Предметом изобретения является устройство для высокочастотной диференциальной защиты электрических линий с использованием фильтров /1 + /с/о, основанное на сравнении фаз и амплитуд отфильтрованного тока на концах защищаемого участка. Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что с целью многократного использования высокочастотного канала связи для сравнения векторов выходных напряжений фильтров на концах линии использована встречная одновременная передача их на двух несущих высоких частотах, каждая из которых модулируется тональной, а последняя - промышленной частотой.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1, на которой показана схема устройства для одного из концов защищаемого участка линии. На фиг. 2-6 показаны кривые модулированного тока.
К трансформаторам тока подключен обычным способом фильтр /1 + + /с/о. Выход фильтра подается на
два трансформатора Тр-1 и Тр-2. Трансформатор Тр-1 работает на модулятор (лампа .//а). Благодаря выпрямляющему действию лампы Л на сопротивлении R создаются выпрямленные полуволны тока промышленной частоты. Величина этих полуволн пропорциональна напряжению на выходе фильтра / + kl. На сетку модуляторной лампы Л через трансформатор подана звуковая частота от звукового генератора 7, которая и модулируется током промышленной частоты.
На выходе модуляторной лампы Л получается ток звуковой частоты, модулированный током промышленной частоты, причем результирующий модулированный ток имеет несинусоидальную форму. На фиг. 2, 3 и 4 показаны модулированные колебания при коэфициентах модуляции порядка, соответственно, 30, 70 и 100%.
На кривой на фиг. 4 видно, что даже при увеличении напряжения тока промышленной частоты на выходе фильтра /1 + fe/o выше того значе167
ния, при KOTopoAi получается коэфициент модуляции 100%, последний остается постоянным и равным 100%. Если несинусоидальные колебания, показанные на приведенных кривых, разложить в ряд Фурье, то будет получена основная частота и ряд нечетных гармоник. Чтобы получить звуковую частоту, модулированную синусоидальным током промышленной частоты, необходимо убрать все высшие гармоники. Эту роль выполняет фильтр 2, который пропускает звуковую частоту и боковые частоты модуляции. Таким образол1, после фильтра в точках а - а модулированные колебания имеют вид, показанный на фиг. 5 и 6.
Модулированный ток звуковой частоты от точек а-а подается на модулятор высокой частоты (генератор 3 и усилитель 77). Модулированная высокая частота через катушку связи 72 подается на линию.
На противоположном конце линии высокая частота после настроенного контура подается на сетку детекторной лампы Лд, работаюш,ей в режиме анодного детектирования. Выпрямленное напряжение звуковой частоты подается на фильтр 4 и после него на стабилизатор напряжения 5 (лампы 7/4 и Ла). Назначением этого стабилизатора является получение модулированного тока звуковой частоты с постоянной амплитудой. Последняя может меняться вследствие изменения затухания линии при гололеде, инее и т. п. Стабилазация осуществляется посредством лампы типа «варимю. При изменении напряжения на входе стабилизатора в 20 раз напряжение на его выходе изменяется в пределах 10-15%.
После стабилизатора напряжение подается на выпрямитель (лампа Ле), на выходе которого получается ток промышленной частоты. Далее этот ток нодается на фазовый корректор б, назначением которого является коррекция фазового сдвига, появляющегося при прохождении модулированного тока по цепям приемо-передатчика.
На схему сравнения подается напряжение, принятое с противополож168
него конца линии, и напряжение со своего конца линии, поступающее от детекторной лампы Л,. Схема сравнения представляет собой два последовательно включенных трансформатора и выпрямительный мостик, собранный из меднозакислых выпрямителей. Выпрямленное напряжение от этого мостика подается на тормозную обмотку 7 рабочего реле. Параллельно вторичной обмотке одного из трансформаторов включен второй выпрямительный мостик, выпрямленное напряжение от которого подано на рабочую обмотку 8 рабочего реле. При нормальном режиме на линии фильтры /1+ /с/о включены таким образом, чтобы фазы тока на схеме сравнения отличались на 180°. При этом все напряжение от двух трансформаторов схемы сравнения будет приложено к выпрямительному мостику, включенному последовательно, и через тормозную обмотку 7 будет течь большой ток, препятствующий замыканию контактов реле. В рабочей обмотке 8 тока в это время не будет так как на выпрямительном мостике, к которому подключена эта обмотка, напряжение будет близко к нулю. При повреждении в зоне защиты фазы токов по концам линии будут сдвинуты на угол, не равный 180°. В этом случае на трансформаторах схемы сравнения фазы напряжений будут совпадать и на последовательно включенном выпрямительном мостике напряжение будет близко к нулю, т. е. тормозная обглотка 7 останется без тока, в то время как через рабочую обмотку 8 будет течь ток.
При повреждении в зоне защиты, в случае одностороннего питания, защита действует, как диференциальная. Здесь могут быть два предельных случая: а) повреждение, при котором питаемый конец линии сохраняет направление и величину нормального тока, и б) повреждение, при котором на питаемом конце линии ток близок к нулю.
При нормальном токе в линии коэфициент модуляции подбирается равным 40-50% и при токах, превышающих нормальный в 2-2,5 раза, этот коэфициент становится равным
100%. При повреждении на линии, относящемся к первому случаю, на одном трансформаторе схемы сравнения напряжение будет максимальным, а на другом - равно, примерно, половине максимального, причем фазы этих напряжений будут отличаться на 180°. В этом случае к выпрямительным мостикам будет приложена геометрическая разность напряжений трансформаторов. Витки рабочей и тормозной обмоток соразмерены так, чтобы реле при этих условиях замыкало свои контакты.
Очевидно, что при таком подборе витков рабочей и тормозной обмоток реле будет работать и при повреждении, относящемся ко второму случаю.
При сквозных повреждениях реле не будет замыкать контактов, так как в случае токи на обоих концах линии одинаковы, напряжения на обоих трансформаторах схемы сравнения равны, а фазы отличаются на 180°.
От трансформатора Тр-2 напряжение промыщленной частоты (после /1 + /C/Q) подается на пусковой орган 9, назначениед которого является включение защиты лишь в момен повреждения на линии. Пусковой орган i; несет функции запуска выс(«о -л татной аппаратуры в момент с;ьар -;и Контакты пускового реле 10 включены последовательно с контактами рабочего реле так, что пусковое реле не замкнет свой «.омтакт, защита сработать не сможет.
Действие пускового органа основано на том, что в момент аварии на выходе фильтра / + klg будет мгновенный подъем напряжения, который вызовет срабатывание пускового реле.
Трансформатор Тр-2 имеет две вторичных обмотки. Одна из них подает напр 1жение на лампу , другая на лампы Лд и Л . На гридлике получается постоянное напряжение, пропорциональное амплитуде нанряжения на выходе фильтра. Полярность этого напряжения такова, что на сетку лампы Л подается минус. На сопротивлении получается постоянное напряжение, равное напряжению на , но обратное по знаку. Напряжение смещения на сетку лампы Л выбрано таким, чтобы обусловленный им анодный ток был недостаточен для срабатывания реле 70. При постоянном напряжении на выходе фильтра / + kl напряжение смещения лампы Л обусловлено только начальным смещением, так как при любых значениях напряжения на выходе фильтра напряжения на и будут равны и обратны по знаку.
В момент аварии произойдет скачкообразное повышение напряжения на выходе фильтра / + kl. При этом напряжение на возрастет до своей номинальной величины практически мгновенно, так как конденсатор Сз заряжается через малое внутреннее сопротивление диодов Л, и 77,. Напряжение на будет нарастать медленно, так как конденсатор Cj заряжается через большое сопротивление /,. Таким образом, на сетку лампы Л будет подано положительное напряжение, равное разности напряжений и /PgCj, и пусковое реле Ю в анодной цепи Л сработает. Пусковое реле будет держать свои контакты замкнутыми до тех пор, пока напряжение на RrjC не возрастет до номинальной величины. Постоянная времени подобрана таким образом, чтобы время, которое пусковое реле держит свои контакты замкнутыми, было равно, примерно, 0,2 сек.
При скачкообразном уменьшении напряжения на выходе фильтра / + + /с/о напряжение на уменьшается быстрее, чем напряжение на (за счет разности постоянных времени и R,fi). На сетке лампы У7д оказывается, как и в первом случае, дополнительное напряжение, и пусковой орган срабатывает.
Преимущества предлагаемого устройства сводятся к следующему:
1.Защита реагирует только на ток повреждения.
2.Защита не реагирует на качания.
3.Благодаря применению тональной частоты значительно уменьшается
169
напряжение помех. Напряжение наиболее мощных помех, имеющих форму пик, как известно, пропорционально ширине канала, т. е. Епом k fПри передаче сигналов защиты обычным способом на высокой частоте ширина канала определяется аппаратурой подключения постов защиты к линии и настраивающимися контурами, которые дают ширину канала по обе стороны от несущей на 2500- 3000 герц. Следовательно, общая ширина канала получается: Afb 5000 - 6000 герц. При передаче сигнала защиты с применением звуковой частоты ширина канала определяется J/3 100-120 герц. Таким образом, отношение величины напряжения помех при передаче сигналов защиты непосредственно на высокой частоте к такой же величине при передаче на звуковой частоте составит:
Afb
6000 -j2o 50, /з kAf
Т. е. величина напряжения помех при передаче сигналов защиты посредством звуковой частоты в 50 раз
меньше, чем при передаче их непосредственно на высокой частоте.
4. Применение звуковой частоты позволяет использовать один и тот же пост для защиты двух параллельных линий и для передачи сигналов, например, трех-четырех каналов телемеханики, или позволяет совместить пост связи с постом защиты на одной несущей высокой частоте.
Предмет изобретения Устройство для высокочастотной диференциальной защиты электрических линий с использованием фильтров /1 + основанное на сравнении фаз и амплитуд отфильтрованного тока на концах защищаемого, участка, отличающееся темчто с целью многократного использования высокочастотного канала связи для сравнения векторов выходных напряжений фильтров на концах линий использована встречная одновременная передача их на двух несущих высоких частотах, каждая из которых модулируется тональной, а последняя - промышленной частотой.
Фиг. 1
ацом реле
Фиг. 2
Фиг. 3
V.VV ПЛЛ
Фиг. 4
Фиг. 5
Фиг. 6
