Устройство для дифференциальной защиты многообмоточного трансформатора с регулированием напряжения под нагрузкой

Союз Советски кСоциалистическикРеспублик О П И С А Н И Е :907665ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет нв делам изобретений и вткрытий(72) Авторы изобретения В,Д. Майоров и Е,М. Ульяницкий Ростовский-на-Дону институт инжене ов железнодорожного транспорта( 54 1 УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫМНОГООБМОТОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА С РЕГУЛИРОВАНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ ПОД НАГРУЗКОЙ 1Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты многообмоточных трансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой. Известно устройство для дифференциальной защиты многообмоточного трансформатора с регулированием напряжения под нагрузкой, содержащее датчики тока, формирователи рабочего и тормозного сигналов, блок сере- деления приращений, логический блок и исполнительный орган, в котором для отстройки от токов небаланса осуществляется торможение сигналом, полученным из токов плеч защиты, для отстройки от броское тока намаг" ничивания - торможение второй гармоникой тока включения трансформатора, а для отстройки от токов небаланса, вызванных регулированием напряжения под нагрузкой (РПН), выполненные с реагированием на производную (приращение) дифференциального сигнала 1).Недостатком известного устройстваявляется невысокая чувствительность,определяемая необходимостью отстройз ки от бросков тока при работе РПН.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является устройство для дифференциальной защитымногообмоточного трансформатора 2,содержащее трансформаторы тока, ких вторичным обмоткам присоединеныпреобразователи ток - напряжение,на выходе которых включены формирователь рабочего сигнала, формирователь тормозного сигнала и первыйкомпаратор, один из входов которогосоединен с выходом формирователятормозного сигнала, другой - с выходом положительных полуволн формироф вателя рабочего сигнала, выход отрицательных полуволн которого соединен с одним из входов Формирователятормозного сигнала, а выход пере907 бб 3менного сигнала формирователя рабочего сигнала через фильтры первой и второй гармоник рабочего сигнала и формирователи модуля подключены к первым двум входам второго компаратора, блок компенсации токов небаланса, подключенный своими входами ко входам первого компаратора и к выходу положительной полуволны формирователя рабочего сигнала, а выходом - ко входам первого и второго компаратора, логический элемент И, подключенный к выходам компараторов 1 2.Недостатком известного устройства является невысокие чувствительность и селективность при крайних положениях переключателя РПН и резкопеременном режиме работы защищаемого трансформатора.Цель изобретения - повышение чувствительности, селективности и стабильности. Указанная цель достигается тем, что известное устройство для дифференциальной защиты многообмоточного трансформатора с регулированием напряжения под нагрузкой, содержащее трансформаторы тока, к вторичным обмоткам которых присоединены преобразователи ток-напряжение, к выходам преобразователей присоединены выполненные на операционных усилителях Формирователь тормозного сигнала, формирователь рабочего сигнала, два компаратора, три формирователя абсолютных значений, фильтр первой гармоники, фильтр второй гармоники и элемент И, при этом выходы преобразоваЯО телей присоединены к входам Формирователей рабочего и тормозного сигналов, отрицательный выход формирователя тормозного сигнала соединен с одним из входов первого компаратора, другой вход которого соединен с положительным выходом первого формирователя рабочего сигнала через фильтр первой гармоники и второй формирователь абсолютных значений присоединен к первому входу второго компаратора и через Фильтр второй гармоники и третий Формирователь абсолютных значений присоединен ко второму входу второго компаратора, отрицательный выход формирователя рабочего сигнала соединен с входом формирователя тормозного сигнала и с инвертирующим входом третьего формирователя абсолютных значений, положительный выход формирователя рабочего сигнала соединен с неинвертирующим входом третьего Формирователяабсолютных значений, отличающеесятем, что, с целью повышения чувствительности, селективности и стабильности, оно дополнительноснабжено двумя интеграторами с ограничением выходного сигнала, приэтом входы первого интегратора соединены с положительным и отрицательным выходами третьего формирователя абсолютных значений, выход первого интегратора присоединен к неинвертирующему входу третьего формирователя абсолютных значений и третьему входу второго компаратора, входывторого интегратора присоединенык положительному и отрицательномувыходам формирователя тормозногосигнала, а выход второго интегратора присоединен к неинвертирующемувходу формирователя тормозного сигнала,На фиг,1 изображена принципиальная схема устройства; на Фиг,2 а приведены диаграммы, поясняющие принцип работы. устройства при включениитрансформатора под нагрузку (илитолчке нагрузки); на фиг.2 б - тоже,при переключении устройства РПН наодну ступень.При построении диаграмм учтеноинвертирующее свойство операционныхусилителей. Рабочий, тормозной сигналы и их сумма условно показанынесглаженными,Устройство работает следующимобразом,Вторичные токи защищаемого силового трансформатора 1 с трансформаторов 2-М тока поступают на преобразователи 5-7 ток-напряжение,напряжения выходов которых подаются на входы формирователя 8 рабочего сигнала и Формирователя 9 тормозного сигнала. Формирователь 8 рабочего (дифференциального) сигнала имеет выход 10 переменного сигнала, отрицательный выход 11 и положительный выход 12.Выход 10 переменного сигнала соединен со входами фильтра 13 первой гармоники и фильтра 1 ч второй гармоники рабочего сигнала, Выходы Фильтров включены на формирователи 15 и 16 абсолютных значений.Вы5 90766ходы этих формирователей соединеныс двумя входами второго компаратора17, еще на один вход которого подается напряжение уставки защиты,Этими блоками устройства осуществляется отстройка от броска тока намагничивания силового трансформаторапутем торможения второй гармоникойтока включения. Компаратор 17 срабатывает при отношении второй гармоники первичного тока к первой гармонике меньше 0,2 и, таким образом,обеспечивается отстройка от всех видов тока включения,Выходы положительной 12 и отрицательной 11 полуволн формирователярабочего сигнала подключены ко входамформирователя 18 абсолютных значений, положительный 19 и отрицательный 20, выходы которого связаны со , 20входами интегратора 21 с ограничением выходного сигнала, которое осуществляется ограничителем 22 (например, два кремниевых диода, включенные встречно-параллельно), а выход 25интегратора 21 соединен с неинвертирующим входом формирователя 18и третьим входом второго компаратора 17, При этом компаратор 17 подтормаживается от среднего значения 30тока небаланса, исключая излишниеего срабатывания при переключенииРПН,Благода".- такому включению интегратора 21, на выходе 19 формирователя 18 выделяется напряжение, пропорциональное приращению дифференциального тока, которое подаетсяна один из входов первого компаратора 23, 40 При внутреннем КЕ приращение тор,мозного сигнала также отсутствует и устройстео срабатывает при токе) къ 7н Б рег ст котоРый может составлять величину до 2,5 г. от 3 ноцВозврат интеграторов 21 и 26 в исходное состояние после снятия или уменьшения тока нагрузки осуществляется по входам 20 и 24,коэффициент передачи по которым принимается примерно вдвое меньшим,чем Тормозной сигнал формируется формирователем 9 тормозного сигнала путем суммирования положительных полу- волн напряжений с отрицательной полу волной напряжения, полученной с выхода 11 формирователя рабочего сигнала, При этом тормозной сигнал получается пропорциональным минимальной сумме положительных или отрицательных полуволн токов плеч защиты. При этом способе торможения при внутренних КЗ тормозной сигнал отсутствует. Положительный 24 и отрицательный 25 выход формирователя 955 тормозного сигнала связаны со входами интегратора 26 с ограничителем 27 выходного сигнала, выход которого соединен с неинвертирующим входом 5 6формирователя 9 тормозного сигнала,благодаря чему на выходе 25 последнего выделяется тормозной сигнал,пропорциональный приращению токанагрузки трансформатора, подаваемыйна второй вход первого компаратора23 на третий вход которого такжеподается напряжение уставки. Выходыкомпараторов 17 и 23 объединяютсяэлементом 28 И, с выхода которогоснимается сигнал на отключение трансформатора.При включении трансформатора поднагрузку (или резком броске нагрузки)в случае, если устройство РПН находится не в среднем положении ,например, в одном из крайних), появляется ток небаланса Знярет = ьОрег "Эисгр 1 а на выходе 19 формирователя 18 напряжение, пропорциональное его приращению, которое будет постепенно (за время 1-3 с) снижаться до нуля в результате действия интегратора 21, На выходе 25 формирователя 9 тормозного сигнала появится сигнал, пропорциональный приращению тока нагрузки, затухающий в результате действия интегратора 26 так же как и предыдущий. На входе компаратора 23 эти сигналы скомпенсируют друг друга и он не сработает.При переключении регулятора РПНпри полной нагрузке трансформатора Зное ток небаланса возрастает ступенями при каждом переключении РПН(подразумеваем что все переключения в рассматриваемый промежуток времени направлен в одну сторону) иврег ст -регст но. Р Р Ш -=Ь 3 Э П иращение тормозного сигнала при этом либо отсутствует, либо незначительно и устройство отстраивается от тока небаланса одной ступени РПН (с некоторым запасом) по уровню уставки. К моменту следующего переключенияРПН оказывается скомпенсированным напряжением выхода интегратора 21.по входам 19 и 24 формирователей 9 и 18.Дополнительной функцией интеграторов 21 и 26 является стабилизация по постоянному току формирователей 9 и 18, содержащих нелинейные элементы (диоды) и, следовательно, более подверженных влиянию колебаний температуры. Благодаря интеграторам, включенным в цепи отрицательной обратной связи Формирователей 18 и 9"1 их выходные напряжения в установившемся режиме четко поддерживаются на нулевом уровне, что повышает стабильность устройства.Уровень ограничения выходных напряжений интеграторов 21 и 26 устанавливается ограничителями 22 и 27, соответствующим номинальным токам трансформатора, При токах больших номинального, устройство переходит в режим обычного торможения.Использование новых элементов-интеграторов с ограничением повышает чувствительность защиты, позволяя отстраивать ее по уровню уставки толька от ОНА рег одной ступени РПН, Торможение йриращением тормозного тока в пределах нагрузочных токовтрансформатора повышает селективность устройства при включении трансформатора под нагрузку и колебаниях тока нагрузки. Включение интеграторов в цепи обратной связи нелинейных блоков-формирователя модуля рабочего сигнала и формирователя тормозного сигнала, стабилизирует последние и приводит к повышению стабильности всего устройства. Формула изобретения Устройство для дифференциальной защиты многообмоточного трансформатора с регулированием напряжения под нагрузкой, содержащее трансформаторы тока, к вторичным обмоткам которых присоединены преобразователи ток-напряжение, к выходам преобразователей присоединены выполненные на операционных усилителях формирователь тормозного сигнала, формирователь рабочего сигнала, два компаратора, три Формирователя абсолют 5 10 15 20 25 30 35 40 ных значений, фильтр первой гармоники фильтр второй гармоники и элемент И, при этом выходы преобразователей присоединены к входам Формирователей рабочего и тормозногосигналов, отрицательный выход формирователя тормозного сигнала соединенс одним иэ входов первого компаратора, другой вход которого соединенс положительным выходом первого формирователя абсолютных значений, выходпеременного тока формирователя рабочего сигнала через Фильтр первойгармоники и второй формировательабсолютных значений присоединен кпервому входу второго компаратораи через фильтр второй гармоники итретий Формирователь абсолютных значений присоединен к второму входувторого компаратора, отрицательныйвыход формирователя рабоцего сигналасоединен с входом формирователя тормозного сигнала и с инвертирующимвходом третьего формирователя абсолютных значений, положительный выходформирователя рабочего сигнала соединен с неинвертирующим входом третьего формирователя абсолютных эначений, о т л и ч а ю щ е е с я тем,цто, с целью повышения чувствительности, селективности и стабильности,оно дополнительно снабжено двумяинтеграторами с ограничением выходного сигнала, при этом входы первогоинтегратора соединены с положительным и отрицательным выходами третьего Формирователя абсолютных значений, выход первого интегратораприсоединен к неинвертирующему входутретьего Формирователя абсолютныхзначений и третьему входу второгокомпаратора, входы второго интегратора присоединены к положительномуи отрицательному выходам формирователя тормозного сигнала, а выходвторого интегратора присоединен кнеинвертирующему входу формирователя тормозного сигнала,1 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР Ь 649085, кл. Н 02 Н 3/28, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР 1" 647791, кл, Н 02 Н 3/28, 1975907665 оставитель Р, Су ехред Н.Бабинец аКорректор О. Била актор Н. П кова ПП "Патен п Уж д ул, Проектная,аз 608/64 Тираж 670 2 НИКПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раущс