Устройство для дифференциальнофазной защиты электроустановки

(23) Приоритет по делам нзобретеннй н открытнй(71) Заявитель Новосибирский электротехнический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ФАЗНОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ Изобретение относится к релейнойзащите, может быть использовано длязащиты сборных шин, ошиновок, силовых трансформаторов (автотрансформаторов), генераторов, крупных высоковольтных электродвигателей.Известно устройство дифференциально-фазной защиты трансформатора,содержащее датчики тока, диоднуюсхему преобразования входных величин.,схему сравнения на резисторах и стабилитронах 111,Однако это устройство имеет сложную схему преобразования входных величин и малое быстродействие привнутренних повреждениях, так как вкачестве регулирующего органа используется поляризованное реле, имеющееотносительно большое собственное время срабатывания,Известно также устройство дифференциально-фазной защиты шин, содержащее датчики тока, включенные вкаждое плечо защиты, многоплечевой диодный полумост, присоединеннуюк нему двухплечевую схему сравнения на резисторах и стабилитронах, фазный орган, логический блок И, два входа которого,5соединены с выходами пускового и фазного органов 2.Однако это устройство неприменимо для защиты трансформатора, тактокак измерительный элемент фазногооргана имеет постоянный порог измерения длительности входного сигнала ипри уровне сигнала 0,25-0,3 защитане срабатывает. Кроме того, устройст 15во имеет малое быстродействие привнутренних повреждениях, так какугол блокировки соответствует времени срабатывания при внутренних коротких замыканиях,Наиболее близким к изобретениюпо техническому решению является устройство для дифференциально-фаэнойзащиты электроустановки, содержащееблок входных датчиков тока, диоднуюсхему преобразования входных вели. чин, схему сравнения выполненную на Резисторах, диодах и стабилитронах, пусковой орган, фазный орган, логи ческий блок И, два пороговых элемента, выходы которых соединены с входом опорного напряжения фазного органа 3;1.Однако это устройство может ложно срабатывать при тяжелых переходных процессах внешнего повреждения из-за значительной погрешности трансформаторов тока. Это обусловлено тем,что в таких переходных процессах уменьшается величина напряжения на входе первого порогового элемента и он открывается. Чувствительность измерительного элемента фаэного органане уменьшается, что приводит к срабатыванию последнего, то есть к ложному срабатыванию устройстваЦель изобретения - повышение устойчивости функционирования при высоком быстродействии.Поставленная цель достигается темчто в предлагаемое устройство дифференциально-фазной защиты, содержащее блок датчиков тока, к вторичнымобмоткам которых подключен диодныйблок преобразования входных величин,блок сравнения, выполненный на резисторах и стабилитронах, катоды и ано, ды которых соединены соответственнос катодами и анодами диодного блокапреобразования входных величин,пусковой орган, включенный между общейточкой вторичных обмоток датчиковтока и стабилитронами блока сравнения, фазный орган, включенный междурезисторами и стабилитронами блокасравнения,. блок управления угломблокировки, вход которого соединенс блоком сравнения, а выход - сфазным органом, логический блок И,входы которого соединень 1 с выходамифазного и пускового органов, введены конденсатор с последовательно соединенным диодом, включенные в блоксрввнения, и транзистор, эмиттеркоторого соединен с катодом, коллектор - с анодом, а база через другойдиод - с входным резистором пускового органа и через резистор с землей.На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства;на фиг. 2 - осциллограммы, поясняющие работу устройства без конденсатора при внешних коротких замыканияхна фиг. 3 - то же с конденсатором,3 936165 4Устройство (фиг, 1) содержит блок1 входных датчиков тока, одноименныевыводы вторичных обмоток которых соединены, а к другим подключен диодныйблок 2 преобразования входных величин, блок 3 сравнения, выполненныйна резисторах и стабилитронах, катоды и аноды которых соединены соответственно с катодами и анодами диодно 0 го блока 2 преобразования входныхвеличин, фазовый орган 4, включенныймежду резисторами и стабилитронамиблока 3 сравнения, блок 5 управленияуглом блокировки фазного органа, вход1 которого соединен с блоком 3 сравнения, а выход - с фазным органом 4,пусковой орган 6, элемент И , входыкоторого соединены с выходами.фазного 4 и пускового 6 органов, диод 8 с20последовательно соединенным конденсатором 9, включенные в блок 3 сравнения и транзистор 10, эмиттер которого соединен с катодом, коллектор - санодом диода 8, база соединеначерез резистор 11 с общей точкой ичерез диод 12 с пусковым органом 6,который через трансформатор 13 и выпрямительный мост 14 и резистор 15соединен с диодным блоком 2,Устройство работает следующим образом.При внешнем коротком замыканиибольшой кратности (фазный режим) открываются оба стабилитрона блока 3сравнения, и ограничивают напряже 35ние на его плечах. Если трансформаторы тока не насыщаются, то на выходеблока 3 сравнения, т.е. входе фазного органа 4, сигнала нет. На входблока 5 управления углом блокировкиаофазного органа поступает напряжениеравное 2 Ост(фиг. 2), где Ост напряжение стабилизации одного стабилитрона блока 3 сравнения, Транзистор 10открыт и конденсатор 9 заряжается45до напряжения 2 От . При насыщенииодного из трансформаторов токатранзистор 10 закрывается, так какпотенциал эмиттера уменьшается, апотенциал базы - увеличивается.Конденсатор 9 разряжается через резисторы блока 3 сравнения, заполняясрыв в напряжении 2 О .В результатеэтого на выходе блока 3 сравненияне появляется последовательности импульсов, пропорциональной фазовойпогрешности трансформатора тока.фазный орган 4 при этом не срабатывает(фиг. 3) и на одном из входов логи5 9361 ческого блока И 7 сигнал 01 равен: нулю, поэтому, даже если сработает пусковой орган 6, на выходе логического блока И 7 сигнал. не появится (защита не срабатывает).При внутреннем коротком замыкании большой кратности (фазный режим) током обтекается только одно плечо блока 3 сравнения. Напряжение на входе блока 5 управления углом блокировки 10 фазного. органа равно О т, что приводит к уменьшению напряжения на выходе блока. В результате увеличивается чувствительность измерительного элемента фаэного органа 4 и угол бло кировки уменьшается по сравнению с режимом внешнего короткого замыкания. Транзистор 10 закрыт и конденсатор 9 не заряжается. Пусковой орган 6 в этом режиме срабатывает, на оба входа логического блока И 7 поступает напряжение, следовательно, на выходе блока появляется сигнал (защита срабатывает).При малых токах короткого замыка- д ния защита работает в дифференциальном режиме, так как сигналы в блоке 3 сравнения не ограничиваются по амплитуде, Чувствительность защиты в целом определяется порогом срабатывания пускового органа 6, так как порог срабатывания фазного органа 4 ниже, чем пускового.Предлагаемое устройство для дифференциально-фазной защиты обеспечи 3 вает высокую устойчивость функционирования в режиме внешнего короткого замыкания при сохранении высокого быстродействия в режиме внутреннего короткого замыкания.Лабораторные испытания на модели, имитирующей переходные процессы при коротких замыканиях, а также в установившемся режиме, полностью подтвердили преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известным,65 6 так как надежно не срабатывает при внешних коротких замыканиях.формула изобретенияУстройство для дифференциальнофазной защиты электроустановки,.содержащее блок датчиков тока к вто"ричным обмоткам которых подключендиодный блок преобразования входныхвеличин, блок сравнения, выполненныйна резисторах и стабилитронах,катодыи аноды которых соединены соответственно с катодами и анодами диодного блока преобразования входных вели"чин, пусковой орган, включенный меадуобщей точкой вторичных обмоток датчи"ков тока и стабилитронами блока сравнения, фазный орган, включенный междурезисторами и стабилитронамй блокасравнения, блок управления углом блокировкифазного органа, вход которого соединен с блоком сравнения, авыход - с фазным органом, элемент И,входы которого соединены с выходами .фазного и пускового органов, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения устойчивости функционирования, в блок сравнения введеныконденсатор с последовательно включенным диодом, транзистор, второйдиод и резистор, при этом эмиттертранзистора соединен с катодом,кол"лектор - с анодом диода, а база че"рез второй диод соединена с входнымрезистором пускового органа и черезрезистор - с землей.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРИ 473354 кл. Н 02 Н 3/28, 1970.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2465437/24-07,кл. Н 02 Н 3/28, 1972.3. Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2619108/24-07,кл. Н 02 Н 3/28 1977Корректор С. 4 омак каз 4235/ Подписное В митета СССР ткрытий 1 ская наб д. 4/563 Тираж 669 НИИПИ Государственного ко по делам изобретений и о 13035, Москва, Ж, Рауш 4 ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проек Фи