Пусковой орган блокировки при качаниях дистанционной защиты Советский патент 1976 года по МПК H02H3/40 

1

Изобретение касается устройств релейной защиты и автоматики энергетических систем, в частности устройств блокировок дистанционных защит высоковольтных линий электропередач при качапиях в электрической системе.

Пусковой орган блокировки при качаниях должен в первую очередь удовлетворять требованиям высокой чувствительности, быстродействия, надежной отстройки от качаний с малым периодом и большими уравнительными токами. Особенно важны указанные требования для пусковых органов блокировки при качаниях защит протяженных линий сверхвысоких напряжений, когда необходимы высокая чувствительность и быстродействие при условии, что токи нагрузки могут быть больше, чем токи повреждения.

Известны пусковые органы блокировок при качаниях дистанционных защит, используемые для предотвращения ложной работы защит во время качаний в энергосистемах 1.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является пзсковой орган блокировки при качаниях дистанционной защиты, содержащий фильтр тока (напряжения) обратной последовательности, присоединенный к первичной обмотке трансформатора с двумя вторичными обмотками, к одной из которых подключен через инерционный элемент и выпрямительный мост реагирующий орган 2.

Этот орган обладает достаточно высокой чувствительностью, так как реагирует на приращение вектора (Д/2), т. е. на сравнительно быстрое изменение вектора /72(/2) по модулю или по фазе.

Однако для этого органа характерна недостаточная отстройка от качаний с малым периодом и большими уравпительными токами. В указанном режиме, ввиду того, что на выходе фильтра обратной последовательности имеются составляющие частот, отличающиеся от частоты настройки линии задержки, на входе выпрямительного моста появляется значительный небаланс, достаточный для срабатывания детектора уровня. Отстройка от указанного небаланса путем загрублеиия детектора уровня делает певозможным обеспечение необходимых требованпй по чувствительности органа и может загубить пусковой орган. Другим недостатком прототипа является необходимость применения линии задержки, требующей точной настройки составляющих ее элементов и имеющей значительные габариты, обусловленные выполнением ее на промышленной частоте. Целью изобретения является повышение

чувствительности пускового органа и отстройки от качания с большими уравнительными токами и малыми периодами.

Это достигается тем, что вторичные обмотки трансформатора включены встречно, в качестве инерционного элемента применен LC-фильтр основной частоты, а между выпрямительным мостом и реагирующим органом включен дифференцирующий орган, выполненный на основе мостовой схемы с дифференцирующей RC-цепью в смежных плечах, параллельно резистору которой включены диод и резистор, соединенные последовательно.

На фиг. 1 приведена блок-схема предложенного пускового органа; на фиг. 2 и 3 - диаграммы, поясняющие его работу.

На чертеже приняты следующие обозначения; Ф - фильтр тока (напряжения) обратной последовательности, ТН - промежуточный трансформатор, RI, L1, С1 - элементы, образующие резонансный LC-фильтр, R2 - потенциометр, ВМ - выпрямительный мост, С2, R3, R4, Rb, RQ, Д1, Д2 элементы, образующие дифференцирующую мостовую схему, РЭ - реагирующий элемент, срабатывающий при определенной полярности и величине сигнала, С/ь IJ2 - напряжения па выходе LC-фильтра и потенциометра в установившемся доаварийном режиме, Ui(t) - напряжения на выходе LC-фильтра в переходном , (О - напрял :ение на входе моста ВМ в переходном режиме.

В настроенном на резонанс на иромышленную частоту LC-фильтре выходное напряжение Ui совпадает по фазе с входным напряжением в установившемся режиме. Полярности включения вторичных обмоток промежуточного трансформатора ТН различны, поэтому напряжение Uz находится в противофазе с напряжением Ui, а потенциометр R2 устапавливается в такое положение, при котором суммарное напряжение 0, подводимое к входу моста ВМ, близко к пулю. В случае, если частота напряжения сети отличается от номинальной и при качаниях напряжения f/| и f/2 не совпадают по фазе и разностное напряжение на входе моста не равно нулю, реагирующий элемент РЭ также не срабатывает в указанном установившемся режиме. Конденсатор С2 в этом случае заряжается практически до полного значения выпрямленного напряжения на выходе моста, поэтому потенциал точки 1 больше потенциала точки 2 и и диод Д2 заперт.

Таким образом, схема отстроена от значительных небалансов на выходе фильтра обратной последовательности и от небалансов вследствие расстройки ЬС-ф1Пльтра, вызванных отлнчием частоты от номинальной в нормальном режиме и в режиме качаний.

При коротком замыкании, сопровождающемся изменением вектора тока (напряжения) обратной последовательности по величипе или по фазе, возникает сравнительно быстрое изменение фазы и величины сигнала на выходе фильтра обратной последовательности Ф. При этом напряжение :t/2 на выходе потенциометра К.2 быстро изменяется от значения Uz до значения U2, а напряжение L/i (t) на выходе LC-фильтра изменяется при достаточно добротном фильтре в соотв ;1ств.чи с выражением

j(l)lJl-()e-

где b - постоянная затухания фильтра.

Учитывая, что в установившемся послеаварийпом режиме , получим значение напряжения U3(t) па входе моста ВМ в переходном режиме

U,():: U2-lj,(i).

Применение LC-фильтра вместо линии задержки позволяет уменьшить зависимость тока (напряжения) срабатывания от фазы возпикповепия повреждения. Это объеясняется тем, что на входе ВМ (фиг. 2 и 3) появляется затухающее синусоидальное напряжение Uy,(t) с длительностью и амплитудной огибающей, малозависящей от фазы включения при достаточно добротном фильтре. Это обеспечивает достаточно широкий импульс на входе мостовой схемы и качественную ее работу при любой фазе включения. Применение фильтра также упрощает схему и ее настройку.

Таким образом, на выходе моста ВМ возникает скачкообразное возрастание напряжения (см. фиг. 3), при котором на некоторое время, пока конденсатор С2 не успел зарядиться, потенциал точки 2 становится больше, чем потенциал точки 1, диод Д2 открывается и РЭ срабатывает.

Постоянная заряда конденсатора С2 определяется сравнительно маленьким сопротивлением, образованным параллельным соединеннем резисторов 3 и RQ, так как диод Д открыт при заряде конденсатора. Постоянная разряда конденсатора С2 значительно больше, так как диод Д1 закрыт, а резистор R& выбирают большим резистора R.

В результате улучшаются условия отстройки схемы от переменной слагающей на выходе моста ВМ при малом периоде качаний, так как потенциал точки 1 сравнительно быстро возрастает и держится на высоком уровне, препятствуя срабатыванию РЭ. В реальной схеме для отстройки от помех и высших гармоник параллельно РЭ включен небольшой сглаживающий копдепсатор.

Предложенный пусковой орган имеет улучшенные технические показатели и позволяет расширить диапазон соотношений между максимально возможными токами и частотами качаний и минимальным током срабатывания. Такой пусковой орган имеет чувствительность по Л/2 0,04А и одновременно обеспечивает отстройку от качаний с токами при разности частот систем по концам электронередачи Гц, сопровождающейся несимметрией не менее 20%, и применяется в опытном образце дистанционной защиты линий напряжением 750 кВ.

Формула изобретения

Пусковой орган блокировки при качаниях дистанционной защиты, содержащий фильтр тока (напряжения) обратной последовательности, присоединенный к первичной обмотке трансформатора с двумя вторичными обмотками, к одной из которых подключен через инерционный элемент и выпрямительный мост реагирующий орган, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и отстройки от качаний с большими уравнительными токами и малыми периодами, вторичные обмотки трансформатора включены встречно, в качестве инерционного- элемента применен LC-фильтр основной частоты, а между выпрямительным мостом и реагирующим органом включен дифференцирующий орган, выполненный на основе мостовой схемы с дифференцирующей RC-цепью в смежных плечах, параллельно резистору которой включены диод и резистор, соединенные последовательно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Чернобровов Н. В. «Релейная защита, «Энергия, М., 1974, стр. 418-427.

2.Авторское свидетельство СССР № 187872, М. Кл.2 Н 02Н 3/40 (прототип).