УСТРОЙСТВО для ЗАЩИТЫ ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ линии ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ПОСТОЯННОГО ТОКА Советский патент 1971 года по МПК H02H7/26 

Изобрете«ие касается устройств защиты линий электропередачи постоянного тока при неиснравности в линии, содержащих избирательные органы, реагирующие на скорость изменения напряжения в начале линии, блок контроля уровня напряжения и исполнительные органы.

В предложенном устройстве для повышения его надежности и чувствительности применен дополнительный избирательный орган, включенный на делитель напряжения, подключенный между линией и землей, и реагирующий на понижение линейного напряжения с двухступенчатой выдержкой времени. Первая ступень соответствует времени демпфирования колебаний линейного напряжения при повреждении в линии и запускает вторую ступеиь, которая соответствует периоду частоты сети переменного тока, присоединенпой к выпрямительной подстанции.

В устройстве применен также орган блокировки от переменного напряжения, возникающего на линии при повреждении на выпрямительных подстанциях, выполненный по схеме сравнения и включенный между входом дополнительного избирательного органа и выходом второй ступени выдержки. Уставку по напряжению органа блокировки выбирают

меньще минимального а.ми.штудиого значения линейного напряжения при повреждении на .шнии. На фиг. 1 приведена блок-схема иредложспнего устройства.

Линия L передачи постояииого тока связывает выпрямительпую подстаицг.ю G с ливерторной подстанцией W. Часть постоянного папряжения подается через де. нтель / паиряжеПИЯ на входные клеммы 2 заииггы. Защ1;та содержит входную ступень - избирательный орган 3, на который воздействует nenocpe.uiвенно лпне1 ное напряжение ил) производная линейного папряжеиия через дифференцпрующий орган 4. С помощью переключателя 5 можно переключать оргап 3 для приема roii или ииой входной Беличп11ы. При изменениях напряжения в определенных границах оргап 3 подает имиульс иа оргаи 6 - первую ступеиь выдержки времепи. После воздействия такого имиульса па оргап 6, он выдает два следующих друг за другом импульса. С помощью первого импульса, длптельпостъ которого соответствует определенному времепи

демпфирования передающей линии, включается запускающий орган 7, например тиристорпый выключатель, который соединяет блок 6- вторую ступень выдержки времепи с заиуекающим элементом 9 (тиристором) исполнительного органа. Защита содержит также орган 10 блокировки от иеременного напряжения, возникающего на линии нри сквозных опрокидываниях инвертора, который ири определенном низком линейном напряжении подает напряжение на блокирующую цепь запускающего органа 7. Когда кончается первый импульс органа 6, то он посылает через другое соединение второй импульс на орган 8. Второй имиульс должен быть длиннее продолжительпости периода переменного тока в сети, подключенной к выпрямительной G и инверторной W нодстанциям. После периода времени, соответствующего продолжительности самого длинного из названных периодов, орган 8 подает через запускающий орган 7 управляющий импульс на тиристор 9, который при этом открыт. Импульсный датчик 11 питается от источника постоянного нанряжения, иодсоединен к земле и подйет на клемму J2 выходной сигнал остроконечнойформы,который можно исиользовать.для Индикации возникшего заземления. Устройство имеет блок автомата повторного включения, выполненный на имнульсном преобразователе 13, подающем управляющий импульс соответствующей длины на тиристор 14. Как только тиристор откроется, имиульс может пройти через его главный канал. Таким образом, положительное напряжение появляется при наличии импульса на клемме 15 защиты. После исчезновения этого имиульса управляющая система выпрямнтельно стаицип включает выпрямитель на нормальное напряжение, если заземление устранено или место повреждения деионизировано. Чтобы при постоянной неисправности можно было обеснечить быстрое срабатывание после повторного включения, орган 10 подсоединен к главной цепи тиристора 9 и иодает блокируюп.ий сигнал на этот тиристор до тех пор, пока линейное напряжепие не превысит заранее заданного значения. Между импульсным преобразователем 13 н импульсиым датчиком // через клеммы 16 устаиовлена обратная связь, с помощью которой илшульсный датчик блокируется во время блокирующего импульса и пекоторое время иосле него. Если замыкание иа землю за это время будет устранено, лииейное наиряжение возрастает до нормального и блокирующий ток от органа 10 на тиристор 9 прекращается. Если замыкание на землю не устранено, то блокирующий сигнал в тиристоре продолжается и импульсиый датчик иосле своего времени блокирования выдает новый сигнал на импульсный иреобразователь, который посылает новый блокирующий импульс на выпрямительную подстанцию. Значение линейного напряжения, обеспечивающее блокирующий ток тиристора 9, должно быть выше напряжения, которое обеспечивает блокирующий ток тиристора запускающего органа 7. Таким образом, орган 10 имеет два различных пороговых значения. Если повреждение не исчезает после ряда блокирований и деблокирований, можно предположить, что оно является постоянным, и передача должна быть отключена. Для этой цели вводится в действие счетный механизм 17, на который воздействуют импульсы преобразователя 13. Например, после двух или трех импульсов с иреобразователя 13 счетный механизм 17 иодает унравляющий импульс на тиристор 18, соедипенный носледовательно с тиристором 14. Если тиристор 18 является ироводящим, то последовательно включенные тиристоры 14 и 18 образуют постоянный путь тока, вследствие чего положительиое напрял.ение на клемме 15 является также иостоянным, иричем выпрямительная станция блокируется окончательно. После того, как приняты меронриятия для устранения повреждения в линии, блокирование выирямителей подстанции должно быть устранено, что целесообразно производить путем размыкания контакта 19, подсоединенного последовательно в цень тиристоров 14 и 18, которые при этом обесточиваются. На фиг. 2 приведена иринциииальная электрическая схема предложенного устройства и показаны два чувствительных к изменениям уровня напряжения блока - избирательный орган 3 и орган 10. От входных клемм 2 защиты напряжение подводится к органу 10, который содержит две цепи с транзисторами 20 и 21. Оба транзистора питаются от источника постоянного напряжения и имеют в своей цепи управления кремниевые стабилитроны 22 и 23, соединенные каждый в отдельности с соответствующими делителями 24-27. Поскольку напряжение на клеммах 2 велико, транзисторы 20 и 21 будут ироводящими и выходное нанряжение органа 10, содержащего диоды 28 и 29, будет равно нулю. Если напряжение иа клеммах падает ниже онределенного значения, то орган 10 ириобретает ноложительное выходное напряжение, унравляемое тиристорами органов 7 и 9. Блок 3 содержит транзистор, в цепи которого включепы сопротивления 30-32, конденсатор 33 заряжается от источника положительного напряжения. Если напряжение на клеммах падает до определенной величины, то конденсатор 33 разряжается через диод 34. Для обеснечения регулирования напряжения коллектор транзистора 35 подключен через диод 36 к источнику 57 предельного напряжения. Когда конденсатор 33 разряжается, транзистор 35 снова блокируется, после чего конденсатор опять заряжается. Если липейное наиряжение после этой зарядки остается низким - конденсатор снова разряжает через транзистор 35, а через диод 34 поступает новый имнульс до тех иор, пока лииейное напряжение останется ниже определенного значения. Указателем повреждения может служить

рующий орган 4 содержит трансформатор, первичная обмотка 38 которого присоединена через конденсатор 39 к клеммам 2, кроме того, параллельно обмотке 38 включено сопротивление 40. вторичная обмотка 41 трансформатора через диод 42, сопротивление 43 и контакт переключателя соединена с токовой цепью транзистора 35. Система переключателя 5 контактов в этом случае перемещается в правое положение, при котором левый контакт замкнут, и цепь напряжения транзистора 35 через правое положение контакта инвертора соединена с источником постоянного положительного напряжения. Величина напряжения выбрана такой, что блокирующее напряжение транзистора превышает напряжение заряда конденсатора 33.

Если линейное напряжение (и напряжение на клеммах) падает, конденсатор 39 разряжается через первичную обмотку 38, а во вторичной обмотке 41 индуктируется импульс напряжения, который превышает блокирующее напряжение транзистора 35. Таким образом, конденсатор 33 будет разряжаться через токовую цепь транзистора, и так же, как в предыдущем случае, имнульс напряжения будет подаваться через диод на орган 6.

Импульс напряжения с диода 34 поступает на управляющий электрод транзистора 44 блокирующего генератора колебаний органа 6. Этот транзистор - токопроводящий, а ток источника положительного напряжения течет через обмотку 45 трансформатора, снабженного обмоткой нодмагничивания, соединенной с источником 46 напряжения. Транзистор 44 будет токопроводящим до тех пор, пока пе насытится сердечник трансформатора. Одновременно в обмотке 48 наводится напряжение, которое через диод 49 и последовательно соединенный конденсатор 50, присоединенный к сопротивлению 51, дает пусковой импульс запускающему органу 7. Когда тиристор открыт, ток из обмоток 48 будет проходить через главную цепь тиристора органа 7 и диод 52. Генератор колебаний органа 6 рассчитан таким образом, что длительности импульса напряжения обмотки 48 достаточно для затухания колебания напряжения на линии в случае повреждения линии. Таким образом, длительность этого импульса представляет первую часть времени задержки защиты. Если линейное напряжение в конце этого периода оказывается меньше уставки напряжения в блоке 10, тиристор 7 будет получать питание от органа 10 через диод 28. Когда трансформатор насытится, напряжение обмотки 47 исчезает, и транзистор 44 блокируется отрицательным напряжением источника 53, носле чего трансформатор снова намагничивается обмоткой 54 смещения. В силу этого в обмотке 48 индуктируется направленное в противоположную сторону напряжение, а через диод 55 к блоку 8 будет подаваться импульс напряжения. Величина этого напряжения органичивается до определенного значения посредством напряжения источника 56, присоединенного через диод 57. Импульс напряжения от диода 55 разрядит конденсатор 58, включенный в токовую цепь транзистора 59, коллектор которого

через сопротивления 60 и 61 соединен с источником положительного нанряжения. Когда панряжение через конденсатор 58 превышает блокирующее напряжение в транзисторе 59, конденсатор разрял ается через транзистор, и

импульс напряжения передается через диод 62 и обмотку 63 к главной цепи тиристора органа 7. Время зарядки конденсатора 55 соответствует периоду сети переменного тока, присоединенной к выпрямительной подстанции, и

составляет другую часть времени задержки защиты.

Если линейное нанряжение в течение всего времени зарядки конденсатора было настолько ннзкпм, что транзистор 21 блокировался,

то тиристор запускающего органа 7 в течение всего этого времени нолучал поддерживающий ток через диод 28. Импульс от диода 62 проходит через обмотку 63 и тиристор запускающего органа 7 и в обмотке 64 наводит

импульс напряжения, который через диод 65 зажигает тиристор 9.

В случае повреждения выпрямителей линейное нанряженне будет выше значения, которое соответствует напряжению кремниевого

стабилитрона 23, и ток в силовой цепи тиристора запускающего органа 7 прерывается, т. е. тиристор блокируется.

Для того чтобы копденсатор 58 не влиял на работу блока 8, он зашунтирован тнрнстором

66. управляемым импульсом самого блока. Оставшаяся энергия из обмотки 48 разряжается через тиристор 66. В противном случае конденсатор 58 должен был бы нолучить новый неотрегулированный заряд, который остаться в качестве первичного заряда. Таким образом, время заряда для конденсатора и другая часть времени действия защиты уменьшились бы. Импульсный датчик // представляет собой

генератор пикового и myльca. аналогичный органу 3. Он содерл ит транзистор 67, нанряжение цени которого через тиристор 9 и сопротивления 68 и 69 соединено с клеммами 2. Токовая цепь транзистора 67 соединена через

сопротивленне с источником положптельного нанряжения и включена параллельно конденсатору 70. Последний зарял ается от источника положительного напряжения, и если напряжение на клеммах понизится настолько, что

напряжение через конденсатор 70 превосходит блокирующее напрял ение в транзисторе 67, то конденсатор через этот транзистор, сопротивление 68 и тиристор органа 7 разрядится сам. Затем транзистор 67 будет снова блокирован до тех пор, пока конденсатор 70 не зарядится снова. Таким образом, в сопротивлении 68 возникнет импульс, который поступит к выходным клеммам 71 защиты, соединенным с блоком АПВ. Если линейное напряжепие в

т. с. IK) время зарядки конденсатора 58, остается настолько низким, что орган W может поддерживать тиристор органа 7 в проводящел состоянии, то орган 8 удерживает тиристор .9 . Для иолучения максимальИ01о значения напряжения заряда конденсатора 70, последний через диод 72 нрисоединен к онератнвному источнику 73 наиряжения.

При очень серьезных повреждениях линии, в результате которых иаиряжение падает с очень большой скоростью, например при повреждениях иа линиях, находящихся по соседству с выпрямительной иодстанцией, иеобходимо отключение без задержки. Для этого между оргапамн 4 и 3 вмонтирован блок 74, выполпеиный аналогично органу 3 и датчику // i: содержит трапзистор 75. Цепь напряжения послед пего соединена через сонротивление с источником 76 положительного напряжения, в то время как его токовая цепь соединена с копденсаторо.м 77, заряженным до онределенного напряжения от источника 78 положительного паиряжения. При иадепии липейного нанряженпя с большой скоростью блок 4 открывает транзистор 75, после чего и конденсатор 77 через дпод 78 разряжается через транзистор. Таким образом, блок 74 через диод 7.9 откроет тиристор 9, ирп этом на выходе датчика // ноявится си}-пал.

В передачах постоянного тока сигнал от защиты иоступает па регулятор выпрямительной подстанции, который переводит подстанцию в иивертор 1ый режим, для того чтобы понизить ток передачи до нуля и тем самым деионизировать место повреждения. Поскольку такое лгеропрнятие обеспечивает устранение новреждения, то осуществляют автоматическое новторное включение АПВ передачи.

В блок АПВ входит трансформатор с подмагпичпвающей обмоткой 80, а также первичпая обмотка 81, включенная последовательно с транзпстором 82. Блок АПВ запускается импульсом от датчика 11 через клеммы 71 и обмотку 83 трансформатора. После того как трапзистор 82 стал проводящим, в обмотке 81 возникает ток. Поток в этой обмотке генерируется в направлении, противоположном потоку, создаваемому подмагничивающей обмоткой 80. Пока сердечиик трансформатора не придет в состояние насыщения индуктируется напряжение в обмотке 84, которая обеспечивает непрерывное управление напряжением для транзистора 82. При насыщении транзистор 82 блокируется, и сердечник трансформатора снова намагнпчнвается, благодаря приложенному напряжению смещения.

Во время намагничивания трансформатора г обмотке 85 индуктируется импульс напряжени.я, который снерва открывает тиристор 14 через диод 86, сопротивление 87 и конденсатор 58, и затем вызывает ток в плавной цепи тиристора 14. Во время размагничивания трансфорл;ато- а п oб ioткe 85 индуктируется иапряжеп :- тфо--ивпиотожного направлепня,

которое через диод 89, переменное сопротивление 90, кремниевый стабилитрон 9 н конденсатор 92 открывает и затем поддерживает в нроводящем состоянии тиристор 14.

Следовательно, тиристор будет проводить ток в течение всего периода напряжения, и)дуктированного в обмотке 85. Продолжительность полупериода может варьироваться с помощью сопротивления 90. Конденсаторы 88 и

92 снабжены соответственно разрядными соиротивлениями 93 и 94.

Выходная клемма 15 установки соедииена с регулятором выирямительной подстапции, и пока тиристор 14 открыт, положительное папряжение от источника ,95 напряжения будет поступать на клемму 15 через сопротивление 96. В течение этого времени выпрялштельная подстанция будет блокирована и, сле;;о;1ате.::ьно, линия будет также блокирована.

После деионизации тиристор 14 будет блокирован. Следовательно, положительное выходное папряжение на клемме 15 исчезнет, и выпрямительная подстанция переключится на нормальную работу, т. е. будет восстановлено

ирежнее соединение.

Последовательно с тиристором 18 включен передатчик сигпала, например реле .97. В той же самой цепи должеп быть включен прибор, например контактный прерыватель 19, для

аннулирования приказа блокировки клемме 15, когда повреждение линий устрапено.

Таким обоазом, защита обеспечивает избирательность между повреждениями на линии и повреждениями преобразователей, также как и возможность восстановления прежних соединений и повторного блокирования нри продолжительных повреждепиях па линии, т. е. АПВ.

Предмет изобретения

1.Устройство для защиты высоковольтной линии электропередачи постоянного тока при неисправности в линии, содержащее избирательный орган, реагирующий на скорость изменения напряжения в начале линии, блок контроля уровня напряжения и исполнительные органы, отличающееся тем, что, с целью новыщения надежности и чувствительности, применен дополнительный избирательный орган, включенный на делитель напряжения, подключенный между линией и землей и реагирующий на понижение линейного напряжения с двухступенчатой выдержкой времени, причем первая ступень соответствует времени демпфирования колебаний линейного напряжения при повреждении в линии и запускает вторую ступень, которая соответствует периоду частоты сети переменного тока, присоединеннпй выпоямитетьчой подстанции.

2.Устройство по тт. 1, отличающееся тем, что в нем применен орган блокировки от переменного напряжения, возникающего на линии при цовреждени на выпрямительных подстанциях, выполненный по схеме сравнения и включенный между входом дополнительного избирательного органа и выходом второй ступени выдержки времени.

-Of5

Q АПВ

/д

-fo