Устройство для направленной защиты от однофазного замыкания Советский патент 1980 года по МПК H02H3/16 

I

-t-

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для направленной защ1ггы от замыканий на землю в электрической сети с изолированной нейтралью напряжениемэыше 100UB, действук -щим на основе сравнения по фазе тока Н напряжения нулевой последовательности промышленной частоты, и может быть использовано на открытых и подземных горных разработках.

Известно устройство такого назначенную содержащее датчики тока и напряжения нулевой последовательности, частотные фильтры, фазосравийвающую логическую схему и исполнительный орган 1.Однако это устройство не обеспечивает необходимой селективности направленной защиты от однофазных замь1каний;

При сравнении сигналов, близких по длительности, избирательная работа направленной защиты возможна в относительно узком диапазоне изменения фазового ,

угла межДу тсасом и напряжением нулевой последовательности.

Известно также устройство, содержащее формирователь широких импульсов в виде усилителя-ограничителя в канале преобразования тока и формирователь узких н мпульсов, вьшолненный в виде усилителя-ограничителя с дифференцирующей цепочкой на выходе в канале напряжения 21. СфррмированHbie импульсные сигналы различной тельностн подаются на входы сумматора, котсфый осуществляет формирование выходного оттаночающего сигнала по уровню в зависимости от фазовых соотношений сравниваемых сигналов.

15

Для обеспечения аомбхоустойчивостн указанного устройства оно может быть дополнено низкочастотными фильтрами, натфимер, активными низкочастот20аыма НС-фильтрамн, подключеша 1ми. между датчшсами тока и напряжения, н усилителями - ограничителями в обоих каналах. Оцнако это устройство не обеспечивает необходимохх) быстродэйстния налравл1вш1бй защиты, так как отключающий сигнал на выходе сумматора формирует,ся только в положительный полупериод йамепвния входных синусоидальных сш налов на поврежденной линии. Целью изобрез ция я вляется повышен быстродействия направленной защиты от однофазных замыканий. Укйзашшя цель достигается тем, что устройство для направленной защиты от однофазных замыканий, содержащее датчики тока и напряжения нулевой последовательности, выходы которых соответственно подключены к последовательно соединенным низкочастотному фильтру и усилителю-ограничителю в канале тока и к низкочастотному фильтру и усилитвлюгограничителю, и сумматор, на выхо которого включен исполнительный орган, дополйзтелыю введены две пары встречно включенных диодов, входы которых подклвочены соответственно к выходу уси лителя-ограничителя в канале тока и к дифференцирующей цепочке в канале : напряжения, причем их аноды подклкяены к инвертирующему входу упомянутого сумматора, а катоды - к неинвертирующ входу, .который заземлен через резистор. На чертеже приведена принципиальная схема устройства. Устройство содержит активные низкочастотные RC-фильтры 1 и 2, подключенные соответственно к датчшсу 3 тока нулевой последовательности с резистором и к датчшсу 4 напряжения нулевой последовательности с делителем. К выходам частотных фильтров 1 и 2 подключены усилители-ограничители 5 и 6, причем на выходе усилителя 6 подключена дифференцирующая цепочка 7 8 На выходе усилит&т;я-ограничителя 5 йодключена пара встречно включенных диодов 9, Ю. Аналогичная пара диодов 11, 12 подсоединена к выходу дифферен цирующей цепочки 7, 8. К диодам 9-12 подключен сумматор 13, К инвертирующему вхбду сумматора 13 подключены аноды диодов 9 и 12, а катоды диодов 10 и 11 подключены к. его иеш1вертнрующему входу, который заземлен черев резистор 14, Выход. сумматора 13 подключен ко входу испсэт шггельного органа 15, содержащего блокиш генератчэр, выходная обмотка которого соедцнена с управляющим электроДОМ 16 тиристора 17. В силовой цепи тиристора 17 включена отключающая катушка 18 выключателя и его замыкающие контакты 19, которые служат для воерращения тиристора 17 в исходное положение после срабатывания устройства и отключения .поврежденного участка цепи. Питание силовой цепи тиристора осуществляется от источника постоянного тока 20. Для питания блокинг-генератора и операционных усилителей предусмотрены отдельные источники питания 21 и 22. Устройство работает следующим образом. . При появлении в сети однофазного замыкания сигналы тока-и напряжения нулевой последовательности поступают с датчиков 3 и 4 на входы низкочастотных фильтров 1 и 2 соответственно. Выделенные фильтрами 1 и 2 составляющие промышлеш1ой частоты подаются на входы усилителей-ограничителей 5 и 6. На выходе усилителя 5 формируются рбзнополярные прямоугольнь1е импульсы длительностью, равной полупериоду промьщшенной частоты. Аналогичные широкие импульсы, в канале напряжения поступают с усилителя-ограничителя 6 на вход дифференцирующей цепочки 7, 8, где в момент прохоищения прямоугольных импульсов через нуль формируются узкие импульсы длительность;ю много меныае полупериода промышленной частоты. Встречно включенные диоды 9-12 группируют выходные импульсы в каналах тока и напряжения таким образом. Что на инвертирующий вход сумматора 13 попадают импульсы только отрицательной полярности, а на неинвертирующий вход - положительной. Сумматор 13 суммирует инвертированный и неинвертированный входные сигналы. При этом на поврежденной линии на входы сумматора 13 будут поступать иьшульсы только противоположной полярности как в отрицательный, так и .в полояоательный полупериод изменения входных сигналов (+ Uo, - I о либо - U , +Тв). В результате суммарный сигнал на выходе сумматора 13 будет равен сумме модулей обоих импульсов в каналах тока и напряжения в каждый полуперирд колебаний промышленной частоты. На неповрежденной линии в каналах Toica и напряжения, будут одновременно формироваться импульсы одинаковой тел$фности (+ Up , ID . либо -Vo , - ID ), И при ЭТОМ оба импульса будут поступать на один и тот же вход сумматора 13. В этом случае суммарный сигнал на выходе фазосравнивающей схемы будет равен модулю наибольшего из двух импульсов. Учитывая, что на выходе усилителейограничителей 5, 6 формируются импуль сы, стабильные по амплитуде и крутизне фронтов, можно принять, что сигнал на выходе фазосравнивающей схемы при работе устройства не поврежденной линии в два раза превышает по уровню суммар ный сигнал на поврежденной линии, за счет чего обеспечивается селективная работа устройства. При поступлении на вход блокинргенератора исполнительного ограна 15 суммарного сигнала, превышающего поро говый уровень, в его входной обмотке появляется импульс напряжения, который воздействует на управляющий электрод 16 тиристора 17. Тиристор 17 вкльэчается, отключающая катушка 18 обтекается током и производит отключение вьтключателя поврежденной линии. Выполнение фазосравнивающей схемь, заключающееся в дополнительном введеНИИ двух пар встречно включенных диодо и соответствующем их подключении к суммирующему операционному усилителю позволило повысить вдвое быстродействи устройства направлещюй защиты от однофазных замыканий. Фазосравнивающая схема .в сочетании с малоинерционными активными низкочастотными РС-фильтрами позволяет выработать сигнал отклю чения уже в первый полупериод изменен входных сигналов промышленной частоты что позволяет предотвратить переход однофазного замыкания в двухфазное и повьш1ает надежность функционирования направленной защиты и вместе с тем электробезопасность защищаемой сети. Формула изобретения Устройство для направленной защиты от однофазного замыкания, содержащее датчики тока и напряжения нулевой последовательности, выходы которых соответственно подключены к последовательнс соединенным низкочастотному фильтру и усилителю-ограничителю в канале тока и низкочастотному фильтру с усилителе ь ограяичитёлем и дифференцирующей цепочкой на выходе в канале напряжения, и сумматор, на выходе которого включен исполнительный орган, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, дополнительно введены две пары встречно включенных диодов. Входы которых подключены соответственно к выходу усилителя-ограничителя в канале тока и к дифференцирующей в канале напряжения, причем их аноды подключены к инвертирующему входу упомянутого сумматора, а катодык неинвертирующему вхОду, который заземлен через резистор. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . 1.Соколов Г. В. Разработка защиты от замыканий на землю с использованием волновых переходных процессов, в кн. Вопросы оптимального развития энергосистем и новые технические средства их защиты . М., Наука, 197О, с. 74-89, рис. 2. 2.Фабрикант В. Л, Основы теории пост{х ения измерительных органов релейной защиты и автоматики, М., , 1968, с. 101-102, рис. 3-17а.

738032

-. ;,

Lt.ii