Устройство для дифференциальной защиты трансформатора

Сеюэ СееетскнкСец 1 налнстнческнкРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 250477 (2) 2478736/24-07 с присоединением заявки Йо(23) Приоритет Н 02 Н 7/04 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(5 З) УДК 621, 316. .925:2088.8) Датр опубликования описания 250 7,79(72) Авторы изобретения Г.В.Бердов, М,М.Середин и А.В,Лебедев Южное отделение Ордена Октябрьской Революции всесоюзногогосударственного проектно-изыскательскогби научноисследоэательского института энергетических систем иэлектрических сетей Энергосетьпроект(71) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗИ 11 ИТЫТРАНСФОРМАТОРА Изобретение относится к области релейной защиты силовых трансформаторов и автотрансформаторов, в цепях дифференциальной защиты которых могут протекать апериодическис, трансформированные без апериодической слагающей и периодические броски намагничивающего тока, от которых по условию увеличения чувствительности защиты требуется повышенная отстройка.Известны устройства, предназначенные для дифференциальной защиты силовых трансформаторов и автотрансформаторов, в которых осущ ствляется изме- . рение промежутков времени между сосед ними импульсами в дифференциальном токе 1. Наиболее близким к предлагаемому пб технической сущности является устройство, которое содержит промежуточный трансформатор тока, ко вторичной обмотке которого подсоединены сопротивление и выпрямительный мост, к которому подключены последовательно соединенные формирователь прямоугольных импульсов, инвестор, селектор импульсов по длительности, орган запоминания сигналов, инверто) и выходное реле 2). Это устройство обеспечивает измерение бестоковых пауз в дифференциальном токе и сравнение их с заданной длительностью. Если длительность бестоковых пауз превышает заданную длительность, что имеет место в режиме включения трансформатора на холостой ход, сигнал на выходе устройства отсутствует.Однако при периодических бросках намагничивающего тока длительность бестоковых пауз может составлять 3-4 мс, поэтому уставку по длительности паузы для отстройки от периодического броска намагничивающего тока следует принимать 2,5-3 мс. В этом случае значительно повышаются требования к стабильности уставки по паузе, а также оказывается возможным замедление при переходных процессах короткого замыкания в зоне действиязащиты.Следует добавить, что при установившемся токе короткого замыкания во многих случаях возможна погрешность защитных трансформаторов тока до 30-40, при котором бестоковые паузы имеют порядок уставки (например, при коротком замыкании в зове действия защиты со стороныисточника питания в случае близкорасположенного мощного источника питания);В этом случае возможен отказ указанного устройства,Необходимость обеспечения отстройки от периодического броска намаг" .ничивающего тока, от которого известное устройство имеет недостаточнчо отсрочку, требует дополнительныхмероприятий, которые влекут за собойсущественные недостатки известного типа время-импульсной дифференциальной защиты.Например, в данном устройстве защиты.для обеспечения отстройки от периодического броска намагничивающего тока используется 5фильтр второй гармоники. В результате" этого при коротком замыкании в зонезащиты в тех случаях, когда магнитопроводы защитных трансформаторов тока"-насыщаются и в диФференциальном токе 20появляется вторая гармоника, происходит сильное загрубление защиты,ивозможен ее отказ.Цель изобретения - повысить надежность отстройки от всех видов 25бросков намагничивающего тока трансформатора и обеспечить фиксацию режима внутреннего короткого замыканияв широком диапазоне погрешности трансФорматоров тока. 30Это достигается тем,что в известном устройстве, которое содержитпромежуточный трансформатор тока, вторичная обмотка которого подключена кРезистору нагрузки и Выпрямительному 35мосту, соединенному с первичнойобмоткой трансреактора, ко вторичнойобмотке которого подсоединены пороговый элемент, логический элемент И,орган запоминания, орган сравненияимпульсов по длительности и выходное 40реле, дополнительно введены второйпороговый элемент, второй логический элемент И и форМирователь прямоугольнйх импульсов, соответствующихнечетным и четным полуволнам дифференциального тока; соединенный совторичной обмоткой промежуточноготрансформатора тока, причем выходчетких полуволн формирователя соединен с первыми входами логических 50элементов И, второй вход первого логического элемента И черезпороговыйэлемент, реагирующий на"полойигель-" " "ную полярность напРяжения навыходетрансреактора, а второй вход второго 55логического элемента И через порого-вый элемент, реагирующий на отрицатель ную "полярность,йапряжения на вы "-ходе "трайсреактора""подсоединены ковторичной обмоткетрансреактора, выход первого элемента И соединен спервым входом органа сравнения им"пульсов по длительности, вйход второго элемента И соединен с информацион" "ный" входом элемента Память ;вход установки нуля (стирающий вход) кото 5 рого соединен с выходом нечетных полуволн формирователя прямоугольных импульсов, а выход элемента Памятьсоединен со вторым входом органасравнения импульсов по длительности.Благодаря этому в органе сравненийимпульсов по длительности сравнивается длительность импульса между началомчетной полуволны и ее максимумом с длительностью импульса между максимумом четной полуволны и моментомначала следующей (нечетной полуволны). В результате данное устройство надежно фиксирует все виды бросков тока намагничивания, так как соответствующие временные характеристики четных полуволн бросков намагничивающего тока существенно отличаются от такихже времейных характеристик четных полуволн вторичного тока короткого замыкания при любых погрешностях защитных трансформаторов тока.На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг, 2 - потенциальная диаграмма работы устройства при токах короткого замыкания; на фиг. 3 - потенциальная диаграмма работы устройства при бросках намагничивающего тока; на Фиг. 4 - пример конкретного выполнения формирователя прямоугольных импульсов, соответствующих нечетным и четным полуволнам дифференциального тока.Предлагаемое устройство содержит промежуточный трансформатор 1 тока, резистор 2 нагрузки, выпрямительный мост 3, трансреактор 4, формирова" тели 5 и б прямоугольных импульсов, соответствующих положительной и отрицательной полярности напряжения транс- реактора, Формйрователь 7 прямоугольных импульсов, соответствующих нечетным полуволнам дифференциального тока, логические элементы И 8 и .9, элемент фПамять 10, орган 11 сравнения ийпульсов по длительности, выходное реле 12.Рассмотрим работу предлагаемого устройства.При протекании по. первичной обмотке 1 дифференциального тока, на резисторе 2 появляется напряжение, форма которого для различных случаев тока короткого замыкания и броскаНамагничквающего тока показана на потенциальных диаграммах (см.фиг,2 и 3). Напряжение Уг на резисторе 2 управляет работой формирователя 7.На вйходах четных (Вых,ч.) и нечетных (Вых. нч.) полуволн формирователя 7 появляются прямоугольные имйульсы; соответствующие нечетным (зжФ и четным у,ч) полуволнам (см. Фиг. 2,3). На выходах элементов 5 и б появляются прямоугольные импульсы 05У 6 (см фиГе 2 р 3)р собтветствующие положительным и отрицательнййполуволнам напряженияу на вторичной обмотке трансреактора 4.На выходах элементов И 8, 9 (см. фиг. 2 и 3) появляются прямоуголь- ные импульсы, соответствующие поло-" жительной (на выходе элемента 8) и отрицательной (на выходе элемента 9) полярности напряжения Уч в предеделах длительности четйой полуволны, поскольку первые входы элементов И 8 и 9 соединены с выходом четных полуволн формирователя 7. (0Прямоугольные импульсы, соответствующие положительной полярности напряжения Уц (в пределах длительности четной полуволны) подаются на первый вход органа 11 сравнения импульсов .5 по длительности.Прямоугольные импульсы, соответствующие отрицательной полярности на+ пряжения Уц (также в пределах длительности четной полуволны), пода ются на информационный вход элемейта Память 10. Прямоугольный импульс на выходе элемента 10 существует до прихода на вход установки нуля-им-пульса, соответствующего нечетной полуволне тока (см. Фиг, 2, 3). Импульсы с выхода элемента 10 подаются на второй: вход органа сравнения 11. Связи органа 11, обозначенные пунктиром, не входят в число сущест- З( венных признаков и определяются кой- кретным выполнением блоков 7 и 11.В зависимости от соотношения длительностей входных сигналов органа 11 на его выходе появляется сигнал, управляющий работой выходного реле 12.Как видно из потенциальных диаграмм на фиг. 2 при коротком замыкании длительность импульса на первом входе органа 11 (от момента начала40 четной полуволны до точ:и еемаксимума) равна или больше длительности импульса на втором входе органа 11 (от момента максимума четной полу- волны до момента начала нечетной 45 полуволны следующего периода) . В то ж время при любых видах броска намагничивающего тока (фиг.3) длительность импульсов на первом входе органа 11 меньше, чем на втором.Следовательно, разность длительностей импульсов на первом и вторЫм- входах органа 11 при коротком замыкании положительная или равна нулю, 55 а при бросках намагничивающего тока - отрицательная. В результате при коротком замыкании на выходе органа 11 появляется сигнал 1 , а при бросках намагничивающего тока 60 сигнал на выходе органа 11 отсутствует. Сигнал на выходе органа 11 носит импульсный характер, что определяется конкретным выполнением блока 11. Сигнал с выхода органа 1 65 5 675520при коротком замыкании йоступает навход выходного реле 12,Формирователь 7 (см. Фиг, 4) состоит из ограничивающйх"элементов 13и 14, пороговых элементов 15 и 16,элементов 17,18 и 19 выдержки времени на пропадание сигнала, Д-триггеров 20, 21 и 2 У, 23, логических элементов И-НЕ 24-29.При отсутствии сигнала на входеФормирователя 7на его выходах (вых.ч, вы, нч,выход устройства) сигналы имеют значения логического О.Предположим; что на вход формиро 1вателя 7 поступает периодический сигнал (например, синусоида), первая(нечетная) полуволна которого имеетположительную полярность. Сигнал ограничивается элементами 13 и 14 ипоступает на пороговый элемент 15,на выходе которого появляется сигналлогической 1. Этот сигнал вызывает срабатывание сигнала 19 выдержки времени йа пропаданиесигнала,на выходе которого появляется сигналф 1, который деблокирует Д-триггеры.Сигнал ф 1 на выходе элемента15 вызывает срабатывание Д-триггера20, 21. На выходе триггера 21 появляется сигнал 1 ф, а на выходетриггера 20 - 0, который будетблокировать работу второго Д-триггера (22, 23), пока на выходеэлемента 19 не появится сигнал 0,возвращающий формирователь 7 в исходное положение.Сигнал 1 ф на выходах триггера2,1 и элемента 15 вызывает появлениена выходе элемента 24 сигнала 0.На входе элемента 29 будет сигналОф (с выхода элемента 24) .и1 (с выхода элемента 27), чтовызовет появление на выходе элемента29 сигнала 1. При появлении навыходе элемента .15 сигнала 0 навыходе элемента 29 также появитсяОф 1. В дальнейшем при появлениисигнала 1 ф на выходе элемента 15сигнала на выхЫдеэлемента 29 будетпоявляться сигнал ф 1 ", соответствующий нечетным полуволнам тока навходе Формирователя 7.При приходе следующей (четной)полуволны на выходе элемента 16появляется сигнал 1. Так как навход элемента 26 с выхода триггера21 уже подается сигнал 1, то навыходе элемента 26 появится .0,который вызовет появление на выходеэлемента 28 сигнал 11, В дальнейшем при каждом 1 ф на выходеэлемента 16 на выходе элемента 28будет появляться 1, что соответствует появлению ,четных полуволнна входе формирователя 7. Если навход Формирователя 7 перестает поступать сигнал и" Прекращают работы пороговые элементы 15 и 16, то на высоде элемента 19 с выдержкой времени появится сигнал ф 0, который возвратит Формирователь 7 в исходное состояние,В случае если" первая полуволна входного сигнала имеет отрицательную полярность, формирователь работает 5 "аналогично.формирователь 7 может быть реали" зован также на основе использования распределителей сигналов, которые распределяют последовательность вход ных сигналов во времени по различным выходам (каналам) .Данное устройство обеспечивает надежную отстройку от всех видов броска намагничивающего тока - апериодического, трансформированного без апериодической составляющей и периодического обеспечивает надежную Фиксацию режима короткого замыкания в зоне действия дифференциальной зашиты при насыщении защитных трансформаторов в стационарных и переходном режимах и наибольших возможных их погрешностях.Формула изобретенияУстройство для дифференциальнойзащиты трансформатора, содержашее промежуточный трансформатор тока, 30 вторичная обмотка которого подключена к резистору нагрузки и выпрямитель- ному мосту, соединенному с первичнойобмоткой траисреактора, йо вторичнойобмотке которого подсоединены поро говйй элемент, логический элемент И, орган запоминания, орган сравнения импульсовпо длительности ивыходное реле, "о т л и ч а ю ш е е"с я тем, что, с целью повышения на дежности отстройки от бросков на)магничиваюшего тока трансформатораи обеспечения фиксации режима внутреннего короткого замыкания в широком диапазоне погрешностей трансформаторов тока, в него дополнительновведены второй пороговый элемент,второй логический элемент И и формирователь прямоугольных импульсов,соответствуюших нечетным и четнымполуволнам дифференциального тока,соедяненный со вторичной обмоткойпромежуточного трансформатора тока,причем выход четных полуволн формирователя соединен с первыми входами логических элементов И, второйвход первого логического элементаИ через пороговый элемент, реагирующий на положительную полярностьнапряжения на выходе трансреактбра,второй вход второго логического элемента И через пороговый элемент,реагирующий на отрицательную полярность напряжения на выходе трансреактора, подсоединены ко вторичнойобмотке трансреактора, выход первого элемента И соединен с первымвходом органа сравнения импульсов подлительности, выход второго элемента И соединен с информационным входом элемента ф 1 Памятьф, вход установки нуля (стирающий вход) которого соединен с выходом нечетныхполуволн формирователя прямоугольных импульсов, а выход элементаПамятьсоединен со вторым входом органа сравнения импульсов подлительности. Источникиинформации, принятыево внимание при экспертизе1. Патент Великобритании9 1266186, кл. Н 02 Н 7/04, (К 2 К).2, Авторское свидетельство СССР9 266909, кл. Н 02 Н 7/04, 1970.675520 Составитель В.Зимаковктор О,Стенина Техред М.Петко Корректор О,ковинскаяз 4324/46е 0 Филиал ППП Патент, г.уж д,ул.Проектная,. Тираж 856ИПИ Государственногоо делам изобрЕтений5, Москва, Ж, Рау Подписнокомитета СССРоткрытийская наб., д. 4/5