Способ дифференциально-фазной защиты от замыканий на землю последовательно соединенных участков электрической сети

СООЗ СО 8 ЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИН 16 ОПИСАН ОБРЕТ ЕЛЬСТВ аатеили аагна.г ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССРВ 1078526, кл. Н 02 Н 3/16, 1982.Базиленко О.К. и др. Устройствозащиты электроэнергетических объектов.-В кн.: Электроэнергетика и автоматика, вып. 5, АН МССР, Кишинев,1969, с. 3-17.,(54) СПОСОБ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ФАЗНОЙЗАЩИТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛ 10 ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО СОЕДИНЕННЫХ УЧАСТКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ(57). Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к релейнойзащите объектов энергосистем приповреждениях их изоляции, и можетбыть использовано в системах управления оборудованием энергосистем, втом числе автономных. Целью .предлагаемого способа дифференциально-фазной защиты от замыканий на землю последовательно соединенных участков,801 8518 электрическои сети является повышение надежности и расширение диапазона действия защиты путем обеспечения Ее работы в сети с изменяющейся частотой. При замыкании вне зоны действия (внешнем замыкании) длительность существования импульсов рабочего сигнала на выходе элемента ИЛИ 6 меньше длительности существования импульсов тормозного сигнала на выходе логического элемента ИЛИ 7. Полученные сигналы преобразуются в аналоговые в интеграторах 12 и 13 и поступают на ,входы компаратора 14, который не меняет своего исходного состоянИя логической единицы, и срабатывания исполнительного органа 15 не происходит. При замыкании в зоне длительность импульсов рабочего сигнала на выходе логического элемента ИЛИ 6 С". больше длительности импульсов тормозного сигнала на выходе логического элемента ИЛИ 7 на выходе компарато- У9 фаиЙ ра устанавливается уровень логического нуля и срабатывает исполнительный орган 15. Изобретение позволяет повысить надежность работы защиты и Ю расширить диапазон ее действия. 2 ил. ффффф00О 20 25 35 Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к релейной защите объектов энергосистем при повреждениях их изоляции, и может бытьиспользовано в системах управления оборудования энергосистем, в том числе автономных.Цель изобретения - повышение надежности работы и расширение диапазона действия защиты путем обеспечения ее работы в сети с изменяющейся частотой. На фиг.1 приведены временные диаграммы сигналов, соответствующих внутренним и внешним замыканиям (а,б), а также схема, поясняющая алгоритм работы защиты (в); на фиг,2 - функциональная схема устройства для реализации предлагаемого способа.Сущность изобретения заключается в следующемИзвестно, что любое несимметричное замыкание (повреждение изоляционной конструкции электрооборудования энергосистемы) характеризуется изменением фазовых соотношений между векторами соответствующих токов и(или) напряжений, которые существовали в предшествующем (нормальном) режиме эксплуатации указанного оборудования. Следовательно, выявить поврежденный элемент энергосистемы можнопутем формирования знаков токов отпервичных преобразователей, установленных по концам объекта аварийного управления, и последующего формировйния сигналов, соответствующих сочетанию знаков токов при замыкании в зоне (фиг.1 а). Действительно, из приве денной на фиг.а временной диаграммы следует, что сигнал на выходе логической схемы устройства защиты объекта равен логическому нулю, так как замыкание для этого устройства является внешним (вне зоны). Для устройства защиты объекта В, замыкание является внутренним (в зоне), токи направлены к месту повреждения изоляции,поэтому логический сигнал на выходе устройства равен логической единице.Однако наличие угловой погрешности у первичных преобразователей тока и естественного сдвига фаз между первичными токами сети (из-за собствен 55 ных емкостей изоляции электрооборудования) приводит к появлению фазовых сдвигов сигналов, снимаемых с выходовиндикаторов полярности, В результате(фиг,1 б) при замыкании вне зоны (для объекта А) на выходе устройства появляются импульсы с уровнем логической единицы, а при замыкании в зоне (для объекта В) сигнал на выходе соответствующего устройства становится не непрерывным (с уровнем логической единицы), а пульсирующим. Кроме того, из диаграмм на фиг.16 видно, что выходные сигналы устройств отличаются друг от друга скважностью. Скважность импульсов на выходе устройства . защиты объекта А (режим внешнего замыкания) больше, чем скважность импульсов на выходе другого устройства защиты объекта В (режим замыкания в зоне). Следовательно, сформировав для каждого из устройств не один логический сигнал, соответствующий замыканию в зоне, а два, т.е, дополнительно еще один логический сигнал, соответствующий замыканию вне зоны, и сравнив первый с вторым (предварительно преобразовав оба сигнала в , форму, удобную для сравнения), определяют наличие повреждения изоляции в данном объекте.Если значение первого сигнала, пропорциональное длительности существования логического сигнала, соответствующего сбчетанию знаков при замыкании в зоне, превышает значение второго сигнала, пропорциональное длительности существования логического сигнала, соответствующего сочетанию знаков при замыкании вне зоны, то выдается сигнал на отключение данного объекта, В противном случае сигнал на исполнительные органы не подается.Устройство для реализации предлагаемого способа содержит измерительные преобразователи 1 и 2 тока (ИПТ), установленные по концам защищаемого объекта 3, индикаторы 4 .и 5 полярности, подключенные к выходам ИПТ 1 и 2, первый 6 и второй 7 элементы ИЛИ, с первого по четвертый 8-1 элементы И, первый 12 и второй 13 интеграторы, компаратор 14 и исполнительный орган 15, Индикаторы 4 и 5 полярности предназначены для формирования .знаков полуволн токов (параметров а и Ь) и представляют собой два параллельно включенных компаратора. Один из компараторов подключен к выходу соответствующего ИПТ своим неинвертирующим входом, а другой - инвертирую 1385180щим. Входы первого 8 и второго 9 элементов И соединены соответственно с первым и вторым выходами индикаторов 4 и 5 полярности. Входы третьего элемента И 10 соединены с первым выхбдом первого 4 и с вторым выходом второго 5 индикаторов полярности. Входы четвертого элемента И 11 соединены с вторым выходом первого 4 и с первым выходом второго 5 индикаторов полярности. Выходы первого 8 и второго 9, третьего 1 О и четвертого 11 элементов И соединены с входами первого 6 и второго 7 элементов ИЛИ соответственно. Выход первого элемента ИЛИ 6 через первый интегратор 12 соединен с инвертирующим входом компаратора 14, выход второго элемента ИЛИ 7 через второй интегратор 13 соединен с неинвертирующим входом компаратора 14. Выход компаратора 14 соединен с входом исполнительного органа 15.ИПТ 1 и 2 представляют собой трансформаторы тока, к выходам которых ( подключены соответствующие фильтры, выделяющие определенный спектр выходного сигнала. Например, для построения устройства аварийного управления электрооборудованием при несимметричных замыканиях на корпус в качестве ИПТ 1 и 2 используют или трансформаторы тока нулевой последовательности (сердечник магнитопровода охватывает все фазы сети), или трансформаторы тока, установленные в каждой фазе сети и соединенные в схему фильтра токов нулевой последовательности.Устройство для реализации способа работает следующим образом.При протекании токов через ИПТ 1 и 2 на их выходах появляются соответствующие сигналы а; и Ь;, .характеризующие знак полуволн указанных токов. Параметр а принимает значение логической единицы при положительной полярности тока и значение логического нуля при отрицательной полуволне указанного тока, а параметр Ъ принимает противоположные значения.50Если замыкание произошло вне зоны (внешнее замыкание), то логические сигналы на выходах элементов ИЛИ. 6 и 7, сформированные согласно выражениям:55у =аа +Ь,Ь;у = аЬ + аЬ соответствуют: первый (рабочий) диаграмме, изображенной на фиг.16 слева, а второй . (тормозной) - диаграмме изображенной на фиг.16 справа, т.е., длительность существования импульсов рабочего сигнала на выходе логического элемента ИЛИ 6 меньшедлительности существования тормозного сигнала на выходе элемента ИЛИ 7.Полученные сигналы преобразуются в аналоговые в соответствующих интеграторах 12 и 13 и поступают на входы компаратора 14,Поскольку тормозной сигнал, снимаемый с выхода интегратора 13 больше, чем рабочий сигнал, снимаемый с выхода интегратора 12, то компаратор 14 не меняет своего исходного состояния логической единицы и сигнал с выхода исполнительного органа 15 не подается.При замыкании в зоне скважности импульсов тормозной и рабочий сигналы меняются на противоположные, т.е. диаграмма, изображенная на фиг.16 справа соответствует рабочему сигналу, снимаемому с выхода первого элемента ИЛИ 6, а диаграмма, изображенная на фиг.16 слева, соответствует тормозному сигналу, снимаемому с выхода второго .элемента ИЛИ 7. Поскольку рабочий сигнал превышает тормозной, то на выходе компаратора 14 устанавливается уровень логического нуля, который вызывает срабатывание исполнительного органа 15 и отключение обслуживаемого объекта.Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет исключить ложные срабатывания при замыканиях вне зоны, повысить надежность работы при замыканиях в зоне, так как не требуется производить отстройку от пульсаций выходного сигнала, возникающих из-за. угловой погрешности измерительных преобразователей тока и (или) напряжения, расширить диапазон действия защиты путем обеспечения ее работы в сетях с изменяющейся частотой, так как скважности рабочего и тормозного сигналов не зависят от частоты входных сигналов.Формула изобретенияСпособ дифференциально-фазной защиты от замыканий на землю последова1385180 8 иешиге И Ю д Иишщеннай ме 1 огиал на аыхабеннОнкощоро 6 полнрнасви (ОП) ОПОПТоже на Йаауаап иП,Согнал на Выходе логоигскао схем 1 цгнал на Ьхабгонаикащорр 6 ОПиП,ГОМАН на Иип,0 цинсл нс 3 вхвй яюяюскм тии д/Фог, 1 оставитель 10.Зоринехред М.Дидык Редактор А.Огар КорректорА.Зимокосо ч 15/ За Подписноемитета СССРткрытийская наб., д. и а венно-полиграфическое предприятие, г. Ужгоро ронзв роектна тельно соединенных участков электрической сети, включающий измерение токов на границах каждого из защищаемых участков, формирование рабочего сигнала при совпадении во времени по 5 ложительньж и отрицательных полуволн измеряемых токов и формирование отключающего сигнала, о т л и ч а ю - щ и й с я тем что,с целью повыше ния. надежности работы и расширения диапазона действия защиты путем обеспечения ее работы в сети с изменяющейся частотой, дополнительно производят формирование тормозного сигнала при совпадении во времени полоТираж 650НИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж, Ржительной полуводны тока, измеренного в начале участка, с отрицательнойполуволной тока, измеренного в концеучастка, или отрицательной полуволнытока, измеренного в начале участка,с положительной полуволнойтока, измеренного в конце участка, интегрирование сформированных сигналов исравнение проинтегрированных значений указанных сигналов между собой,а формирование отключающего сигналапроизводят при превышении проинтегрированным значением рабочего сигналапроивтегрированного значения тормозного сигнала.