Реле направления мощности

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 168658 5)5 Н 02 Н 3/38 КОМИТЕТИ ОТКРЫТИЯ ГОСУДАРСТВЕННПО ИЗОБРЕТЕНИПРИ ГКНТ СССР мг 1.;ЮЦЬ.: БРЕТЕНИ САН ВИДЕТЕЛЬСТВ КО В ный инсти ита электрит, 1976. ССР ЩН ОСТИ лектротехнидля,опредеи в защитах ширение об- использовдовках без отком замыго потока, со(21) 4443401/07(56) Федосеев А, Релейная защческих систем, М,: ЭнергоиздаАвторское свидетельство СМ 425259, кл, Н 02 Н 3/38, 197(54) РЕЛЕ НАПРАВЛЕНИЯ МО (57) Изобретение относится к э ке и может быть использовано ления направления мощност линий. Цель изобретения - рас ласти применения реле путем ния его в электроустан трансформаторов тока. При кор кании поддействием магнитно здаваемого током линии. срабатывает геркон 5, элемент ПАМЯТЬ 9 запоминает сигнал на 11 мс, чтобы на время отпадания геркона 5 между полуволнами переменного тока установки постоянный ток продолжал подаваться в обмотки 30 - 32 герконов 1, 2 и 4. Геркон 4 срабатывает и, замыкая контакт 36, подает переменное напряжение на обмотки 37 и 38 герконов 3 и 6, Срабатывает герконы 2 и 6, и элемент И 18 приходит в действие. Как только геркон 2 отпадает, на выходе элемента И 20 появляется сигнал, который через элемент ПАМЯТЬ 12 поступает на один вход элемента И 24, на другой вход которого поступает сигнал, как только отпадает геркон 6, Элемент ВРЕМЯ 44 отсчитывает граничное время, и если оно меньше времени совпадения, то появляется сигнал на выходе элемента ИЛИ 43 и на выходе элемента ПАМЯТЬ 16. 3 ил,Изобретение стносится к электротехнике, а именно к релейной защите, и может быть использовано для определения направления мощности в защитах линий.Цель изобретения - расширение области применения путем использования в электроустановках без трансформаторов тока,На фиг, 1 изображена функциональная схема реле направления мощности; на фиг, 2 и 3 - временные диаграммы, иллюстрирук)щие его работу при коротком замыкании и в нагрузочном режимах соот, ветственно,Устройство содержит первый 1 и второй 2 герконы с обмотками и контактами, третий 3 -еркон с двумя обмотками-и контактом, четвертый 4 геркон с обмоткой и контактг)м, пятый 5 геркон с контактом, шестой 6 геркон с двумя обмотками и контактом, выпрямители 7 и 8, первый 9 и второй 10, третий 11, четвертый 12, гятый 13, шестой 14, седьмой 15 и восьмой 16 элементы ПАМЯТЬ, первый 17 второй 18, третий 19, четвертый 20, пятый 21, шестой 22, седьмой 23 и восьмой 24 элементы И, при этом прямой вход первого ",7 элемента И, а также инверсные входы второго 18 и третьего 19 элементов И подключены через контакт 25 первого геркона 1 к положительному полюсу 26 источника питания, к которому подключены также через контакт 27 второго 2 геркона прямой вход второго 18 элемента И и инверсные )ходы первого 17 и четвертого 20 элементов И, инверсный вход пятого 21 элемента И подключен через контакт 28 третьего 3 геркона к положительному полюсу 26 источника питания, к отрицательному полюсу 29 которого подключены одни выводы обмоток 30 - 32 первого 1, второго 2 и четвертого 4 герконов соответственно, прямой вход пятого 21 элемента И подклк)чен к выходу первого 9 зле ента ПАМЯТЬ, подключенного входон; через контакт 33 пятого 5 геркона к положительному полюсу 26 источника питания, к которому подключен также через контакт 34 шестого 6 геркона инверсный вход шестого 22 элемента И, выход измерительного трансформатора,35 напряжения через контакт 36 четвертого 4 геркона подключен к управляющим обмоткам 37 и 38 третьего 3 и шестого 6 герконов непосредственно, а к поляризующим обмоткам 39 и 40 указанных герконов - через выпрямители 7 и 8, выход первого 17 элемента И подключен через последовательно соединенные первый 41 элемент ВРЕМЯ и второй 10 элемент ПАМЯТЬ к прямому входу третьего 19 элемента И, второй 42 элемент ВРЕМЯ, под ключенный выходом к одному входу элемента ИЛИ 43, к другому входу которого подключен выходтретьего 44 элемента ВРЕМЯ, выход второго 18 элемента И подключен через четвертый 45 элемент ВРЕМЯ к входу пятого 13 элемента ПАМЯТЬ, пятый 46 и шестой 47 элементы ВРЕМЯ.Устройство работает следующим образом.Герконы 1 и 2 установлены в магнитном поле тока одной из фаз линии электропередачи. Поляризация герконов 1-3 и 6 осуществляется подачей постоянного тока в обмотки 30, 31, 39 и 40, Постоянный ток пОдается с помощью герконов 4 и 5 только при увеличении тока в защищаемой линии до значения 1, 3 1 нагр,макс. Это сделано для тогочтобы не держать герконы 1, 2, 3 и 6 все время в сработанном состоянии, что неблагоприятно сказывается на их свойствах и значительно сокращает срок службы.В обмотки 30 и 31 подается ток, создающий магнитный поток Ву(фиг. 2) 5 10 15 20 Ву = Вн.аКотс+ КЗВВ = КВ, (1)где Котс и Кз - коэффициенты отстройки изапаса, Котс выбирается с учетом обеспече 30 ния чувствительности и селективности направленной токовой защиты конкретногообьекта и колеблется от 1,1 до 1,5;Ка - коэффициент возврата геркона;Вср = К 11 ср 1,35 Вн.а =- К 2 1 н.а, К 1 и К 2 - коэффициентыпропорциональности;Вн.а, Вср и Вв - индукции магнитныхпотоков вдоль пластин геркона, созданныхтоков 1 ср,1 сРабатываниЯ (ток, пРи котоРом40 геркон срабатывает) в обмотке, амплитудным значением номинального тока 1 н.а нагрузки в фазе электроустановки, вблизикоторой он расположен, и током возврата,при котором он возвращается в исходное45 положение, При выполнении (1) геркон 1будет размыкать (замкнутые после срабатывания от воздействия постоянного тока1 ср 1) при КЗ контакты на время 11 при увеличении амплитуды тока 1 н.а присоедине 50 ния до 11 (на фиг. 2 ему соответствуеткзВ ) и на время е 2 и ри увеличении тока докз12 (В 2 ). Во всех случаях он отпадает прикз кзВ 1, причем в последнем случае дважды (точки 48 и 49).55 Таким образом, геркон 1 отпадает в отрицательную полуволну переменного токазащищаемой установки, а геркон 2 - в положительную, однако, время отпадениягеркона не может быть использовано длясравнения заданных областей совпадения или несовпадения фаз тока в линии и междуфазного напряжения, так как время Ьтл, в течение которого герконы остаются в отпавшем состоянии, зависит (т. 12) от величины 5 тока КЗ.Поэтому элементы ПАМЯТЬ 11 и 12 запоминают сигнал на время 1 А = 0,01 с, что соответствует уд =л; При этом уд(ув) - заданные области изменения фаэ токов 10 (напряжений) В и А для реле со сравнением фаз, характеристики срабатывания которых соответствуют следующим условиям:15-(Ов- Ргр+дд-двс рд рр +дд дв . (2)где дд и дв - углы между точкой переходачерез "о" соответствующей кривой и началом областей од и Ов. В нашем случае( дд - дв) зависит от соотношений амплитудсравниваемых величин при КЗ. Так, еслидля обеих сравниваемых величин25В 1"2,5 Вн.а,Кв=1,5; КО=04 - 07,то (дд - дв) = 15-20 О. Если для одной извеличин 2 Вн,аВ3 Вн.з, а для другойкзВ 1(45 - 50)Вн., то (дд - дв) = 50 - 60 О.Считая, что в (2) выражение в скобках иЛправая часть равны - , задавшись рд =л иопределив (дд - дв) находим35рр =+дА - дв; рв =+дд - дв (3) время тгр =- р устанавливается на элеменИтах ВРЕМЯ 42 и 44, тв - на элементах ПАМЯТЬ 14 и 15.В связи с тем, что постоянный ток в обмотки герконов может быть подан герконом 5 как в отрицательную, так и в поло жительную полуволну, например в момент тз (фиг. 2), когда геркон 1 сработает (точка 50) и отпадет в точке 49, а не в точке 48, от которой должен начинаться отсчет 1 д, чтобы правильно фиксировать с помощью 50 геркона 1 отрицательную полярность, отсчет надо начинать после того, как геркон был сработан при несработанном герконе 2 (магнитные потоки, действующие на геркон 2, показаны в нижней части фиг. 2). Это 55 осуществляется с помощью элементов И 17-20 с инверсным входом, элементов ВРЕМЯ 41 и 45 и ПАМЯТЬ 10 и 13. Элементы ,41, 45 и 46, 47 имеют выдержки времени И =1 мс и т 5" 2 мс, М учитывает воэможность неодновременного срабатывания и отпадания герконов, а - задержку срабатывания герконов 6 и 4 относительно герконов 1 и 2 при подаче постоянного тока, Элементы ПАМЯТЬ 10 и 13 запоминают сигналы на тб = 15 мс, обеспечивая вместе с элементами И 19 и 20 фиксацию отрицательной и положительной полуволн независимо от амплитуды В" (т.е. вточках 48 и 51 ит,д.).Для того, чтобы герконы 3 и 6 фиксировали отрицательную и положительную полярности напряжения, подводимого от трансформатора 35, необходимо, чтобып 2 = (15 - 30)ср 2, 3 = (1,3 - 2)п 2, (4) где 2 - постоянный ток, подаваемый в обмотки 39 и 40 через выпрямители 7 и 8;з - ток, подаваемый в обмотки 37 и 38; ср 2 - ток срабатывания герконов 3 и 6.На фиг, 3 показаны магнитные потоки Ву 2, пропорциональные току п 2, действующие на геркон 3 в нормальном режиме при номинальном напряжении.При этом Вр 2 пропорционален току р 2 срабатывания геркона 3; Вн.а - току в обмотке 37 при номинальном напряжении; Вь - при напряжении во время КЗ вкзкакой-то определенной точке линии. Выбранные соотношения (4) обусловлены уменьшением напряжения при КЗ. Первое позволяет сохранить поляризацию при КЗ вблизи шин подстанции, второе - при погрешностях трансформатора напряжения и выпрямителя.В режиме нагрузки защищаемой линии постоянный ток на обмотки герконов 1 и 2 не подается, как и переменное напряжение на обмотки герконов 3 и 6, так как геркон 5 в действие не приходит и на выходах элементов И 17, 18, 21 и 22 с инверсным входом сигналов нет,При КЗ на линии под действием магнитного потока, создаваемого током линии, срабатывает геркон 5, элемент ПАМЯТЬ 9 запоминает сигнал на 11 мс, чтобы на время отпадания геркона 5 между полуволнами переменного тока установки постоянный ток продолжал подаваться в цепи реле.Обмотки 30 - 32 герконов 1, 2 и 4 обтекаются постоянным током. Геркон 4 срабатывает и, замыкая контакты 36, подает переменное напряжение на обмотки 37 и 38 герконов 3 и 6, На герконы 1 и 2 действуют два магнитных потока Ву и, например, В . Если КЗ произошло в момент тз,кзто геркон 1 остается в несработанном положении, так как на него воздействует поток Вд= Ву 1 ВВср 1, Геркон 2 в этотмомент срабатывает, так как подвергается воздействию потока Ву 1+ 81Вс 1, сракабатывает и геркон 6, элемент И 18 приходит в действие, Через т 4 элемент 13 запоминает сигнал на время 1, и как только геркон 2 отпадет (точка 52), на выходе элемента И 20 появляется сигнал, который через элемент ПАМЯТЬ 12 поступает на первый вход элемента И 24, На его второй вход поступит сигнал после отпадания геркона 6 (точка 53). Элемент 44 отсчитывает время Ьр, при времени соп совпадения сигналов 1 совпигр появляется сигнал на выходе элемента ИЛИ 43 и на выходе элемента ПАМЯТЬ 16,Поскольку сравнение времени совпадения происходит каждую полуволну переменного тока, то время срабатывания устройства не будет превышать 0,021 с даже при установке на выходе электромеханического реле, например, поляризованного типа. Формула изобретения Реле направления мощности, содержащее первый и второй герконы с обмотками и контактами и два выпрямителя, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения путем использования в электроустановках без трансформаторов тока, дополнительно введены третий геркон с двумя обмотками и контактом, четвертый геркон с обмоткой и контактом, пятый геркон с контактом, шестой геркон с двумя обмотками и контактом, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой элементы ПАМЯТЬ, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой элементы И, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы ВРЕМЯ и элемент ИЛИ, при этом первый и второй герконы предназначены для установки в магнитном поле тока фазы защищаемого объекта, прямой вход первоо элемента И, а также инверсные входы второго и третьего элементов И подключены через контакт первого геркона к положительному полюсу источника питания, к которому подключены также через контакт второго геркона прямой вход второго эле 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 мента И и инверсные входы первого и четвертого элементов И, инверсный вход пятого элемента И подключен через контакт третьего геркона к положительному полюсу источника питания, к отрицательному полюсу которого подключены одни выводы обмоток первого, второго и четвертого герконов, прямой вход пятого элемента И подключен к другим выводам обмоток указанных герконов, а также к выходу первого элемента ПАМЯТЬ, подключенного входом через контакт пятого геркона к положительному полюсу источника питания, к которому подключен также через контакт шестого геркона инверсный вход шестого элемента И, прямой вход которого подключен к выходу первого элемента ПАМЯТЬ, выход измерительного трансформатора напряжения через контакт четвертого геркона подключен к управляющим обмоткам третьего и шестого герконов непосредственно, а к поляриэующим обмоткам указанных герконов - через выпрямители, выход первого элемента И подключен через последовательно соединенные первый элемент ВРЕМЯ и второй элемент ПАМЯТЬ к прямому входу третьего элемента И, выход которого через третий элемент ПАМЯТЬ подключен к одному прямому входу седьмого элемента И, подключенного выходом через второй элемент ВРЕМЯ к одному входу элемента ИЛИ, к другому входу которого подключен через третий элемент ВРЕМЯ выход восьмого элемента И, один прямой вход которого подключен через четвертый элемент ПАМЯТЬ к выходу четвертого элемента И, прямой вход которого подключен через последовательно соединенные пятый элемент ПАМЯТЬ и четвертый элемент ВРЕМЯ к выходу второго элемента И, выход пятого элемента И подключен через последовательно соединенные пятый элемент ВРЕМЯ и шестой элемент ПАМЯТЬ к другому прямому входу седьмого элемента И, выход шестого элемента И подключен через последовательно соединенные шестой элемент ВРЕМЯ и седьмой элемент ПАМЯТЬ к другому прямому входу восьмого элемента И, а выход элемента ИЛИ подключен к входу восьмого элемента ПАМЯТЬ.Заказ 3605 Тираж Подписно ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откры 113035, Москва, Ж, Раущская наб 4/5иям при ГКНТ ССС роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гага в д-Вн чю