Реле направления мощности

(5 Р 11 й "4 ИЯ ф лаанраЖюийю Л норадаюиг" ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(7 1) Государственный научно-исследовательский энергетический институт им, Г,М,Кржижановского и Рижский опытный завод(56) Дударев Л.Е., Зубков В,В. Чстройствоуниверсальной комплексной защиты отзамыканий на землю для сетей 6 - 35 кВ, - Промыш-ленная энергетика, 1982, М 4, с, 36-38.Устройство импульсной защиты гидрогенераторов типа ИЭГ, Техническое описание иинструкция по эксплуатацйи 02,3,611,002 ТО,Рж 03 "Энергоавтоматика", 1983.Сурвило И,К, Реле направления мощности для защиты генераторов от замыканий наземлю; - Электрические станции, 1985, М 10;Сурвило И,К. Пороговый орган с ком-пенсирующими транзисторами. - . Электрические станции, 1990, гч. 4, с, 80-84,(54) РЕЛЕ НАПРАВЛЕЙИЯ МОЩНОСТИ (57) Использование: позволяет повысить на-дежность функционирования устройства защиты от замыканий на землю для сетей 6 - 35 кВ. Сущность изобретения: благодаря установке в реле вдополненйе к пороговы)м органам 3 и 7 двух схемно идентичных им высокочувствительных пороговых органов 4 и 8 на двух транзисторах разной проводимости (р-п-р и п-р-п), исходные режимы которых в пороговых органах 3 и 7 противоположны режимам транзисторов пороговых органов 4 и 8, обеспечивается чувствительность в зависимости от начальных знаков входных сигналов напряжения и тока, 1 з.п, ф-лы, 2 ил,Изобретение относится к области релейной.защиты электрических сетей 6-35 кВ, а именно к устройствам защиты от замыканий на землю сетей с малым током замыкания на землю,Известно устройство универсальной комплексной защиты от замыканий на землю для сетей 6-35 кВ; построенное по принципу фиксации параметров переходного 10 15 процессас раздельным контролем полярности тока и напряжения нулевой последовательности в первом полупериоде переходного процесса. Устройство содержит насыщающийся трансформатор тока, к кОторому подключены два однополярных пороговых органа, взаимно блокирующих друг друга, дифференцирующий делитель напряжения, подключенный к входам ана, логичных однополярных пороговых органов, также взаимно блокирующих друг 20 друга, блок сравнения, орган блокировки возврата, схему И с выходом на исполнительный орган, Только при совпадении знаков тока и напряжения срабатывает блок сравнения. Это срабатывание в условиях" повреждения запоминается с помощью органа блокировки возврата, реализующего функции реле напряжения, После исчезновения сигнала с его входа через 5-8 мс устройство возвращается в исходное состо 30 яние путем снятия и последующей подачи напряжения питания,Однако данное устройство обладает недостаточной надежностью функционирования ввиду необходимости коммутирования 35 напряжения питания, вызванного наличием тиристоров в цепях пороговых органов, а также ввиду того, что в нем не обеспечивается фиксация противоположных начальных 40 знаков входных сигналов с последующим блокированием,Наиболее близким по технической сущностй и достигаемому результату к предлага" емому является реле направления мощности 45 для защиты от замыканий на землю, содержащее согласующий трансформатор напря. жения, подключенный через первый частотный фильтр к первому входу первого порогового органа, согласующий трансформатор тока, подключенный через второй ча стотный фильтр к первому входу второго порогового органа, второй вход которого со - единен с первым выходом первогопорогового органа, второй вход:которого соединен с первым выходом второго порогового ор гана, второй выход первого порогового органа через первый инвертор соединен с первыми входами первого и второго блоков совпадения, а второй выход второго порогового органа через второй инвертор соединен с вторыми входами первого и второго блоков совпадения, третьи входы первого и второго пороговых органов подсоединены к минусовой шине источника питания, э четвертые входы первого и второго пороговых органов подключены к плюсовой шине источника питания, выход первого блока совпадения подключен к первому входу одновибратора срабатывания, выход которого подключен к первому входу одновибратора блокирования, второй вход которого соединен с выходом второго блока совпадения, выход одновибратора блокирования соединен с вторым входом одновибратора срабатывания,Недостатком указанного реле направления мощности является недостаточная надежность функционирования, так как оба входа операционных усилителей (ОУ), выполняющих функции двухполярных пороговых органов, не привязаны ни к одному полюсу источника питания, что ослабляет помехозащищенность схемы и может приводить к ложным срабатываниям при мощных входных сигналах. Использование в пороговом органе ОУ с предвключенной схемой на диодах вносит также большую температурную погрешность несмотря на высокую точность ОУ, что может снижать селективность действия реле ввиду уменьшения разницы чувствительности на срабатывание и блокирование реле. Кроме того, ОУ потребляет сравнительно большой ток по цепи питания, что усложняетсхему источника питания и снижает его надежность,Целью изобретения является повышение надежности функционирования устройства,Указанная цель достигается тем, что в реле направления мощности для защиты от замыканий нэ землю электрических сетей, содержащее согласующий трансформатор напряжения, подключенный через первый частотный фильтр к первому входу первого порогового органа, согласующий трансформатор тока, подключенный через второй частотный фильтр к первому входу второго порогового органа, второй вход которого соединен с первым выходом первого порогового органа, второй вход которого соединен с первым выходом второго поро-, гового органа, второй выход первого порогового органа через первый инвертор соединен с первыми входами первого и второго блоков совпадения, а второй выход второго порогового органа через второй инвертор соединен с вторыми входами первого и второго блока совпадения, третьи входы первого и второго пороговых органов подсоединены к минусовой шине источника питания, а четвертые входы первого и второго пороговых органов подключены к плюсовой шине источника питания, выход первого блока совпадения подключен к первому входу одновибратора срабатывания, выход которого подключен к первому входу одновибратора блокирования, второй вход которого соединен с выходом второго блока совпадения, выход однавибратора блокирования соединен с вторым входом одновибратора срабатывания, дополнительно введены двэ пороговых органа, первые входы которых связаны с первыми входами первого и второго пороговых органов соответственно, первый выход первого порогового органа соединен с первым выходом третьего порогового органа, первый выход второго порогового органа соединен с первым выходом четвертого порогового органа, второй выход которого соединен с третьими входами первого и второго блока совпадения, а второй выход третьего порогового органа связан с четвертыми входами первого и второго блока совпадения, второй вход четвертого порогового органа соединен с третьими выходами первого и третьего пороговых органов, а второй вход третьего порогового органа связан с третьими выходами второго и четвертого пороговых органов, причем третьи и четвертые входы третьего и четвертого пороговых органов подключены к плюсовой шине источника питания, а четвертые выходы первого, второго, третьего и четвертого пороговых органов подключены к нулю источника питания.Причем пороговый орган выполнен в виде блока, первый вход которого через первый резистор связан с вторь 1 м входом порогового органа, анодом первого диода и базой первого транзистора р-п-р-типа, которая через второй резистор соединена с третьим входом порогового органа, четвертый вход которого через третий резистор соединен с змиттером первого транзистора и базой второго транзистора п-р-п-типа, коллектор которого через четвертый резистор связан с четвертым входом порогового органа, через пятый резистор соединен с первым выходом порогового органа и непосредственно соединен с вторым выходом порогового органа и через шестой резистор подключен к третьему выходу порогового органа, а четвертый выход порогового органа соединен с катодом первого диода, коллектором первого транзистора и змиттером второго транзистора,На фиг.1 изображена схема реле направления мощности; на фиг,2 - схема порогового органа, 10 20 35 40 совпадения, Второй выход третьего порогового органа 4 соединен с четвертыми входами первого 10 и второго 11 блоков 50 25 30 Реле содержит согласующий трансформатор 1 напряжения, первый частотный фильтр 2, первый пороговый орган 3, третий пороговый орган 4, согласующий трансформатор 5 тока, второй частотный фильтр 6, второй пороговый орган 7, четвертый пороговый орган 8, первый инвертор 9, первый блок 10 совпадения, второй блок 11 савпадения, второй инвертор 12, одновибратор 13 срабатывания, одновибратор 14 блокирования. Пороговый орган содержит первый транзистор 15 р-п-р-типа, первый диод 16, второй транзистор 17 п-р-п-типа, первый 18, второй 19, третий 20; четвертый 21, пятый 22 и шестой 23 резисторы, Принципиальные схемы пороговых органов идентичны.Согласующий трансформатор 1 напряжения через первый частотный фильтр 2 соединен с первыми входами первого 3 и третьего 4 пороговых органов, а согласующий трансформатор 5 тока через второй частотный фильтр 6 - с первыми входами второго 7 и четвертого 8 пороговых органов. Первый выход первого порогового органа 3 соединен с первым выходом третьего порогового органа 4 и с вторым входом второго порогового органа 7, первый выход которого соединен с первым выходам"четвертого порогового органа 8 и вторым входом первого порогового органа 3, третий выход катарага подключен к третьему выходу третьега порогового органа 4 и к второму входу четвертого порогового органа 8, третий выход которого соединен стретьим выходам второго порогового органа 7 и с вторым входом третьего порогового органа 4,Второй выход первого порогового органа 3 через инвертар 9 связан с первыми входами первого 10 и второго 11 блоков совпадения, второй выход второго порогового органа 7 через второй инвертар 12 связан с вторыми входами первого 10 и второго 11 блоков совпадения, Второй выход четвертага порогового органа 8 соединен с третьими входами первого 10 и второго 11 блоков совпадения, выход первого блока 10 совпадения связан с первым входом одновибратара 13 срабатывания, выход второго блока 11 совпадения соединен с вторым входом однавибратара 14 блокирования, первый вход которого связан с выходом аднавибратарэ 13 срабатывания, второй вход которого соединен с выходом аднавибратара 14 блокирования.В каждом из пороговых органов база транзистора 15 связана с вторым входом порогового органа и через диод 16 саедине1749972 10 25 7на с коллектором транзистора 15 и эмиттером транзистора 17 и четвертым выходомпорогового органа, а через резистор 18 соединена с первым входом порогового органаи через резистор 19 с третьим входом поро-гового органа. Эмиттер транзистора 15 связан через резистор 20 с входом 4 пороговогооргана и с базой транзистора 17, коллекторкоторого соединен с вторым выходом порогового органа, а через резистор 21 соединенс четвертым входом порогового органа ичерез резистор 22 с первым выходом порогового органа, а через резистор 23 - с третьим выходом порогового органа,В нормальном режиме реле;на вторых выходах пороговых органов 3и 7 имеется сигнал логической "1" (+Опит),трайзистор 15 открыт, а транзистор 17 закрыт;на третьих выходах пороговых органов4 и 8 имеется сигнал логического "0", транзистор 15 заперт, а транзистор 17 открыт,Пороговые однополярные высокачувствительные органы 3, 4, 7 и 8, составляющиепороговый блок (пороговые органы 3 и 4 -цепи напряжения, 7 и 8 - цепи така) имеют,. три порога срабатывания: средний, когда ниодин из пороговых органов не сработал, минимальный и максимальный. В целомпороговый блок обеспечивает разную чувствительность реле на срабатывание и блокирование: при совпадении начальныхзнаков сигналов по цепям напряжения итока (срабатывание) чувствительность в 1,5 -2,0 раза ниже, чем при несовпадении, Разная-чувствительность достигается за счетнекоторой реальной существующей разновременности срабатывания пороговых органов в цепях напряжения и тока: ранеесработавший пороговый орган по одной изцепей изменит чувствительность порогового органа другой цепи в ту ли другуо сторонув зависимости от начальных знаков входныхсигналов.Реле работает следующим образом.При возникновении замыкания на землю в защищаемом направлении, сопровождаемого переходным процессом в цепяхнапряжения и тока нулевой последовательности ЗОо и 31 о (начальные знаки напряжения и тока одинаковы, напримерположительны), входной сигнал напряжения (тока) через согласующий трансформатор 1(5) и частотные фильтры 2 (6) поступаетна первые входы высокочувствительныхпороговых органов 3 и 4 (7 и 8), При превышении порога срабатывания сначала, на-.пример, в цепи напряжения срабатываетпороговый орган 3 (транзистор 15 закрывается, а транзистор 17 открывается) и на втором выходе порогового органа 3 появляется логический "0", При этом увеличивается (по абсолютной величине) порог срабатывания второго порогового органа 7, который реагирует на положительный входной сигнал, ввиду появления небольшого отрицательного сигнала на втором входе второго порогового органа 7, что требует увеличения основного входного сигнала, При срабатывании порогового органа 7 (транзистор 15 закрывается, а транзистор 17 открывается) на выходах первого 9 и второго 12 инвертаров появляется сигнал логической "1", что обусловливает появление логического "0" на выходе первого блока 10 совпадения (схема И-ИЛИ-НЕ), что приведет к срабатыванию аднавибратара 13 срабатывания и появлению сигнала замыкания в зоне в логической части защиты ат замыканий на землю,При возникновении внешнего замыкания на землю, когда начальные знаки напряжения и тока и рати вопалажн ы (на пример,-и, +1), входной сигнал напряжения (така) через согласующий трансформатор 1(5) и первый частотный фильтр 2(6) приведет в состояние срабатывания пороговый орган 4 (транзистар 15 откроется, а трайзистор 17 закроется) и на ега втором выходе появится30 "логическая "1". При этом уменьшится порогсрабатывания порогового органа 7, так какс первого выхода порогового органа 4 на второй вход порогового органа 7 придет небольшой положительный сигнал, который 35 потребует уменьшения сигнала на первомосновном входе порогового органа 7 в условиях срабатывания, После срабатывания порогового органа 7 (транзистор 15 закроется, а транзистор 17 откроется) на его втором 40 выходе появится логический "0".Прошедший инвертирование сигнал тока в виде логической "1" попадает на второй вход второго блока 11 совпадения, на четвертый вход которого придет "1" ат пораго вага органа 4, что приведет к появлениюлогического "0" на выходе второго блока 11 совпадения - сигнала срабатывания одновибратора 14 блокирования, который в течение времени своего удерживания в этом 50 состоянии предотвратит ложные срабатывания однавибратора 13 срабатывания благодаря связи выхода одновибратара 14 блокирования с вторым входом адновибратора 13 срабатывания.55 Таким образом, использование высокочувствительного порогового блока, состоящего из четырех однаполярных пороговых органов с указанными выше связями и обеспечивающего более надежную (не зависимую от температуры) автоматическуюнастройку реле по чувствительности в зависимости от начальных знаков входных си 6 налов напряжения и тока, повышает селективность действия реле, т.е, надежность его функционирования, Кроме того, 5 жесткая привязка входных цепей к нулю питания обеспечивает лучшую помехоустойчивость схемы, а схемное решение порогового блока и блоков совпадения в значительной степени снижает потребле ние схемы, что дает возможность значительно упростить и облегчить источник питания реле и тем самым повысить его надежность; При этом примерно в три раза увеличивается время наработки на отказ, что существенно 15 уменьшает стоимость восстановительного ремонта реле,Формула изобратения1, Реле направления мощности для за щитыот замыканий на землю электрических сетей, содержащее согласующий трансфор-матор напряжения, подключенный через первый частотный фильтр к первому входу . первого порогового органа, согласующий 25 трансформатор тока, подключенный через второй частотный фильтр к первому входу второго пороговогооргана, второй вход которого соединен с первым выходом первого порогового органа, второй вход которого со- ЗО единЕн с первым выходом второго порого- . вого органа, второй выход первого порогового органа через первый инвертор соединен с первыми входами первого и второго блоков совпадения, а второй выход 35 второго порогового органа через второй инвертор соединен с вторыми входами первого и второго блоков совпадения, третьи входы первого и второго пороговых органов подсоединены к минусовой шине источника 40 питания, четвертые входы первого и второго пороговых органов подключены к плюсовой шине источника питания, выход первого . блока совпадения подключен к первому входу одновибратора срабатывания, выход 45 которого подключен к первому входу одновибратора блокирования, второй вход которого соединен с выходом второго блока совпадения, выход одновибратора блокирования соединен с вторым входом одновиб ратора срабатывания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности функционирования, в него дополнительно введены два пороговыхоргана; первые входы которых связаны с первыми входами первого и второго пороговых органов соответственно, первый выход первого порогового органа соединен с первым выходом третьего порогового органа, первый выход второго порогового органа соединен с первым выходом четвертого порогового орга.на, второй выход которого соединен с третьими входами" йервого и второго блоков совпадения, а второй выход третьего порогового органа связан с четвертыми входами первого и второго блоков совпадения, второй вход четвертого порогового органа соединен с третьими выходами первого и третьего пороговых органов, а второй вход третьего порогового органа связан с третьими выходами второго и четвертого пороговых органов, причем третьи и четвертыевходы третьего и четвертого пороговых органов подключены к плюсовой шине источника питания, а четвертые выходы первого, второго, третьего и.четвертого пороговых органов подключены к нулю источника питания,2, Реле по п.1, о тл и ч а ю ще е с я тем, что пороговый орган выполнен в виде блока, первый вход которого через первый резистор связан с вторым входом порогового органа, анодом первого диода и базой первого транзистора, р-л-р-типа, которая через второй резистор соединена с третьим входом порогового органа; четвертый вход которого через третий резистор соединена с эмиттером первого транзистора и базой второго транзистора и-р-и-типа коллектор которого через четвертый резистор связан с четвертым входом порогового органа, через пятый резистор соедийен с первым-выходом порогового органа и непосредственно соединен с вторым выходом порогового органа и через шестой резистор подключен к третьему выходу порогового органа; а четвертый выход порогового органа соединен с катодом первого диода, коллектором перваго транзистора с эмиттером второго транзистора,1749972РР, 8Составитель Т. Щегольковаактор В, Петраш . Техред М,Моргентал Корректор В. Гирняк акээ 2600 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101