(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ФИЛЬТРОВ Изобретение относится к технике релейной защиты энергосистем, а именно, к релейной защите шунтовых конденсаторных батарей фильтров высших гармоник преобразовательных подстанций. Фильтры высших гармоник (ФВГ) состоят из последовательно включенных шунтовых батарей конденсаторов (БК) и фильтровых реакторов (ФР) и включаются между фазой и землей. Эксплуатация БК в составе фильтров высших гармоник выявила возможность перекрытия изоляторов в кассете, в результате которого возникает длитель ное короткое замыкание ряда. Это замыкание, как правило, сопровождается дугой, а поскольку оно не отключается предохранителями, то возможно возникновения аварии с повреждением оборудования. Поэтому защита БК должна отличать длительное короткое замыкание, ряда конденсаторов от пробоя конденсатора и действовать на отключение ВЫСШИХ ГАРМОНИК батареи. Аналогичное требование к действию защиты ФВГ предъявляется и в случае повреждения реактора, например виткового замыкания обмотки. Известно устройство для защиты фильтров высших гармоник, которое установлено на потенциале земли и реагирует на заданные параметры переходного процесса, сопровождающегося пробой конденсатора. В этом устройстве производится сравнение сигнала, пропорционального току фильтра, и сигнала, полученнЬго от физической модели фильтра, которая включена на трансформатор напряжения фильтра оригинала. В выходном напряжении схемы сравнения подавляется с помощью заграждающих фильтров гармоника 50 Гц и гармоника с частотой настройки фильтра оригинала, а затем производится дифференцирование сигнала D. Однако рабочий сигнал на выходе реагирующего органа устройства защиты имеет импульсный характер, поэтому оно не может отличить длительное короткое замыкание ряда БК или повре дение обмотки ФР -от пробоя конденсатора по длительности аварийного процесса. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для защиты шунто вых конденсаторных батарей, которое реагирует на величину напряжения ней трали БК, для чего между нейтралью Б и землей включен трансформатор напря жения. На вторичную обмотку этого трансформатора включено дифференциал ное реле. Напряжение небаланса на нейтрали обусловленное несимметрией емкостей фаз БК и неуравновешенностью напряжений фаз питающей сети, компенсиру ется специальным блоком. Этот блок содержит трансформатор напряжения, подключенный к питающей сети, приче вторичные обмотки его соединены в звезду и на них включены регулируемые резисторы, также соединенные в звезду. Между нейтралью резисторов и землей включен промежуточный тран сформатор напряжения, причем напряжение вторичной обмотки его используется для компенсации напряжения небаланса в реле. Устройство может быть применено для БК с заземленной нейтралью, причем в заземленную нейтраль включ ется трансформатор тока (ТТ), а для согласования с реле между вторичной обмоткой ТТ и входом реле включается преобразующее звено ток-напряжение. Аналогичным образом устройство может применено для заи;иты ФВГ 2. Однако в этом устройстве фильтры высших гармоник и резисторы имеют разные амплитудофазочастотные харак теристики, поэтому в дифференциальном реле неизбежно возникает небаланс по высшим гармоникам, причем величина его существенно зависит от частоты питающей сети. Отстройка от напряжения небаланса приводит к снижению чувствительности защиты, причем отстройка должна осуществляться от максимально возможного не баланса как по высшим гармоникам, так и по основной гармонике. Целью изобретения является повышение чувствительности защиты к длительному короткому замыканию ря1,; да батарей конденсаторов и повреждению обмотки фильтрового реактора. Поставленная цель достигается тем, что устройство для защиты фильтров высших гармоник, содержащее входные блоки ока и напряжения, включенные соответственно на трансформаторы тока и трансформаторы напряжения о)ильтра, сумматор, формирооатель модуля, выходы которого соединены с индикатором настройки защиты и двумя реагируюи|ими блоками, причем на первого реагируюи.(его блока включен первый элемент выдержки времени, выход второго реагируюи.(его блока включен на первый вход элемента И, последовательно соединенные элемент ИЛИ, расширитель импульсов, второй вход указанного элемента И и второй элемент выдержки времени, блок регулирования защиты на минимум небаланса, исполнительный блок, дополнительно снабжено пофазными пусковыми блоками, фильтром нижних частот и элементом- Запрет, причем первые и вторые входы пофазных пусковых блокоа подключены к выходам соответственно входных блоков тока и напряжения, аналоговые дифференциальные выходы пофазных пусковых блоков соединены через блок регулирования защиты на минимум небаланса с входами указгчнгюго сумматора, к выходу которого подключен фильтр нижних частот, выход последнего включен на вход формирователя модуля, логические выходы пофазных пусковых блоков подключены к входам элемента ИЛИ, прямой вход элемента Запрет соединен с зыходом второго элемента выдержки времени, запрещающий вход с выходом первого элемента выдержки времени, выход с входом исполнительного блока, БЛОК регулирования защиты на минимум небаланса выполнен в виде четырехпозиционного переключателя. На чертеже приведена блок-схема устройства. Устройство содержит фильтр 1 высших гармоник, входные блоки тока 2 и напряжения 3, включенные на трансформаторы ) тока и трансформаторы 5 напряжения, пофазные пусковые блоки 6, выполненные в виде последовательно соединенных физической модели 7 фильтров высших гармоник, датчика тока 8 физической модели 7 первого входа сумматора 9, блока 10 режекторных фильтров и дифференциаторов.
реагирующего блока 11. Первые входы пофазных пусковых блоков 6 (входы физических моделей 7 фильтров высших гармоник 1) подключены к выходам входных блока тока 2, вторые входы пофазных пусковых блоков б (вторые входы сумматоров 9) подключены к выходам входных блрков 3 напряжения/ аналоговые дифференциальные выходы пофазных пусковых блоков (вторые выходы сумматоров 9) соединены через блок 12 регулирования защиты на минимум небаланса, выполненного в виде четырехпозиционного переключателя с входами сумматора 3, выход которого соединен с последовательно включенными фильтром 14 нижних частот и формирователем 15 модуля, первый выход последнего соединен с индикатором 16 настройки, второй выход - с последовательно включенными первым реагирующим блоком 17 и первым элементом 18 выдержки времени, третий выход - с вторым реагирующим блоком 19. Логические выходы пофазных пусковых б (выходы реагирующих блоков 11) подключены к последовательно включенным элементу ИЛИ 20, расширителю 21 импульсов, первого входа элемента И 22, на второй вход которого включен выход второго реагирующего блока 19, второго элемента 23 выдержки времени, прямого входа элемента Запрет 2k, на запрещающий вход которого включен выход первого элемента 18 выдержки времени, исполнительного блока 25.
Принцип действия устройства защит заключается в сравнении токов, пропорциональных токам нулевой последовательности ФВГ 1 и его физической модели 7.
Если разность сравниваемых токов превышает заданную величину и зафиксировано срабатывание пофазного пускового органа б, реагирующего на переходный процесс -при коротком замыкании ряда БК и при повреждении обмотки ФР, то устройство защиты срабатывает.
Входные блоки тока 2 и напряжения 3 предназначены для гальванического разделения и согласования уровней сигналов ТН и ТТ и полупроводниковой функциональной и логической частей защиты. Входные устройства 2 тока преобразуют ток и пропорциональное ему напряжение.
Физическая модель 7 фильтра высшей гармоники имеет такие же обобщенные параметры (добротность и частоту настройки), что и ФВГ, причем эти
параметры могут регулироваться. С учетом регулирования коэффициента передачи модуля тока датчиками тока моделей 8 это обеспечивает настройку пофазных пусковых блоков и защиты
3 целом на минимум небаланса.
Сумматоры 9 осуществляют сравнение сигналов, пропорциональных фазным токам ФВГ 1 и их физических моделей 7. Напряжение небаланса на выходе сумматоров 9 содержит,как правило,., ярко выраженную первую гармонику и гармонику с частотой настройки фильтра. Блок 10 содержит режекторные фильтры для подавления указанных гарМОНИК и дифференциатор, подчеркивающий передний фронт импульса при ко- ротком замыкании ряда. Режекторные фильтры целесообразно выполнять на компенсационном принципе, при этом.
отсутствует задержка сигнала при коротком замыкании ряда БК.
Реагирующие блоки 11 предназначены для выполнения заданной уставки пофазных пусковых блоков 6 с учетом отстройки от напряжения небаланса. Переключатель 12 осуществляет коммутацию выходных цепей сумматоров 9 пофазных пусковых блоков 6. В нормальном режиме выходы всех трех сумматоров 9 соединены с сумматором 13, на выходе которого имеется напряжение небаланса. В режиме настройки переключатель 12 соединяет поочередно с сумматором 13 выход сумматора 9 каждой фазы, при этом регулируется модуль коэффициента передачи датчика тока 8 физической модели фильтра с целью получения минимума небаланса по первой гармонике. Регулировка добротности и частоты настройки осуществляется при наладке и профилактических испытаниях защиты ФВГ 1, причем регулировка этих параметров оказывает существенное влияние на балансировку пофазных пусковых блоков
6 на резонансной частоте ФВГ 1 и в гораздо меньшей степени на балансировку защиты на частоте сети. Пофазная настройка пусковых блоков 6 и защиты упрощает эту операцию по сравнению с устройствами, в которых индикатор 1б контролирует сигнал нулевой последовательности в напряжении небаланса. Фильтр 1 нижних частот подавляет высшие гармоники, при этом сигнал на выходе схемы формирования модуля 15 пропорционален модулю разности первых гармоник токов ФВГ 1 и егофизической модели 7- . Реагирующие блоки 17 и 19 позволяют выполнять заданные уставки срабатывания защиты с действием на сигнал и отключение. Первый элемент 18 времени предназначен для согласования действия защиты на сигнал с действием на отключение при коротком замыкании ряда БК. Элемент ИЛИ 20 осуществляет логическое суммирование сигналов пофазных пусковых блоков 6. Расширитель 21 импульсов осуществляет расширение импульса, поступающего от пофазных пусковых блоков 6, причем длительность импульса на выходе расширителя превышает с необходимым запасом время срабатывания защиты на отключение Элемент И 22 осуществляет логичес кое перемножение сигнала от пофазног пускового блока 6 и сигнала от реаги рующего блока 19, действующего на от ключение. Второй элемент времени 23 предназначен для согласования времени действия защиты на отключение с временем действия индивидуального предохранителя при пробое конденсато ра. Элемент Запрет 2k обеспечивает блокировку действия на отключ ние в условиях наложения пробоя конденсатора на режим разбалансировки защиты. Исполнительный блок 25 осуществляет управление выключателем, через который ФВГ 1 присоединен к питающей сети. В нормальном режиме защита сбалан сирована и сигналы на ее выходах отсутствуют. При разбалансировке защиты в нормальном режиме по той или иной причине и срабатывании первого реагирующего блока 17 действие защиты на отключение не происходит, поскольку пофазные пусковые блоки 6 в этом режиме не срабатывают. После срабатывания первого реагирующего блока 17 срабатывает через заданную выдержку первый элемент 18 времени и действует на сигнал и на запрет действия защиты на отключение. Наличие пофазных пусковых блоков 6 позволяет уменьшить до минимальной величины коэффициент согласования 18 уставок срабатывания реагирующих блоков 17 и 19 и тем самым повысить чувствительность защиты к короткому замыканию ряда БК. При отсутствии пофазных пусковых блоков 6 указанный коэффициент согласования пришлось бы увеличить по крайней мере в 1,5 раза, т.е. пришлось бы загрубить защиту. Получив сигнал Разбалансировка защиты, оперативный персонал осуществляет пофазную регулировку выходных сигналов физических моделей 7, изменяя модуль коэффициента передачи датчиков 8 тока. При пробое конденсатора несрабатывание защиты обеспечивается с помощью второго элемента 23 времени уставка которого превышает максимальное время отключения индивидуального предохранителя. Это время зависит от начальной фазы напряженияна БК в момент пробоя и не превышает 0,5 с при коротком замТжании конденсатора в момент перехода напряжения через нуль. При коротком замыкании ряда БК, например вследствие перекрытия изоляции или при повреждении обмотки ФР, длительность аварийного процесса превышает выдержку времени элемента 23 и защита срабатывает на отключение. Длительность импульса на выходе расширителя 21 импульсов и выдержка времени элемента 18, действующего на сигнал с запрещающего действие защиты на отключение, превышает выдержку времени элемента 23 и р.авна 3 с. При резких коммутациях напряжения на ФВГ 1 имеет место интенсивный переходный процесс как в фильтре оригинала, так и в модели, при этом возможно ложное срабатывание реагирующего органа 19. Ложное срабатывание защиты в целом не происходит, поскольку пофазные пусковые блоки 6, осуществляющие функции защиты При пробое конденсаторов, в этом режиме блокируются специальным устройством (не показано). Устройство позволяет повысить чувствительность защиты к длительному короткому замыканию ряда батареи конденсаторов и повреждению обмотки фильтрового реактора. Формула изобретения 1. Устройство для защиты фильтров высших гармоник, содержащее входные блоки тока и напряжения, включенные соответственно на трансформаторы ток и трансформаторы напряжения фильтра сумматор, формирователь модуля, выходы которого соединены с индикаторо настройки защиты и двумя реагирующим блоками, причем на выход первого реагирующего блока включен первый элемент выдержки времени, выход второго реагирующего блока включен на первый вход элемента И, последовательно соединенные элемент ИЛИ, расширитель импульсов, второй вход указанного элемента И и второй элемент выдержки времени, блок регулирования защиты на минимум небаланса исполнительный блок, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности к длительному короткому замыканию ряда батареи кон денсаторов и повреждению обмотки фильтрового реактора, оно дополнительно снабжено пофазными пусковыми блоками, фильтром нижних частот и элементом Запрет, причем первые и вторые входы пофазных пусковых блоко подключены к выходам соответственно входных блоков тока и напряжения. аналоговые дифференциальные выходы пофазных пусковых блоков соединены через блок регулирования защиты на минимум небаланса с входами указанного сумматора, к выходу которого подключен фильтр нижних частот, выход последнего включен на вход формирователя модуля, логические выходы пофазных пусковых блоков подключены к входам элемента ИЛИ, прямой вход элемента Запрет соединен с выходом второго элемента выдержки времени, запрещающий вход с выходом первого элемента выдержки времени, выход с входом исполнительного блока. 2. Устройство по п,1, о т л и чающееся тем, что блок регулирования защиты на минимум небаланса выполнен в виде четырехпозиционного переключателя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по по заявке№2 171б5/2 -07.кл.Н02 Н7/16, 1977. 2. Патент США № 3909672, кл. Н 02 Н 7/16, 1975 {пpotoтип),
