Устройство для многоступенчатой дистанционной защиты электроустановки

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВУОееСХОМУ СВИДВТИЛЬСТВУ Свез СоэетсваСфциалистицескивРеспублик(4) Дата опубликования описания 19,06,78(5) М, Кл. Н 02 Н 3/40 йсудвеетвеевб венетет Сееете Ненеетрее СССР ее дееем езееретвае е етврмтей(72) Авторы изобретения Ленинградский ордена Ленина политехнический институтим. М. И. Калинина. (54) УСТРОЙСТВО ИДЯ МНОГОСТУПЕНЧАТОЙ ДИСТАНЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАКОВКИИзобретение касаетси автоматики энергосистем и. может быть использовано,например, и качестве резервной защитыблока генератор-врансформатор независимо от типа системы возбужденае га ераторв.Известны резервные защиты блока-токовал защита обратной последовательности в сочетании с. максймвльной токовойзащитой с пуском минимального напракении или максимвльнак токовав защитас комбинированным пуском нвпрнжениви без пуска нелриженив Я,Однако такие защиты неработоспособны при короткйх звмыканиах вблизи вы- . Ьволов генераторов с системами пвраллельсного самовозбуждении нэ".эв глубокогозвтухаиин токов,ротора и ствторв завремя меньшее установленного по условиям селективности действии защиты. 20Применение дополнительного устройствадлн резервировании отключения близкихтрехфвзных коротких замыканий затруднаетэксалувтадао защиты вследствиеисполь:зованик разнотапньтх эпеменгов (попупро 23 2водниковых приборов и электромехвничео ких реве), а также усложняет расчет и регулирование устввок срвбаттыввнин защи ты Я.Известно также устройство длв. многоступенчатой защиты электроустановки, оо держащее пафазно преобразователи ток напряжение и нанрекенеа нвпрвжение, нодклеоченные через фильтры составлиющих примой и обратной последовательною тей, трков и наприжений, формирователи модула напряжений, .пропорпионвльных то" ку и нвпрнженив .примой последователь ности, и блоки сравнении к выходному ор, гану 31.Это устройство ввлаетсн наиболее близким к предложенному ао технической . сущностиеОднако при вмйолневии мяогоступен четой защиты беэ переклвчеэий в ее цепнх энвчителыто услолцптетса схеме устройства.Сложность регулировании устввки срабатыввнин защиты обусловлена тем, что переход к другой вставке осуще-"ствляется изменением параметров неско)ц ких разнородных эпементов (резистора, катушки индуктивности промежуточного трансформатора), которые опредепяют уро вень напряжений, пропорционапьных. то кам прямой и обратной последователь- ф костей.Такое устройство характеризуется значитеаьным яотребпением мощности от источила витава.Низкая унифииоеа эпемеотов, бопО щие габариты и вес устройства обусловлены наяичием промежуточных трансформаторов и индуктивных.сопротивлений, Возможность яожного срабатывания при качаниях требует применения отдельного ус 13 тройстаа. блокировки, доцопнитепьно успожнаощего устройство и увеличивающего его вес и габариты.Количество эпемвнтов выдержки временпо увеиячиваетса соответственно ко- ,вичеству ступеней защиты.Свободные составляющие. переходно,го процвсса при нарушениях в сети существенно виияют иа точность Работы устройства 2Оеиью изобржения явйяется повышение надежности и расширение функциональных возможностей устройства.Это достигается тем, что в предложен . ное устройство для многоступенчатой дистанционной защиты, содержащее пофаэно преобразователи ток-напряжение и напряжение-напряжение, подкпюченные че рез фипьтры составияющих прямой и об ратной последоватепьыостей токов и иап ряжений, формирователи модуля напряже ний, пропорционапьных току. и напряжению прямой последоватепьности, и блоки срав нения к выходному органу, допопнительно введены Регупируемые сумматоры по чио лу ступеней.защиты, элемент выдержки времени, два догических эиемента И,логический элемент ИЛИ, блокировка при качаниях, сумматор и блоки сравнения,необходимые по количеству ступеней защитынричем упомянутые формирователи модуля напряжений, пропорционапьные току и напряжению, прямой я обратной,поо педоватеиьности выпоинены раздельными однопопупериодными, к одним выходам которых через регулируемые сумма торы подкаочены все упомянутые бпокисравнения, а к другому выходу через с;умматор, блокиров при качаниях и нервый логический элемент И подключен второй погический элемент И, другой Вход которого соединен с выходом эпемента выдержки времени, входы которого подкпючены к выходам всех упомянутых блоков сравнения и входам иогического элемента ИЛИ, а его выход подключен кодному из входов первого логического элемента И.На чертеже показана принципиальнаясхема предложенного устройства,Устройство содержит преобразователи1-3 ток-напряжение и напряжение-напряжение 4 6, которые могут быть выполнены по известным, пассивным ипи активным схемам (например резистор и депительнапряженияв сочетании с инверторамидля попучения разнопопяриых напряжений)филыры составпяющих прямой и обратной поспедоватепьностей напряжений, пропорционапьиых токам 7, 8 и напряжениям9, 10 в месте подключения защиты, вынопняющие также функции попосовых частотных фипьтров для ослабления впияниясвободных составляющих переходных проце ссов на точность работы устройства, однополупериодные формироватепи модуля 11-14напряжений, пропорционапьныхтокам и нс лряжениям прямой и обратной поспедовательностей не операционных усипителях сдиодами в цепях обратных связей, регупируемые сумматоры 15, 16, 17 задающие уставку срабатывания первой, второйи третьей ступеней защиты с помощьюрезисторов обратных связей усипитепей,Устройство содержит. также схемы 1 Я 20сравнения (компараторы) первойвторойи третьей ступеней защиты, выпопненныена основе последовательно вкпюченныхсумматора и нуль-индикатора на операциснных усилителях, погический элементИЛИ 21, элемент 22 выдержки временисо ступенчатой характеристикой, состоя.щий из последоватепьне соэдиненнык интегратора и компаратора на операционныхуснлитепях, сумматор 23, который в сочетании с однопоиупериодным формирователем модуля 11 представляет собой двухпопупериодный формироватепь модупя напряжения, пропорционального току прямойпоследовательности, блокировку 24 защиты при качаниях, представляющую собойдифференцирующий усипитепь с подключенным к его выходу компаратором, первыйпогический элемент .И 25 с гистереэис-.ной характеристикой, получаемой за счеткомпаратора и сумматора и необходимойдня удержания элемента И в сработанном состоянии при исчезновении кратковременно появляющегося при короткихзамыканиях напряжения на- выходе блокировки 24 при качаниях, второй логический апемент 26.Все перечисленные бпоки устройствазащиты выполнены на основе унифицированных активных апементов - операциониых усилителей постоянного тока - и интегрального исполнения, обуславливающих малые габариты устройства, его вес,Входная информация поступает нв вхо ды преобразователей 1-6 от трансформаторов тока, установленных в нулевых выводах генератора и трансформаторов напра жения, подключенных к его внешним выводам, Входы фильтров 7-1 О подключены к неинвертирующим и инвертирующим выходам преобразователей 16 в завися 1 ф мости от того, какая симметричная составляющая и с каким знаком должна бытЬ получена на их выходах, связанных со входами формирователей модуля 11 14. Вхо ды регулируемых сумматоров 15, 16 подключены к выходам фильтров 7, 8 и формирователей модуля 11, 12, Выходы сумматоров 15, 16 связаны со входами сумматоров схеМ сравнения 18-20, другие входы которых соединены с выходами 2 ф фильтров 9, 10 и формирователей модуля 13, 14, Выходы иупьиндикаторов схем сравнения подключены ко входам логического элемента ИЛИ 21 и интегратора элемента выдержки времени 22. Вы 25 ход сумматора 23, связанного входами с выходами фильтров и формирователя модуля 11 напряжения, нропорционапьного току прямой носаедоватепьности, подкпю-.30 чеи ко входу дифференцирующего усили-, теля без биокировхи при качаниях.Выход.блокировки при качаниях сое динен со входом сумматора первого поги- з ческого элемента И 25 с гистерезистив-.ной характеристикой, Один яэ,входов ком фпаратора которого подкпючен к выходу логического элемента ИЛИ 21, Выходыкомпарвтора эпемента 22.выдержки времени первого логического элемента И 25 соединены со входами второго логического элемента. И 26, на третий входкоторого подается напряжение смешения.Крбме тОГ Оу ис 1 очник напряжения смешэ 15 ния подключен к одному Из входов каждого комлараторв,входящего в схему за. щиты.Условия срабатывания для каждой ступени защиты выражаются следующим не. ра 6 енством:где Х,Х,О,Ох токи и напряжения, 55 прямой и обратной последовательностей, в месте установки зашиты;Х - уставка срабатывания ступени,пропорциональная модулю сопротивления защищаемого участка сети, 60 В исходном состоянии напряженка на выходах фильтров 7-1 Р пропорциональны токам и напряжениям прямой и обратной последов.атепьностей в месте установки зашиты, нв выходах регулируемых сумматоров 15, 16, 17 - пропорциональны сумме модулей токов в прямой и обратной последовательности и уставке срабатывюия соответствующих ступеней защи ты, а на выходах сумматоров .схем срав пения - левой части неравенства. Йпя получения требуемых напряжений на выходах упомянутых сумматоров их коэффициенты передачи по входам, связанным с выходами фильтров 7-10 вдвое меньше, чем по входам лодкпюченнйм к выходам формирователей модупя 11-14.Напряжения на выходах схем сравнения 18, 19, 2 О логического элемента РЯИ 21, элемента выдержки времени 22, блокировки 24 при качаниях, первого логического элемеща И 25 с гнстереэисной характеристикой и логического элемента И 26 отсутствуют,. и защита не работает, При качаниях возможно срабатывание схем сравнения 18, 19, 20 и следовательно логического элемента ИЛИ 21, подающего напрялание на один из входов первого логического элемента ИЛИ 25 .и элемента выдержки времени 22, подающего напряжение на один из входов второго логического элемента И 26. Однако защита не срабатывает и, вследствие отсутствия напряжения на выходе компаратора блокировки 24 при качаниях, напряжение на входе которого пропорционапьное скорости изменения амплитудного знвчеиия тока прямой последовательности, меньше напряженна срабатывания.При коротких замыканиях (трезазном, двухфазном и двухфазном на землю) в зоне действия третьей ступени зашиты знак напряжения на выходе сумматора схемы сравнения 20 иэмеияетсе, нуль - индикатор срабаты-. вает, подавая напряжение иа дин иэ входов логического элемента ИЛИ 21 и интегратора элемента выдержки времени 22. Напряжение с выхода логического элемента ИЛИ.21 поступает на первый вход первого логического элемента И 25 с гистерезисной характеристикой, на второй вход которого подается напряжение с выхода компаратора блокировки 24 при качаниях, срабатывакнаего, поскольку напряжение на выходе дифференци- рующего усилителя превышает напряжение срабатывания упомянутого компараторв.Напряжение с выхода первого погическо го элемента И 25 поступает на первыйвход второго логического элемента . И26, который срабатывает при одновременном появлении и на другом его входенапряжения, снимаемого с выхода компаратора элемента выдеожки времени 22.5При коротких замыканиях в зонах действия других ступеней защиты устройствоработает аналогично, но с другими. выдержками времени, поскольку сумманапряжений, поступающая на входы ин 10тегратора элемента выдержки времени22 с выходов схем сравнения 18, 19,20, изменаетс и в соответствии с этимскорость нарастания напряжения на выходе интэгратора изменяется до напряжения. срабатывания компаратора.Таким образом, введение раздельацсоднополупериодных формирователей модуля напряжений, пропорциональных токуя. Юапряжрнию обратной. последовательноьтяиозвопяет за счет многократного ихВзвльзованиа значительно упроститьазаму защиты при ее многоступен чатом исполнении и обеспечивает простое регулировамие уставки срабаты, вания каждой ступени посредством резистора обратной связи соответствующего. регулируемого сумматора.Кроме того предложенное устройствоимеет один элемент выдержки времени,которая ступенчато возрастаетпо мере удаления места повреждения от меота установки защиты на границах зондейстВи ее ступеней,а также не реагйрует,иа качания и асинххронный ход, благодаря введению блока блокировки защитыпри качаниях,Формула изобре.тени40Устройство для многостуйенчатойдСтанционной защиты электроустановки,содеркащве пофазно преобразователи токнапряжение и напряжение еапряжение, подюцоченные через фильтры составляющих прямой и обратной последовательностей токов и напряжений; формирователи напря 4 жений, пропорциональных току и напряжению прямой последовательности, и блнки сравнения к выходному органу, о т л ич а ю щ е е с а тем, что, с целью по ,вышения его надежности и расширения функциональных возможностей, дополнительно введены регулируемые сумматоры ло числу ступеней защиты, зле. мент выдержки времени, два логических элемента И, логический элемент ИЛИ, блокировка.при качаниях,сумматор и блоки сравнения, необходимые по коли честву ступеней защиты, причем упомяну-Ф тые формирователи модуля напряжений пропорциональные току и напряжению пра мой и обратной последовательности, выпол иены раздельными однополупериодными, к одним выходам которых через регулируемые сумматоры подключены все упомянутые блоки сравнения, а к другому выходу через сумматор, блокировку при качаниях и первый иогический элемент И подключен второй логический элемент И, другой вход которого соединен с выходом элемента выдержки времени, входы которого подключены к выходам всех упомянутых блоков сравнения и входамлогического элемента ИЛИа его выход подключен к одному из входов первого логического элемента И.Источники информащию, принятые во внимание при экспертизе:1, Защита блоков генерагор-фтрансформатор и генератор автотрансформатор, Руководящие указании по релейной защите, ".Энергия вын, 5 1963.2, Савченко Е. В, РМервна защита синхронных генераторовс паралпельиым вентильным сдькеозбуждением. Электрические станцяйф, 1974, И 5. "З Авторское свидетельство СССР, Ъ 119879, кл, Н 02 Н 3/40, 1956.Составитель Т. Шеголысова едактор Е, Кравцова Техред К. Гаврон Коррек 407 Ег 48 Тираж 892 Подписное ОНИИПИ Государственного комитета Совета Министров по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раущскаи иабд, 4/5 филиал ППН фПатент, г, Ужгород, уа. Проектнан Демчик