Устройство для защиты электроустановки переменного тока от короткого замыкания Советский патент 1982 года по МПК H02H3/08 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ОТ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Изобретение относится к релейной защите энергетических объектов и может быть использовано, например, для быстродействующих отсечек и автоматики опережающего деления сети. Известно устройство для зашиты элекр рических установок переменного тока, содержащее блок формирования электрических величин, блок сравнения, выполненный на фазоповоротных элементах и квадраторах, и выходной элемент . Однако известное устройство имеет не достаточную помехоустойчивость. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для защиты электроустановки переменного тока от короткого замыкания, содержащее датчик тока с подключенной к его выходу цепью, состоящей из двух последовательно соединенных фазоповоротных блоков, выходы KOTojxjix через квадраторы и сумматор пр соединены к компаратору, исполнительный блок, включенную между иписполнительным блоком и компаратором логическую схему И, на второй вход которой подключен выход цепи, состоящей из двух формироват&лей прямоугольных импульсов и подклк ченного к их Ш51ходам через второй сумматор формирователя абсолютных значений, причем входы формирователей прямоугольных импульсов подсоединены соответстве но к выходам упомянутых датчика тока и первого фазоповоротного блока. В этом устройстве цепь, образованная двумя формирователями прямоугольных импульсов, вторым сумматором и формирователем абсолютных значений (модуля), представляет собой блок блокировки завшты от неправильных срабатываний при насыщ&нии трансформаторов тока 2. Недостатком данного устройства являет ся низкая помехоустойчивость, так как испол хзуется вторая пронзвоаная входного тока ..на выходе второго фазоповоротного блока, выполняющего функцию дифференцирования. Обычно для повыщения помехоустойчивости дифференциаторы выполняют со сглаживанием первого или второго порядка. В этом случае не получается точного равенства 90 угла между синусоидальными сигналами на входе и выходе второго фазоповоротного блока, что необходимо для дальнейшего преобразования в сигнал, пропорциональный модулю амгн литуды, не содержащий переменной состав ля юшс-й. Цель изобретения - повышение помехо устойчивости. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты электроуста новки переменного тока от короткого замыкашш, содержащее последовательно сое диненные датчик тока, первый и второй фазоповоротные блоки, блок блокировки от насыщения питающих транзисторов ток первый и второй входы которого подключены соответственно к входу и выходу первого фазоповоротного блока, а выход - к первому входу элемента И, к второму входу которого подключены после довательно соединенные первый сумматор и компаратор, выход элемента И соединен с входом исполнительного блока, два формирователя модуля, дополнительно введены . второй сумматор , блок вычита ния и максиселектор, причем к выходам первого и второго фазоповоротных блоков подключены соответственно первые и вторые входы .второго сумматора и блока вычитания, выходы которых через соответствующие формирователи модуля подключены к двум входам максиселектора и первого сумматора, третий вход последнего соединен с выходом максиселектора. На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство содержит .датчик тока 1 , первый фазоповоротный блок 2, осуществляющий дифференцирование сигнала с выхода датчика тока 1, блок 3 блокировки, предназначенный для предотвращения изли него срабатывания устройства при искажении входного тока, обусловленном, например, насыщением магнитопроводов питающих трансформаторов тока, второй фазоповоротный блок 4 предназначенный для опережающего сдвига фазы напряжени от первого фазоповоротного блока 2 на угол , выбираемый в зависимости от требуемого быстродействия и помехозашищенности, второй сумматор 5 и блок б вы.читания, продназначен№1е для получения на их выходах двух напряжений со сдвигом фаз, равным П/2, формирователя модуля 7 и 8, максиселектор 9 и первый сумматор 1О, .на выходе которого напряжение пропорционально амплитуде синусоидального тока от датчика тока 1, компаратор 11 для установки порога срабатывания устройства, элемент И.12 и исполнительный блок 13. Устройство работает следующим образом. При прохождении синусоидального тока на входе датчика тока 1 напряжение на егО выходе -sinUJt U -Sinujt, HI где Д„ - амплитуда синусоиды входного К - коэффициент передачи датчика тока 1. Это напряжение подается на вход первого фазоповоротного блока 2, где оно дифференцируется. Напряжение на выходе блока 2 0COSU)i-U -cosu)t. Во втором фазоповоротном блоке 4 осуществляется опережающий сдвиг напряжения угол f () (2) где , поэтому (г --i rr Значение угла Ч выбирается в зависимости от требуемого быстродействия. Так, например, для получения инерционности порядка 1 мс (времени достижения установившегося значения выходного сигнала от момента возникновения к. з.) может быть принято f 60°. Напряжения U поступают на два входа второго сумматора 5 и блока 6 вычитания, при этом напряжения Ug и U окажутся сдвинутыми между собой точно на П/2. Это легко видеть из следующих соотношений V4 am - Так как 2.4,то из (4) нахоЦ( 3.008 iu) V4 mUa-U4-iu -sin|--sin(u)t-|-) 59 Коэффициенты передачи второго сумматора ,5 и блока 6 вычитания выбираются таким оьраэом, чтобы при синусоидальном сигнале равенство UgppsUc, , т. е. при U(j с учетом (5; имеем, например, (Ь) .,- Равенство Uc. U необходимо для того чтобы снизить до минимума пульсации Напряжения на входе компаратора 11. Напряжения с выходов второго сумматора 5 и блока 6 вычитания подаются соответственно на входы формироват ей модуля 7и 8. Выпрямленные напряжения с выходов формирователей модуля 7 и 8 подаются на два входа первого сумматора 10 с одинаковыми коэффициентами передачи к о Цо ЗЭб а также на два входа максиселектора 9. Напряжение с выхода максиселектора 9 поступает на третий вход первого сумматора Юс коэффициентом передачи 0,562 8результате на выходе первого сумматора 1О в любой момент временно фор мируется напряжение (в) в данном случае используется известное приближенное решение уравнения ,Э98(о14ЪНО,5б2 (ci vb), где V - знак выделения наибольшего из двух сигналов. Методическая погрешность такого при5 лкжения не превышает 4%. Если напряжение на выходе первого сумматора 1О ниже порога срабатывания компаратора 11, то устройство не срабат ывает. Если амплитуда периодической составляющей тока превышает порог срабатывания компаратора 11, то с момента поя ления тока на первый вход элемента И 12 от компаратора 11 поступает логическая едитша, а на выходе элемента И 1.2 логическая единица, приводящая к срабатыванию исполнительного блока 13„ появляется только в интервалах совпади0кия знаков мгновенных значений U и U«, что обеспечивается блоком 3 блокировки. Срабатывание исполнительного блока 13 происходит с задержкой, не превышающей времени инерционности второго фазоповоротного блока 4 и исполнительного блока 13. В случаях искажения входного .тока от насыщения питающих трансфо| маторов в интервалах насыщения на втором входе элемента И 12 появляется логический нуль и сигнал с выхода компаратора 11 не гфрйдет на исполнительный блок 13. Данное решение позволяет выполнить токовое устройство защиты с временем действия порядка 1,5-2,0 мс, с повышенной стойкостью к помехам и более простое по сравнению с прототипом, как реализуется без использовашш квадраторов, выполняемых обычно на нелинейных элементах. Формула изобретения Устройство для защиты электроустано ки переменного тока от короткого замы кания, содержащее последовательно соединенные датчик тока, первый и второй фазоповоротные блоки, блок блокировки от насыщения питающих трансформаторов тока, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу первого фазоповоротного блока, а вы1ход - к первому входу; элемента И, к второму входу которого подключены последовательно соединенные первый сумматор и компаратор, выход элемента И соединен с входом исполнительного блока, два формирователя модуля, - щ е е с я тем, что, fc целью повышения попомехоустойчивости, в него дополнител но введены второй сумматор, блок вычитания и максиселектор, причем к выходам первого и второго фазоповоротных блоков подключены соответственно первые и вторые входы второго су7 1матора и блока вычитания, Bbixozib которых через соответствующие формирователи модуля подхлк чены к двум входам максиселектора и первого сумматора, третий вход последнего соединен с выходом максиселактора. Источники инфopмa cии, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 229661, кл. Н О1 Н 93/22, 1965, 2. Авторское свидетельство СССР № 693501, кл. Н 02 Н 3/08, 1977 (прототип).