Устройство избирательной защиты линии электропередачи постоянного тока

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ 2137 Ю Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимый отКл. 21 с, 68/50 Заявлено 06.7.1966 ( 1074643/24-7)с присоединением заявкиПриоритетОпубликовано 201968. Бюллетень1Дата опубликования описания 11.Ч 1.1968 1 ПК Н 020 Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРДК 621.316.925:621.3 ,1,052.5 (088.8) Авторизобретения Иностранец Арне Иоганссон(Швеция) Иностранная фирма Аллменна Свенска Электриска АктиеболагетЗаявитель УСТРОЙСТВО ИЗБИРАТЕЛЬНОЙ ЗАЩИТЪ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ПОСТОЯННОГО ТОКАДанное изобретение относится к области защиты линий электропередачи постоянного тока и представляет собой избирательчую защиту, подключенную к линии через делитель напряжения и содержащую избирательный 5 орган, реагирующий на длительность существования производной от напряжения в начале линии при переходных процессах, исполнительный орган с датчиком импульсов и орган АПВ.10Отличительной особенностью изобретения является то, что с целью повышения надежности, в нем .применен дополнительный избирательный орган, реагирующий на длительность существования установившегося значения минимального напряжения в линии и содержащий блок минимального напряжения, последовательно включенный с блоком измерения времени существования минимального напряжения с разрядной цепью для подав ления выходного сигнала, и блок обратной связи, включенный между входом и выходом дополнительного избирательного органа, который шунтирует указанный ортан после срабатывания защиты на время, необходимое для восстановления линейного напряжения выше уровня срабатывания дополнительного органа. Орган АПВ устройства содержит интегратор и исполнительный блок, выдающий сигнал постоянного отключения 30 после накопления определенного числа импульсов в интеграторе.На фиг, 1 представлена функциональная блок-схема системы передачи постоянного тока с патентуемым устройством релейной защиты, а на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема релейной защиты.Линия передачи соединяет выпрямительную 1 и инверторную 2 станции. К линии 3 подключен делитель напряжения 4, пониженное напряжение с которого подведено к избирательному органу защиты, включающему в себя блоки 5, б и 7. Блок 5 представляет собой элемент минимального напряжения, который при уменьшении напряжения, снимаемого с делт.;теля 4, ниже заданного уровня, выдает сигнал, например, в виде постоянного напряжения на входе блока б, производящего измерения времени и обладающего свойствами конденсатора. Напряжение на этом конденсаторе будет, таким образом, характеризовать длительность сигнала, поступающего с блока 5. Величина выходного сигнала блока б измеряется блоком 7, который при достижении входным сигналом заданного уровня создает сигнал, например, в виде короткого импульсаи подает его на датчик импульсов (генератор) 8, преобразующий этот сигнал в импульс определенной длительности. Далее этот импульс подают науправляющий электрод тиристора 9, включенного между землей и схемой управления выпрямительнои станцией 1. При открывании тиристора остальная часть импульса от генератора 8 проходит через основную цепь тиристора и диод 10,В данной схеме использован дополнительный источник напряжения 11 и резистор 12, величина сопротивления которого достаточно велика, чтобы напряжение источника 11 не могло поддерживать тиристор 9 в проводящем состоянии после окончания импульса генератора 8. На выпрямительную станцию будет поступать блокирующий сигнал той жс длительности, что и у имгульса генератора 8, После окончания этого, импульса система управления выпрямительной станцией,сможет перевести ее в режим нормального напряжения при условии, что замыкание на землю было устранено в течение периода блокирования.Для того, чтобы предотвратить срабатывание системы защиты после окончания периода блокирования в течение времени, необходимого для возрастания напряжения в линии выше уровня срабатывания системы защиты, последняя должна быть заблокирована на некоторое время после окончания импульса блокирования, поступающего с выхода генератора 8, Для этой цели в системе защиты предусмотрен блок обратной связи 13, 14. Удлиненный импульс, поступающий с блока обратной связи 14, подают на вход блока 5, имитируя на нем нормальный уровень напряжения в линии. После окончания удлиненного импульса в блоке 5 может быть замерен фактический уровень линейного напряжения, Если замыкание на землю еще имеет место, появляется новый сигнал отключения по цепи блоков 6, 7 и генератора 8. При постоянно существующем замыкании на землю система защиты будет выдаивать на выпрямительную станцию серию блокирующих импульсов.Если после прохождения, ряда таких импульсов замыкание на землю не буде устранено, то выпрямительная станция и в целом вся система передачи должны быть постоянно заблокированы, для чего система защиты содержит в органе АПВ блок, который, например, после двух или трех выключений производит постоянное блокирование системы передачи. Указанный счетный блок содержит два элемента 15 и 16, из которых 15 представляет собой интегратор, например, в виде емкости, напряжение на которой пропорционально числу импульсов генератора 8. Напряжение на этой емкости измеряется элементом 16, который при определенной .величине этого напряжения, выдает импульс на тиристор 1 У, переводя его в проводящее состояние, Параметры элементов 15 и 16 подобраны таким образом, что управляющий импульс поступает на тиристор .17, когда последний находится в проводящем состоянии. Источник 11 с резистором 18, а также тиристоры 9 и 17 образуют 5 10 15 20 25 30 зл 40 45 50 55 60 65 замкнутуо цепь, а сопротивление резистора 18 настолько велико, что указанная цепь сохраняет свою проводимость, и к системе управления выпрямительной станцией 1 подводится постоянное блокирующее напряжение. После обнаружения и устранения неисправности в линии блокирующий импульс, поступающий от системы защиты, должен быть снят с помощью контактора 19, включенного параллельно гиристору 17, При закорачивании эгого тиоистора указанным контактором он будет обесточен, и при последующем разрыве контакта цепь тиристор 9 - резистор 12 будет разоована, После этого при подаче напряженил на линию система защиты оказывается в рабочем сосгоянии,На фиг. 2 изображена в качестве примера схема устройства избирательной защиты. Напряжение с делителя 4 подводят к клеммам, изображенным слева на схеме. Блок 5, чувствительный к уровню напряжения, содержит транзисторы 20 и 21. База транзистора 21 соединена с делителем напряжения на резисторах 22 и 23. Делитель включен параллельно входныч клеммам защитного устройства последовательно с источником 24. Полярность включения этого источника такова, что его напряжение сучмируется с напряжением, снимаемым с делителя.В последующую цепь включен источник 25 с таким же, как и у источника 24 напряжением. При нормальном уровне напряжения в линии полное напряжение, снимаемое с дели- геля 4, вместе с,напряжением источника 24 превышает напряжение источника 25 в управляющей цепи транзисгора 21. Транзистор 21 в этих условиях последовательно с резистором 26 шунтирует конденсатор 27, и через транзистор протекает ток от плюса источника, подключенного через резистор 28 с перемен. ной величиной сопротивления. При снижении напряжения в линии до определенного уровня, значение которого может быть установлено с помощью резистора 22, напряжение источника 25 превысит напряжение, снимаемое с делителя на резисторах 22, 23 в результате чего транзистор 21 будет в заперт.,При этом начнется заряд конденсатора 27 ог источника через резистор 28.,При многократных падениях напряжения вследствие переходных процессов гранзистор 21 может отпереться и обусловить разряд конденсатора 27 черкез резистор 26 и транзистор 21, Таким образом, напряжение на конденсаторе 27 будет содержать информацию о времени, в течение которого транзистор 21 находился в запертом состоянии, т. е. о временив течение которого напряжение,в линии было ниже установлен. ного уровня. Для обеспечения быстрого разряда конденсатора 27 после прекращения рез ких спадов напряжения в линии величина со. противления резистора 26 должна быть зна. чительно меньше сопротивления резистора 28.Если падение напряжения в линии носит более "стойчивый характер, конденсатор будегзаряжаться, и когда величина напряжения,на нем превысит заданное значение, определяемое управляемым диодом и положительным напряжением источника его питания, произойдет разряд конденсатора 27 через управляемый диод. Схема будет работать как измеритель времени и с резистора 29 выдавать импульс напряжения, если напряжение в линии будет иметь стабильный характер, Время срабатывания системы защиты задают уставкой величины переменного сопротивления резистора 28.В схеме генератора 8 использован трансформатор и транзистор 30, соединенный последовательно с первичной обмоткой 31 указанного транзистора. Кроме того, трансформатор имеет обмотку подмагничивания 32. Импульс, возникающий на резисторе 29, поступает на базу транзистора 30, в результате чего в основной обмотке трансформатора протекает ток. Этот ток обусловливает увеличение напряжения во вторичной обмотке 33 трансформатора, напряжение с которой подводится к базе транзистора, переводя его в открытое состояние в течение, времени действия указанного напряжения, т. е. пока ток в обмотке 31 не достигнет уровня насыщения. При достижении этого состояния транзистор 30 будег заперг, ток в основной обмотке прекратится и трансформатор будет размагничен с помощью обмотки подмагничивания 32, Во вторичной обмотке 34 будет наведен один период индукционного тока, который через средний и два крайних вывода обмотки, к которым подключены диоды, будет подан на управляющий электрод тиристора 9, После открывания тиристора оставшаяся часть выпрямленного импульса с обмотки 34 пройдет через диод 10 и далее через основную цепь тиристора 9. Для получения постоянной величины напряжения, наводимого в обмотке 34 в процессе перемагничивания трансформатора, последовательно с нижним по схеме диодом включен диод Зенера. В течение проводящего состояния тиристора 9, обусловленного работой генератора 3, источник напряжения 11 будет питать положительным блокирующим напряжением систему управления выпрямительной станцией. Величина сопротивления резистора 12 выбрана настолько большой, что источник 11 не может обеспечить сохранение проводящего состояния тиристора после окончания импульса блокинг-генератора. Управляющая система выпрямительной станции может повысить напряжение в линии до номинального уровня,Для предотвращения срабатывания системы защиты и блокирования,выпрямительной станции до гого, как напряжение в линии достигнет нормальной величины, в систему введены блоки обратной связи 13 и 14. Первая состоит из транзистора 13 на базу которого подают выпрямленное напряжение с обмотки 35 генератора 8. В течение времени действия импульса генератора 8 в цепи базы транзистора 13 последний будет находиться в откры 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 том состоянии, и конденсатор дб блока 14 будет заряжаться от источника 37, Когда напряжение на конденсаторе превысит напряжение источника 87, значительно меньшее, чем напряжение источника 38, с конденсатора 3 б на вход каскадного соединения транзисторов 21 и 39 будет, подано управляющее напряжение, т. е. на базу транзистора 21 будет подацо положительное напряжение через транзистор 39, и в течение времени, когда этот транзистор будет открыт напряжением, снимаемым с конденсатора 3 б, блок 5, чувствительный к уровню напряжения, будет вести себя так же, как и при нормальном,напряжении,в линии. Благодаря наличию напряжения на конденсаторе 36 система защиты также будет заблокирована на время после окончания импульса блокинг-генератора 8. Подбором емкости конденсатора 3 б и величины сопротивления резистора 40 устанавливаюг время, ца которое будет заблокирована система защиты.В случае сохранения неисправности система защиты проведет отключение оразу же после того, как напряжение на конденсаторе 36 станет меньше напряжения источника 38, и выдаст новый блокирующий импульс па выпрямительцую станцию через резистор 12. Для установления заданного числа отключений и включений при длительной неисправности в линии к обмотке 41 блокинг-генерагора 8 подключен счетный блок, Элемент 15 (счетчик интегратор) включает в себя конденсатор, соединенный параллельно с большим разрядным сопротивлением. Напряжение на этом конденсаторе постепенно повышается с каждым импульсом, поступающим от блокинг-генератора. При достижении этим напряжением определенного уровня происходит разряд конденсатора через управляемый диод 42 и его делитель напряжения, в результате чего управляющий импульс поступает на тиристор 17, включенный последовательно с источником 1, тиристором 9 и резистором 18, при этом блокирующее напряжение через резистор 12 поступает ца выпрямительцую станцию.При определенных неисправностях, таких как низкоомцое замыкание ца землю или замыкание вблизи выпрямительной станции, обычно в большинстве случаев нет необходимости во временной задержке, осуществляемой блоками 5, 6 и 7 и поэтому следует использовать блоки 43, 44 (фиг. 1) для бысгрого отключения. Блоки управления по производной 43, 44 подключены параллельно блокам 5, б и 7, между входом этих схем и генератором 8, н включают в себя импульсный трансформатор 45, первичная обмотка которого включена последовательно с конденсатором 4 б переменной емкости и параллельно резистору 47 с переменным сопротивлением. При оольших отрицательных значениях производной напряжения в линии напряжение, наводимое во вторичной обмотке трансформа10 20 г 5 30 35 40 7тора 45,подают на управляемый диод 48 через диод 49. Конденсатор 50, заряженный до меньшего напряжения, будет разряжаться через диод 51, управляемый диод 48 и резистор 52, в результате чего на базу транзистора 30 блокинг-генератора 8 будет подан короткий импульс, запускающий его без запаздывания во времени. С помощью конденсатора 46 и резистора 47 задают значение производной, обеспечивающей отключение.Если передача постоянного тока осуществляется более, чем по одной линии, например в двухпроводной системе, то каждая из линий должна быть снабжена защитой от замыканий на землю, рассматриваемой в данном изобретении, Однако в этом случае мгновеняое отключение от аварийной линии не может быть обеспечено вследстие взаимного влияния одного провода на другой.Если замыкание на землю происходит в линии 3 постоянного тока, например, на втором полюсе двухполюсноп линии постоянного тока, то напряжение, наведенное в линии 3, вызывает срабатывание блоков 43, 44. Наведенное напряжение имеет характер броска малой длительности в сравнении с длительностью процесса при замыкании линии 3,на землю, и схема, чувствительная к уровню напряжения, сможет определить - обусловлена ли производная наведенным напряжением или непоаредственным замыканием. При однополярной, однопроводной, системе передачи подвижный контакт переключателя 53 установлен в верхнее положение, а при двухполярной - в нижнее.Сигнал с блоков 43, 44 запускает, импульсный генератор 54, который на короткое время включает схемы 55, 66 измерения, величины напряжения. Импульсный генератор выполнен по схеме с двумя устойчивыми состояниями на транзисторах 57, 58 и питается от источника 59. В нормальных условиях, т. е. при отсутствии сигнала блоков 43, 44 транзистор 57 проводит ток одновременно по базовой и коллекторной цепям под действием напряжения источника 59. Потенциал в точке 60 схемы будет положительным и будет взаимодействовать с потенциалом на клеммах делителя напряжения 4, в результате чего транзистор 61 схемы 55 будет открыт. Схемы 55, 56, 62 полностью идентичны блокам 5, 6, 7. Предмет изобретения Устройство избирательной защиты линии электропередачи постоянного тока, подключенное к линии через делитель напряжения и содержащее избирательный орган, реагирующий на. длительность существования производной от напряжения в начале линии при переходных процессах, исполнительный орган : датчиком импульсов и орган АПВ, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, применен дополнительный избирательный орган, реагирующий на длительность существования установившегося значения минимального напряжения в линии и содержащий блок минимального напряжения, последовательно включенный с блоком измерения времени существования минимального напряжения с разрядной цепью для подавления выходного сигнала, и блок обратной связи, включенный между выходом и,входом дополнительного избирательного органа, который шунтирует указанный орган после срабатывания защиты на время, необходимое для восстановления линейного напряжения выше уровня срабатывания дополнительного органа, а орган АПВ содержит интегратор и исполнительный блок, выдающий сигнал постоянного отключения после накопления определенного числа импульсов в интеграторе.213710 г Г Составитель Ко ед Л. Я. Леви ктор Кречетова Техр на Корректоры: Н, И, Выстрова и И. Л. Кирилловаипография, пр. Сапунова, 2 Заказ 1417/9 Тираж 530 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по дечам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Центр, пр. Серова, д, 4