Устройство для дистанционной защиты Советский патент 1980 года по МПК H02H3/40 

Устройство дистанционной защиты относится к области автоматизации энергетических систем и предназначено для защиты линий электропередач от всех видов междуфазных коротких замыканий. Известны устройства дистанционной защиты, содержащие измерительные органы, элементы логики и исполнительный орган 1, 2. Такие дистанционные защиты не удовлетворяют требованиям селективности и надежности при сложных повреждениях в энергосистеме. Использование блокировок при качаниях в энергосистемах, основанных на применении двух измерительных органов разт ной чувствительности, может привести к неправильной работе при наложении коротких за№аканий в зоне на качания, а фиксация срабатывания реле с целью уменьшения влияния переходного сопротивления может привести к излишнему срабатыванию. Выполненные на пассивных элементах устройства имеют низкую точность и унификацию узлов, бОЛЬ шив вес и габариты. Из известных устройств дистанционной защиты наиболее близким по технической сущности и достигаемому резуль тату к изобретению является устройство дистанционной защиты, содержащее измерительные и пусковой органы, элементы ИЛИ, схему логических соединений, охваченной обратной связью, элемент Время и исполнительный орган, причем входы измерительных органов через элемент ИЛИ и выход пускового органа подключен ко входам схемы логических соединений, выход которой через элемент Время подключен к исполнительному органу 3 . Рассматриваемое устройство дистанционной защиты,, обладая хорошей отстройкой; от нагрузки, может отказать , при наличии в месте короткого замыкания значительного переходного сопротивления. Устройство, кроме того, подвержено качаниям. Целью изобретения является повышение надежности путем иск.пючения ложного срабатывания при наложении короткого замыкания Гна качания. Это достигается тем, что устройство ,цля дистанционной защиты, содержащее измерительные органы, .которые своими входами гтодключены к преобразо-. вателям токов и напряжения, а выходаМи через элемент ИЛИ, логический блок с обратной связью и элемент Время подключены к испопнителгному органу, и второй элемент ИЛИ, снабжено управляемым генератором блокирующего сигнала вход которого подключен через второй элемент ИЛИ к дополнительному вьоходу измерительных органов, а выход - ко второму входу логического блока, в обратную связь которого введен ключ. На фиг. 1 представлена схема устройства дистанционной защиты; на фиг. 2 - график характеристики срабатывания измерительных органов. Устройство дистанционной защиты со держит преобразователи 1 входных токо и напряжений, измерительные органы 2, 3 и 4,блок 5 для контроля исправности вторичных цепей измерительного трансформатора напряжения, элементы ИЛИ 6 :И 7, логический блок 8, состоящий из KONffiaparopa 9, ключа 10, диодов 11-15 и резисторов 16-18, управляемый генератор 19 блокирующего сигнала, состоящий из. операционного усилителя 20, транзистора 21, диода 22, конденсаторов 23У,24 и резисторов 25, 26, элемент Время 27 и исполнительный орган 28. Измерительные органы имеют основную (позиция 29) и дополнительную (позиция 30) характеристики срабатывания в комплексной плоскости сопротивЛенйй (см. фиг. 2). , Разные напряжения UA , U, U и токи 1д, 1.Ц, Ij,, а также напряжение 3Uo и фазное напряжение обмоток/ соединенных в незамкнутый треугольник (если имеется вывод), подаются в преобразователи 1 тока и напряжения. Здесь происходит преобразование входных величин и формирование напряжений, пропорциональных разности- фазных |Токов и линейным напряжениям. Преобразователи 1 могут представлять собой промежуточные трансформаторы, включен ные в цепи измерительным трансформато ром, и другие согласующие устройства. Напряжения, пропорциональные разно ти фазных токов и линейным напряжениям, поступают на входы измерительных органов 2, 3 и 4, имеющих основную (29) и дополнительную (30) характерис тики срабатывания в комплексной плоскости сопротивлений. Причем выходы из мерительных органов с основной характеристикой срабатывания (29) подключены к элементу ИЛИ , с дополнительной характеристикой 30 - к элементу ИЛИ 6. При коротких замыканиях, когда сопротивление на зажимах одного или нескольких измерительных органов попадает в область (29) комплексной плоскости сопротивлений, сигналы срабатывания поступают на оба элемента ИЛИ б и 7 одновременно. При этом элемент ИЛИ 7 вырабатывает напряжение срабатывания, подает его на вход блока 8, который, изменяя полярность напряжения на выходе, запускает элемент Врёмя 7. Элемент 27, срабатывая с выдержкой времени, подает напряжение на вход исполнительного органа. В исходном состоянии напряжение на выходе элемента ИЛИ 6 отрицательно и транзистор 21 управляемого генератора блокирующих импульсов открыт. Потенциал инвертирующего входа операционного усилителя 20 равен при этом нулю. На его неинвертирующий вход по.ступает отрицательное напряжение элемента ИЛИ 6, который удерживает операционный усилитель 20 в режиме отрицательного ограничения, В этом режиме диоды 15 к 22 закрыты и на вход компаратора 9 блока 8 не поступает напряжение блокировки. После поступления сигнала срабатывания на вход элемента ИЛИ 6 последний изменяет полярность выходного напряжения на положительную, в результате транзистор 21 закрывается, а операционный усилитель 20 переходит в режим положительного ограничения. Диоды 15 и 22 открываются, при этом положительный сигнал блокировки поступает на вход компаратора 9. Открывается диод 22, замыкает отрицательную обратную связь,операционного усилителя 20, и конденсатор 24 начинает заряжаться. В результате заряда конденсатора 24 потенциал инвертирующего входа операционного усилителя 20 возрастает до величины напряжения на неинвертирующем входе,после чего операционный усилитель 20 переходит в режим отрицательного ограничения. Таким образом, длительность блокирующего сигнала зависит от времени заряда конденсатора 24 и может регулироваться резистором 26. Если напряжение элемента ИЛИ 6 вернется к исходной отрицательной полярности раньше, чем напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя 20 нарастет , до напряжения Ма его не инвертир тощем рходе, то последний переходит в режим отрицательного ограничения вместе с изменением полярности напряжения на выходе элемента ИЛИ 6. Напряжение с выхода элемента ИЛИ 6 поступает, кроме того, на управляющий вход ключа 10. Если управляющее напряжение с выхода ИЛИ 6 положительно, то диоды 11 и 13 открыты, а 12 и 14 закрыты, коэффициент передачи ключа равен - . Если же управляющее напряжение отрицательно и выполняется условие диоды 12 и 14 открываютс я, и 13 закрываются, и выходное напряжение ключа становится равным нулю, ( - управляющее напряжение ключа, подаваемое на входной резистор 16, - управляемое напряжение ключа, подаваемое на входной резистор 17). Таким образом, при коротком замыкании в области (29) положительное напряжение элемента ИЛИ 6 открывает ключ 10 и замыкает с учетом знака коэффициента передачи положительную обратную связь компаратора 9, что позво ляет самоудерживать компаратор 9 в сработанном состоянии даже и после прихода сигнала блокировки управляемого генератора 19. В то же время при выходе величины сопротивления на за.жимах измерительного органа за предел характеристики (29) (например, при увеличении сопротивления дуги в месте короткого замыкания) элемент 8 благодаря наличию напряжения с выхода ключа 10 находится в сработанном состоянии до тех пор, пока управляющее напряжение с выхода элемента ИЛИ 6 не закроет ключ 10, т. е. пока сопротивление на зажимах измерительного органа не выйдет за пределы характеристики 30. Запаздывание в генератор 19 вносит ся подключением к не инвертирующему входу операционного усилителя 20 конденсатора 23. Время запаздывания при этом определяется переменным резистором 25. В режиме качаний срабатывает сначала элемент ИЛИ 6 и запускается управляемый генератор 19, который вырабатывает блокирующее напряжение, подаваемое на вход элемента 8. Через не которое время срабатывает элемент ИЛИ 7 и подает на другой вход блока 8 напряжения срабатывания, которого в это случае оказывается недостаточным для срабатывания из-за наличия напряжения блокировки с выхода генератора 19. Ка только величина сопротивления выйдет за пределы характе--истики (30) элемент ИЛИ б запирает генератор 19 отрицательным напряжением. В таком режиме возможен случай, когда после попадания сопротивления из-за качаний в область характеристики (30) происхо дит короткое замыкание в области (29) тогда напряжение управления генератором 19 с выхода элемента ИЛИ б будет иметь положительную полярность, что может привести к отказу устройства. Однако управляемый генератор 19 через время, обусловленное зарядом конденсатора 24, возвращается в режим отрицательного ограничения и деблокирует блок 8, что приводит к срабатыванию последнего из-за наличия напряжения срабатывания с выхода элемента ИЛИ 7. При возникновении повреждения в цепях напряжения происходит срабатывание блока 5 контроля, которое: надежно блокирует блок 8 каким бы ни было его исходное состояние. Предлагаемое устройство позволяет надежно отстроиться от качаний в том числе и в сетях с существенной несимметрией в нормальном режиме. Устрой : ство не приводит к отказу при нало-, жении короткого замыкания в зоне на качания и обеспечивает селективную фиксацию срабатывания устройства. Формула изобретения Устройство для дистанционной защиты, содержащее измерительные органы, которые своими входами подключены к преобразователям токов и напряжения,, а выходами через элемент ИЛИ,логический блок с обратной связью И элемент Время подключены к исполнительному органу, и второй элемент ИЛИ, о т - личающееся тем, что, с целью повышения надежности путем, исключения ложного срабатывания при наложении короткого замыкания на качания, введен управляемый генератор блокирующего сигнала, вход которого подключен через второй элемент ИЛИ к дополнительному выходу измерительных органов, а выход - ко второму входу логического блока, в обратную связь которого введен ключ. Источники информации/ принятые во при экспертизе 1.Федосеев А. М. Релейная защита электрических систем. М., Энергия, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР № 538450, кл. Н 02 Н 3/40 Открытия, изобретения. Промышленные образцы, товарные знаки , № 45, 1976. 3.Кочетов В. В. |Левкуш.А. И., Сапир Е. Д. Одноступенчатая дистанционная защита на полупроводниковых приборах. Электрические станции № 11, 1962, с. 75-80.