Реле направления мощности

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик щ 964841М Кд 3 Н 02 Н 3/38 Н 01 Н 83/18 с присоединением заявки Мо -(23) Приоритет -Государственный коиитет СССР: по делам изобретений и открытий(71) Заяви Чебоксарский эл государственны троаппаратный завод университет им. И.Н(54) РЕЛЕ НАПРАВЛЕНИЯ МОЩНОС 2 оИзобретение, относится к релейнойзащите и автоматизации электрическихсистем и предназначено для защитысетей от междуфазных коротких замыканий,Известны реле направления мощности, в которЫх к обмоткам трансформа.торов подключены конденсаторы, настраивающие входные цепи в резонансна основной частоте. Резонансныйфильтр в цепи напряжения одновременно выполняет функцию контура памяти.Создаваемые подобным образом контуры памяти обладают невысокой добротностью, их настройка затруднена,а потребление велико., поскольку трансформаторы в этом случае выполняютсяс зазором и имеют небольшое сопротивление намагничивания.Наиболее близким к предлагаемомуявляется реле направления мощности,где резонансные фильтры выполненыв виде отдельных блоков, включаемыхмекду трансформаторами и входамиблока сравнения. В этих реле имеетсявозможность создать контур памяти свысокой добротностью, простой настройкой и малым потреблением.Однако в аварийных режимах, когданапряжение на входе трансформатора резко понижается., он является источником сигнала помехи в виде медленнозатухающей апериодической составляю.щей. Поступая на вход резонансногофильтра, помеха искажает фазу еговыходного сигнала, что приводит кнежелательному смещению зоны работыреле. В тех случаях, когда измерительный трансформатор напряженияподсоединен к линии за выключателем,контур памяти при включении линии нак, з. не выполняет своих функций,т.е. оказывается ненужным, Обладаяинерционностью, он в этом режимеснижает быстродействие реле,Целью изобретения является уменьшение влияния апериодической составляющей напряжения на работу реле иповышение быстродействия при включении защищаемой линии на короткоезамыкание.Поставленная цель достигаетсятем, что в реле направления мощности, содержащем блок сравнения фаз ирезонансный фильтр, используемый вкачестве контура памяти и подключенный через балластный резистор ко вхду реле, выход упомянутого фильтра,нормально отключен от блока сравне 0 ния фаз, вход которого в .это времясоединен со входом фильтра, И лишь когда на входы Фильтра и блока сравнения Фаз поступает апериодический сигнал, вход блока сравнения как бы переключается со входа фильтра на его выход. Появление апериодического 5 сигнала улавливается схемой, реагирующей на его длительность. Поскольку контактное переключение в современных схемах реле направления мощности применено быть не может, схема О коммутации построена с использованием бесконтактного интегрального переключателя.В реле введены переключатель, сумматор и последовательно соединенные 15 .двухполупериодный выпрямитель, пороговый элемент, элемент времени и инвертор, Цепочка каскадно соединенных блоков выявляет апериодический сигнал ,3иуправляет переключателем, который совместно с сумматором обеспечивает подачу на блок сравнения фаз сигнала то со входа реле, то с выхода фильтра. Для этого первый коммути.Рующий вход переключателя соединен со входом резонансного фильтра и с первым входом сумматора, второй коммутирующий вход переключателя соединен со вторым входом сумматораи через второй балластный резистор с выходом резонансного фильтра, первый и второй управляющие входы переключателя подключены соответственнок выходам элемента времени и инвертора, вход двухполупериодного выпрямителя подключен к входу реле, а35 выхоД сумматора - ко входу блока сравнения Фаз.На фиг, 1 показана принципиальная схема реле; на фиг. 2 - диаграммы, иллюстрирующие его работу. 40Реле направления мощности состоит из блока сравнения фаз 1, один из входов которого связан с цепью напряжения, а второй с цепью тока, резонансного фильтра 2, первого и 45 второго балластных резисторов 3 и 4, переключателя 5, сумматора 6, двухполупериодного выпрямителя 7, порогового элемента 8, элемента времени 9 и инвертдра 10, Переключатель 5 представляет собой интегральную микросхему, например типа 1 КТ 681, с коммутирующими входами 11 и 12 и управляющими входами 13 и 14, Коммутирующий вход 11 соединен со входом рЬзойансного фильтра 2 и первым входом 15 сумматора 6, а коммутирующий вход 12 соединен со вторым входом 16 сумматора 6. Управляющие входы 3 и 14 переключателя 5,соединены с выходами элемента времени 9 60 и инвертора 10. Сигнал на выходе сумматора 6 пропорционален аналоговой сумме сигналов на входах 15 и 16. Элемент времени 9 выполнен с выдержкой на срабатывание, несколько боль шей полупериода частоты сети, и без задержки возврата.При описании работы реле необходимо учесть, что оно подключается к сети через трансформатор напряжения 17. На фиг, 2.приведены графики следующих величин: 18 - напряжение сети О(с); 19 - ток намагничивания трансформатора; 20 - напряжение на выходе трансформатора; 21-25 - выход на сигналы соответственно выпрямителя 7, порогового элемента 8. элемента 9, резонансного фильтра 2, сумматора 6; 26 - ток сети .Предположим, что в доаварийном режиме напряжение и ток сети находятся в противофазе. Реле при этом не срабатывает, В момент с=0 в сети происходит к.з., вследствие чего уровень напряжения О понижается практически до нуля, а тока ) - существенно повышается. Фаза тока показана изменившейся на 180 , Поскольку переходные процессы в самой линии не имеют отношения к принципу действия предлагаемого реле, на графиках фиг. 2 они не учитываются.В доаварийном режиме на вход порогового элемента 8 поступает сигнал, пульсирующий с частотой 100 Гц. Элемент 8 формирует прямоугольные импуль сы той же частоты. Их продолжительность составляет менее полупериода частоты сети. В таких условиях элемент времени 9 не срабатывает, потенциал его выхода имеет низкий уро. вень, следовательно, потенциал выхода. инвертора 10 будет высокого уровня. Поступая на управляющие входы 13 и 14 переключателя 5, указанные потенциалы устанавливают его в следующее состояние; коммутирующий вход 11 разомкнут, а 12 - замкнут. В данном режиме на выходе резонансного фильтра 2 существует синусоидальный сигнал, но он не используется, так как вход 16 сумма- . тора 6 замкнут на нулевую шину переключателя 5. На выход сумматора 6 поступает, таким образом, только сигнал со входа 15, т,е, напряжение со вторичной обмотки трансформатора 17. Во всех случаях, когда это напряжение изменяется с частотой сети, резонансный фильтр 2 следит за ним, но этим участие фильтра в работе реле пока и ограничивается, поскольку его выходной сигнал не влияет на потенциал входа 16 сумматора 6, поддерживаемый равным нулю. Поэтому при включении защищаемой линии на к.з., когда напряжение на входе реле мало, оно без замедления подается через вхоц 15 сумматора 6 на блок сравнения фаз 1.В задачу резонансного фильтра 2, являющегося контуром памяти, не входит подавление высших гармоник,уровень которых в линейном напряжении сети незначителен.Далее рассмотрим работу реле прик.з. в линии, находящейся под напряжением (фиг. 2). Постоянная временипервичной цепи трансформатора 17мала, поэтому его ток намагничиваниямедленно затухает по экспоненциальному закону. На фиг. 2 для большейнаглядности принято, что в моментк.з. ток намагничивания проходит 10через максимум. Вторичное напряжение трансформатора 17, пропорциональное производной тока намагничивания,изменяется с той же постоянной времени. Поступив на выход выпрямителя 57, апериодический сигнал вызываетсрабатывание порогового элемента 8 настоль, длительное время, что это при. водит к срабатыванию и продолжительному удержанию в новом состоянии 2 Оэлемента времени 9. Уровни сигналовна управляющих входах 13 и 14 переключателя меняются местами, что приводит к замыканию коммутирующеговхода 11 и размыканию входа 12,фильтр 2 выполнен с таким расчетом,чтобы заземление его выхода не изменяло частоты собственных колебаний.фЕго выходной сигнал при этом представляет собой затухающую синусоиду, имеющую примерно ту же фазу,что и напряжение доаварийного режима. На интервале времени от момента к.з. до срабатывания элементавремени 9 фильтр 2 подвергается воздействию апериодического сигнала,однако при малом коэффициенте затухания и, следовательно, высокой добротности фильтра, это обстоятельствоне успевает отразиться на фазе егосвободных колебаний. 40В новом .режиме сумматор 6 работаетс заземленным входом 15 и подключенным к выходу фильтра 2 входом 16.Следовательно, на выход сумматора 6поступает сигнал только от фильтра, 45 что обеспечивает надежное срабатывание реле направления. мощности.Технико-экономическая эффективность данного изобретения заключается в том, что оно ослабляет влияние помех, возникающих при переходных процессах, вызванных к.з. в защищаемой линии, т,е, повышает надежность работы защиты, а также повышает быстродействие защиты при подаче на реле малых сигналов, несущих информацию о наиболее опасных к.з. в защищаемой линии,Формула изобретенияРеле направления мощности, содержащее блок сравнения фаз, разонансный фильтр, используемый в качестве контура памяти и подключенный через балластный резистор к входу реле, о т л и ч а ю щ е е с я .темчто, с целью уменьшения влияния апериодической составляющей напряжения на работу реле и повышения быстродействия при включении защищаемой линии на короткое замыкание, в него вновь введены переключатель., сумматор и последовательно соединенные двухполупериодный выпрямитель, пороговый элемент, элемент, времени и инвертор, первый коммутирующий вход переключателя соединен с входом резонансного фильтра и с первым входом сумматора, второй коммутирующий вход переключателя соединен с вторым входом сумматора и через второй балластный резистор - с выходом резонансного фильтра, первый и второй управляющие входы переключателя подключены соответственно к выходам элемента времени и инвертора, вход двухполупериодного выпрямителя подключен к входу реле, а выход сумматора - к входу блока сравнения фаз.гольков А. Гриценкб,Подп фпатентф, г. Ужгород,Фили ектная 7679/39 ВНИИПИ Го по дел 113035, Мос