Устройство для направленной защиты от однофазного замыкания

(72) Авторы изобретения улецк К. новски С. П и Ленингр и орде й ордена Ленина, удового Красногоим, Г. В. Плехаи ден ам) Заявител а СТРОЙСТВО ДПЯ НАПРАВЛЕННОЙ, ЗАЩИТ ОГ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ тот 1Изобретение относится к электротехнике и предназначено для напраВленной защиты от замыканий на землю в электрической сети с изолированной нейтралью напряжением,выше 1000.В, действую- щим на основе сравнения по фазе тока и напряжения нулевой последовательности промышленной частоты, и может быть использовано на открытых и подземных горных разработках.Известно устройство такого назначения содержащее датчики тока и напряжения нулевой последовательности, часные фильтры, фазосравяивающую лоескую схему и исполнительный орган днако это устройство не обеспечивает необходимой селективности направленной защиты от однофазных замыканий.При сравнении сигналов, близких по длительности, избирательная работа направленной защиты возможна в относитель но узком диапазоне изменения фазового Октябрьской Революцини горный институт угла между током и напражением нулевой последовательности,Известно также устройство, содержащее формирователь широких импульсов ввиде усилителя-ограничителя в канале пре-образования тока и формирователь узких импульсов, выполненный в виде усилителя-ограничителя с диффереицирующей цепочкой на выходе в канале напряжения 21. Сформированные импульсные сигналы различной длительности подаются на входы сумматора,который осуществляет формированиевыходного отключающего сигнала поуровню в зависимости от фазовых соотношений сравниваемых сигналов.15Дла обеспечения помехоустойчивости указанного устройства оно можетбыть дополнено низкочастотными фильтрами, например, активными низкочастотными ЯС-фильтрами, подклеенными,между датчиками тока и напряжения, иусилителями - ограничителями в обоих7380 40 Однако это устройство не обеспечивает необходимого быстродействия направлещой зашиты, так как отключающийсигнал на выходе сумматора формирует,ся только в положительный полупериодиэменения входных синусоидальных сигналов на поврежденной линии.Белью изобретеция является повышениебыстродействия направленной защиты отоднофазных замыканий,10Указанная цель достигается тем, чтоустройство для направленной защиты отоднофазных замыканий, содержашее датчики тока и напряжения нулевой последовательности, выходы которых соответ 15ственно подключены к последовательносоединенным низкочастотному фильтруи усилителю-ограничителю в каналетокаи к низкочастотному фильтру и усилителю-ограничителю, и сумматор, на выходе20которого включен исполнительный орган,дополнительно введены две пары встречно включенных диодов, входы которыхподключены соответственно к выходу уси 25лителя-ограничителя в канале тока ик дифференцируюшей цепочке в канале.напряжения, причем их аноды подключенык инвертирующему входу упомянутогосумматора, а катоды - к неинвертируюшемвходу, который заземлен через резис 30тор.На чертеже приведена принципиальнаясхема устройства.Устройство содержит активные низкочастотные ВС-фильтры 1 и 2, подключенные соответственно и датчику 3тока нулевой последовательности с резистором и к датчику 4 напряжения нулевой последовательности с делителем.К выходам частотных фильтров 1 и 2подключены усилители-ограничители 5и 6, причем на выходе усилителя 6 подключена дифференцирующая цепочка 7, 8.На выходе усилителя-ограничителя 5подключена пара встречно включенныхдиодов 9, 10. Аналогичная пара диодов11, 12 подсоединена к выходу дифференцирующей цепочки 7, 8. К диодам 9-12подключен сумматор 13,К инвертируюшему входу сумматора13 подключены аноды диодов 9 и 12,а катоды диодов 10 и 11 подключены: к его неинвертируюшему входу, которыйзаземлен через резистор 14. Выходсумматора 13 подключен ко входу исполнительного органа 15, содержащего блокинг-генератор, выходная обмотка которого соедцнена с управляющим электро 32 . 4дом 16 тиристора 17. В силовой цепи тиристора 17 включена отключающая катушка 18 выключателя и его замыкающие контакты 19, которые служат для возвращения тиристора 17 в исходное положение после срабатывания устройства и отключения, поврежденного участка цепи. Питание силовой цепи тиристора осуществляется от источника постоянного тока 20. Для питания блокинг-генератора и операционных усилителей предусмотрены отдельные источники питания 21 и 22.Устройство работает следуюшим образом. При появлении в сети однофазногозамыкания сигналы тока и напряжениянулевой последовательности поступают сдатчиков 3 и 4 на входы низкочастотныхфильтров 1 и 2 соответственно. Выделенные фильтрами 1 и 2 составляющие прсмышленной частоты подаются на входыусилителей-ограничителей 5 и 6. На выходе усилителя 5 формируются разнополярные прямоугольные импульсы длительностью, равной цолупериоду промышленной частоты. Аналогичные широкие импульсы, в канале напряжения поступают сусилителя-ограничителя 6 на вход дифференцирующей цепочки 7, 8, где в момент прохождения прямоугольных импульсов через нуль формируются узкие импульсы длительностью много меньше полупериода промышленной частоты.Встречно включенные диоды 9-12группируют выходные импульсы в каналах тока и напряжения таким образом,что ка инвертирующий вход сумматора13 попадают импульсы только отрицательной полярности, а на неинвертирующийвход - положительной, Сумматор 13суммирует инвертированный и неинвертированный входные сигналы.При этом на поврежденной линии навходы сумматора 13 будут поступатьимпульсы только противоположной полярности как в отрицательный, так и в положительный полупериод изменения входных сигналов (+ Ц, - 1 о, либо - У,+1). В результате суммарный сигнал на выходе сумматора 13 будетравен сумме модулей обои импульсов в каналах тока игнапряжения в каждый полупериод колебаний промыцп 1 енной частоты,На неповрежденной линии в каналахтока и напряжения, будут одновременноформироваться имлульсы одинаковой738032 бповышает надежность функционированиянаправленной зашиты и вместе с тем электробезопасность защищаемой сети. 53 Т 5 лярности (+ 1.О+ 1 о, либо -У - 1, ), и при этом оба импульса будут поступать. на один и тот же вход сумматора 13, В этом случае суммарный сигнал на выходе фазосравнивающей схемы будет равен модулю наибольшего из двух импульсов. ф ор мула изобретенияУчитывая, что на выходе усилителей- ограничителей 5, 6 формируются импуль сы, стабильные по амплитуде и крутизне фронтов, можно принять, что сигнал на выходе фазосравниваюшей схемы при работе устройства не поврежденной линии в два раза превышает по уровню суммар. ный сигнал на поврежденной линии, за счет чего обеспечивается селективная работа устройства.При поступлении на вход блокинггенератора исполнительного ограна 15 2( суммарного сигнала, превьцраюшего пороговый уровень, в его входной обмотке появляется импульс напряжения, который воздействует на управляющий электрод 16 тиристора 17. Тиристор 17 вкл 1 очается, отключающая катушка 18 обтекается током и производит отключение вйключателя поврежденной линии.Выполнение фаэосравнивающей схемы, заключающееся в дополнительном введении двух пар встречно включенных диодов и соответствующем их подключении к суммирующему операционному усилителю,позволило повысить вдвое быстродействие устройства направленной защиты от од- З 5 нофазных замыканий. Фаэосравнивающая схема .в сочетании с малоинерционнымитивн ми ш ч т РС-фи рами позволяет выработать сигнал отключения уже в первый полупериод изменения 4 О входных сигналов промышленной частоты, что позволяет предотвратить переход однофаэного замыкания в двухфазное и Устройство для направленной защитыот однофазного замыкания, содержащеедатчики тока и напряжения нулевой последовательности, выходы которых соответственно подключены к последовательнссоединенным низкочастотному фильтруги усилителю-ограничителю в канале токаи низкочастотному фильтру с усилителемограничителем и дифференцирующей цепочкой на выходе в канале напряжения,и сумматор, на выходе которого включенисполнительный орган, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, дополнительно введеныдве пары встречно включенных диодов,входы которых подключены соответственно к выходу усилителя-ограничителя в канале тока и к дифференцирующей цепочке в канале напряжения, причемих аноды подключены к инвертирующемувходу упомянутого сумматора, а катодык неинвертируюшему входу, который заэемлен через резистор.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Соколов Г. В. Разработка защитыот замыканий на землю с использованием волновых переходных процессов,в кн. "Вопросы оптимального развитияэнергосистем и новые технические средства их защиты, М"Наука, 1970,с. 74-89, рис. 2,2. фабрикант В, Л, Основы теориипостроения измерительных органов релейной защиты и автоматики, М.,1968, с, 101-102, рис. 3-17 а.738032 Барабан ректор. Е. П Н. Кощщ Поддисноеа СССР б., д, 4/5 П фПатент., х, Ужгород. ул. Проектная Составитель В Техред О. Лег/32Тираж 7 В 3,ЦНИИПИ Госунарственн по делам изобретений 113038, Москва, Ж 3