Способ дифференциально-фазной защиты электроустановки Советский патент 1977 года по МПК H02H3/28 H02H7/22 

(54) СПОСОБ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ФАЗНОЙ ЗАШИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ

1

Изобретение относи-тся к области элект ротехники, а именно к способам дифференциально-фазной зашиты электроустановок, и может быть использовано для защиты, от коротких замыканий синхронных генераторов и компенсаторов, силовых трансформаторов и сборных шин электрических станций и подстанций.

Известны аналогичные способы дифференциально-фазной защиты электроустановок и устройства, реализующие эти способы, которые основаны на измерении скважности сигналов, обычно прямоугольных или трапецеидальных, формируемых однополярными вторичными токами присоединений защи- щаемой электроустановки, превышающими фиксированный порог 11J2.

Основной недостаток известных способов состоит в низкой селективности, обуслоВ ленной зависимостью скважности суммарных сигналов защиты от апериодической составляющей токов плеч защиты и искажения формы вторичных токов трансформаторов тока вследствие насыщения их магнитопроводов.

Ближайшим прототипом предложенного устройства является способ, дифференциально-фазной защиты электроустановки, основанный на измерении соотношения фаз токов всех присоединений путем измерения Времени между одноименными полуволнами токов присоединений электроустановки и формировании сигнала на отключение при отклонении этой длительности от установленых значений 3 .

Низкая селективность обусловлена зависимостью длительности пауз между однопо- лярными полуволнами токов, превышающих фиксированный порог, от искажения формы вторичных токов трансформаторов тока вследствие насыщения их магнитопроводов, а также наличия в токах апериодической составляющей.

Недостаточное быстродействие обусловлено замедлением защиты на время существования апериодической составляющей токов внутренних коротких замыканий, называющей различие пауз между положительньт и отрицательными полуволнами токов присоединений и блокировку действия защиты. Для повышения селективности и быстр опействия дифференциально-разной зашиты электроустановок при искажении формы вторичных токов трансформаторов тока вследствие насыщения их магнитопроводов и наличия в токах апериодической составляющей фиксируют период возрастания однополярного вторичного тока каждого присоединения электроустановки. В течение этого периода формируют синхронные с однополярными импульсами вторичного тока прямоугольные импульсы длительностью меньшей, чем половина периода переменного тока, сравнивают их во времени и формируют результирующий прямоугольный импупьс, начало которого определяется передним фронтом первого из сравниваемых импульсов, а конец - задним фронтом последнего из сравниваемых импульсов. Измеряют частоту следования результирующих импульсов, сраь нивают ее с частотой переменного тока, м. если эти частоты совпадают, формируют сигнал на отключение электроустановки. На фиг, 1 представлена схема, иллюстрирующая предлагаемый способ; на фиг. 2 диаграмма вторичных токов присоединений защищаемой электроустановки при наличии в токах апериодической составляющей и фор мируемых сигналов для режима внутреннего короткого замыкания; на фиг. 3 - то ж для режима внешнего короткого замыкания Согласно предложенному способу в тече ние однополярных возрастающих вторичных токов -i .. .. S j scex присоединений защищаемой электроустановки формируют прямоугольные сигналы, производят логическое суммирование их и измеряют частоту следования суммарных сигналов. При коротком замыкании в защищаемой зоне (см. фиг. 2) все сигналы перекрывают друТ друга и суммарные сигналы -ijj2 следуют с частотой переменного тока. Вследствие чего подают сигнал на отключение электроустановки. При коротком замыкании вне защищаемой зоны ( см. фиг начальная фаза вторичного тока поврежденного присоединения защищаемой электроуст новки инверсна начальньтм фазам вторичных токов остальных присоединений и суммарные сигналы состоят из несовпадающих во времени сигналов, определяемых током поврежденного присоединения, и сигналов, определяемых токами остальных присоеди- нений электроустановки. Частота следования суммарных сигналов равна удвоенной частоте переменного тока, вследствие чего сигнал на отключение электроустановки не подают. Из фигуры 2 и 3 следует, что отсечка вто-ричного тока трансформаторов тока вследст вие насыщения магнитопроводов не влияет на формирование сигналов, если она происходит при убывающем токе, и уменьшает длительность сигналов, если происходит при возрастающем токе, не влияя на частоту следования суммарных сигналов. Апериодическая составляющая токов также не влияет на частоту следования суммарных сигналов, а лишь изменяет их длительность и, кроме того, при внещних коротких замыканиях влияет на соотношение соседних пауз между суммарными сигналами. Пример реализации предложенного способа представлен в однофазном изображении на структурной схеме устройства дифференциально-фазовой защиты электроустановки. Защищаемая электроустановка 1 имеет несколько присоединений с выключателями 2 и трансформаторами тока 3. Вторичные обмотки трансформаторов тока 3 через бло ки 4 формирования прямоугольных сигналов во время возрастающего однопопярного вторичного тока присоединены параллельно к дифференциальному пусковому органу 5. Выходы блоков 4 через логический элемент ИЛИ 6 присоединены ко входу блока измерения частоты следования суммарных сигналов 7, а выходы пускового органа 5 и блока 7 через логический элемент И 8 - к цепям отключения выключателей 2. Посредством пускового органа 5 фиксируют аварийный режим участка электрической системы, в который входит защищаемая электроустановка 1. С помощью блоков 4 во время возрастающего однопопярного вторичного тока присоединений электроустановки формируют прямоугольные сигналы, которые затем суммируют в логическом элементе 6. Посредством блока 7 измеряют частоту суммарных сигналов, и если она равна частоте переменного тока, то через логический элемент 8 подают сигнал на отключение электроустановки. Технико-экономическая эффективность предложения состоит в повышении селективности и быстродействия дифференциальнофазной защиты электроустановок, следствием чего является уменьшение экономического ущерба электрических систем и систем электроснабжения от нар тления электроснабжения потребителей из-за ошибочных реакций защиты электроустановок от корот ких замыканий. Формула изобретения Способ дифференциально-фазной защиты электроустановки, основанный на измерении

соотношения фаз токов всех присоединений путем измерения времени между одноименными полуволнами токов присоединений электроустановки,и формировании сигнала на отключение при отклонении этой длительности от установленных значений, о т лича ющийся тем, что, с целью повышения селективности и быстродействия при искажении формы вторичных токов трансформаторов тока вследствие насышени их магнитопроводов и наличия в этих токах апериодической составляющей, фиксируют период возрастания однополярного вторичного тока каждого присоединения защищаемой электроустановки, в течение этого периода формируют синхронные с однополярными импульсами вторичного тока прямоугольные импульсы длительностью меньшей, чем половина периода переменного тока, сравнивают их во времени и формируют результирующий прямоугольный импульс, начало которого определяется передним фронтом первого из сравниваемых импульсоЕ а конец - задним фронтом последнего из сравниваемых импульсов, измеряют частоту следования результирующих импульсов, сравнивают ее с частотой переменного тока, и если эти частоты совпадают, формируют сигнал на отключение электроустановки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1969г. (аналог).

1970г. (прототип).

.1

Фиг. 2

.З