Устройство для защиты электроустановки переменного тока от короткого замыкания Советский патент 1980 года по МПК H02H3/38 

1

Изобретение.относится к электротехнике и может быть использовано для защиты энергетических объектов в высоковольтных сетях, а также в качестве измерительного органа в автомати- 5 ке опережающего деления сети(АОДС) при коротких замыканиях с токами, превышающими отключающую способность установленных выключателей.

По основному авт. св. № 693501 10 известно устройство для защиты электроустановки переменного тока от короткого замыкания содержащее датчик тока, к выходу которого подключен вход первого фазоповоротного злемен- та, второй фазоповоротный элемент,выходы которых через соответствующие квадраторы и общий сумматор присоединены к компаратору, и исполнительный орган, в котором меиоду входом ис-20 полнительного органа и выходом упомянутого компаратора включен первый вход вновь введенного логического элемента И, на второй вход которого подключен выход ц&пи, состоящей из 25 двух формирователей прямоугольных импульсов и подключенного к их выходам через второй сумматор формирователя абсолютных значений, причем входы формирователей прямоугольных импульсов 30

присоединены соответственно к выходам упомянутых датчика тока и первого фаэоповоротного элемента, а к выходу последнего присоединен вход второго фазоповоротного элемента l.

Недостатком известного устройства является невозможность учета апериодической составляющей в точке корот,кого .замыкания, что может привести к некоторой избыточности в его срабатывании.

Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей.

Указанная цель достигается тем, что устройство для защиты электроус тановки переменного тока от короткого замыкания дополнительно снабжено третьим и четвертым сумматорами, вторым формирователем абсолютных значений, дифференцирующим органом, вторым и третьим компараторами, блоком автоматической регулировки уставки, расширителем импульсов, элементами НЕ и И, вторым исполнительным органом, при .этом входы третьего сумматора присое динёны к выходам датчика тока и второго фазовращателя/ выход третьего сумматора через второй формирователь абсолютных значений соединен с одним

ИЗ входов четвертого сумматора непосредственно и с другим входом через дифференцирующий орган, выход четвертого сумматора подключен к входу третьего компаратора, выход которого через последовательно соединенные рас.ширитель импульсов и элемент НЕ подключей к первому входу второго элемента И, один из входов второго компаратора соединен с выходом второго формирователя абсолютных значений, другой вход через блок автоматической регулировки уставки соединен с выходом первого сумматора, выход второго компаратора присоединен к второму входу второго элемента И, третий вход которого соединен с выходом первого формирователя абсолютных значений, а выход элемента И соединен со вторым исполнительным органом.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2блок-схема автоматической регулировки уставки второго измерительного органа.

Устройство содержит датчик 1 тока, первый 2 и второй 3 фазоповоротнйе элементы соответственно каждый из которых осуществляет опережающий сдвиг фазы входного сигнала на угол, близкий к 90, квадраторы 4 и 5, первый сумматор б, первый компаратор 7,первый элемент 8 И с двумя входами,первый исполнительный орган 9, формирователи 10 и 11 прямоугольных импульсов, второй сумматор 12, предназначенный для формирования разнополяр-. ных импульсов в интервалах совпадения соответствующих полярностей на его входах, первый формирователь 13 абсолютных значений, третий сумматор 14 для выделения апериодической составляющей тока КЗ,, второй формирователь 15 абсолютных значений,второй компаратор 16, блок 17 автоматической регулировки уставки компаратора 16,. дифференцирующий орган 18, четвертый сумматор 19, выделяющий . напряжение, пропорциональное разности заданного и текущего значения постоянных времени сети, третий компаратор 20, предназначенный для блокирования второго компаратора 16 при постоянных времени сети ниже заданно го значения, расширитель 21 импульсо для исключения преждевременного сброса блокирующего сигнала от компаратора 20, элемент НЕ 22, второй элемент И 23 и второй исполнительный орган 2

Блок 17 автоматической регулировки уставки содержит блок 25 пропорционального отношения, выполненный в виде усилителя с ограничением выходного напряжения на заданном уровне, максиселектор 26 для выделения наибольшего из входных сигналов,первый датчик 27 порогового напряжения второй датчик 28 порогового напряжения и выходной сумматор 29.

Устройство работает следуюгцим образом.

Если периодическая составляющая тока КЗ превыиает уставку срабатывания компаратора 7, срабатывает первый исполнительный орган 9 в интервалах, когда от формирователя 13 на второй вход элемента 8 И поступают сигналы, совпадающие по времени с единичными сигналами от компаратора 7.

Если в этом режиме ток КЗ содержит апериодическую составляющую, то она выделяется на выходе сумматора 14 и после выпрямления на формирователе 15 поступает на вход компаратора 16, уставка которого выбирается по условию, чтобы к моменту расхождения контактов выключателя апериодическая составляющая тока КЗ не превьшала допустимого значения, определенного из нижеприведенных соотношений.

Отключающая способность высоковольтных выключателей обеспечивается при выполнении условий короткого замыкания

1 «1

и)

но

т ,

(2-)

) но

де 1 - действующее значение периодической составляющей тока КЗ ;

но номинальный ток отключения выключателя(дёйствую- щее значение); fb - у - относительное содержание апериодической составляющей в токе КЗ; 1- - значение апериодической составляющей в токе КЗ в момент расхождения кон.тактов выключателя ном номинальное значение

для данного выключателя. Установка в срабатывании устройста выбирается как меньшее из двух усовий

I 1.Л С)

ep к.

но

i

К, 1Ъ

Г (4)

но

где K.j 1,1 -1,2 коэффициент запаса При этом, если постоянная времени, первичной сети больше номинальной, то есть , то расчетным (при КЗ с максимальной апериодической составляющей; оказывается условие (А) .

Из условия (2) имеем

НО

(5

Z Так как О sp) i, находим: 1 () 0.5(1+PMOV. ) (() С учетом того, что - 4тг Из (2) для момента расхождения контактов выключателя определяем I.. Т1„о(1+ Р.ИОКЧ - ) (8) Уставка срабатывания принимается по (8) с учетом того, что срабатывание происходит в первые несколько милли секунд от начала КЗ, когда апериоди ческая составляющая тока еще не усп ла заметно снизиться. Кроме того, вводится коэффициент запаса К 1,2. С учетом отмеченного на основании (8) условие для выбора уставки компаратора 16 4cTt..rnrf0 p Ho. .Область существования , (16) определяется следующими соотношениям Наименьшее значение 1(ст (1б)дол жно быть больше нуля. Реализация соотношения (9) осуществляется в блоке 17 автоматической регулировки уставки (фиг.2)при следующих значениях коэффициента переда чи каждого из блоков: 25 fvT где m т -коэффициент пропорциоHcLnbHOCTH между напряжением на вкходе блока б и амплитудой периодическо составляющей первичного тока КЗ ( О в вольтах, I- в килоамперах) 1„оО,в5 К П Е где Е - стабилизированное напряжение постоянного тока входа блока 27; К,,,-1,18 по каждому из входов. Если-значение апериодической составляющей тока превышает уставку компаратора 16, этот компаратор срабатывает и единичный сигнс1Л поступает на второй вход элемента И 23.Одновременно сигналс формирователя 15 поступает на дифференцирующий орган 18 с коэффициентом передачи, примерно равный единице при номинальной по стоянной времени сети . Тогда, если Т выхо де сумматора 19 напряжение близко к нулю и компаратор 20 не срабатывает. ЕСЛИ Т Т цц . напряжение на выходе сумматора 19 имеет ненулевое значение со знаком, противоположным знаку рабочего сигнала на входе компаратора 20. В обоих случаях компаратор 20 не срабатывает и в интервале совпсщения логических единиц на всех трех входах элемента 23 И происходит срабатывание второго испотЖительного органа 24. Если Т а заданную величину, то напряжение на выходе сумматора 19 приводит к срабатыванию компаратора 20, сигнал с его выхода увеличивается по длительности в расширитель 21, инвертируется в элемент НЕ 22 и поступает в виде логического нуля на третий вход логического элемента И 23, запрещая срабатывание второго исполнительного органа 24. Если 1 не превышает уставки срабатывания компаратора 7, то орган 9 не срабатывает. При этом возможно два режима. Если Т , то не сработает и орган 24, так как на элемент И 23 поступит запрет от компаратора 20. Если Т Т цо , то в зависимости от значения 1 (сигнал на выходе сумматора б) уставка на компараторе 16 может изменяться посредством блока 17 автоматической регулировки уставки . При этом, если апериодическая составляющая тока КЗ превысит уставку компаратора 16, то последний сработает и приведет к срабатыванию органа 24. Предлагаемое устройство позволяет выполнить автоматику опережающего деления сети с минимальной избыточностью в срабатывании, с временем действия порядка 5мс и некритичной к насыщениям питающих трансформаторов тока. Технико-экономический эффект от применения предлагаемого устройства состоит в том, что исключение избыточных срабатываний позволяет увеличить срок службы высоковольтного оборудования на станциях и подстанциях и повысить устойчивость энергосистемы. Формула изобретения Устройство для защиты электроустановки переменного тока от короткого замыкания по авт. ев, f 693501 отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, оно дополнительно снабжено третьим и четвертым сумматорами, вторым формирователем абсолютных значений, дифФерен-. цирующим органом, вторым и третьим компараторами, блоком автоматической регулировки уставки, расширителем импульсов, элементами НЕ и И, вторым исполнительным органом при этом входы третьего сумматора присоединены к выходам датчика тока и второго фазовращателя, выход третьего сумматора через второй формирователь абсолютных значений соединен с одним из входов четвертого сумматора непосредСтвенйЬ и с другим входом через дифференцирующий орган, выход четвертого сумматора подключен к входу третьего компаратора,выход которого через последовательно соединенные расширитель импульсов и элемент НЕ подключен к первому входу второго элемента И, один их входов второго компаратора соединен с выходом второго формирователя абсолютных значений, другой вход через блок автоматическо регулировки уставки соединен с выходом первого сумматора, выход второго компаратора присоединен к второму входу второго элемента И, третий вход которого соединен с выходом первого формирователя абсолютных значений, а выход элемента И соединей со вторым исполнительным органом

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке 2503928/24-07, н 02 Н 3/38, 1978.

,ЪЁН

/7

п