Устройство для определения направления мощности

-0 юл С. Нудельман,Эверсковена Трудовогонаучно-исследоо-контрукторскийнститут релестро й,О Л нй оргени ироектнский и 53) (56) щите ГЭИ,йной завича. 2. с. 70(54) (57)НАПРАВЛЕНпреобразожение, пому входуностей, пжение, по СТРОИСТВО Я МЯЦНОСТИатель напр ключенный лемента со еобразоват ключенный ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯсодержащее яжение - напрявыходом к одно- впадения полярель ток-напрявыходом через Ю ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 21.316.925088.8)Справочник по ре Под. ред. М.А. Вер 963, с. 63-65."Электричество", 1 фазоповоротный блок к другому входуэлемента совпадения полярностей,к выходу которого подключены последовательно соединенные интегратор,пороговый элемент и выходной орган,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью расширения функциональныхвозможностей путем использованияего в схемах защиты подстанций ссинхронными двигателями, дополнительно введены элементы регулирования уставок по току и напряжению,сумматор и двухполярный пороговыйэлемент, при этом выходы элементоврегулирования уставок по току инапряжению подключены к входам сумматора, выход которого через. двухполярный пороговый элемент подключенк блокирующему входу пороговогоэлемента, а выходы преобразователейток-напряжение и напряжение-напряжение подключены соответственно квходам элементов регулированияуставок по току и напряжению.40 Изобретение относится к электротехнике и может быть использованов системах релейной защиты, в томчисле и для защиты подстанций, подключенных к линиям электропередачичерез отделители и короткозамыка-5тели, имеющих в составе нагрузки мощные синхронные электродвигатели.Известно устройство для определения направления мощности, представляющие собой индукционное реле 10типа РБМ, содержащее обмоткитока и напряжения, расположенныена четырехполюсной магнитной системе, и вращающийся на подшипникахбарабанный якорь, на котором устано лены подвесные контакты 13. Недостатки такого реле - сложностьрегулировки магнитной системы икалибровки, ненадежность контактови большое потребление мощности отизмерительных преобразователей токаи напряжения 1.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому эффекту кпрецлагаемому устройству являетсяреле направления мощности, содержащее преобразователи ток-напряжениеи напряжение-напряжение, блок сравнения по фазе и выходной орган 2.Известное реле имеет независимые уставки по току и напряжению30срабатывания, и, следовательно,сильную зависимость мощности срабатывания от уровня, подведенных токаи напряжения. Такая зависимость ивысокая чувствительность устройст" 35ва при малых токах и напряженияхявляется недостатком при использовании его для защиты подстанций снагрузкой в виде синхронных двигателей, питаемых через отпайки отраспределительных линий.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей устройства,Поставленная цель достигается 45тем, что в устройство для определения.направления мощности, содержащее преобразователь напряжениенапряжение, подключенный выходомк одному входу элемента совпаденияполярностей, преобразователь токнапряжение, подключенный выходомчерез фазоповоротный блок к другомувходу элемента совпадения поляркостей, к выходу которогоподключены последовательно соединенные интегратор, пороговыйэлемент и выходной орган, дополнительно введены элементы реглирова"ния уставок по току и напряжению,сумматор и двухполярный пороговый 60элемент, при этом выходы элементов регулирования уставок по токуи напряжению подключены к входамсумматора, выход которого черездвухполярный пороговый элемент подключен к блокирующему входу порогового элемента, а выходы преобразователей ток-напряжение и напряжение-напряжение подключены соответственно к входам элементов регулирования уставок по току и напряжению.На фиг. 1 изображена Функциональная схема предлагаемого устройства для определения направления мощности; на фиг. 2 - схема защищаемой сети; на фиг. 3 - вольтамперная характеристика устройства; на фиг. 4 - зависимости амплитуд токов отдельных отпаек от времени,Устройство содержит преобразователь 1 напряжение-напряжение, преобразователь 2 ток-напряжение, подключенный выходом через фазоповоротный блок 3 к одному входу элемента 4 совпадения полярностей, к другому входу которого подключен выход преобразователя 1, последовательно включенные интегратор 5, пороговый элемент б и выходной орган 7, элементы регулирования уставок по току 8 и напряжению 9, пЬдключенные выходами к входам сумматора 10, выход которого через двухполярный пороговый элемент 11 подключен к бло" кирующему входу порогового элементе б. Элементы 8-11 образуют вольт амперное реле 12, элементы 4-6 блок 13 сравнения фаз. На фиг, 2 изображена линия 14, которая питает упрощенные подстанции ( УПС ) через отделители 15-17. Сама линия питается от источника через выключатель 18. При к.з. на какой-либо УПС, например первой, отключается выключатель 18 линии, в результате чего все двигатели УПС теряют питание. Для того, чтобы обеспечить возможность автоматического повторного включения (АПВ) линии 14, необходимо развозбудить все отключившиеся двигатели 19-21 и отключить место к.з. Команда на раэвоэбуждение двигателей образуется при срабатывании реле 22 сниже.ниячастоты и возврате устройства 23 для определения направления мощности 1 УНМ), которое при нормальной работе двигателя находится в сработанном состоянии поток мощности направлен от линии к шинам УПС) и возвращается после отключения линии и снижения или реверса мощности, потребляемой соответствующими двигателями. После развозбуждения всех двигателей отключается отделитель 15, причем команда на его отключение образуется при срабатывании защиты 24 УПС 1 и возврате в бестоковую паузу трехфазного реле 25 тока. После этого происходит успешное АППВ линии и восста1062823 40 45 50 55 60 65 новление питания на неповрежденныхУПС 2 и УЛС 3,Время цикла АПВ существеннозависит от времени разнозбуждениявсех двигателей. При этом отпадение УНМ, а значит и команда наразнозбуждение какого-либо двигателя может задержаться. Например,двигатель 21 может подпитывать нетолько место к.з., но и через него двигатель 19, например, при однофазном к.з., а также двигатель 20(в зависимости от соотношений мощностей и нагрузок двигателей . Втаких случаях мощность, потребляемая двигателями 19 и 20, не меняетзнака при отключении выключателя18 линии, а медленно уменьшаетсяпри развозбуждении двигателя 21, поэтому при малой мощности срабатывания и возврата устройства дляопределения напранления мощностина УПС 1 и УПС 2 время возвратаУНМ будет большим, а значит будетвелико и время, необходимое для успешного. АПВ выключателя 18 линии.Подключение выхода вольтамперного реле 12 к блокирующему входупорогового элемента способствуетускоренному возврату устройствапри малых токах и напряжениях, благодаря чему сокращается время, через которое может быть подан сигнал на отключение отделителяповрежденной подстанции и времяцикла АПВ линии.Устройство работает следующимобразом. В исходном состоянии отсутствуютсигналы навходе устройства, на выходах преобразователей тока,и напряжения и фазоповоротного блока. Сигналы на выходах блока 13 сравненияфаз и вольтамперного реле 12 имеютнизкий уровень и выходной орган 7не работает,При наличии на входе устройства тока и напряжения, соответствующих протеканию по защищаемой цепиактивной мощности, работа устройства зависит от значений тока, напряжения и направления активноймощности. Если активная мощностьпротекает по направлению от синхронного двигателя к шинам подстанции, сигнал на выходе блока 13 сравнения фаэ остается отрицательнымвне зависимости от сигнала на выходе вольтамперного реле 12, значения тока и напряжения и выходнойорган не работает,Если активная мощность протекаетот шин подстанций к синхронномудвигателю, то работа устройствазависит от значений тока и напряжения и вольтамперной характеристикиустройства, которая для угла максимальной чувствительности устройстваизображена на фиг. 3, где , О -устанки реле по току и напряжению,.определяемые порогом элемента 4 совпадения полярностей н блоке 13 срав 5 нения фаз, а наклонная прямая - гра,ница эоны срабатывания, определяемаяэлементами 8 и 9 регулирования уставокпо току и напряжению вольтамперногореле 12.Если ток меньше Эц или напряже 10 "ние меньше О,сигнал на выходе блока 13 сравнейия фаз остаетая отрицательным вне зависимости от сигнала на выходе вольтамперногореле 12,и выходной орган не срабатывает.5 Если ток и напряжение превышаютуровни Э и 0 соответственно, нозначения их лежат ниже наклоннойпрямой, сигнал на выходе вольтамперного реле остается отрицательными не позволяет измениться на положительный сигнал на выходе блокасравнения фаз, и выходной орган несрабатывает,Если ток и напряжение на входереле превышают 3и О соответственно, и значения их лежат выше наклонной прямой, то сигнал на выходенольтамперного реле 12 становитсяположительным,при этом снимаетсяблокировка порогового элемента бблока 13 сравнения фаэ. Сигнал навыходе блока сравнения фаз станонится положительным и выходной орган 7 срабатывает.Вольтамперная характеристика устЗ 5 ройстна образована (фиг. 3) отрезками прямых (область срабатывания заштрихована ). На фиг. 4 показаны изменения амплитуды и (условно ) направление переменного тока на УПС 2 2 ) и УПС 3. Из фиг. 4 видно, что если УНМ имеют характеристики как в известном устройстве (прямые 3 и О ), то на УНМ 2 отпадает при токе равном Э, т.е. через время 18 . Если же УНМ выполнены как предлагаемое устройстно, то при том же напряжении на шинах двигателя 20 УНМ от" падает при токе 3, т.е. через вРамЯ . 1 в с 1 в , ПРимеРно так же2 2происходит возврат УНМ 1. После возврата последнего из УНМ (количество УПС,подключеннк к линии, может быть больше трех), подается команда на развоэбуждение последнего двигателя и тогда сможет (при спаде тока подпитки от этого двигателя) возвратиться трехфаэное реле 25 тока и подать сигнал на отключение отделителя 15. Разность времен (1 з - 1 ) составля.е2 2ет тот выигрыш в сокращении паузы АПВ, который обеспечивает применение предлагаемого устройства,10 б 2823 В. И;. П 1 нраж Филиал г.ужго Использование предлагаемого устройства для защиты подстанций с синхронными электродвигателями позволяет снизить время АПВ линии, питающей подстанции и тем самым уменьшить издержки у потребителей, связанные с перерывом питания в циклеАПВ и заключающиеся в недоотпускепродукции в этом время и в нарушении технологического процесса.