Устройство для защиты линийэлЕКТРОпЕРЕдАчи Советский патент 1981 года по МПК H02H3/38 

Изобретение относится к автоматизации энергосистем И может быть исполь зовано в схемах релейной защиты и автоматики. По основному авт. св. № 570,950 известно устройство,: обладающее высоким быстрсиействйем и направленностью действия.В нем предусмотрено кол ательное звено, служащее для устранения мертвой зоны при близких к. а. l. Однако устройство, установленное для второй ступени защиты, не может резервировать первую ступень данной запщты вследствин затухания сигналов на выходе колебательного звена до момента срабатывания второй ступени. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем получения xapaKTepHCTJfiCH; срабатывания -В ком плексной плоскости сопротивлений в Виде двух перекрещивающихся окружностей, позволяющей устранить указанный недо- статок и применять его в качества избирательного органа однофазного АПВ и В качестве первой или второй ступени дистанционных защит. Поставленная цель достигается, тем что в устройство для зашиты линии электропередачи, содержащее тфеобра .зователь ток-навряжение, подключенный к входу модели ЛЭП, выход котярой подключен к первому входу сумматора непосредственно, а через инвертор и электронный ключ ко второму его входу, преобразователь напряжение-напряжение, подключенный одновременно к третьему входу сумматс а, к первому входу дополнительного сумматора и ко входу 1фецизионного однополупернодного выпрямителя, выход выпрямителя 1подкл|6чен, к четвертому входу сумматора и ко юсоду колебательного звена, выход которого подключен ко второму Входу дополнительного сумматора дополнительно введено инвертирующее масщтабное звено, подключенное входом к выходу модели ЛЭП, выходом к третьему входу дополнительного сумматора. На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; .на фиг. 2 - 6 - диаграммы к.з. в точках соответств но, на фиг. 7 - характеристика срабатыв ния. Устройство состоят из преобразовате лей ток-напряжение 1, напряжение-напря жение 2, модели 3 ЛЭП, схемы 4 сравнения, в которую входят прецизионная схема 5 формирования модуля, выполненная прецизионным однополупериодным .выпрямителем 6 и сумматором 7, блок 8 для формирования коммутирующего сигнала, состоящий из колебательного звена 9, инвертирующего масщтабног звена Ю, дополнительного сумматора 11, инвертор 12, электронный ключ 13, в устройство входят также компаратор 14, блок 15 для смещения. Устройство работает следующим образом. Для устранения мертвой зоны при близких к.з., когда напряжение на выходе преобразователя 2 напряжение-напр жение оказывается недостаточным для коммутации электронным к лючом 13, предназначено колебательное звено 9. Параметры этого звена подобраны таким образом, что на его выходе имеют место колебания напряжения с той же частотой и в противофазе с напряжением на его входе. Выходное напряжение этого звена подаваемое на второй вход дополнительного сумматора 11, находится в фазе с напряжением, подаваемым на первый вход этого сумматора. При близком к.з. исчезают сигналы с выхода преобразователя 2 напряжение-напряжение и, следовательно, на первом входе сумматора 11 При этом колебательное звено 9 продол жает генерировать затухающие в течение нескольких периодов с.инусовдальные сигналы с такими же частотами и фазы, что и сигналы на первом входе сумматора 11 до момента возникновения к.з. К третьему входу этого сумматора подведены сигналы от модели 3 ЛЭП через инвертирующее масштабное звено Ю, имеющий небольшой коэффициент передачи К.д , подобранной таким образом, чтобы сигналы на его выходе были достаточными для надежного управления электрон ным ключем 13 при близком к.з. Рассмотрим несколько случаев к.з, в точке К (вне зоны защиты, фиг. 2), благодаря соответствующим образом подобранным параметрам схемы, напряжени U.(-fc) на выходе преобразователя 2 напряжение-напряжение болыле по амплитуде напряжения )-43 выходе модели 3 ЛЭП (фиг. Sa). Мапряжение Уд(-t)поступает на входы прецизионного формирователя 5 модуля. Выходное напряжение этого формирователя имеет положительную полярность (фиг. 26, пунктирная линия и (-t). Напряжение ) подается, кроме того, на первый вход сумматора 11 и на вход колебательного звена 9 (от средней точки выхода выпрямителя б) блока 8 формирования коммутирующего сигнала, отрицательной полуволной выходного напряжения сумматора 11 открывается электронный ключ 13, положительной закрывается. Коэффициент передачи сумматора 7 по первому входу равен единице, по второму - двум. Суммарный сигнал на выходе этого сумматора по . этим двум входам будет иметь отрицательную полярность (фиг. 26, пунктирная линия Of (i). Общий выходной сигнал сумматора 7 показ,ан сплощной .линией (фиг. 26, Uj; Ct). Сглал енное значение Суммарного напряжения ОуС-Ь)- положительное (фиг. 2в). Поэтому компаратор 1.4 удерживается, в несработанном состоянии (фиг; 2г). Напряжение, подаваемое на третий вход сумматора 11 от инвертирующего масщтабного звена 10, на работу электронного ключа 13 влияние не оказывает, так как оно незначительно по сравнению с напряжением на первом входе сумматора 11, а также фазовый сдвиг между ними почти отсутствует. При к. а. в зоне защиты в точке К . амплитуда напряжения Од (-t) меньше амплитуды U/v(-fc)( фиг. За). Напряжение на выходе инвертирующего масштабного звена 10 совпадает по фазе с напряжением Уд (-fe) на первом входе сумматора 11, а по амплитуде может быть в различных соотношениях в зависимости от удаленности к.з. Электронный ключ 13 управляется суммой этих напряжений и напряжения на выходе колебательного звена 9. Суммарное сглаженное напряжб HHe(Jj;{O на выходе сумматора 7 больше уставки срабатьшания компаратора и он срабатывает (фиг. Зв, г). При К.З. в точке К,, близком к месту становки устройства, 1апряжение ) а выходе преобразователя 2 напряжениеапряжение стремится к нулю, а напряжеие с выхода модели 3 ЛЭП и наряжение на выходе инвертирующего мастабного звена 10 увеличиваются . Фаза оследнего напряжеишт соответствует 579 фазе остаточного напряжения (J (Ц-) , По сле нескольких периодов, когда затухнут сигналы на выходе кслёбательного эвена 9, электронный ключ 13 управляется напряжением инвертирующего масштабного звена Ю, Суммарное напряжение на выходе сумматора 7 отрицательное и больше установки срабатывания компаратора 14 и он сработает (фиг. 4). .з. за спиной фаза напряженняи и) меняетгся на сравнению с предыдущими случаями, а фаза UxCt) н& меняется. Напряжение на выходе инвертирующего масщтабного звена 1О чаходится в противофазе с напряжениями на первом -и втором входе сумматора 11 Электронный ключ 13 управляется алгебраической суммой этих напряжений. Если К.З. за cnmiofi удаленное в точке Kj, то (J/v больше чем напряжение на выходе инвертирующего масштабного звена 10. Выходное напряжение От(t)cyM;иатора 7 пол-ожительное, компаратор 14 остается в исзсодном состоянии (фиг. 5). В случае близкого к.з. за спиной , в точке Kg, напряжение ) стремится к нулю, напряжение на выходе колебательного звена 9 затухает через несколько периодов, электронный ключ 13 управляется одним напряжением инвертирующего масштабного звена 10. Положитель ная полуволна этого напряжения через сумматор 11 открывает ключ и через него проходит напряжение модели ПЭП. При следующей отрицательной полуволне ключ закрыт. На выходе сумматора 7 суммарное напряжение по первому и второму выходам будет отрицательным. Сум марное напряжение по третьему и четв тому входам близко к нулю. Общее суммарное напряжение Uj(O сумматора 7 отрицательное и больше установки срабатывания компаратора 14, что - приводит к срабатыванию последнего (фиг. 6). В случаях к.з., когда |ил()К,, где К. - коэффициент передачи инвертирующего ма.дштабного звена 10, устройство работает по характеристике срабаты вания в комплексной плоскости сопротивления, описываемого уравнением представляющей из себя окружность, проходящей через начало координат (фиг. 7а). В случаях К.З., когда |и,Си|-|и ЫК,. работа устройства описывается уравне1г1-1Пкоторое в плоскости сопротивлений являет ся уравнением окружности с центром в начале координат (фиг. 76). Общая характеристика устройства показана на -фиг. 7 в. Угол максимальной чувствительности устройства равен углу линии, которая смоделирована в устройстве. Размеры окружности, проходящей через начало координат, устанавливаются изменением численного значения коэффициентов 1феобразования преобразователей, а размеры окружности с центром в начале координат - выбором коэффициента передачи инвертирующего .масштабного звена 10. При испытаниях макета устройства в лаборатории получено время срабатывания около 2О мс при к.з. в зоне защиты и 60 мс при близком к.з. за спиной. Устройство может быть применено для защиты ЛЭП в качестве первой или второй ступени дистанционных защит, а также в качестве избирательного органа однофазных АПВ. формула изобретения Устройство для защиты линий электропередачи по основному авт. св. № 57О950, отличающееся тем, что, с целью расщирениж функциональных возможностей путём получения характеристики срабатывания в кошшексной плоскости сопротивлений в виде двух перекрещивающихся окружностей, в него дополнительно введено. иноертщзующеё масштабное звено, подключенное входом к выходу модели ЛЭП, выходом к третьему входу дополнительного сумматора. Источники информации, прш15ггые во внимание при экспертизе 1. ABvopcKoe свидетельс1ВО СССР № 57О950, кл. Н 02 К 3/38, 1976.

U

Ui(t)

{(t)

)

a

V

(/yCr

«.

В

cr

%

/f.j. SHC зоны

Фиг.2

A.J. // , .r

близкое K.3 S зоне Фигл

. уст

2/7

, %/x

r-«

ffo/teHtfoe.3. Ja спчио Фиг.

а

A(i)

-и- /

О

%

СТ

-и

U

11 %М

ff/iu3Kffe /f.3. „за. спиноц Риг.6

/&/ЛГ/7/ /(У(

CpaSamtiSaHu ф „