Устройство с диагностикой для резервной защиты лэп

Изобретение относится .к электро- "з - М 9,д 7энергетике, аименнок технике редей- с= с+ д Ь,ной защиты, и может найти применение с= т,.а .=4 =. 4,для защиты линий с ответвлением., 5 Элементы ВРЕМЯ 8-40 в отличи 14 отЦель изобретения - повышение чув- остальных работают на возврат:ствительности и увеличение надежно( аюсти. где С " время необходимое для сра 41 7На Фиг.1 представлены преобраэова- батывания устройства во время диаг"и;тели; на фиг.2 - фазосдвигающие схе ностирования блокирующего органа.мы, на фиг.З - логические элементы. Генератор 42 импульсов выдает одинНа фиг.1 изображены преобразова- импульс за весь период Т диагностиро тели напряжения 1, 2, 3 и тока 4, 5, вания (Т = 24 ч).Устройство содержит также логичесганы 7, 8, 9 выделения реактивной . 15 кий элемент ИЛИ 43, выходом подсоеди, составляющей тока (ОВРС) и органы 10, ненный к элементам И 19, 21, элементу.12 фиксации приращения тока ВРЕМЯ 27 и элементу ИЛИ 44; входом(ОФПТ) для этих Фаэ причем преобра- подключенному к входу блока 20, логизователи подключены к органам 7, 8, ческие элементы НЕ 45-48 источник9, а последние - к органам фиксацииф 20 опорного напряжения 49, выходом подпороговые элементы 13-16, Фазосдвига- ключенный к входу дифференциальногоющая 90 -я схема 17, логические эле- усилителя 50, блокирующий орган 51,менты И 18-24, элементы ВРЕМЯ 25-41. выходом подключенный к входу элеменВремена работы элементов вычисля- та ВРЕМЯ 25 исполнительный орган25 подключенный входом к выходу элемент , + д С,та ВРЕМЯ 25, выключатель 53 линии,й 5 1ф феле 54где С, - время самоазапуска нагрузки выходом подключенный к входу рн ч/; положения "Включено выключателя лилинии;-дс, - время запаса, дг. = 1 с нии сигнализирующее устройство 55,9 И 30 входом подключенные к входу блока 3,г 6то ители 56-63 контакты 64где - р- в емя срабатывания каждого реле-повтор1прир - низ органов Фиксации прир -прира- и 65 реле 56 вход которого подключеУк выходу элемента И 22, контакты 66 д " время запаса, ьг; = 0,5 с;71 реле 57, контакты - реле72-77 еле 589 дконтакты 78-83 реле 59, контакты 84й 7 З 59 35реле 60, контакты 85 реле 61, контакгде сз - время задержки сигнала орга" ты 86 реле 62, контакты 87-89 реленом выцеления реактивной составляю- . 63, кнопка 90 ручного запуска диагноскол ку в этом органе стирования устройства, кнопка ручю его ст ойсодержатся Фипьтрь 1, поэтому и есть 40 ной проверки сигнализирующего устро -разница во времени поступле ния на ствах трехразрядный реверсивный счетвход и появлении на вьвиоде сигнапов) чик 92 с разрешающим входом дешиф 9время запаса, Ь=02 с ратор 93 с тремя входами и шестью вы"ходами резисторы 94 и 95 общей28 75 Д 7оточкой подключенные к.входу 90 -й:29 д 77где- время, необходимое для воз- схемы 17.25ВРЕМЯ 30-33 в ис- На фиг,2 изображены фазосдвигающиевращения элементовсхемы 96-99, аналоговые перемножите-.Кодное положение,ли сигналов 100, 101, дифференциаль" 0, 47нойГДЕ 4 - ВРЕМЯ, НЕО ХОДИМОЕз для успо" ный усилитель 102 фильтр постоянащения составляющей 103 инерционное звенокоения органа Фиксации приращениинвертор 104 и сумматор 105.тока, г.4 = 30,сНа фиг.З изображены логическиеа .51Ь а 51И-НЕ 106-108 логическийгде - время, необходимое для диаг- элементы Иностирования органа фиксации прира зл1лемент НЕ 109.Устройство работает следующим общения тока,+= а + м разом.В нормальном режиме сигналы оттока фазы А поступлн)т в ОВГС тока 1и ОфПТ 10 (см, фнг.1). В ОВРС 7 сигналы поступают через Фаэосдвигающиесхемы 96-99 (см. Фиг.2) на входы ана 5логовых перемножителей сигналов 100",и 101. На дифФеренциальном усилителе102 перемноженные сигналы вычитаются,Из сигнала с выхода усилителя 102 выделяется постоянная составляющая вфильтре 103. Параметры Фазосдвигающихсхем подобраны так, что этот сигналпропорционален реактивной составляющей тока линии= К 1, з 1 пу,15где 1, - ток нагрузки линии,н угол сдвига Фазы тока нагрузки относительно напряжения;К, - коэффициент пропорциональностии,Далее он поступает ца вход ОФПТ, цавыходе которого сигнал равен) К), + Ке, 2)где К, К , К- коэффициенты, зависящие от параметров элементов схемы.Как видно из Формулы (2) сигналпри появлении приращения почти мгновенно, увеличивается до велцчицы 13,а потом уменьшается по экспоненте.Пороговый элемент 14 в момент приращения срабатываат и остается в та-ком положении в течение времени йкоторое определяется величиной приращения Ы, здп(н, параметрами схемыинерционного звена-инвертора Т и нап;ряжением возврата порогового элемен- .ввта 13 д р причемс, = -Т 1 п(1 + --- - - - ). (3))ч 1КК 13, КЭто позволяет отстроиться от токов самозапуска нагрузки линии повремени. Если приращение тока возникло при включении выключателя линии,то блокирующий орган запрещает подачусигнала на ВРЕМЯ 25 до тех пор, пока 45пороговые элементы 14-16 не возвратятся в исходное положение. Послеэтого схема готова к работе. ЭлементВРЕМЯ 26 необходим для запоминанияотключенного состояния выключателя 5053 на время с,б, так как измерительные органы срабатывают с небольшимзапаздыванием ЬС.Когда нет,изменений тока линии,при любой его величине пороговые элементы 14-16 не срабатывают.В режиме холостого хода устройство не срабатывает, так как нет иэи цеццй реактивного тока линии. Если прц этом возникает КЗ за трансформатором с наименьшей мощностью из подкпк)чеццых к данной ЛЭП, то устройство сработает, так какгде 1 1) - реактивная составляющая приращения максимальной нагрузки линии1, - ток срабатывания защиты;К, - коэфФициент отстройки.мннОфПТ Фиксирует ток 1, пороговый эцемецт срабатывает. Параметры инер- ционного звена-ицвертора и уставка реле времени-элемента ВРЕМЯ 25 подобраны гакцми, чтобы сохранялось нера нецстворвгде С - время, в течение которогопороговый элемент остаетсясработанным.Если линия включается без нагрузки, то приращение тока мало и защитаце работает. Если линия нагружена ипо цей протекает ток 11то устройство не срабатывает. Если в этомрежиме возникает КЗ за маломощнымтрансформатором ответвления, то навыходе (ОВРС) появится сигналгце 1 нток нагрузки линии доаварийного режима,(, - угол между напряжением итоком доаварийцого режима.В ОФПТ сигнал 1, з 1 прн поступалдо возникновении КЗ, поэтому он фиксирует приращение 1 , и пороговыеэлементы 14-16 подают сигналы в блокирун)щий орган 51, элемент ВРЕМЯ 25,а исполнительный орган 52 по окончании работы элемента ВРЕМЯ 25 отключает линию.В случае возникновения КЗ эа тран"сформатором с наибольшей мощностьюток КЗ и приращение этого тока к нагрузке будут большими и защита отключит линию.,Аналогично устройство работаетпри полной нагрузке линии.Легко показать, что чувствительность предложенной защиты выше чувствительности известного устройства:-ток срабатывания предлагаемой защи 1383458ты отстраивается от приращения реактивного тока:х зпЧ,5-ток срабатавания известного устройства в общем случае отстраивается отувеличения полного тока линииКоэффициенты чувствительности соответственно равнымин ,М1 к 1 кзК = -т - = - " ";магс 1 к Котс1 нтк ЙР мн1 кэ 1 к 1К 2 15д 12., К, 41Таким образом, предлагаемая защита чувствительней из:вестного устройства в 1/зхп Ц, раэ (эта величина достигает в типичных случаях до десяти . 20,и больше).Диагностика устройства работаетследующим образом. Оцин раз в суткигенератор импульсов 42 посалает сиг нал через элемент ИЛИ 44 на прямойсчетный вход счетчика 92, которай.переходит в,состояние, при которомдешифратор 93 подключает. первый выход. Элемент ВРЕМЯ 35 задержит сигналпервого выхода дешифратора 93 на время й . После этого реле-повторители57 и 60 подключат второй вход первого ОВРС тока через фаэосдвигающуюсхему 17, резисторы 94, 95 к выходупреобразователя напряжения 1, а вьходпорогового элемента 14 подключаетсяк элементу ВРЕМЯ 28, Ослабленный резисторами 94, 95 и сдвинутый на 90сигнал поступает на второй вход ОВРСтока на вакоде которого появляется940постоянное напряжение. Если из-за неисправности напряжение, снимаемое сОВРС тЬкане равно опорному напряжению источника 49, тс на выходе дифференциального усилителя 50 появитсясигнал; в результате чего сработает,15пороговый элемент 13 и через замкнутые контакты 70, 65 запускает элементы ВРЕМЯ 27. Через время С ., сигналпоступит на элемент ИЛИ 43 и на сиг"нализирующее устройство 55. После 50срабатывания реле-повторителей 57 и60 через времяначнут работатьэлементы ВРЕМЯ 30-33, На выходе элемента И 22 появится сигнал через вре"мя Са , который заставит сработать 55реле-повторитель 56, Оно будет сработаиным в течение времени т -со,необходимого для проверки ОФПТ. При замыкании контакта 64 (контакт 65 размыкается) часть резистора 94 шунтируется, т.е, имитируется минималь- ноЕ приращение реактивного тока, необходимое для срабатывания ОФПТ 10 и порогового элемента 14, На выходе элемента И 23 появится сигнал через времяЭтот сигнал будет присутствовать в течение времени , - . Если ОФПТ расстроен либо неработоспособен, то через8 - время работы элемента ВРЕМЯ 28 - не поступит сигнала на первый вход элемента И 18, а на первай вход элемента И 19 сигнал поступит, Через время С з сигнал поступит на вторые входы элементов И 18 и 19. Сработает элемент И 19, и сигнал о неработоспособности ОФПТ поступит через элемент ИЛИ 43 на сигналиэирующее устройство 55. Если ОФПТ работает правильно, с необходимой точностью, то он должен быть сработанным в течение времениСщ +"р При этом на первый вход элемента И 18 поступает сигнал через время а на первый вход элемента И 19 сигнал не проходит. Через времясработает элемент И 23 и поступит сигнал на вторые входы элементов И 18 и 19. При этом сработает элемент И 18 и подаст импульс через элемент ИЛИ 44 на счетчик 92, который переключится и подключит второй выход дешифратора 93, Одновременно контакты бб, 67-7.1 вернутся в исходное положение, а кон такты 72-77 подключат комплект ОВРС, ОФПТ и порогового элемента фазы В в режим диагностирования через время С -С в . Через время с 8 контакт 84 подключит пороговый элемент фазы А в работу. Это время необходимо для успокоения ОФПТ, а задержка комплек.та фазы В на время с необходима для того чтобы в работе при диагностировании всегда находились два комплекта. Аналогично комплекту фазы А происходит проверка комплектов фаз В и С. По окончании последнего подклю" чается четвертай выход дешифратора, Через , - время работы элемента ВРЕМЯ 41 - на пятый вход элемента ИЛИ 44 поступит сигнал, который в результате подключит пятый выход дешифратора к реле-повторителю 63, Зам" кнутся контакты 87-89 реле-повторителя 63. На вход блокирующего органа подключится сигнап. Через время йдолжен сработать исполнительный орган. В случае, если какая-то цепь цдрушена и на выходе исполнительного органа не появилось сигнала, то через время с, появится сигнал на вто ром входе элемента И 21 (на первом входе уже присутствует сигнал о не- срабатывании исполнительного органа), Он сработает и подаст сигнал через элемент ИЛИ 43 на сигнализирующее устройство.Если все цепи исправны, то на первом входе элемента И 20 появится сигнал, а на первом входе элемента И 21 он.исчезнет, и при поступлении сигнала с элемента ВРЕМЯ 34 сработает элемент И 20, который подаст сигнал через элемент ИЛИ 44 ца счетчик 92. При этом он перейдет в следующее положение, которому соответствует шестой подключенный выход дешифратора, В этом состоянии устройство диагностирования находится до тех пор, пока не придет следующий импульс с генератора 42.через время с или от кнопки 90 ручного запуска диагностирования устройства.В момент диагностирования блокиру" ющего органа 51 элемента ВРЕМЯ 25 и исполнительного органа 52 может слу 30 читься КЗ за одним из трансформаторггв ответвлений, в результате чего сработает пороговый элементы 14 (15, 16). Этот сигнал поступит на второй вход элемента И 24 (на первом входе сиг нал уже присутствует). Оя сработает и подаст сигнал на реверсивный вход счетчика, которы перейдет в состоя" ние, соответствующее подключенному четвертому выходу дешифратора. Кон-. 40 , такты 87, 88 и 89 вернутся в исходное положение и начнут работать блокиру. ющий орган 51 и элемент ВРЕМЯ 25, и через время 1 исполнительный орган 52 подаст сигнал на отключение выклю чателя 53. Далее, через время работы элемента ВРЕМЯ 41 с 4, с его выхода поступит сигнал на пятый выход эле- . мента ИЛИ 44. Этот сигнал переключит счетчик и подключит ггятый выход де; 50 шифратора 93. После этого начнется уже описанный процесс диагностирования блокирующего органа, элемента ВРЕМЯ 25 и исполнительного органа 52. Ф о р и у л а и з о б р е т е н н я1. Устройство с диагностикой длярезервной защиты ЛЭП, содержащее измер цтельцые ггреобразоггателгг тока и наггрггжеггия, оргаггг 1 г Фиксации приращения тока, блокггрунгггцггг орган, подключенный выходом к входу первого элемеггта ВРЕМЯ, выход которого подключец к исполнительному органу, реле положения "Включено" выклгочателя, вы. ход которого через второй элемент ВРЕМЯ подключен к первому входу блокирующего органа, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения чувствительности и надежности, в него дополнительно введены первый дифференциальный усилитель, подключенный инвертирующим входом к источнику опорного напряжения, а выходом через первый пороговьв элемент, вклгочеццые параллельно замыкающие контакты первого, второго,. третьего и размыкающий контакт четвертого реле-повторителей - к входу третьего элемента ВРЕМЯ, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ,а выхОд последнего подключен к сигнализирующему устройству, четвертыйэлемецт ВРЕМЯ, подключенный входом кобъединенным выходам переключающихконтактов пятого, шестого и седьмогореле-повторителей, соответствующих замьгкагощггм коггтакФам, входы переключагощих контактов пятого, шестого и седьмого реле-повторителей подключены соответственно к выходам первого, второго н третьего пороговых элементов, выход четвертого элемента ВРЕМЯ подключен к первому входу первого элемента И и через первый элемент НЕ - к первому входу второго элемента И, пятый элемент ВРЕМЯ, подключенный входом через включенные параллельно замыкающие контакты второго, третьего и четвертого реле-повторителей к .плюсу источника оперативного питания, а выходом - к входам шестого, седьмого, восьмого и девятого элементов ВРЕМЯ, выход седьмого элемента ВРЕМЯ подключен через второй элемент НЕ к второму входу третьего элемента И, первый вход которого подключен к выходу шестого элемента ВРЕМЯ; выход третьего элемента И подклю" чен к входу первого реле-повторителя выход восьмого элемента ВРЕМЯ подключен к первому входу четвертого элемента И, к второму входу которого подключен выход девятого элемента ВРЕМЯ через третий элемент НЕ, выход четвертого элемента И подключен кл(ык(1(ощим контактам, вход второго переключающего контакта восьмого реле- повторителя подключен к вь(ходу исполнительного органа первый выход второго переключающего контакта восьмого выключателю линии, второй выход, соответствующий замыкающему контакту, подключен к первому входу пятого элемента И и через четвертый элемент НЕ к первому входу шестого элемен"та И, выход которого подключен к четвертому входу первого элемента ИЛИ,вторые входы пятого и шестого элеменмент ВРЕМЯ и замыкающий контакт восьмого реле-повторителя к плюсу источника оперативного тока, генератор импульсов, подключенный к первому входу второго элемента ИЛИ, к второму и,третьему входам которого подключенысоответственно выходы первого и пятого элементов И, выход второго эле-,мента ИЛИ подключен к прямому счетному входу реверсивного трехразрядного счетчика, выходы которого подключены соответственно к входам дешифратора на шесть выходов, первый,второй, третий выходы которого подключены соответственно к четырнадцатому, пятнадцатому, шестнадцатомуэлементам ВРЕМЯ через одиннадцатый,двенадцатый, тринадцатый элементыВРЕМЯ, выходы которых подключены также соответственно к второму, третьемуи четвертому реле-повторителям, выходы четырнадцатого, пятнадцатого,шестнадцатого элементов ВРЕМЯ подклю"чены соответственно к пятому, шестому й седьмому реле-повторителям, четвертый выход дешифратора подключенчерез семнадцатый элемент ВРЕМЯ кчетвертому входу второго элементаИЛИ, пятый выход дешифратора подключен к входу восьмого реле-повторителя и первому входу седьмого элемента И, второй вход которого подключенк объединенным выходам переключающихконтактов пятого, шестого и седьмогореле-повторителей, соответствующихзамыкающим контактам, выход седьмогоэлемента И подключен к реверсивномувходу счетчика, к инвертированномусинхронизирующему входу которогоподключен выход первого элемента. ИЛИ,шестой выход дешифратора не задействован пятый вход второго элеменвторым входам первого и Второго элементов и Выход второго элемента Иподключен к второму Входу первогоэлемента ИЛИ, измерительные преобразователи напряжения фаэ А, В, С подключены соответственВ(о к первым вхо- реле-повторителя, соответствующийдам первого, второго и третьего орга- размыкающему контакту, подключен кснов выделения реактивной составляющей,тока, к вторым входам которых под,и третьего органов выделения реактив;ной составляющей тока подключены со - тов И подключены через десятый элеответственно к второму третьему и,четвертому пороговым(элементам со,ответственно через первь(й, второй итретий органы фиксации приращения тока, выходы первого, (зторого и третьего органов 1 зыделения реактивной составляющей тока также подключены соответственно через замыка(ощие контакты двторого, третьего и чет(зертого релеповторителей к неинвертирующему входу первого дифференциал 1 ьного усилителя, преобразователи напряжения фаз А,В, С подкпючены соответственно череззамыкающие контакты второго, третьегои четвертого реле-т(с(вторителей к делителю напряжения., состоящему из первого и Второго резисторов, часть первого резистора шунтирована замыка 135щим контактом первого реле-повтори"теля, выход делителя напряжения подключен через первую фазоповоротнуюсхему и соответственно замыка 7 ощиеконтакты второго, третьего и четвертого ре 11 е-т(овторитР 1 ей к вторым входам первого, второго и третьего органов Вь.,т,елени 5 т реактивной сос гавляющейтока, третий вход первого элементаИЛИ подкл(очен через замь(кающиц конта 1(т первой кнопки к пл(осу источникаОперативного тока выход первого переключа(ощего контакта Восьмого релеповтор 1(теля,под 1(л(очен к Второму ВхоДу блоккру(ощего Органа пер вь 1 вход" переключающего контакта Восьмого ре 5 Оле-повторителя, соответствующий егозамыкающему контакту подключен кпл(осу источнику огератинного тока,а ВТОРОЙ 1 КОД с О О( В Р ГстВ У(оЩ 1(Й Р а змьйкающсму 1(Г 7(такту, 1(ОДклю 1 ен к Обт:Рдинеь 1 и(г( .:В(копам 1(ереп(о(а(оп(11 х конТактОВ ПВТСГО 11 В С(ОГО 51 ОР 1. 1(ОГГ. реле новтОР(1 теп(ей, Г(отВетст 71 УВВ( Разта ИЛИ подключен через кнопку ручного запуска диагностирования устройства к плюсу источника оперативного тока.2. Устройство по п.1, о т л и ч а 5 ю щ е е с я тем, что каждый из органов выделения реактивной составляющей тока содержит вторую, третью, четвер" тую, пятую фазоповоротные схемы, вхо" 1 О ды второй и третьей фазоповоротных схем соединены и соответствуют первому входу органа выделения реактивной составляющей тока, входы четвертой и пятой фазоповторных схем соединены и соответствуют второму входу органа выделения реактивной составляющей тока, выходы второй и четвертой фазоповоротных схем подключены соответственно к первому и второму входам первого аналогового перемножителя сигналов, а выходы третьей и пятой фазоповоротных схем подключенысоответственно к первому и второмувходам второго аналогового перемножителя сигналов, выход последнего подключен на инвертирующий вход второго дифференциального усилителя, не- инвертирующнй вход которого подклюе чен к выходу первого аналогового перемножителя сигналов, выход второго дифференциального усилителя подключен к входу фильтра постоянной составляющей, выход последнего соответ" ствует выходу органа выделения реактивной составляющей тока, каждый из органов фиксации приращения. тока содержит инерционное звено-инвертор, подключенный к второму входу сумматора, первый вход которого соединен с входом инерционного звена-инвертора и соответствует. входу органа фик" сации приращения тока, а выход последнего - выходу сумматора.3. Устройство по пп.1 и 2, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения времени блокирования, блокирующий орган выполнен на КБ- триггере и логических элементах ИНЕ и НЕ, Б-вход КБ-триггера является первым входом блокирующего органа, К-вход КБ-триггера объединен с третьим входом элемента И-НЕ и является вторым входом блокирующего органа, прямой выход КБ-триггера подключен к второму входу элемента И-НЕ, инвер" сный выход КБ-триггера через элемент НЕ подключен к первому входу элемента И-НЕ.1383458 4(Ю Составитель В.ПлТехред И.Попови ико Редакт ор Т. Иванов к оррек каз 3052ВИИ 3 одписно ного к ении и о Раушск роиэводственио-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираосударств ам иэобре сква, Жтета Срцтийиаб.,