Централизованное устройство для направленной защиты от замыкания на землю в сети с изолированной или компенсированной нейтралью

Своз СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕО 1 ИХРЕСПУБЛИН 19 (1504 Н 02 Н САНИЕ ИЗОБРЕ ОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ УСТРОЙСТВО ДЛЯТ ЗАМЫКАНИЯ НАОВАННОЙ ИЛИ КОИПочета ,И.Ле,В.Лебе А,К,11 ол 21 316 ельство СССР3/16, 1962. ани. Исследовасов и раэработот замыкания собственных злектростандиссертации. сетях очных канд СУДАРСТВЕННЦЙ НО 14 ИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетУ 147636, кл. Н 02 НМатти Шайя Абу Щушние переходных процеска устройства защитыфазы на землю внужд тепловых блций. АвторефератМинск, 1981.(54) ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЕНЛПРАВЛЕННОЙ ЗАЩИТЫ ОЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРПЕНСИРОВА 11 НОЙ ИЕИТРАЛЬЮ(57) Изобретение относится к электро,техпке, в частности к устройствамцентрализованной направленной защиты от замыкания иа землю в сети с.изолированной или компенсированнойнейтралью, Целью изобретения является повышение селективности и устойчивости функционирования устройства,Прп замыкании на землю сигналы логической "1" появляются на выходе датчика 5 поврежденного присоединения ина выходе датчиков 6 остальных при"соединений. Поскольку начальный знакпереходного тока 1 в поврезденном1275622 присоединении совпадает с начальным знаком скорости нарастания напряжения сигнал логической 1 в этот начальный момент замыкания появляется также на выходе датчика 16. Одновременно выходной сигнал с блокао7 автоматического изменения порога ,срабатывания уменьшает порог срабатывания всех датчиков мгновенных зна чений тока, Так как сигналы логической "1"появляются в начальный момент только на входах элемента И 18в поврежденном присоединении, то в Изобретение относится к технике.релейной защиты электрических системи предназначено для осуществленияцентрализованной селективной зашиты или сигнализации (защиты с действием на сигнал) замыканий на землю (КЗ) в сетях, работающих с изо-лированной нейтралью или с компенсацией емкостных токов,Цель изобретения - повышение селективности и устойчивости функционирования,На чертеже представлена структурно-Функциональная схема устройства,Устройство содержит фильтры 1тока нулевой последовательности (например, трансформаторы тока нулевойпоследовательности), установленныена п защищаемых присоединениях, выходы которых подключены к формирователям 2 сигналов тока, Каждый изфррмирователей 2 включает в себя согласующий трансформатор 3 и фильтр,низших .частот 4, датчики знака полуволн положительной 5 (датчик знакаи+") и отрицательной 6 (датчик знака "-") полярностей. Датчики знакавыполнены по схемам компараторов напряжения, на первые входы которыхпоДается напряжение с выхода Фильтра4, а на вторые (управляющие) входы "опорное напряжение 11 с выхода блока 7 автоматического изменения поро"га срабатывания, задающее порог срабатывания компараторов 5 и 6.Блок 7 представляет собой управля"емый источник опорного напряжения11 значение которого изменяется вонф 5 10 1520 25 30 35 элементе оперативной памяти 24 поврежденного присоединения появляется запись информации с элемента ИЛИ 23, Передача информации из элементов 24 в соответствующие элементы 25 долговременной памяти разрешаются только при подаче синхронизирующего сигнала с выхода элемента 11 задержки на срабатывание, Срабатывание элемента 25 долговременной памяти обусловливает срабатывание соот,ветствующего исполнительного элемента 26, 1 ил. заданное число раз при подаче навход блока управляющего логическогосигнала. К фильтру 8 напряжения нулевой последовательности подключенпусковой орган 9 напряжения, включающий последовательно соединенныепороговый элемент 10 и элемент 11задержки на срабатывание, и Формирователь 12 сигналов опорного напряжения, содержащий согласующий трансформатор 13, фильтр 14 низших частот,блок 16 дифференцирования сигнала навыходе формирователя 12 сигналовопорного напряжения, формирующийопорную величину, пропорциональнуюскорости нарастания (изменения) мгновенных значений напряжения нулевойпоследовательности в момент возникновения КЗ, и датчики 16 и 17 знака + и - мгновенных значенийиопорного напряжения, аналогичные датчикам знака 5 и 6. Пороги срабатывания датчиков 16 и 17 знака не изменяются, поэтому напряжение Цш наих входы не подается,Выходы датчиков 5 и 6 знака в цепях тока подключены к первым входамэлементов И 18 и 19, к вторым вхо"дам которых присоединены выходы датчиков 16 и 17 знака мгновенных значений опорного напряжения. Одновременно выходы всех датчиков знака мгновенных значений тока подключены к входам быстродействующего токового пускового органа 20, включающего элемент ИЛИ 21 на два входаи элемент 22 задержки на возврат.Выходы элементов И 1 8 и 19 через3 1275 элемент ИЛИ 23 подключены к записыва- ющим входам элементов 24 оперативной памяти, выходы которых присоединены к записывающим входам элементов 25 долговременной памяти, а выходы последних - к исполнительным элементам 26. В качестве элементов оперативной и долговременной памяти в устройстве применены триггеры, управляемые синхронизирующими сигна О лами.В качестве исполнительных элементов 26 при действии защиты на сигнал могут быть использованы индификационные элементы, а При необходи мости действия на отключение - реле,Выход быстродействующего токового пускового органа 20 подключен к входу блока 7 автоматического изменения порога срабатывания датчиков знака мгновенных значений тока и через элемент ИЛИ 27, второй вход которого присоединен к выходу порогового элемента 10 пускового органа напряже-. ния, - к входам блока 28 автомати- д ческого стирания информации с элементов оперативной памяти и блока 29 синхронизации записи информации в элементы оперативной памяти. Блок28 представляет собой формирователь кратковременных стирающих импульсов по Фронту входного сигнала, выход блока 28 подключен к стирающим входам элементов 24 оперативной памятиБлок 29 синхронизации содержит последовательно включенные элемент 30 задержки на срабатывание и формирователь 31 кратковременного импульса по фронту входного сигнала, выход которого подключен к синхронызирующим входам элементов 24 оперативной40памятиВыход элемента 11 задержки пускового органа 9 напряжения подключен к входам синхронизации записи информации в элементы 25 долговремен- .45 ной памяти, Контакт 32 (кнопки или реле), подключенный к стирающим входам оэлементов долговременной па-мяти, служит для ручного или автоматического воаврата в исходное состоя ние (квитирования) элементов долговременной памяти и исполнительных элементов,Устройство работает следующим образом.55При отсутствии КЗ на защищаемых присоедийениях пусковой орган 9 напряжения, быстродействующий токовьр 622 4пусковой орган 20, элементы 24 и 25 оперативной и долговременной памяти, исполнительные элементы 26, датчики 5 и 6 знаков мгновенных значений токов и датчики 16 и 17 знаковмгновенных значений опорного напряжения находятся в исходном состоянии,при котором сигналы на их выходах отсутствуют (соответствуют уровню логического 11011), При возникновении в сети КЗ броски переходных токовв присоединениях и появившееся напряжение (1 обуславливают появление сигналов логической 1 на выход 11 11 дах датчиков 5, 6, 1 6 и 1 7 знака,Примем для определенности , ч то КЗпроизошло н а первом присоединениии ч то начальный знак переходноготока 1 в н ерв ом присоединении и оложит елен . Тогда в начальный моментКЗ сигналы логической " 1 " появляютс я н а выходе датчика 5 знака мгнов ен.ных значений " +" первого присо еди нения, датчиков 6 знака мгновенныхзначений тока-" остальных при соедине ний . Поскольку начальный знакпереходного тока , в поврежденномприсоединении всегда совпадает с начальным знаком скорости нарастанияац,напряжения (1 "-), то сигналопоь- аслогической "1" в начальный момент КЗпоявляется также на выходе датчика16 знака мгновенных значений опорного напряжения "+". Появление сигналалогической "1" на выходе хотя бы одного иэ датчиков 5 или 6 знака обуславливает срабатывание быстродействующего токового пускового органа 20 и появление сигнала логической "1" на его выходе,При подаче на вход блока 7 сигнала логической "1" напряжение па еговыходе уменьшается, обеспечиваяуменьшение порога срабатывания всехдатчиков мгновенных значений тока.Уменьшение порога срабатывания в цепях тока исключает возможность неправильных срабатываний защиты в случаях, когда крутизна переднего фронтасигнала на входах датчиков 5 и 6знаков, подключенных к какому-либонеповрежденному присоединению, в начальный момент КЗ оказывается больше, чем на входах датчиков 5 и 6знака поврежденного присоединения(например, из-за различия характеристик ТТНП), и последние могут не успеть сработать до подачи синхрони-.5зирующего сигнала, разрешающего за пись информации и элементы 24 опе-, ративной памяти. Кратность изменения порога срабатывания датчиков 5 и 6 знака мгновенных значений тока, задаваемая кратностью изменения напряжения Бна выходе блока 7, выбирается с учетом возможных различий и разбросов характеристик ТТНП и минимально возможных кратностей переходных токов 1 в поврежденном и неповрежденных присоединениях. Уменьшение порога срабатывания датчиков 5 и 6 знака с помощью блока 7 при срабатывании хотя бы одного из них обеспечивает подачу синхронизирующего сигнала, разрешающего запись информации в элементы опера тивной памяти; только тогда, когда на выходе датчика(5 или б) знака поврежденного присоединения сформировался сигнал логической 1", Для того, чтобы к моменту подачи: указанного синхронизирующего сигнала был сформирован также и сигнал логической "1" на выходе датчиков 16 или 17 знака мгновенных значений частотные характеристики (амплитудные и фазовые) формирователя сигналов напряжения 12 и сигналов тока 2 в линейной части их проходных характеристик согласованы таким образом, чтобы при любых частоте и постоянной затухания переходного тока р и напряжения П обеспечить большие значения сигналов (напряжений) на выходах датчиков 16 и 17 знака, чем на выходах датчиков 5 и 6 знаиа,Так как оба сигнала логической "1" появляются в начальный момент КЗ только на входах элемента И 18 поврежденного присоединения, то и на выходах элементов ИЛИ 23 сигнал также появится только на поврежденном присоединении. Записи информации в элемент 24 оперативной памяти предшествует стирание любой информации (записанной, например, от помех) со всех элементов 24 кратковременным сигналом, формируемым блоком 28 стирания при подаче на его вход через элемент ИЛИ 27 сигнала с выхода быстродействующего токового пускового органа 20. Сигналом с выхода элемента ИЛИ 27 осуществляется также запуск блока 29 синхронизации, на выходе которого с задержкой, превышающей длительность стирающего 275622 бимпульса на выходе блока 28, появляется кратковременный синхронизирующий импульс,Элемент 22 задержки на возврат5обеспечивает подачу синхронизирующего импульса только в начальныймомент КЗ, когда начальные соотношения знаков переходных токов 1 иопорной величины еще не нарушены,Для этого время возврата элемента22 выбирается большим длительностиполупериода, соответствующего минимально возможной частоте колебанийпереходного Фока 1 р, и больше максимально большой задержки в появлениисигнала на выходе порогового элемен 1та 10 пускового органа напряжения,Сигнал с выхода порогового элемента10, подаваемый на второй вход эле 20 мента ИЛИ 27, обеспечивает возвратвисходное состояние блока 29 синхронизации только при исчезновениинапряжения (т,е, после ликвидации,КЗ в сети), чем исключается возмож 25 ность неправильных действий защитыпри коммутационных переключениях всети в условиях устойчивого замыкания. При подаче сигнала с выхода блока 29 на синхронизирующие входы элементов оперативной памяти разрешается запись информации от сигналовс выходов элементов ИЛИ 23,Поскольку в момент подачи синхронизирующего сигнала. сигнал логической"1" будет на выходе элемента ИЛИ 2335только поврежденного присоединения,то и запись информации происходиттолько в элемент 24 оперативной памяти поврежденного присоединения.Передача информации из элементов 24оперативной памяти в соответствующиеэлементы 25 долговременной памятиразрешается только при подаче синхронизирующего сигнала с выхода элемента 11, Срабатывание элемента долговременной памяти обуславливаетсрабатывание соответствующего исполнительного элемента 26, Возврат исполнительных элементов и элементовдолговременной памяти в исходное состояние. осуществляется подачей кратковременного стирающего импульса через контакт 32 (кнопки при квитировании вручную или реле при автоматичес;ком квитировании).55 Использование в предлагаемом устройстве сравнения знаков электрических величин непосредственно в переодном процессе в :сочетании с праквостью,7 1275 тическим мгновенным пуском зап 1 иты по току любого присоединения и автоматическим уменьшением порога срабатывания датчиков знака мгновенных значений тока в момент возникновения5 КЗ обеспечивает упрощение защиты за счет уменьшения числа запомни ощих элементов и схем их взаимной блокировки и одновременно повышает устойчивость ее функционирования при малых значениях входных сигналов на неповрежденных присоединениях (без увеличения числа пороговых и запоминающих элементов). В предлагаемом устройстве полоса пропускания фильтров низших частот в формирователях сигналов в цепях тока и напряжения может быть существенно расширена и ограничивается сверху практически только частотами, при которых воэмож О ны искажения начальных.фазовых соотношений электрических величин переходного процесса фильтрами тока и напряжения нулевой последовательности и соединительными проводами от них (такие искажения, как показали теоретические и экспериментальные исследования, практически возможны при частотах, больших 100 кГц), что позволяет обеспечить значительное повьппение чувствительности защиты, прежде всего в сетях, содержащих в основном линии малой протяженности.Предлагаемое устройство за счет использования в качестве опорцоин35 величины дБ /М цекритично к искажениям соотношений начальных знаков переходных токови напряжений Б за счет смещения нейтрали, а тако 40 же обладает высокой помехоустойчиФормула изобретения Централизованное устройство для45направленной защиты от замыканияна землю в сети с изолированной иликомпенсированной нейтралью, содержа-щее общие для всех и присоединенийфильтр напряжения нулевой последовательности, подключенный своим выходом к входу пускового органа,включающего в себя пороговый элементи элемент задержки на срабатывание,и к входу формирователя сигналов 55ВНИИПИ Заказ 6574/50 622 8опорного напряжения, блок автоматического стирания информации, выход которого подключен к стирающим входам элементов оперативной памяти, и на каждое цз и присоединений фильтр тока нулевой последовательности, подключенный через формирователь сигналов тока к датчикам зцака мгновенных значений тока нулевой последовательности, вь 1 ходы которых подключены к первым входам элементов И, вторые входы которых присоединены к выходам соответствующих датчиков знака мгновенных значений опорного напряжения, а выходы упомянутых элементов И подключенычерез последовательно соединенныеэлемент ИЛИ, элементы оперативнойи долговременной памяти к исполни-. тельному органу, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения: селективцости и устойчивости функционировация, в него введены быстродействующий токовый пусковой орган с 2 п входами, блок автоматического изменения порога срабатывания, блок синхронизации записи информации в элементы оперативной памяти, блок дифференцирования сигнала и элемент ИЛИ на два входа, при этом 2 п входовбыстродействующего токового пускового органа подключены к выходам всех упомянутых датчиков знака мгновенных значений тока, выход - к входу блока автоматического изменения порога срабатывания и через введенный элемент ИЛИ, второй вход которого прцсоединен к выходу порогового элемента пускового органа напряжения -к входам блока автоматического стц"рания информации оперативной памяти и введенного блока синхронизации записи информации в элементыоперативной памяти, вь 1 ход которогоподключен к сицхроццзцрующим входамэлементов оперативной памяти, а блокдифФеренцирования сигнала подключенсвоим входом к выходу формирователясигналов опорного напряжения, а выходом - к входам датчиков знакамгновенных значений опорного напря"жеция, причем выход блока автоматического изменения порога срабатывания соединен с управляющими входами упомянутых датчиков знака мгно"венных значений тока. Тираж 612 Подписное