Устройство для формирования тока дифференциально-фазной защиты Советский патент 1982 года по МПК H02H3/28 

(54) УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ТОКА ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ФАЗНОЙ ЗАЩИТЫ

Изобретение относится к электротехнике, конкретно к устройствам формирования тока для дифференциально-фазных защит. Известны устройства формирования тока для дифференциально-фазной защиты содержащие комбинированный фильтр токо прямой ,J и обратной . последовател ности, выходной ток которого зависит от величины 7 + КЭр , где К - .коэффициент равный 6-10 f ij . Недостатком устройства является наличие зависимости выходного тока от сдвига фаз между токами J и 3 , которые при различных видах короткого замыкания могут совпадать по фазе или находиться в противофазе. Наличие в ком бинированном фильтре реактивных элемен тов (индуктивности и емкости) ведет к увеличению фазовых погрешностей гфи изменениях частоты входного тока или появлениях во входных токах высщих . гармоник. Кроме того, правильная работа устройства в некоторых случаях может быть выполнена только при больших знач ниях коэффициента К, что также ведет к увеличению фазовых погрешностей устройства. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство, регул рующее на отношение напряжения к току, содержащее три мостовые схемы , каждая из которых имеет диодную схему сравнения, два входа, один вз которых поцклю чен к датчику напряжения, а второй к датчику тока, и выход, подключенный через схему ИЛИ к нуль -индикатору, .laoполненному элолентом сопоставпенкя времени сушествоваквя импульсов с заданным временем 2. В устройстве с шжена фазовая погреш, ность при )1змевении частоты н появлении высщшс rai ioKBK, а выходной ток не зависит от сдвига фаз между ёостаапяюпя ми токов, но оно не гфиспособлено к формированию тока для дифференциальнофазной защвты . 392 Цель изобретения - снижение фазовых погрешностей при язменениях частоты и наличии гармонических составляюших. Указанная цель достигается тем, что в устройство формирования тока для дифференциально-ф1зной зашиты, содержащее три мостовых блока, два входа, каждый из которых подключен к датчикам фазных токов, и выход, подключенный через первый элемент-ИЛИ к блоку измерений, выполненному в виде нуль-индикатора, дополненного элементом сопоставления Ьремени существования импульсов с заданным временем, дополнительно введены второй элвме нт ИЛИ, датчик тока нулевой последовательности.и блок з трех реле тока нулевой последовательности, а блок измерений содержит второй нул1 индикатор, дополненный элемен/том сопоставления времени существования импульсов с заданным временем, при чем, первый вход мостового блока подключен к датчику тока одной фазы, а второй вход - к датчику тока другой фазы, причем вход датчика тока нулевой последовательности предназначен для подключения к фильтру токов нулевой последовательности, а выход датчика подключен к блоку реле токов нулевой после довательности и одному из входов второг элемента ИЛИ, первый вход которого через размыкающий контакт первого из реле блока реле тока нулевой последовательности подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а выход второго элемента ИЛИ предназначен для подключения к манипулирующему входу передатчика высо кочастотного поста дифферндиально-фазной .г ащиты, причем контакты второго реле блока реле тока нулевой последовательности и первого нуль индикатора бло ка, измерений предназначены для пуска передатчика высокочастотного поста дифференциально-фазной защиты,, а кон такты третьего реле блока рёЛе тока ну, левой последовательности и второго нул1 индикатора блока измерений предназначе ны для подготовки отключающих цепей двфференыиально-фазной защиты, Блок И.«ерений подключен к выходам мостовых схем через установленные доПоснительно и соединенные последоватепьнсз диоды и резисторы, причал параллельно резисторам подключены выходы допопвитепьно установленных выпрямительных блоков, входы которых предназначены для подключения к выводам втоР1 1чных обмоток трансформаторов напряже 4 Входы фазных датчиков тока подклюены к литающей сети через установленные дополнительно и соединённые последовательно операционный усилитель и промежуточный трансформатор. На фиг, 1 приведена электрическая схема устройства) на фиг, 2 - схема включения блока и элерений через пороговые устройства, питаемые от трансфораторов напряжений; на фиг, 3 - схема включения операционных усилителей между датчиками тока и питающей сетью. Устройство содержит три мостовых блока 1-3, каждый из которых имеет два входа 4 и 5 и выход 6, Мостовой блок содержит одну задействованную диодную схему сравнения, состоящую из резисторов 7 и 8 и диодов 9 и 10, Вторая незадействованная диодная схема сравнения содержит резисторы 11 и 12 и диод 13, К входам 4 каждого листового блока подключены первые вторичные юбмотки датчиков 14-16 фазных токов, первичные обмотки которых предназначены для подключения к проводам питания токов фаз соответственно А, В,и С, К входам каждого из мостошлх блоков 1-3 подключены вторичные; обмотки датчиков 15, 14 и 16 соответственно. Выходы 6 мостовых блоков 1-3 подключены к первса«1у элементу ИЛИ 17, состоящему из трех диодов и резистора 18, К выходу первого логического элемента ИЛИ 17 через размыкающий контакт 19, управляемый одним из реле блока 2О реле тока нулевой цоследовательности, подключен первый вход второго элемента ИЛИ 21, второй вход которого подключен к выходу датчика 22 тока нулевой последовательности параллельно блоку реле тока нулевой последовательности, Блок реле тока нулевой последователь ности содержит три реле, контакты двух из которых предназначены для подготовки цепей пуска передатчика и создания отключающих цепей, а третье с промежуточной установкой управляет контакt том 19, Выход второго элемента ИЛИ предназначен для подключения к манипулирующее : му входу передатчика 23. Поскольку контакты реле блока 20 предназначены для пуска передатчика и создания отключающих цепей только при коротких замыканиях на землю, то при междуфазных коротких замыканиях без замены для аналогичных цепей предназначены блоки 24 или 25 иа 1ерений. 592 .подключенные через показывающие перек лючатепи 26,i Блок 24 содержит два нуль индикато ра, дополненные элементами сопрста&ления времени существования импульса с заданным временем. При значительных величинах токов нагрузки вместо блока 24 можно использовать блок 25. Блок 25 (фиг. 2) является реле поли ного сопротивления и содержит 6jfbK 27, содержащий два нул1 индикатора, допол-f ненные элементами сопоставления времен ни существования импульса с заданным временем, аналогично блоку 24. При этом выходы 6 мостовых схем 1-3 подключены к входу блока 25 через соединенные последовательно диоды 28 и резисторы 29. Параллельно каждому резистору 28 подключены выходы выпрямительных блоков 30, входы которых предназначены для подключения к вторичным обмоткам трансформаторов напряжения на фазах питания АВ, ВС и СА. При необходимос и уменьшения .потреб ления от датчиков тока могут быть вклю чены блоки 31 (фиг. 3), выходы которых подключены к первичной обмотке датчиков 14-16 тока, а входы предназначены для подключения к провода питания через промежуточные трансформатoi i 32 Каждый из блоков 31 содержит операционный усилитель 33 с обратной связью регулируемой резисторами 34 и стабилизаторами 35. Резистор 36 является основной нагрузкой вторичной обмотки промежуточного трансформатора 32, а резистор 37 регулирует входной ток операционного усилителя. Устройство работает следующим обра-чом. Когда в мостовомх блоке 1 (фиг. 1) напряжение, созданное током (-JB ) поступающее на выводы 5, не пропускается диодом 10 к сравнивающему резисто ру 8 или когда оно опускается, но мещ ше того напряжения на резисторе 8, которое поступает от датчика тока /д- через выводы 4, то мостовая схема сбалансиро вана и равно нулю напряжение на ее выходной диагонали, а также на выходных выводах 6. Когда же напряжение- Я® ное током (), превышает напржкейие, поступающее на сравнивающий резистор 8 от датчика тока , То баланс мостовой схемы блока 1 нарушается и на выходных выводах б появляется напряжение (с псн4ложительным потенциалом на выводе, от меченном точкой). При отсутствии на резисторе 8 одного из сравниваемых напряжений (от тока 3 и от тока (-) выходной сигнал на выводах 6 появиться не может. Выходные сигналы блоков 1 3 через первый элемент ИЛИ 17 и через первый вход второго элемента ИЛИ 21 поступают на выводы Ма нипуп5щия передатчика 23, вызьшая останов передатчика на время сигнала. Если произошло однофазное или двухфазное короткое замыкврние на землю, то сигналы от первого , элемента ИЛИ 17 на передатчик 23 . прерываются контактом 19, а на выводы Манипуляция поступают через второй вход второго элемента И/Ш 21 со стороны датчика тока нулевой последовательности 22, тем самым обеспечивая манипуляцию передатчика только сигналами тока нулевой последовательности. Находящиеся в блоке 24 два нульиндикатора, дополненные элементами сопоставления времени существования пулБса с заданным временем, измеряют вр°мя существования выходных импульсов, поступивших от блоков 1 - 3. Когда время существования хотя бы одного из пульсов (при заданном пороге чувствительности) превышает заданное время, то срабатывает нуль-индикатор, связанный с соответствуклцим элементом времени. Один вз нул1г-индикаторов запускает передатчики, а другой подготавливает цепи отключения. Если вместо блока 24 подключен блок. 25 (фиг. 1 и 2), то выходные импуль сы, поступившие от блоков 1-3, долж- ны превысить падение напряжения, соэданное на резисторах 29 выпрямленным и сглаженным напряжением блоков ЗО, подсоединенных соответственно к выводам А(, B,f, BgCff и C,fA трансформаторов напряжений. Благодаря этому блок 27, содержащийся в бл(же 25, соыъ{естно с остальныкот становится односист« 1ным .(одним три фаетл) реле полного сопротивления. При однс4азном и двухфазной коротких замыканиях на землю всту пают в действие реле запуска передарчиков и подготовки цепей, содержащиеся в блоке 2О (фиг. 1) и подключенные к датчику 22 тока нулевой послеДовател ности. При токах нагрузки или трехфазных коротких на зшходах 6 блоков 1 - 3 в каждый nefpaoa тока образуются три импульса с 1фомежутками между ними, сумма импульсов, равная сумме про, межутков, постоянна и равна 180 На другсм конце линки также образуются три импульса с промежутками. При этом импульсы с одной стороны линии соот ветствуют промежуткам с другой стороны линии и дифференциально-фазная защита оказывается заблокированной. При корот ком за)Ш 1кании на защищенной линии токи на другой подстантш изменяют свое т.правление почти на 180 , появляются перерывы в передаче высокочастотных сигналов и дифференциально-фазная зашита срабатывает. Правильная работа предложенного формтфователя от выходных сигналов мостовых схем обеспечивается также при всех коротких замыканиях, когда сумма векторов фазных токов равняется нулю. С появлением тока нулевой последовательности внешнего короткого замыкания при наличии тока нагрузки сумма выходных сигналов мостовых схем на обеих сторонах защищаемой линии не охватывает все 360 периода, т. е. диффереишальная защита может не заблокироваться, то работоспособность устройства сохраняется благодаря доба&лению импульсов через второй элемент ИЛИ 21 со стороны датчика 22 тока нулевой последовательности. При отсутгствии тока нагрузки импульсы датчика 2 обеспечивают работоспособность блокировки самостоятельно. При наличии большого тока нагрузки и относительно мало/ го тока однофазного короткого замыкания на землю в защищаемой зоне контакт 19 разомкнется и снимет блокирующие сигна лы на выводы Манипуляция, поступившие от выходных сигналов мостовых схем noTowiy что ониМогут помешать дебло- ккрующцм сигналам от датчика 22. Предложенное устройство позволяет обеспечить улучшение селективности дифферешшально-фазной защиты и может най ти широкое применение для дифференциаЛ но-фазных защит линий электропередачи. Формула изобретения 1. Устройство формирования тока для дифференшшльно-фазной защиты, содержащее три мостовых блока, каждый из которых имеет диодную схему сравнения, два входа, подключенные к датчикам фазных токов, и выход, подключенный через первый элемент ИЛИ к блоку изме petffifi, выполненному в виде нуль-индикатора, дополненного элементом сопоставления времени существования импульсов с заданным временем, отличающ е е с я тем, что, с целью снижения фазовых погрешностей, в него дополнительно введены второй элемент ИЛИ, датчик тока нулевой последовательности, а блок измерений содержит второй нульиндикатор, дополненный элементом сопоставления времени существования импульсов с заданным временем, причем первый вход мостового Ьлока подключен к датчику тока одной фазы, а второй вход к датчику тока другой фазы, причем вход датчика тока нулевой последовательности предназначен для подключения к фильтру токов нулевой последовательности, а вы/ ход датчика подключен к блоку реле токов нулевой последовательности и одному из входов второго элемента ИЛИ, первый вход которого через размыкающий контакт первого из реле чблока реле тока нулевой последоватепьности подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а выход второго элемента ИЛИ предназначен для подключения к манипулирующему входу передатчика высокочастотного поста дифференциально-фазной защиты, причем контакты второго реле блока реле тока нулевой последовательности и первого нуль-индикатора блока измерений предназначены для пуска передатчика высокочастотного поста дифференциально-фазной зашиты, а контакты третьего реле блока реле тока нулевой последовательности и второго нуль-индикатора блока измерений предназначены для подготовки отключаклйих цепей дифференциально-фазной защиты. 2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства при больших токах нагрузки, блок измерений подключен к выходам мостовых блоков через установленные дополнительно и соединенные последовательно диоды и резисторы, причем параллельно резисторам подключены выходы дополнительно установ ленных выпрямительных блоков, входы которых предназначены для подключения к выводам вторичных обмоток трансформаторов напряжения. 3.Устройство по .п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшен;ния потребления, входы фазных датчиков -тока подключены к -питаюшей сети через установленные дополнительно и соединенные последовательно операционный усили992478тель и промежуточный трансформатор. Источники информации, Щ)ИНятЬ1е во внимание при экспертизе 5 4 1.Федосеев A.M. Репейная зашита электрических систем. М,, Энергия, 197.6, с. 339-344. 2.Авт чх;кое свидетельство СССР № 6ОЗО44, кп. Н О2 Н 3/4О, 1976.

25

18