Устройство блокировки дифференциальной защиты генератора автономной энергосистемы при повреждениях соединительных проводов

(51) 5 Н 308 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР ИЗОБРЕТЕН Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 1(71) Чувашский государственный универ ситет им, И,Н.Ульянова и Всесоюзный научно-исследовательский, проектно- конструкторский и технологический институт рслестроения(56) Дифференциальная токовая защита шин с торможениемДЗ 11 Т), - В кн,: Электротехнический справочник в 3-х томах,/Под общей ред, В,Г,Герасимова, И,П,Грудинского и др., т. 3, М,: Энергоиздат, 1982.Авторское свидетельство СССР У 1403194, кл. Н 02 Н 3/28. т ится крелейнотем, и диффер защите жет пр енциал оров и сборнь ся повыения явля оиства защиты еренциальн номной эне исте енератора автори повреждениях оединительных в принципиальная стройства, наоты устройства ходтретьоне защиты,Изобретениеотностехнике, а именно кавтономных энергосисменяться совместно сными защитами генератшин.Целью изобретшение чувствительности ублокировки дифф На фиг, 1 показана схема предложенного у фиг,2 - диаграммыраб при трехфдэном КЗ в э(54) УСТРОЙСТВО БЛОКИРОВКИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ГЕНЕРАТОРА АВТОНОМНОЙЭНЕРГОСИСТЕМЫ ПРИ ПОВРЕЖДЕНИЯХ СОЕДИНИТЕЛЬНЫХ ПРОВОДОВ(57) Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для использования в качестве устройстваконтроля дифференциальных защит, Целью изобретения является повышениечувствительности устройства блокировки дифференциальной защиты генератора автономной энергосистемы, при пов-.реждениях соединительных проводов,Укаэанная цель достигается за счеттого, что блок вычитания сигналовпроизводит сравнения выпрямленногозначения дифференциального тока исуммы выпрямленных значеиий токдв одного из плеч защиты, 2 ил,Устройство содержит датчики 1-6тока, установленные в фазах эащища мого генератора со стороны выводови нейтрали, промежуточныетрансформаторы 7-12 напряжения, первичныеобмотки которых подключены к соответствующим вторичным обмоткам датчиковтока, а вторичные обмотки подключены к входам первого сумматора 13, Квходу последнего подключены последовательно соединенные первый выпрямитель14, блок 15 вычитания сигналов, компаратор 16, элемент 17 выдержки времени, расширитель 18 импульсов и.вьной орган 19, Входь 1 второго 20,его 21 и четвертого 22 выпрямителейподключены соответственно к вторичнымобмоткам промежуточных трансформаторов 10-12, а выходы подключены к входам второго сумматора 23, выход которого подключен к входу амплитудногодетектора 24, подключенного к второмувходу блока 15 вычитания сигналов.В нормальном режиме (устройствонаходится в статическом состоянии) 10по первичным обмоткам датчиков 1-6 тока протекают токи нагрузки генератора, При этом на вход первого сумматора 13 поступают напряжения с вторичных обмоток промежуточных трансформаторов 7-12 одинаковой амплитуды исдвинутые по Фазе друг относительнодруга на 120 , Напряжение на выходепервого сумматора 13 .определяется по-грешностями датчиков тока и весьма ма 20ло. Далее оно выпрямляется первым выпрямителем 14 и поступает на первыйвход блока 15 вычитания сигналов, Напряжения с промежуточных трансформаторов 10-12, пропорциональные токамфаз генератора со стороны нейтрали,поступают на второй 20, третий 21 ичетвертый 22 выпрямители, Выпрямленные напряжения суммируются вторым сумматором 23, после него происходит 30сглаживание сигнала амплитудным детектором 24, причем значения сглаженногонапряжения имеют малые пульсации иблизки к максимальному в течение пе"риода значению напряжения на выходе 35второго сумматора 23, которое равно2 Б, где Б- амплитуда выходного напряжения промежуточных трансформаторов 10-12, Коэффициент передачи амп"литудного детектора 24 принят равным 40015 С выхода амплитудного детектора постоянное напряжение подается навторой вход блока 15 вычитания сигналов, с выхода которого пульсирующеенапряжение, равное напряжению первого 45выпрямителя 14, умейьшенному на величину напряжения амплитудного детектора 24, подается на вход компаратора 16, Порог срабатывания компаратора 16 в этом режиме больше выходного напряжения блока 15 вычитания сигналов вследствие э 7 ого сигнал на выходе компаратора, 16, а также элемента17 выдержки времени, расширителя 18импульсов и выходного органа 19 бу" 55дет равен О,Предлагаемое устройство работаетследующим образом,При обрыве или замыкании на корпус соединительного провода от одногоиз датчиков тока исчезает напряжениена вторичной обмотке соответствующего промежуточного трансформатора.Вследствие этого на выходе первого .сумматора 13 появляется синусоидальноенапряжение, амплитуда которого равнаБ . Выпрямитель 14 выпрямляет его и далее пульсирующее напряжение поступаетна первый вход блока 15 вычитания сигналов,Если произойдет обрыв или .замыкание на корпус соединительного проводаот одного из датчиков тока 1, 2 или 3,максимальное значение напряжения на;выходе второго сумматора 23 не изменится и будет равно 211 . Если же произойдет повреждение соединительногопровода от одного из датчиков 4, 5или 6, то максимальное значение напряжения на выходе второго сумматора 23несколько уменьшится и будет равным311, Поскольку коэффициент передачиамплитудного детектора принят равным0,15, то максимальное значение положительных импульсов на выходе блока15 вычитания сигналов будет не менее0,711 . Порог срабатывания компаратора16 принят равным 0,1 Бн , где Ьамплитуда выходного напряжения проме-.жуточного трансформатора при нормальном токе генератора 1 н. При этом навыходе компаратора 16 появятся прямоугольные,импульсы с частотой следования 100 Гц. Длительность импульсовзависит от тока нагрузки генератора.При номинальном токе генератора длительность импульсов на выходе компаратора 16 составляет около 7,5 мс.Время задержки элемента 17 выдержкивремени принято 5 мс, поэтому на еговыходе также появляется импульсныйсигнал, На выходе расширителя импульсов появится сплошной сигнал, равный"1",и выходной орган 19 срабатывает.При снижении нагрузки генераторауменьшаются напряжения на выходе сумматоров 13 и 23, Это ведет к уменьшению длительности импульсов на выходе комнаратора 16, Максимальный токнагрузки генератора, при котором срабатывает устройство, составляет 0,21 н,Устройство обеспечивает блокировкудифференциальной защиты генератора,имеющей минимальное время срабатывания около 1 О мс.1 О При возникновении трехфазного КЗ в зоне дифференциальной защиты в токах КЗ будут присутствовать апериодические составляющие, В той фазе, где апе-риодическая составляющая тока КЗ мак-. симальна, (фиг,2) датчик тока работает с большой погрешностью, что вызывает появление напряжения на выходе первого сумматора 13, которое выпрямляется выпрямителем 14 и подается на первый вход блока 15 вычитания сигналов, После возникновения КЗ напряжения на выходах промежуточных трансформаторов растут очень быст ро. Скорость роста напряжения определяется постоянной времени вторичных цепей датчиков 1-6 тока, которая имеет малую величину, Поэтому напряжение на выходе второго сумматора 23 достигает максимального значения через 1,5-2 мс после возникновения КЗ, Насыщение датчика тока в одной из фаз приводит к появлению "провалов" в выходном напряжении второго сумматора 23, но это не оказывает влияния на работу устройства, поскольку амплитудный детектор 24 сглаживает напря-, жение на уровне наибольшей амплитуды, С выхода амплитудного детектора 24 30 напряжение подается на второй вход блока 15 вычитания сигналов с коэффициентом передачи 0,15, К моменту появления первого импульса напряжения на выходе первого выпрямителя 14 на пряжение на выходе амплитудного детектора 24.имеет достаточное значение, чтобы исключить влияние на работу устройства пологого фронта указанного импульса, и уменьшает длительность 40 импульсов на выходе компаратора 16 до 3 мс. Длительность паузы между первы-. ми двумя импульсами составляет примерно 1,8 мс. Элемент 17 выдержки времени не успевает сработать за время 45 3 мс. Сигнал на его выходе и соответственно йа выходах, расширителя 18 импульсов и выходного органа 19 равен "О" После затухания апериодической составляющей тока КЗ насыщение одно го из датчиков тока прекратится и на выходе первого сумматора 13 будет присутствовать синусоидальноенапряжение, обусловленное погрешностямидатчиков тока, При токе КЗ, равном81 н, оно может достигать 0,40 . Однако предлагаемое устройство не сработает, так каксигнал на втором входеблока 15 вычитания сигналов будет равен О,1 5 х 2 х 8 Б=2,411 При этомсигнал на входе компаратора 16 будетиметь отрицательную полярность и онне сработает. формула изобретения ФУстройство блокировки дифференциальной защиты генератора автономнойФ энергосистемы при повреждениях соединительных проводов, содержащее датчики тока с выходами по напряже- нию, предназначенные для установки в каждой фазе со стороны линейного вывода и нейтрали генератора, промежуточные трансформаторы напряжещя, вход каждого из которых подключен к входу соответствующего датчика тока, а выходы - к соответствующим входам первого сумматора, к выходу которого подключен первый выпрямитель, амплитудный детектор, последовательно соединенные компаратор, элемент выдержки времени, расширитель импульсов, выходной орган, выход которого является выходом устройства, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности, дополнительно введены второй сумматор, блок вычитания сигналов, второй, третий.и четвертый выпрямители, вход каждого из которых подключен к выходу промежуточного трансформатора напряжения соответствующей фазы, подсоединенного к датчику тока со стороны нейтрали генератора, входы второго сумматора подключены к выходам второго, третьего и четвертого выпрямителей, а выход сумматора - к входу амплитудного детектора, первый вход блока вычитания сигналов соединен с выходом первого выпрямителя, второй вход - с выходом амплитудного детектора, а выход блока вычитания вс входом компаратора,