Устройство для высокочастотной дифференциальной защиты линии электропередачи

1 н 1655007 Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 20,12.72 (21) 1860825/24-0 1) М. Кл,еН 02 Н 3/28 Н 02 Н 7/26 ениеззаявкис присое Государственный комит Совета Министров СС 3) Приоритет но 30.03.79. Бюллетень М 1икования описания 30.03.79(088.8) публиков делам изобретени и открытий(71)заявитель жский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ДИфф ЕРЕН ЦИАЛ ЬНОЙ ЗАЩИТЫ ЛИ Н И И ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИИзобретение относится к устройствам для защиты трехфазных линий электропередач, преимущественно линий с ответвлениями.Известны устройства дифференциальнофазной защиты с применением в качестве высокочастотного канала связи самой защищаемой линии 11.Кроме того, известно устройство для вы. сокочастотной дифференциальной защиты линии электропередачи 2, содержащее ультракоротковолновый канал связи, тональные генераторы и приемники разрешающих и запрещающих сигналов, комбинированный пусковой орган по току обратной последовательности с торможением прямой последовательности, к которому подключены измерительные органы от симметричных и несимметричных коротких замыканий одной полуволны синусоиды тока, другие выходы которых подключены к токовым блокам с трансреакторами на выходе, трансреактор-формирователь разрешающих сигналов, орган сравнения и выходной блок. Данное устройство является наиболее близким к описываемому по своей технической сущности и достигаемому результату.Однако это устройство обладает рядом недостатков. Время срабатывания его зависит от момента короткого замыкания, поскольку устройство выполнено однополупериодным, и составляет 15 - 25 мс. Разрешающие сигналы на другие концы линии электропередачи передаются независимо от фиксации органом сравнения факта налиб чия или отсутствия короткого замыкания взоне действия защиты, что снижает надежность действия зациты при внешнем коротком замыкании. В вь 1 ходной блок входит одновибратор, для которого возможно лож ное срабатывание от помех, появляющихсяв цепях оперативного постоянного тока, например, при операциях с разъединителями в распределительных устройствах сверхвысокого напряжения 330 кВ и выше.1 д Целью изобретения является повышениебыстродействия и надежности работы. Для достижения указанной цели устройство для высокочастотной дифференциальной защиты линии электропередачи снабжено изме рительными органами от симметричных инесимметричных коротких замыканий и генераторами и приемниками тональных частот другой полуволны синусоиды тока, вторыми трансформатором-формирователем, 25 органом сравнения и выходным блоком, приэтом трансреакторы на выходе токовых блоков снабжены дополнительной вторичной обмоткой, к которой подключены измерительные органы от симметричных и несим метричных коротких замыканий другой полуволны синусоиды тока, другие входь которых подключены к выходу комбинированного пускового органа, а выходы всех измерительных органов подключены для каждой полуволны синусоиды тока соответственно к первичным обмоткам трансформаторов- формирователей разрешающего сигнала и к генератору тональной частоты запрещающего сигнала. Вторичные обмотки трансформаторов-формирователей разрешающего сигнала и приемники тональной частоты разрешающего и запрещающего сигналов подключены к органам сравнения, подключенным к генераторам тональной частоты разрешающего сигнала и выходным орапам, при этом измерительные органы выполнены в виде двух транзисторов, эмиттср первого из которых подключен в цепь коллектора транзисторного ключа на выходе пускового органа, эмиттер которого подключен к общей точке соединения всех вторичных обмоток трансреакторов токовых блоков, коллектор первого транзистора подключен через дифференцирующую цепь к одному выводу первичной обмотки трансформатора-формирователя и через диод - к цепи управления генератором тональных частот запрещающих сигналов и к органу сравнения, а его база через резистор и диод подключена к базе второго транзистора, переход база-эмиттер которого включен параллельно конденсатору делителя напряжения, включенного, в свою очередь, параллельно вторичным обмоткам трансреакторов токовых блоков, а коллектор второго транзистора подключен к второму выводу первичной обмотки трансформатора-формирователя.С целью предотвращения ложных срабатываний при высокочастотных помехах во вторичных цепях генератор тональных частот разрешающего сипала подключен к органу сравнения через импульсный трансформатор пуска генератора тональных частот разрешающего сигнала.На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема для части устройства, реагирующей на одну из полуволн (положитегьную) синусоиды тока, где 1 - входной токовый блок измерительного органа при несимметричных коротких замыканиях с трехобмоточным выходным трансреактором; 2 - комбинированный пусковой орган по току обратной последовательности с торможением по току прямой последовательности и двумя взаимно блокированными между собой транзисторными ключами на выходе; 3 - входной токовый блок измерительного органа при симметричных коротких замыканиях с трехобмоточным выходным трансреактором; 4 - измерительный орган при несимметричных коротких замыканиях, реагирующий на положительную полуволну синусоиды тока повреждения;5 - измерительный орган при несиммет 5 10 20 25 30 35 40 4 г 50 55 60 65 ричных коротких замыканиях, рсагиру)ощий на орицате,ьиуо полуволну синусои.ы тока повреждения; 6и мсритсги 1 орган симметричных коротких замыканий, рсап- рующий на положительную полволн сии соиды тока повреждения; 7 - измерительный орган при симметричных коротких замыкаиях, реагирующий на отрицательную полуволну синусоиды тока повреждения; 8генератор тональной частоты запрещаюцсго сигнала, реагирующий а положительную полуволну синусоиды тока повреждения; 9 - снсратор тональнои астоты запрещающего сигнала, реагирующий на отрицательную полуволну синусоиды тока повреж:ения; 10 - приемник тональной частоты запрсщающсго сигнала с,русого конца линии электропередачи, рсагируюии," а положительную полуволну синусоиды тока повреждения; 11 - приемник тона,иной частоты запрещающего сигнала с другого конца линии электропередачи, реагируощий на отрицательную полуволну синусоиды тока повреждения; 12 -- приемник тональной частоты разрешающсо сигнала с другого конца линии электропередачи, реагирующий на положительную полуволну синусоиды тока повреждения; 13 - приемник тональной частоты разрешающего сигнала с другого конца линии электропередачи, реагирующий на отрицательную полу- волну синусоиды тока повреждения; 14 генератор тональной частоты разрешаютцсго сигнала, реагирующий на положительную полуволну синусоиды тока повреждения;15 - генератор тональгой частоты разрешающего сигнала, реагирующий на отрицательнуо полуволну синусоиды тока повреждения; 16 - орган сравнения, реагируюций па положительную полуволиу синусоиды тока повреждения; 17 -- орган сраьпеи 51, рсаируюший на отрицательнуо нолуволиу синусоиды тока поврежден 5; 18 выходной блок, срабатывающий ири по,ожительной полуволис синусоиды тока внутреннего повреждения; 19 - выходной блок, срабатывающий при отрицательной полу- волне синусоиды тока внутреннего повреждения; 20 - выключатель линии электропередачи; 21 - транзисторный ключ на выходе комбинированного пускового органа 2, подключающий измерительные органы 6 и 7 при симметричных коротких замыканиях;22 - транзисторный ключ на выходе комбинированного пускового органа 2, подключающий измерительные органы 4 и 5 при несимметричных коротки.: замыканиях;23 - выходной трансреактор входного токового блока 3 измерительного органа при симметричных коротки.; замыканиях; 24 - выходной трансреактор входного токового олока 1 измерительного органа при несимметричных коротких замыканиях; 25 - первый транзистор измерительного органа 4;26 - второй транзистор измерительного ор гана 4; 27 трансформатор-формирователь разрешающих сигналов; 28 - импульсный трансформатор пуска генератора тональной частоты разрешающих сигналов;29 - запрещающий транзистор органа сравнения; 30 - выходной динистор органа сравнения; 31 - выходной импульсный трансформатор выходного блока 18; 32 - переменный резистор делителя напряжения;33 - резистор делителя напряжения; 34 - диод; 35 - конденсатор делителя напряжения; 36, 37 - динисторные органы сравнения; 38, 39 - транзисторный повторитель;40 - конденсатор.При несимметричном коротком замыкании в зоне действия устройства срабатывают токовый блок 1 н пусковой орган 2. В зависимости от того, в какой полупериол произошло короткое замыкание, на одной из обмоток выходного трансреактора 24 появляется положительная полуволна синусоиды напряжения, пропорционального току, а на другой - отрицательная полуволна синусоиды того же напряжения. К обмотке трансреактора 24 подключены измерительные органы 4 и 5 соответственно лля положительной и отрицательной полуволн синусоид. При срабатывании пускового органа 2 и несимметрическом коротком замыкании открывается транзисторный ключ 22.Если положительная полуводна синусоиды напряжения оказывается на обмотке трансреактора, связанной с измерительным органом 4, то образуется цепь для тока через транзисторный ключ 22, переход эмиттер-база транзистора 25 измерительного органа 4, резистор 33, диод 34 и конденсатор 35 делителя напряжения, подключенного к выводам вторичной обмотки трансреактора 24. При одновременном открытии транзисторов 22 и 25 происходит открытие транзистора, останавливающего генератор тональной частоты 8, благодаря чему создается условие открывания запрещающего транзистора 29 в органе сравнения 16. Транзистор 29 открывается в момент времени, когда приемник 10 тональных частот запрещающего сигнала фиксирует останов генератора тональных частот запрещающего сигнала на другом конце линии электропередачи, Транзистор 26 открывается через 4 - 5 мс, т. е. примерно в момент достижения напряжением на выходе трансреактора 24 амплитудного значения. Для задания необхолимого момента открытия транзистора 26 используется переменный резистор 32 делителя напряжения.В момент открытия транзистора 26 создается цепь для тока через первичную обмотку трансформатора-формирователя 27. Вторичным напряжением трансформатора 27 включается динистор 36, благодаря чему создается цепь тока через переход эмиттерколлектор транзистора 29, динистор 36 и первичную обмотку трансформатора 28,6550076вследствие чего запускается генератор 14 тональных частот разрешающего сигнала, передаваемого на другой конец линии электропередачи. Кроме того, переходит в другое состояние транзисторный повторитель 38 состояния упомянутого динистора 36.Примерно в то же время приемником тональных частот разрешающего сигнала 12 фиксируется пуск генератора тональных частот разрешающего сигнала на другом конце линии электропередачи. Появление сигнала на выходе приемника 12 приволит к включению второго динистора 37 органа сравнения 16 и к переходу в другое состояние транзисторного повторителя 39. Это приводит к возрастанию напряжения на конденсаторе 40, включенном между эмиттерами и коллекторами транзисторных повторителей 38, 39 состояния динисторов, ло напряжения переключения диннстора 30, включение которого приводит к пуску выходного блока 18 через импульсный трансформатор 31, воздействующего на отключение выключателя 20.В момент исчезновения положительнойполуволны синусоиды тока транзистор 25 закрывается, за счет чего запускается генератор тональных частот запрещающего сигнала 8, и независимо от наличия или отсутствия запрещающего сигнала с другого конца линии электропередачи закрывается транзистор 39. Это приводит к возврату в исходное состояние транзисторных повторителей 38, 39 состояния диннсторов 36, 37 и выходного блока 18. Однако возврат выходного блока 18 происходит только в том случае, если через 20 - 25 мс не последовалоповторное срабатывание устройства.До отключения выключателя линии электропередачи через каждый период промышленной частоты, т. е. примерно через 20 мс, происходит повторное открытие транзисторов 25 и 29 с подготовкой цепи для включения динпстора 30.Лналогпчно, во время отрицательной полуволны синусоиды тока происходит срабатывание измерптслыого органа 5, органа сравнения 17 и выходного блока 19 с запуском соответствующих генераторов тональ- О ных частот 9 и 15 и приемников 11, 13.В остальном действие устройства происходит так же, как и прп несимметричных коротких замыканиях.При коротком замыкании вне зоны действия устройства транзистор 29 в течение всего времени замыкания закрыт, чем исключается возможность переключения обоих динисторов 36, 37 в органе сравнения.В нормальном режиме оба транзисторных 60 ключа 21 и 22 закрыты.При симметричном коротком замыканиив зоне действия устройства открывается на время 0,3 - 0,4 с транзисторный ключ 21 и к вторичным обмоткам выходного трансреакя тора 23 входного токового блока 3 подключаются используемые в данном случае измерительные органы 6 и .Описанное устройство для высокочастотной дифференциально-фазовой защиты обеспечивает высокое быстродействие и само- резервирование - отказ защиты в одном полупериоде резервируется срабатыванием в другом. Кроме того, олочное конструктивное выполнение и принцип действия устройства обеспечивают высокую эксплуатационную надежность,Формула изобрстсцпя1. Устройство для высокочастотной лпфференциальной защиты линии электропередачи, содержащее ультракоротковолцовый канал связи, тоцальныс генераторы ц приемники разрешающих и запрещатощих сигналов, комбинированный пусковой орган и току обратной последовате,тьности с торможением по току прямой последовательности, к которому подключены измсрительные органы от симметричных и ттссимтетрттчттттх коротких замыканий олнотт полуводны сцнусотлдьт тока, другие вхочы которых полключены к токовым блокам с трацсрсакторами на выходе, трансформатор-формирователь разрешающих ситлталов, орган сравпсния и выходной орган, отличающееся тем, что, с целью повышения оыстролействия и надежности работы, оцо снабжено измерительными органами от симметричных и несимметричных коротких замыканий, гснераторами и приемниками тональных частот другой полуволны синусоиды тока и вторыми трансформатором-формирователем, органом сравнения и выходным блоком, при этом трансреакторы на выхолс токовых блоков снабжены дополнительной вторичной обмоткой, к которой подключены измерительные органы от симметричных ц несимметричных коротких замыканий другой полуволны синусоиды тока, другие входы которых подключены к выходу комбинированного пускового органа, а выходы всех измерительных органов подключены соответственно для каждой полуволны синусоиды гока к первичной обмотке трансформатора-формирователя разрешающих сигналов и к генератору тональной частоты запрещающего сигнала, а вторичные обмоткитрансформаторов-формирователей разрешающего сигнала и приемники тональной частоты разрешающего и запрещающего сигналов подключены к органам сравнения,подключенным к генераторам тональной частоты разрешающего сигнала, и выходныморганам,2. Устройство по п. 1, отли ч ающеесятем, что измерительные органы выполненыв виде двух транзисторов, эмиттер первого15 из которых включен в цепь коллекторатранзисторного ключа на выходе пусковогооргана, эмиттср которого подключен к общей точке соединения всех вторичных обмоток трансрсакторов токовых блоков, кол 2 О лектор псрвого транзистора подсоединен терез лифферецпирующую цепь к одному выхолу первичной оомотки трансформатораформирователя и через диод - к цепи управления генератором тональным частот запре 25 щатощих сигналов, а его база через резистор ц лцол полк,тючсца к базе тттороготраттзистора, переход база-эмиттср которотх ис ночсн параллсльно конденсатору делителя напряжения, включенного паралЗт лсльцо вторичным обмоткам трансреакторов тхконттх блоков, а коллектор второготранзистора подключен к второму выводунсрвцчной обхтотктт трансформатора-формирователя.35 3. Устройство по п. 1, отличающеесятем, что, с целью предотвращения ложныхсраоатываний при высокочастотных помехах во вторичных ценя, генератор тональной частоты разретпающсго сигнала пол 40 ключсн к органу сравнения через импульсный трансформатор пуска генератора тональных частот разрешающего сигнала.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе45 1. Авторское свидетельство СССРЛЪ 307456, кл. Н 02 Н 3 т 30, 1970,2. Авторское свидетельство СССР263721, кл. Н 02 Н 3 т 30, 1968.