во вторичной Обмотке 34 будет наведен один период индукЦионного тока, который через средний и два Крайних Вывода обмотки, к которым подключены диоды, будет Подан на управляющий электрод тиристора 9. После открывания тиристора Оставшаяся часть выпрямленного импульса с обмотки 34 пройдет через диод 10 и далее через основную цепь тиристора 9. Для получения постоянной .величины напряжения, наводимого в обмотке 34 в процессе перемагничивания трансформатора, последовательно с нижним по схеме диодом включен диод Зенера. В течение проводящего состояния тиристора 9, обусловленного работой генератора 5, .источник напряжения // будет питать поЛОжительным блокирующим Напряжением систему управления выпрямительной станцией. Величина Сопротивления резистора 12 выбрана наСтолько большой, что источник 11 не Может обеспечить сохранение проводящего состояния тиристора после окончания импульса блокинг-генератора. Управляющая система БЫпрямительНОЙ станции м.ожет повысить наПряжение в линии до номинального уровня.

Для предотвращения срабатывания системы защиты и блокирования .выпрямительной Станции до того, как .напряжение .в линии достигнет нормальной величины, в СИСтедму в.ведены блоки обратной связи 13 и 14. Первая состоит из транзистора 13, .на базу которого ПОдают выпрямленное напряжение с обмотки 35 генератора 5. В течение времени действия импульса генератора 8 в цепи базы транзистора 13 последний будет находиться в открытом состоянии, и конденсатор 36 блока 14 будет заряжаться от источника 37. Когда на.пряжение на конденсаторе превысит напряжение источника 37, значительно меньшее, чем напряжение источника 38, с конденсатора 36 на ВХОД каскадного соединения транзисторов 21 и 39 будет .подано управляющее напряжение, т. е. на базу транзистора 21 будет подано положительное напряжение через

транзистор 39, и в течение времени, когда этот Транзистор 1будет открыт напряжением, снимаемым с конденсатора 36, блок 5, чувствительный к уровню напряжения, будет вести себя так же, как и :пр,и нормальном .напряжении Б линии. Благодаря наличию напряжения на конденсаторе 36 система защиты также будет заблокирОвана На время после окончания импульса блокинг-генератора 8. Подбором емкости конденсатора 36 и величины

сопротивления резистора 40 уста.навливаюг время, на которое будет заблокирована система защиты.

iB случае сохранения неисправности система защиты проведет отключение еразу же

ПОсле того, как напряжение на конденсаторе 36 станет меньше напряжения источника 38, и выдаст новый блокирующий импульс на выпрямительную станцию Через резистор 12. Для установления заданного числа Отключен,ий и включений при длительной Неисправности в линии к обмотке 41 блокинг-генератора 8 подключен счетный блок. Элемент 15 (счетчик интегратор) включает в Себя конденсатор, соединенный параллельно с большим

разрядным сопротивлением. Напряжение на этом конденсаторе постепенно повышается с каждым импульсом, поступающим от блокннг-генератора. При достижении этим напряжением определенного уровня происходит

разряд конденсатора через управляемый диод 42 и его делитель .напряжения, в результате чего управляющий импульс поступает на тиристор 17, включенный по.следоБательно с источником //, тирИСторО М 9 и резистором 18,

при этом блокирующее .напряжение через резистор 12 поступает на выпрямительную станцию.

При определенных неисправностях, таких как низкоомное замыкание землю или замыкание вблизи выпрямительной ста.нции, обычно в большинстве случаев нет необходимости во временной задержке, осуществляемой блоками .5, 6 и 7 и ноэтому следует использовать блоки 43, 44 (фиг. 1) для бысгрого отключения. Блоки управления но производной 43, 44 подключены параллельно блокам 5, 6 и 7, между входом этих Схем и генератором 8, I включают в себя импульсный трансформатор 45, первичная об.мотка которого включена последовательно с конденсатором 46 переменной емкости и параллельно рез.истору 47 с переменным сопротивлением. При больших отрицательных значениях производной напряжения в линии напряжение,

тора 4-5 оодают на управляемый диод 48 через диод 49. Конденсатор 50, заряженный до меньшего напряжения, будет разряжаться через диод 5/, упра вляемый диод 48 и резистор 52, в результате чего на базу транзистора 30 блокинг-генератора 6 будет подан короткий импульс, запускающий «го без запаздывания во времени. С помощью конденсатора 46 и резистора 47 задают значение производной, обеспечивающей отключение.

Если передача постоянного тока осуществляется более, чем ио одной линии, например в двухпроводной системе, то каждая из линий должна быть снабжена защитой от замыканий на землю, рассматриваемой в данном изобретении. Однако в этом случае мгновенное отключение от аварийной линии не может быть обеспечено вследстие взаимного влияния одного провода «а другой.

Если замыкание на землю происходит в линии 3 постоянного тока, например, на втором полюсе двухполюсной линии постоянного тока, то напряжение, наведен1ное з линии 3, вызывает срабатывание блоков 43, 44. Наведенное напряжение имеет характер броска малой длительности в сравнении с длительностью процесса при замыкании линии 3 .на землю, и схема, чувствительная -к уровню напряжения, сможет определить - обусловлена ли производная наведенным напряжением или непооредственным замыканием. При однополярной, однопроводной, системе передачи подвижный контакт переключателя 53 установлен в верхнее положение, а при двухполярной - в нижнее.

Сигнал с, блоков 43, 44 запускает .импульсный генератор 54, который wa короткое время включает схемы 55, 56 измерения величины напряжения. Импульсный генератор выполнен по схеме с двумя устойчивыми состояниями на транзисторах 57, 58 и питается от

источника 59. В нормальных условиях, т. е. при .отсутствии сигнала блоков 43, 44 транзистор 57 проводит ток одновременно по базовой и коллекторной цепям под действием напряжения источника 59. Потенциал в точке 60 схемы будет положительным и будет взаимодействовать с потенциалом на -клеммах делителя напряжения 4, в результате чего транзистор б схемы 55 будет открыт. Схемы 55, 5-6, 62 полностью идентичны блокам 5, 6, 7.

Предмет изобретения

Устройство избирательной защиты линии

электропередачи постоянного тока, подключенное к линии через делитель напряжения и содержащее избирательный орган, реагирующий на. длительность существования производной от напряжения в начале лвнии при

переходньгх процессах, исполнительный орган с датчиком импульсов и орган АПВ, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, применен дополнительный избирательный орган, реагирующий на длительность существования установнвщегося значения минимального напряжения в линии и содержащий блок минимального напряжения, последовательно включенный с блоком измерения времени существования минимального напряжения с разрядной цепью для подавления вы.чодпого сигнала, и блок обратной связи, включенный между выходом и входом дополнительного избирательного органа, который шунтирует указанный орган после срабатывания защиты на время, необходимое для восстановления линейного напряжения выше уровня срабатыва.ния дополнительного органа, а орган АПВ содержит интегратор и исполнительный блок, выдающий сигнал .постоянкого отключения после накопления определен кого числа импульсов в интеграторе.

-Q-Ci} ©-55 56

fus

Фиг г