Дискретное реле сопротивления

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ6550 0 Союз Советских Социалистических Республик(22) 3 тв, е ением заявки Ъе прис Государственный комитат СССР ло делаи изобретений и открытий(088,8) сания 30.03.7 72) Авторы пзобретеи Я. Л. Арцишевский, В. Е. Казанский, Л. Н. Морозов, А. А. Кудрявцев, А. П. Кузнецов и В, В. Молчанов Московский ордена Ленина энергетический институт 71) Заявитель4) ДИС НОЕ РЕЛЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ Изобретение относится к устройствам релейной защиты и предназначено для применения в дистанционной защите высоковольтной линии (вл) электропередачи.Известны реле сопротивления, предназначенные для дистанционной защиты высоковольтной линии электропередачи 1.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является дискретное реле сопротивления, содержацее число-импульсный преобразователь и блок сброса, входы которы.; подключены к выходам время-импульсных трансформаторов тока и напряжения, счетчики импульсов, счетный вход первого из которых соединен с выходами число-импульсного преобразователя, а вход сброса подключен к выходу блока сброса, блоки дистанционной выборки, входы которых соединены с соответствующими выходами первого счетчика импульсов, и блоки совпадения 2).Однако известное дискретное реле сопротивления характеризуется ограниченными функциональными возможностями. При его практическом использовании в дистанционной защите линии электропередачи требуется установка отдельного органа выдержки времени. Целью изооретения является расширениефункциональных возможностей устройства путем реализации независимой и зависимой характеристик выдержки времени.5 Цель достигается тем, что дискретное реле сопротивления, содержащее число-импульсный преобразователь и блок сброса, входы которых подкпочены к выходам время-импульсных трансформаторов тока и на пряжения, счетчики импульсов, счетныйвход первого из которых соединен с выходами число-импульсного преобразователя, а вход сброса подключен к выходу блока сброса, блоки дистанционной выборки, входы которых соединены с соответствующими выходами первого счетчика импульсов, и блоки совпадения, дополнительно снабжено блоками временной выборки, стробирующими триггерами, управляемыми ключами и 20 блоками задержки, причем входы блоковвременной выборки подключены к соответствующим выходам второго счетчика импульсов, счетный вход которого через последовательно включенные ключи соединен со счетным входом первого счетчика импульсов, выход первого блока дистанционной выборки подключен к одним из входов первого и второго стробирующих триггеров, выход второго блока дистанционной выбор 655010(1,б) 50 55 60 65 ки соединен с одним из входов третьего стробирующего триггера, выход третьего блока дистанционной выборки подключен к одним из входов четвертого и пятого стробирующих триггеров, входу управления первого ключа и счетному входу второго счетчика импульсов, выход первого блока временной выборки соединен с одним пз входов первого блока совпадения, выход второго блока временной выборки подключен к одному из входов шестого стро 1 Ррук- щего триггера, а другие входы первого, третьего и шестого стробирующих триггеров соединены с выходом блока сброса и входами первого блока задержки и второго и третьего олоков совпадения, дру пе входы второго и пятого стробирующих триггеров подключены к выходу первого блока задержки, другой вход четвертого стробирующего триггера соединен с выходом второго блока совпадения, другой вход которого соединен с выходом пятого стробирующего триггера, выход первого стробпрующего триггера подключен ко входу управления второго ключа, выход второго стробирующего триггера соединен с одним из входов третьего блока совпадения, выход третьего стробирующего триггера подключен к одному из входов четвертого олока совпадения, другой вход которого соединен с выходом шестого стробирующего триггера, при этом выход четвертого счрооирующего триггера соединен со входом второго блока задержки и другим входом первого блока совпадения, а выходы треп, - его блока совпадения и второго блока задер 5 кки соединены со входом сброса второго счетчика импульсов.На фиг. 1 представлена функциональная схема описываемого устройства; на фиг. 2 изображены временные диаграммы сигналов на выходах отдельных функциональных блоков (в соответствии с их цифровыми обозначениями) как при нормальном режиме, так и при коротком замыкании (к, з.) в первичной цепи (без изменения фазы).Дискретное реле полного сопротивления (см. фиг. 1) в отличие от прототипа использует не число-импульсные, а время-импульсные информационные сигналы. Эт 1 сигналы образуются на выходах время-импульсного трансформатора тока (ВИТТ) 1, который содержит первичный преобразователь (магнитный ТТ) 2, интегратор 3, время-импульсный преобразователь 4, и время-импульсного трансформатора 5 напряжения (ВИТН), в состав которого входят первичный преобразователь (маломощный ТН) 6, интегратор 7, время-импульсный преобразователь 8.Число-импульсный преобразователь 9, являющийся, общим и состоящий из мультивибратора 10 и ключей 11, 12, в данном случае установлен непосредственно на панели реле. Кроме того, в состав реле входят олок 3 сброса с триггером 14 и дифференнирующим усилителем 15, счетчики 16, 17 импульсов, блоки 18 - 20 дистанционной выборки, блоки 21, 22 временной выборки, блоки 23, 24 задержки, стробирующие триггеры 25 - 30, ключи 31, 32 и блоки 33 - 36 сов надев Р 51,Ма пРный ТТ 2 осуществляет преобра.овапие первичшно тока(см, фиг. 2, сс), защищаемой ВЛ во вторичное напряжение а (см, фиг. 2, б) со сдвигом на 90 в сторону опережения, а маломощный ТН 6 преобразует напряжение ВЛ и во вторичное напряжение ии (см. фиг, 2, в), сохраняя фазу неизменной, Режим дифференцирования, выбранный для магнитного ТТ, позволяет обеспечить наименьшие погрешности первичного преобразования в случае искажения первичного токаапериодической составляющей,Во время-импульсных измерительных трансформаторах 1 и 5 предусмотрено полупериодное (в течение положительных полупериодов) интегрирование напряжений и и ии соответственно интеграторами 3 и 7, а также преобразование (в течение отрицательных полупериодов) результатов интегрирования во временные интервалы с помощью время-импульсных преобразователей 4 и 8.Следует замеп 1 ть, что алгоритмы функ- циопированР 51 дл 51 время-импульсных преобразователей 4 и 8 выбраны различные.11 реобразователь 4 формирует времсшые интервалы т н соответсгвии с выражениема 1 п1(1,а)мил а преобразователь 8 вырабатывает интервалы ти, определяемые как- а 1 п ма ски= армии И Ь 1 маис - раЗНОСтОрОННИЕ ПрЕЛЕЛЫизменения параметровпреобразования;а - конструктивная постоянная. Число-импульсный преобразователь 9 производит заполнение временных интервалов т и ти импульсами высокой и стабильной частоты а с выхода мультивибратора 1 О. Таким образом, на выходах ключей 11 и 12 периодически (в течение отрицательных полуперподов У и Уи) появляются число- импульсные сигналы Л 1, и Уи (см, фиг. 2,г и 2, д), отображающие в конечном счете действующие значения первичных тока У и напряжения У за время их положительных полупериодов; Л, . м-., = м 1 п, (2,а) 1 минг и ми М )1 (2 б)г,г- Гг.Чцс О-и мну.1 ьснье сц 1 цг 1 ы Лц Уг восцрцццмаготся счетчиком 16 и.гальсов. Еукепериодная установка этого счетчика в исхо;1 цое состояние осуществляется с помопью блока 13 сброса. В данном техническом решс:1 ии принято производить сброс по каждому второму из совокупности время-импульсных сигна,чов с выходов ВИТТ 1 ц ВИТН 5.,г 1 лэтой цслп в блок 13 сброса введен триггер 14, управляющийся по счетному входу за,чнцми фронтами время-импмльсных сигналов, т, с. триггер 14 каждый рлз считает до двух (см, фиг. 2, Е), ПОСЛЕ ЧЕГО ЧЕРЕЗ ДцффЕРСЦЦИРЛОЦсп 11 усилитель 15 (см, фиг. 2, ж) устапавлгцзает счетчик 16 в исходное состояние, Подобная конструктивная реализация процесса сброса обеспечивает в течение каждых 20 мс восприятие счетчиком 16 тол 1.ко чвух (разноименных) 1 исло-имп.льснггх сигналов (см. фиг. 2, з) при любом сдвиге по фа 25 зе мскду первичнымии и.Счетчик 16 осущс" твляет степ ерцодцое суммирование число-импульсных сигналов УтиИг;: ганг: - гг + Ли:. м 1 п + г мингде 35 у максУмакс -минТаким образом, на счетчике 16 в каждые 20 мс фиксируется число Мг, отображаю 40 щсс в логарифмическом масштабе параметр, обратный сопротивлению Л па зажимах реле, т. е. фактически - проводимость на его зажимах.Уставка М 1 блока дистанционнойпусквыборки 18 соответствует сопротивлению Лпуси На ВХОДЕ РЕЛЕ, ЦРЦ ДОСтижСЦЦЦ Кото рого (сверху вццз) происходит пуск органа зависимой пыдсрхккц врсмсцц. Гцгцлл цл выходе блока 18 выборки (см. фцг. 2, и) появляется прц поступлении ца счетчик 16 количества импульсов Хг ) Л,пуск 55Именно с помощью блока 18 выборки осуществляется формирование зависимого участка характеристики выдержки времени реле. 11 ля этого импульсы с выхода блока 18 выборки через триггер 25 (см. фиг. 2, к) 60 управляют замыкающим ключем 31. Подобцос управлеипс предусматрцвлет п 1 охождснис через даццый ключ в течение каждых 20 мс количества импульсов ЛЛЕМГ 65(4) Ежепсрцодцыс пачки с количеством цмп льсов ЛЛ 1 воспринимаются счстчц 2ком 17. Первоначальная установка этого счетчика в исходное положение осугцсствляется с помощьго совокупности б.поклв 23, 28 и 33. Анализ временных чиаграмм сигналов на выходах указанных блоков (см. фцг.2, 11, и, о) показывает, что принятое функциональное построение обеспечивает надежный ежеперцодньц 1 сброс счетчика 17 при отсучствии к. з. на ВЛ и в случае повьцпенця сопротивления 7 па зажимах рсле (после ликвидации цли исчезновения пл- ВРСжДЕНИЯ) ДО ВЕЛИЧИНЫ У)Упз,.При замьгкании ключа 31 счетчик 17 осу 1 цествляет суммирование пачек ЛЖ 1 . В;У момент достижения этой суммой определенного, заранее выбранного, значения Уг, на выходе блока 22 временной выборки появляется сигнал (см. фиг. 2, гг), который свидетельствует об отсчете выдержки времени пап, соответствующеи сопротивлению 2 на зажимах реле именно при данном и. з.Для 1 зап с достаточной степенью приближения справедлива следующая зависимость от 2: зав = 0,02 г - 1г(О) гдез - символ ближайшего большего целого числа при наличии дробного отношения в круглых скобках,Сигнал с выхода блока 22 временной выборки запоминается триггером 30 (см, фцг. 2, р) ц поступает цл однц цз входов олокл 36 совпадения. На другой его вход подается сигнал с выхода блока 19 дистанционной выборки (см. фцг, 5, с), зафиксированный триггером 26 (см. фцг, 2, т).Блок 19 дистанционной выборки совместно с триггером 26 выполняет функцию измерительного органа зависимой ступени ди. станционной зашиты. Уставкл Лср.ззв блока выборки 19 выбирается соответству- ЮШЕЙ СОПРОТЦВЛЕНИЮ Лср зап, т. Е. СОПРО- тивленцю на зажимах реле при к. з. в конце зоны, защищаемой с зависимой характсрцстцкой выдержки времени (с учетом участка резервирования). Сигнал на выходе блока 36 совпадения (см. фиг. 2, у) .сви 655010детсльствующий об отсчете выдержки времени Узав, может появляеться лишь при срабатывании блока дистанционной выборки, или лишь при к. з. в пределах указанной зоны. когда М,-ЬЕ ср.завАнализ выражения 15) позволяет сделать следующие выводы.Зависимая характеристика выдержки времени имеет ступенчатый характер, причем ступень дискретизации по времени практически составляет 0,02 с.Выражение для крутизны характеристики выдержки времени может быть получено путем дифференцирования выражения (5) без учета символа целой части:И 002 Ур - Г 2вязав 1 вайса (6)а 2 м 2 ЛПолученное выражение показывает, что20 крутизна характеристики выдержки времени может изменяться в большей степени с изменением величины Л, и в меньшей степени с изменением значения Л,.25Наличие двух независимых аргументов (Л" и 2,.с,) дает возможность подбирать характеристику выдержки времени, проходящую через любые две заданныс ТОЧКИ (Уь гзав, И 2, зав ), т. е. практи чески с любой крутизной.Конструктивное построение данного реле вместе с осуществлением дистанционного измерения и формированием зависимой характеристики выдержки времени преду- З- сматривает также без существенных усложнений реализацию дистанционного органа с независимой характеристикой выдержки времени 1 мгновенного действия). Таким образом, описываемое устройство обеспечивает выполнение двухступенчатой дистанционной защиты и обладает комбинированной характеристикой выдержки времени.Уставка Уср независимой ступени защиты отстраивается от сопротивления защищаемой ВЛ Ул в соответствии с выраже- нием 0,85 17) и задается с помощью блока 20 дистанционной выборки, настроенного на числоХср.незПри к. з, в зоне действия независимой 55ступени, когда12 4 Лср.вез ф Ыф уср,нез сигналом с выхода блока 20 выборки размыкается ключ 32 во входной цепи счетчика 17. Кроме того, этим же сигналом через триггер 27 и блок 24 задержки производится сброс счетчика 17. Время действиянезавиСИмой ступени отстраивается от вре мени действия разрядников и набирается счетчиком 17, суммирующим импульсы 1 по одному за период) с выхода блока 20 выборки. В момент достижения этой суммой определенного, заранее выбранного, значения Л на выходе блока 21 временной выборки появляется сигнал, который свидетельствует об отсчете выдержки времени 1 нез Блок 35 совпадения, будучи подготовленным сигналом с выхода триггера 27, реализуется, и ступень срабатывает.Совокупность блоков 23, 29 н 34 используется для предотвращения срабатывания независимой ступени, когда при наличии к. з. для сопротивления Е на зажимах реле имеет местоасср, (Л (Ут. е. когда блок временной выборки приводится в действие неселективно. В этом случае сигнал с выхода олока 34 совпадения, воздействуя на триггер 27, блокирует стробированис Олока 35 совпадения. Формула цзооретснияДискретное реле сопротивления, содержащее число-импульсный преобразователь и блок сброса, входы которых подключены к выходам время-импульсных трансформаторов тока н напряжения, счетчики импульсов, счетный вход первого из которых соединен с выходами число-импульсного преобразователя, а вход сброса подключен к выходу блока сброса, блоки дистанционной выоорки, входы которых соединены с соответствующими выходами первого счетчика импульсов, и блоки совпадения, о т л и ч ающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем реализации независимой и зависимой характеристик выдержки времени, в него дополнительно введены блоки временной выборки, стробирующие триггеры, управляемые ключи и блоки задержки, причем входы блоков врсмснной выборки подключены к соответствующим выходам второго счетчика импульсов, счетный вход которого через последовательно включенные ключи соединен со счетным входом первого счетчика импульсов, выход первого блока дистанционной выборки подключен к одним из входов первого и второго стробирующих триггеров, выход второго блока дистанционной выборки соединен с одним из входов третьего стробируюцего триггера, выход третьего блока дистанционной выборки подключен к одним из входов четвертого и пятого стробирующих триггеров, входу управления первого ключа и счетному входу второго счетчика импульсов, выход первого блока временной выборки соединен с одним из входов первого блока совпадения, выход второго блока временной выборки подключен к одному из входов шестого стробиру 655010 10ющего триггера, а другие входы первого, третьего и шестого стробирующих триггеров соединены с выходом блока сброса и входами первого блока задержки и второго и третьего блоков совпадения, другие входы 5 второго и пятого стробирующих триггеров подключены к выходу первого блока задержки, другой вход четвертого стробирующего триггера соединен с выходом второго блока совпадения, другой вход которого 10 соединен с выходом пятого стробирующего триггера, выход первого стробирующего триггера подключен ко входу управления второго ключа, выход второго стробирующего триггера соединен с одним из входов 15 третьего блока совпадения, выход третьего стробирующего триггера подключен к одному из входов четвертого блока совпадения, другой вход которого соединен с выходом шестого стробирующего триггера, выход четвертого стробирующего триггера соединен со входом второго блока задержки и другим входом первого блока совпадения, а выходы третьего блока совпадения и второго блока задержки соединены со входом сброса второго счетчика импульсов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР202287, кл, Н 02 Н 3/40, 1966.2. Авторское свидетельство СССР425261, кл, Н 02 Н 3/40, 1974./7l 6 едактор А, Купряко Корректор Л. Брахнина ипография, пр. Сапунова. 2 Составитель Т, ЩегольковаТехред А. Камышннкова Заказ 188/5 Изд.220 Тираж 8651-1 Г 10 Государственного комитета СССР по делам изобретений113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписноеоткрытий