Устройство для формирования тормозного сигнала дифференциальной защиты Советский патент 1979 года по МПК H02H3/28 

1

Настоя иее устройство относится к области электротехники и иредназначено для дифференциальной защиты от коротких замыканий синхрониых генераторов и компенсаторов, силовых трансформаторов и сборных шин электрических станций и подстанций.

Известны устройства дифференциальной защиты I, 2, содержащие блоки формирования тормозных сигналов, в которых осуществляется арифметическое суммирование сигналов, пропорциональных токам всех или части присоединений защищаемой электроустановки.

Основным недостаткам этих устройств является уменьшение тормозного сигнала при искажении формы вторичных токов трансформаторов тока при насыщении их магиитопроводов, понижающее селективность защиты при виещних коротких замыканиях.

Прототипом настоящего изобретения является устройство для формирования тормозного сигнала по способу торможения дифференциальной защиты , содержащее блок раздельного суммирования протекающих и вытекающих токов присоединении защищаемой электроустановки.

Недостатком прототипа является несоответствие тормозного сигнала степени искажения вторичных токов трансформаторов тока при насыщении их магнитопроводов. определяющей ток дебаланса дифференциальной защиты при виещних коротких замыканиях. Это обусловлено тем, что в блоке формирования тормозного сигнала, пропорционального (минимальной по абсолютному значению сумме протекающих к защищаемой электроустановке или вытекающих из нее токов, тормозной сигнал соответствует искаженному вторичному току насыщенного трансформатора тока поврежденного присоединения электроустановки.

Целью настоящего изобретения является улучщение соответствия тормозного сигнала степени искажения формы вторичного тока трансформаторов тока при насыщении их магнитоироводов.

Поставленная цель достигается тем. что в предложенном устройстве для формирования тормозного сигнала дифференциальной зашиты, содержащем блоки формирования тормозного сигнала, установленные в каждом плече защиты, выходы которых присоединены ко входу сумматора, блок формирования тормозного сигнала, включенный в плечо дифференциальной защиты, выполнен в виде резистора и дифференцирующего элемента, при этом к одному выходу резистора присоединен первый вход дифференциального усилителя, выход которого через интегратор тока присоединен к выходному пороговому элементу, а ко второму выходу резистора и выходу дифференцирующего элемента присоединен элемент выделения времени совпадения и времени несовпадения знаков сигналов, выход которого через электронный коммутатор присоединен ко второму входу дифференциального усилителя. Выходы пороговых элементов всех блоков формирования тормозных сигналов каждой фазы присоединены ко входам сумматора тормозного сигнала. В предложенном устройстве формирование тормозного сигнала, прямо зависящего от степени искажения формы токов плеч, позволяет отстроить дифференциальную защиту от токов дебаланса, обусловленных отсечкой вторичного тока трансформаторов тока при насыщении их магнитопроводов. На фиг. 1 изображена структурная схема в однофазном изображении дифференциальной защиты электроустановки с устройством для формирования тормозного сигнала, а на фиг. 2 - временные диаграммы формирования тормозного сигнала. В каждом присоединении защищаемой электроустановки 1 (фиг. 1) включены трансформаторы тока 2, вторичные обмотки которых соединены на циркуляцию токов. В дифференциальной цепи защиты включена рабочая цепь дифференциального реле 3, тормозная цепь которого подключена к выходу сумматора тормозных сигналов 4, подсоединенного входами к выходам всех блоков формирования тормозного сигнала 5, установленных в плечах защиты. Блок 5 выполнен в виде резистора 6 и дифференцирующего элемента 7, при этом к одному выходу резистора 6 присоединен первый вход дифференциального усилителя 8, выход которого через интегратор тока 9 и пороговый элемент 10 присоединен к одному из входов сумматора 4, а ко второму выходу резистора 6 и дифференцирующего элемента 7 присоединен элемент выделения времени совпадения и времени несовпадения знаков мгновенных значений сигналов 11, который через электронный коммутатор 12 присоединен ко второму входу дифференциального усилителя 8. Резистор 6 формирует сигнал, пропорциональный току плеча защиты, а дифференцирующий элемент 7 формирует сигнал, пропорциональный первой производной по времени мгновенных значений тока плеча. Элемент 11 выделяет время совпадения и время несовпадения знаков выходных сигналов элементов 6 и 7, которые соответствуют возрастающему и убывающему токам каждого полупериода. Электронный коммутатор 12 переключает плечи дифференциального усилителя 8 на возрастающий и убывающий токи каждого цолупериода. Интегратор тока 9 совместно с пороговым элементом 10 выделяет на выходе усилителя 8 тормозной сигнал, пропорциональный разности количеств электричества возрастающего и убывающего токов. При отсутствии искажения тока г. (фиг. 2), тормозной сигнал if 0, а при отсечке тока г . Напряжение открытия порогового элемента 10 определяет длительность переходного процесса в устройстве и при соответствии этого напряжения удвоенному потокосцепленню насыщения магнитопровода трансформатора тока, переходный процесс длится не более одного периода тока Т. При внутренних коротких замыканиях с малыми токами магнитопроводы трансформаторов тока не насыщаются, форма их вторичных токов, а следовательно и токов плеч дифференциальной защиты, не искажается, вследствие этого тормозной ток устройством не формируется и обеспечивается высокая чувствительность защиты. При внутренних коротких замыканиях с больщими токами возможно насыщение магнитопроводов трансформаторов тока, искажение формы их вторичных токов и формирование тормозного тока, однако высокая чувствительность защиты обеспечивается больщим рабочим током дифференциальных реле. При внещних коротких замыканиях с большими токами насыщение магнитопроводов трансформаторов тока сопровождается искажением их вторичных токов и формированием тормозного тока, предотвращающего неселективное срабатывание защиты от тока дебаланса. Броски тока намагничивания при включении под напряжение ненагруженного силового трансформатора сопровождаются насыщением магнитопроводов трансформаторов тока, искажением их вторичных токов и формированием тормозного тока, улучщающего отстройку дифференциальной защиты от этого режима. Технико-экономическая эффективность предложенного устройства для формирования тормозного сигнала дифференциальной защиты состоит в уменьшении экономических потерь электрических систем и систем электроснабжения от излишних срабатываний дифференциальной защиты при внещних коротких замыканиях и отказов в срабатывании при внутренних коротких замыканиях, что обусловлено повышением чувствительности и селективности защ«ты вследствие использования более совершенного устройства для формирования тормозного сигнала.

Формула изобретения

Устройство для формирования тормозного сигнала дифференциальной защиты, содержащее блоки формирования тормозного сигнала, установленные в каждом плече защиты, выходы которых присоединены ко входу сумматора, отличающееся тем, что, с целью улучшения соответствия тормозного сигнала степени искажения формы вторичного тока трансформаторов тока при насыщении их магнитопроводов, блок формирования тормозного сигнала выполнен в виде резистора и дифференцирующего элемента, к одному выходу резистора присоединен первый вход дифференциального усилителя, выход которого через интегратор тока присоединен к выходному пороговому элемечту, а ко второму выходу резистора и выходу дифференцирующего элемента присоединен элемент выделения времени совпадения и времени несовпадения знаков сигналов, который через электронный коммутатор присоединен ко второму входу дифференциального усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 254627, кл. Н 02 Н 3/26, 1970. 2. Патент ФРГ № 1936512,

кл. 21 с 68/50, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР № 439046, кл. Н 02 Н 3/28, 1974.