Реле направления мощности нулевой последовательности

пц 54235 Союз Советских Социалистических Республик(23) ПриоритетОпубликовано 30.12.76. Бюллетень4Дата опубликования описания 02.02.77 Государствеииый комите Совета Мииистров ССС 3) УДК 621.316,925(088.8) делам изобретений и открытий 2) Авторы изобретения В. К, Ванин и А. И. Таджибаев нинградский орден им(54) РЕЛЕ НАПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТИ НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ2 Изобретение предназначено для использования в области автоматизации энергетических систем, в частности в релейной за 1 ците.Известны реле направления мощности, включаемые на токи и напряжения нулевого 5 чередования фаз, содержащие схему формирования двух электрических величин и схему сравнения абсолютных значений этих величин 11. Такие реле, выполненные на пассивных элементах, имеют низкую унификацию узлов, 10 точность, значительные габаритные размеры и потребление мощности от источников сигнала. Из известных реле направления мощности наиболее близким к предлагаемому по техни ческой сущности является реле, содержащее преобразователи ток - напряжение и напряжение - напряжение, подключенные через блок формирования двух электрических величин и подключенный к нему блок сравнения абсо;1 лютных значений этих величин, причем к входам первого и второго операционных усилителей схемы формирования подключены потенциометры, а выход первого операционного усилителя схемы формирования подключен к 25 одному из входов второго операционного усилителя схемы формирования, к первому входу сумматора схемы сравнения, к входу первого прецизионного однополупериодного выпрямителя, выход которого подключен к второму 31 нина политехническии институтИ. Калинина входу сумматора схемы сравнения, выход второго операционного усилителя схемы формирования подключен к третьему входу сумматора схемы сравнения, к входу второго прецизионного однополупериодного выпрямителя, выход которого подключен к четвертому входу сумматора схемы сравнения, выход этого сумматора подключен к входу компаратора. Такое реле, включенное на ток неповрежденной фазы, может неправильно фиксировать направление мощности при несимметричных коротких замыканиях в системе, требует пусковой орган, и предотвращение неправильного действия реле направления мощности в таком случае достигается нежелательным загрублением пускового органа. Реле, подключенное на полные токи и напряжения, может работать неправильно при качаниях. Подключение же такого реле на токи и напряжения нулевого чередования фаз требует дополнительно фильтры тока и напряжения нулевой последовательности, либо измерительные трансформаторы напряжения со вторичными обмотками, соединенными в незамкнутый треугольник, и трансформаторы тока нулевой последовательности пли со специально соединенными вторичными обмотками. Кроме того, применение его в односистемных защитах не эффективно. Например, для односистемной фильтровой токовой защиты необходимы три таких реле.Цель изобретения - повышение чувствительности реле и отстройка от качаний.Это достигается тем, что в предлагаемомреле используются три пофазных преобразователя ток - напряжение и три пофазных преобразователя напряжение - напряжение, причемвыходы пофазных преобразователей ток - напряжение подключены к первому, второму и1 ретьему входам первого операционного усилителя схемы формирования, выходы преобразователей напряжение - напряжение подключены к первому, второму и третьему входам второго операционного усилителя схемыформирования, выход которого подключен квторому входу первого прецизионного однополупериодного выпрямителя, к четвертому входу сумматора схемы сравнения и к входу второго прецизионного однополупериодного выпрямителя,На чертеже представлена схема реле направления мощности нулевой последовательности.1 еле направления мощности нулевой последовательности содержит преобразователиток - напряжение 1, 2, 3 и напряжение - напряжение 4, 5, 6, схему формирования двухэлектрических величин, состоящую из первого7 и второго 8 операционных усилителей, схемусравнения абсолютных значений этих величин,состоящую из первого 9 и второго 10 прецизионных однополупериодных выпрямителей,сумматора 11 и компаратора 12, сопротивления 13 - 19, конденсаторы 20, 21,Преобразователи ток - напряжение и напряжение - напряжение могут быть выполнены напассивных или на активных элементах. Остальная часть реле выполнена на операционных усилителях.Известно, что для получения реле мощности смешанного типа, основанного на сравнении абсолютных значений двух электрическихвеличин, необходимо сформироватьЕ,=Ю - Ыип о + р соя оЕ,=10+Из 1 п 6+ р сов оили в символической форме записиЕ, Р) = ау - иуз 1 по+ рЕ,Я = иЯ+ Ыуесов овпо+ ргде б - угол наклона характеристики срабатывания;Й - вещественный коэффициент;р - оператор дифференцирования.На входы операционного усилителя 7 подаются напряжения, пропорциональные токам защищаемого объекта, с выходов преобразователей ток - напряжение 1, 2, 3 фаз А, В, С,Связь между выходным и входными напряжениями операционного усилителя 7 в символической форме записи имеет видУ, = - к, Е 1 А +1 В+УС и)3 " х11 зх=-д зр)1 + Р 11 Соо 111 1 + РР 11 Соо10 (2)где Й 1 - коэффициент пропорциональностимежду током на входе и напряжением на выходе каждого из преобразователей ток - напряжение 1, 2, 3;ИоА+ 1 В+ 1 С (е)- ток нулевого чередования фаз.На первый, второй и третий входы операционного усилителя 8 схемы формирования по даются напряжения, пропорциональные на.пряжениям защищаемого объекта с выходовпреобразователей напряжение - напряжение4, 5 и 6 фаз А, В, С, на четвертый вход подается напряжение У 1(1) с выхода операционно го усилителя 7. Связь между выходной и входными величинами операционного усилителя 8запишетсяС о- о . А+В+С30ЯЙ 17 ( Г173 Ц (1) Ц(3)17 1 егде Й - коэффициент пропорциональностимежду напряжением на входе и на пряжением на выходе каждого изпреобразователей напряжение - напряжение;ЗУОЬА+ УВ+ Ус (С)40- напряжение нулевого чередованияфаз.Напряжение с выходов операционных усилителей 7 и 8 поступает в схему сравнения, где суммируются, выпрямляются и сравнива ются, причем выход Операционного усилителя7 подключен к первому входу сумматора 11 и к первому входу прецизионного однополупериодного выпрямителя 9, выход которого подключен к второму входу сумматора 11, выход операционного усилителя 8 подключен к второму входу прецизионного однополупериодного выпрямителя 9, к третьему входу сумматора 11, к входу прецизионного однополупериодного выпрямителя 10, выход которого подключен к четвертому входу сумматора 11, а выход сумматора подключен к входу компаратора 12.Коэффициенты передачи по различным входам схемы сравнения имеют следующие зна чения:Я 1 В 1 Р 1 в 4Л 1 о 2 Л,о 3По остальным входам коэффициенты пере дачи равны единице. С учетом этих коэффи 541235Тогда уравнения дляют вид:й, - "З=А; й,Ри з 1 пю 1 Е,1 Е,Е, Еа ),или условие циентов (4) и того, что напряжение на выходе операционных усилителей 7 и 8, согласно (2) и (3), имеет разные знаки, в схеме сравниваются электрическая величинаю,з" зу,з)+з,з,Ю ".( (з)Яи Р 1 з 1 + РЙ 4 Саю и электрическая величина ЗУю- й 31 ю. (6) 1 ю 113 1 + Ръ 4 Саю выбора параметров име 3 ф.(7)с 1 д 5 ) Реле направления мощности с таким образом выбранными параметрами являются реле направления мощности смешанного типа. Реле косинусного и синусного типа может быть получено как частный случай смешанного.Конденсатор 21 выбирается из условия наибольшего ослабления переменной составляющей и находится из соотношенияа=11 1+ (пйз 4 Сяйз) где а - коэффициент ослабления и-й гармоники.Срабатывание или несрабатывание компаратора определяется тем, выполняется ли условие: Использование трех преобразователей ток - напряжение и трех преобразователей напряжение в напряжен отличает предлагаемое реле направления мощности нулевой последовательности от прототипа, так как имеет высокую чувствительность, поскольку требует отстройки от нормального режима, правильно 5 10 15 20 25 ЗЭ 35 40 45 работает в условиях качаний, поскольку реагирует на ток и напряжение нулевого чередования фаз, а кроме того, может быть использовано в односистемных защитах.Формула изобретенияРеле направления мощности нулевой последовательности, содержащее преобразователи ток - напряжение и напряжение - напряжение, подключенные через блок формирования двух электрических величин, состоящий из двух операционных усилителей, через блок сравнения абсолютных значений этих величин, состоящий из двух прецизионных однополупериодных выпрямителей, через блок сравнения абсолютных значений этих величин, состоящий из двух прецизионных однополупериодных выпрямителей, и через сумматор схемы сравнения к компаратору, причем выход первого операционного усилителя подключен к одному из входов второго операционного усилителя, к первому входу сумматора и к одному входу первого прецизионного однополупериодного выпрямителя, выход которого подключен к второму входу сумматора, к третьему входу сумматора подключен выход второго прецизионного однополупериодного выпрямителя, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и отстройки от качаний, в него дополнительно введены пофазные преобразователи ток - напряжения и преобразователи напряжение - напряжение, причем пофазные преобразователи ток - напряжение подключены к входам первого операционного усилителя, пофазные преобразователи напряжение - напряжение подключены к входам второго операционного усилителя, выход которого подключен к второму входу первого прецизионного однополупериодного выпрямителя, к четвертому входу сумматора и к входу второго прецизионного однополупериодного выпрямителя.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.1. Федосеев Л. М, Релейная защита энергетических систем, ГЭИ, 1952, с. 151 - 153,2. Злектричество, 1975,7, с. 71, рис. 1 (прототип) .541235 оставитель Г. кая Котова Коррек Техред Е. Петрова Изд. М 1921 Государственного комитет по делаы изобретений 13035, Москва, Ж, Рауш