Устройство для дифференциальнофазовой защиты линии электропередачи

Союз Соеетскик Социалистических Республик. СССР ио делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения В. А. Борисов, Ф. И. Волынцев и В. А. Костерин Чувашский государстненный университет им, И. НУльянова(71) Заявитель Изобретение относится к электротехнике и может быть использованодля защиты коротких линий электропередачи при их повреждении.Известно устройство продольнойдифференциальной защиты линии электропередачи, содержащее установленныепо концам линии полукомплекты и проводной канал связи 1,Наиболее близким к предлагаемому 0по технической сущности являетсяустройство, содержащее дна установленных по концам линии полукомплекта, каждый из которых выполнен ввиде преобразователя тока в напряжение, трех формирователей прямоугольных импульсов одинаковой амплитуды,четырех амплитудных селекторов своэрастакщими порогами срабатывания,элемента ИЛИ с тремя входами и исполнительного органа, причем входыпреобразователей подключены к трансформаторам тока линии, а выход исполнительного органа подключен к цепям отключения выключателя линии, и 25приводной канал связи между комплектами.В качестве преобразователя трехфазной системы токов в однофазную.используются два фильтра токов пря.30 мой и обратной последовательностей.Применение раздельного сраннения фазтоков прямой и обратной последовательностей при сохранении одной парыпроводов позволяет за счет сниженияпогрешностей фильтров симметричныхсоставляющих повысить селектинностьустройства. Кроме того, в устройствеимеется возможность устанавливатьразную ширину эоны блокировки длятоков прямой и обратной последовательностей, что способствует повЫшению его селективности ( 2,Однако составляющие тока прямойпоследовательности на выходе фильтра обуславливают зависимость работыустройства защиты от токов погрузки, что приводит к снижению селективности устройства. Кроме того, фильтры, являясь инерционными звеньями,вносят замедление в работу устройства защиты.Цель изобретения - новыаение селектинности и быстродействия известного устройства путем раздельного сравнения на фазе полных фазныхтоков, протекающих по концам линии,Эта цель достигается тем, что визвестном устройстве для продольнсзйдифференциально-фазной защиты линииэлектропередачи, содержащем два установленных по концам линии полу- комплекта, каждый из которых выполнен в виде преобразователя тока в напряжение, трех формирователей прямоугольных имйульсов одинаковой амплитулы, четырех амплитудных селекторов.с возрастающими порогами срабатывания элемента ИЛИ с тремя входами .и исйолнительного органа, причем входы преобразователя подвключены к трансформаторам тока линии,а выход исполнительного органа подключен к цепям отключения выключателя линии, и проводной канал связи между полукомплектами, преобразователь выполнен однофазным в каждой Фазе, а также дополнительно введеныгенератор тактовых импульсов, триэлемента ИЛИ с двумя входами; шестьэлементов И с двумя входами, тритриггера и три счетчика импульсов,причем выход каждого из преобразователей подключен ко входу одного из формирователей прямоугольных импульсов, выход каждого из указанных формирователей подключен к первомувходу первого, второго и третьегоэлементов И соответственно, выходыкоторых через элемент ИЛИ с тремявходами подключены к проводному каналу связи последовательно с выходомгенератора тактовых импульсов, установленном только в одном из полукомплектов, и последовательно с параллельно объединенными входами ампли- тудных селекторов, входы второго элемента ИЛИ подключены к выходам третьего и четвертого амплитудных селекторов, входы третьего элемента ИЛИ подключены к выходам второго и четвертого амплитудных селекторов, входы четвертого элемента ИЛИ подключены к выходам второго и третьегоамплитудных селекторов, а выходы каждого из указанных элементов ИЛИ подключены к первым входам первого, второго и третьего триггеров соответственно, ко вторым входам которых подключены соответственно выходы второго, третьего и четвертогоамплитудных селекторов, причем выходы первого, второго и третьего триггеров подключены ко вторым входам первого, второго и третьего элементов И и к первым входам четвертого, пятого и шестого элементов Исоответственно, а выход первого амплитудного селектора подключен ко вторым входам четвертого, пятого ишестого элементов И, выходы которых подключены к счетно входам соответственно первого, второго и третьего счетчика импульсов, входы установки нуля которых подключены к выходу первого формирователя прямоугольных импульсов, а выходы счетчиков импульсов подключены ко входам исполнительного органа. На фиг. 1 представлена структурнаясхема устройства; на фиг; 2 - диаграммы сигналов.На Фиг. 1 обозначены фазы защищаемой линии А, В, и С, преобразователи 1-3, формирователи 4-6 прямоугольных импульсов, элементы 7 - 12И, элементы 13-16 ИЛИ, проводной канал 17 связи между полукомплектами,генератор 18 тактовых импульсов,амплитудные селекторы 19-22, триггеры 23-25, счетчики 26-28 импульсови исполнительный орган 29. С цельюупрощения не показаны выключателилинии и их цепи отключения.На Фиг. 2,обозначены сигналы 30 1 на выходе генератора тактовых импульсов, сигналы 31 и 32 на выходах формирователей прямоугольных импульсоводноименных фаз по концам защищаемойлинии, сигналы 33 и 34 на выходе эле ментов ИЛИ с тремя входами первогои второго.полукомплектов и разностный сигнал 35, действующий в каналесвязи. С целью упрощения и наглядности показан процесс сравнения по Фазе 2 полных токов только для одной фазы А.устройство работает следующимобразом.В каждом из полукомплектов токиФаз А, В и С через измерительныетрансформаторы тока поступают напреобразователи 1-3 тока в напряжение, При переходах этих напряженийчерез нуль Формирователи 4-6 Формируют однополярные импульсы одинаковой амплитуды (31 и 32 на фиг. 2)длительностью, равной половине периода промышленной частоты. Положениеэтих импульсов во времени характеризует фазы указанных полных токов вкаждой фазе по концам защищаемой ли" 40 нии.Генератор 18 тактовых импульсоввырабатывает сигналы 30 из трех коротких импульсов неравной амплитуды,которые действуют в проводном канале 4 17 связи и поступают на входы амплитудных селекторов 19-22, каждый иэкоторых срабатывает в том случае,если уровень сигнала превышает уровень его порога, но остается меньшесоседнего большего порога. Амплитуд"ный селектор 19 выделяет иэ проводного канала связи рабочие импульсы33 и 34, а селекторы 20-22 выделяюттактовые импульсы 30 генератора дляфаз А, В и С соответственно. На фиг.5 2 принято, что тактовый импульс дляФазы А имеет максимальную амплитулу,для фазы С - минимальную. С приходомиз проводного канала 17 связи тактового импульса для фазы А он выделящо ется амплитудным селектором 20 иперебрасывает триггер 23 в состояние логической 1. При этом триггеры 24 и 25 остальных фаз через элементы 14 и 15 ИЛИ устанавливаются в полоу 5 жение логического О. С выхода тригФормула изобретения Устройство для дифференциальнофазной защиты линии электропередачи, содержащее два установленных по концам линии полукомплекта, каждый из которых выполнен в виде преобразователя тока в напряжение, трех формирователей прямоугольных импульсов одинаковой амплитуды, четырех амплитудных селекторов с возрастающими порогами срабатывания, элемента ИЛИ с тремя входами и исполнительного органа, причем входы преобразователя подключены к трансформаторам тока линии, а выход исполнительного органа подключен к цепям отключения выключателя линии, и проводной канал связи между полукомплектами, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения селективности и быстродействия путем раздельного сравнения по фазе фазных токов, протекающих по концам линии, преобразователь выполнен однофазным в каждой фазе, а также дополнительно введены генератор тактовых импульсов, три элемента .ИЛИ с двумя входами, шесть элементов И с двумя входами, три триггера и три счетчика импульсов, причем выход каждого из преобразователей подключен ко входу одного из формирователей прямоугольных импульсов, выход каждого из указанных формирователей подключен к первому входу первого, второго и третьего элементов И соответственно, выходы которых через элемент ИЛИ с тремя входами подключены к проводному каналу связи последвательно с выходом генератора тактовых импульсов, установленном только в одном из полукомплектов, и последовательно .с параллельно объединенными входами амплитудных селекторов, входы второго. элемента ИЛИ подключены к выходам третьего и четвертого амплитудных селекторов, входы третьего элемента ИЛИ подключены к выходам.второго и четвертого элемента ИЛИ подключены к выходам второго и третьего амплмтудных.селекторов, а выходы каждого из укаэанных элементов ИЛИ подключены. кпервьвк вхо- . дам первого, второго и третьего триггеров соетветствеино, ко вторым входам которык подхлвтаеиы соответственно выходы втероео, третьего и четвертого амплитудных селекторов, причем выходы первого, второго итретьего триггеров подключены ко вто 40 гера 23 поступает разрешающий сигнална элемент 7 И и при наличии в этотмомент сигналов 31 и 32 - на выходыформирователей прямоугольных импульсов 4 обоих полукомплектов, в проводной канал 17 связи через элемент13 ИЛИ поступают рабочие импульсы 33и 34 встречно друг другу. С приходомиз проводного канала связи тактовогоимпульса.для Фазы В он выделяетсяамплитудным селектором 21 и перебрасывает триггер 24 в состояние 1, приэтом триггеры 23 и 25 остальных Фазчерез элементы 14 и 16 ИЛИ переводятся в состояние О. С триггера 24поступает разрешающий сигнал на элемент 8 И, а разрешающий сигнал с 15входа элемента 7 И снимается. В проводной канал связи поступают рабочие импульсы фаз В, далее фаз С, потом снова фаз А и т. д. поочередно.и многократно за период. 20В проводном канале 17 связи действует разностный рабочий сигнал 35,положение во времени которого соответствует сдвигу фаз полных токовдля каждой Фазы по концам защищаемойлинии. Импульсы сигнала 35 с выходаамплитудного селектора 19 поступаютна первые входы элементов 10-12 И,причем единичный сигнал появляетсятолько на выходе элемента 10, навтором входе которого имеется разрешающий сигнал для фазы А с выходатриггера 23. В счетчик 26 импульсовпоступает серия импульсов сигнала 35для фазы А, количество которых запоминается. Количество импульсов, посту- З 5пакщих за период промышленной частоты в счетчик импульсов для каждойФазы, определяется временем несовпадения рабочих импульсов 31. и 32 поконцам защищаемой линии, а такжечастотой импульсов генератора 18.Количество импульсов в счетчике сравнивается с заданным, которое определяет ширину зоны блокировки частоты. В течение каждого периода промьаленной частоты на счетчики 26-28импульсов поступают сигналы установки на нуль от формирователя 4.При сквозных коротких замыканияхфазные токи по концам защищаемойлинии сдвинуты на угол, близкий к 180 ф .При этом сдвиги фаз сигналов 31 и 32близки к нулю, и, следовательно,число результирующих импульсов 35 вканале связи меньше заданного;При коротких замыканиях на защи-.щаемой линии сдвиг фаз полных фазныхтоков поврежденных фаэ близок кнулю, количество импульсов 35 превышает заданное и устройство срабатывает, действуя через исполнительные щорганы 29 на отключение линии.Таким образом, раздельное сравнение фаз полных фазных токов по концам защищаемой линии при помощи одного устройства позволяет отказать- у ся от применения Фильтров симметричных составляющих тока и повыситьтем самым селективность и быстродействие устройства. Кроме того,в предлагаемом устройстве имеетсявозможность выбора поврежденнойфазы, а также пофазного отключенияповрежденных фаз защищаемой линии.790060 Тираж 78 з 9048 Подписное ВНИИП Ужгород, ул. Проектная, 4 илиал ППП "Патент рым входам первого, второго и третьего элементов И и к первым входамчетвертого, пятого и шестого элементов И соответственно, а выход первого амплитудного селектора подключенко вторым входам четвертого, пятогои шестого элементов И, выходы которых подключены к счетным входам соответственно первого, второго итретьего счетчика импульсов, входыустановки нуля которых подключены к выходу первого Формирователя прямоугольных импульсов, а выходы счетчи-ков импульсов подключены ко входамисполнительного органа.Источники информации,принятые во внимание при экспертиэе1. Авторское свидетельство СССРМ 261526, кл. Н 02 Н 3/28, 1965,2. Авторское свидетельство СССРпо эаявке М 2564308, кл. Н 02 Н 3/28,04.01.78,