Устройство для контроля исправностисоединительных проводов продольнойдифференциальной токовой защитылинии электропередачи

О П И С А Н И Е (118 И 387ИЗОБРЕТЕНИЯ Сова Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 07.03.81 53) УДК 621.316.9=.Фыр о делам изобрете открытии М.Я ТРл ВИЧРСОнаучно.нссле 2) Автор изобретени 1) ЗаявительЮ. И, КедяровГорьковское отделение ордена Октябрьской Ревного государственного проектно-изыскательскогодовательского института энергетических системсетей Энергосетьпроект электрических) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИСПРАВНОСТОЕДИНИТЕЛЬНЫХ ПРОВОДОВ ПРОДОЛЬНОЙДИффЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫЛИНИИ ЗЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите электрических сетей, и может быть использовано для контроля исправности соединительных проводов продольной дифференциальной токовой защиты линии электропередачи.Известно устройство для контроля исправности соединительных проводов, основанное на принципе наложения постоянного тока на переменный 1.Недостатком этого устройства является значительное время действия, что не позволяет получить время срабатывания защиты менее 0,045 с при токах к. з., соизмеримых с номинальным током линии,Наиболее близким к изобретению является устройство для контроля исправности соединительных проводов продольной дифференциальной защиты линии электропередачи, содержащее источник постоянного тока, установленный в одном из полукомплектов защиты и включенный последовательно в цепь соединительных проводов, и установленные в каждом из полукомплектов защиты резистивный шунт, включенный между одним из выводов вторичной обмотки разделительного трансформатора и соединительным проводом, источник опорного напряжения, измерительный элемент минимального напряжения, первый вход которого подключен к резистивному шунту, цепочки пз последовательно соединенных элемента времени и расширителя импульсов, и исполнительный элемент,выход которого включен в логические цепи защиты 2.Устройство имеет следующие недостатки: 1. Отсутствие возможности фиксировать 10 как установившиеся, так и многократноповторяющиеся (перемежающиеся) замыкания соединительных проводов. Фиксирование этого вида повреждений необходимо для защиты с компенсацией падения на,; пряжения в соединительных проводах, таккак для такой защиты опасны и обрыв, и замыкание проводов.Для защиты нечувствительных к коротким замыканиям соединительных проводов 20 (например, типа ДЗЛ) опасен режимвосстановления исправности после короткого замыкания и многократно повторяющееся к. з.2. Низкая чувствительность устройства,вызванная необходимостью отстройки от переменной слагающей переходного процесса в токе контроля, длительность первых периодов которой может быть отлична от длительности периода чястоты 50 Гц. Та 811387кая отстройка неооходпма с целью предотвращения кратковременных сбрасываний устройства контроля в переходных процессах короткого замыкания на защищаемой линии электропередачи, так как апериодическая составляющая тока к. з. может быть противоположна по знаку току контроля и ско:ч 1 пснсировять еГО. 11 изкяя 11 Вствительность устройства контроля опасна тем, что при замыкании соединительных проводов через переходное сопротивление, нс приводящем к срабатыванию защиты, сн 55 женис уровня тока контроля на полукомплектах, где отсутствует вспомогательный источник пОстОяннОГО тока, м 05 кет Окязатьс 5 нсдостаточным для срабатывания устройства контроля, но при наличии такого замыкания возможен отказ в действии защиты при к. з, на защищаемой линии электропередачи,Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение чувствительности устройства.Указанная цель достигается тем, что в устройство для контроля исправности соединительных проводов продольной дифференциальной токовой защиты линий электропередачи, содержащее источник постоянного тока, установленный в одном из полукомплектов защиты и включенный последовательно в цепь соединительных проводов, и установленные в каждом из полукомплсктов защиты резпстивный шунт, включенный между одним пз вызадов вторичной обмотки разделительного трансформатора и соединительным проводом, источник опорного напряжения, измерительный элемент минимального напряжения, первый вход которого подключен к рсзистивному шунту, цепочку из последовательно соединенных элемента времени и расширителя импульсов и исполнительный элемент, выход которого включен в логические цепи защиты, в какдый из полукомплсктов дополнительно введены измерительный элемент максимального напряжения, два элемента ИЛИ, вторая цепочка из последовательно соединенных элемента времени и расширителя импульсов, третий элемент времени и резистор, а разделительный трансформатор снабксн дополнитсльной обмоткой, включенной параллельно указанному резистору, причем первый вход измерительного элемента максимального напряжения соединен с первым входом измерительного элемента миню 5 яльного напряжения, вторые входы указанных измерительных элементов соединены между собой и подключены к источнику опорного напряжения через указанную паргллельную цепь из резистора и дополнительной обмотки разделительного трансформатора, а выходы этих измерительных элементов подключены к входам первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к Входам я 1 П 15 20 2,1 30 .5 д 40 5(5 дЭ Е 65 первой и второй 5 Сп 05 ек из последовател 5,- по соединенных элемента времени и расширителя импульсов, выход п.рвой пз этих сепочск подключен к первому входу второго элемента ИЛИ., ко второму входу которого чсрс" трети;: элемент вре 55 еп 5 О слючсп Выход 55 тоэоп из указанных цспоч к, а вгход второго э,ссита ИЛИ сосдинсн г 55 ходол 5:5 с,50 лпппсл.Ного элемента.Сущность изобретения поясняется чертскахц 5, где на фпг. 1 изображена фупкциопальная схема устройства; на фиг. 2 формы сигналов в характерных точках схемь: прп обрыве сос.цНптсльных проводов; на срн. 3 - то жс, при их коротком замыкании; ня фиГ. 4 -- то же, В режиме с током нагрузки защищаемой линии при исправных соединительных проводах; на григ. 5 - -то же, при коротких замыканиях па защшцаемой линии; на фиг, б - то же, в полукомплектс устройства, где установлен источник постоянного тока (переда 50- шпй полуОмплскт) 55 ри коротко замыкании соединительных проводо 55 и наличии ТОКЯ ПЯГПУЗКП ЗаПИПа(".Ой Г 5 И 55 И 55; На фпг. 7 - то же, для полукомплекта устройства, где нет источника постоянного тока (приемный полукомплект); на фиг. 8 - то жс, при обрыве соединительных проводо 55; на фпг, 9 и 10 - то жс, п 5 И коротком замыкании соедип 55 тсг 5 ьсых проводов через псрсходнос сопротпвлспис соответственно для передающего и приемного полукомплсктоь устройства, на ф 55 Г. 11 и 12 - один сц 5 кл кратковременного к. з. соединительных проводов с последую 5 цим восстановлением исправности для передающего и приемного пслукомплектов соответственно,Устроиство содержит соединительные проводя 1, рсзпстивпыс шунты 2 и 3, конденсаторы 4 и 5, вторичные обмотки б и 7 разделительных трансформаторов 8 и 9, ввсденныс допо;нителы 5 ыс Оомотки 10 и 11 этих трансформаторов, полукомплекты 12 и 13 продольной дисрференциальной токовой защиты линии электропередачи (для упрощения на чертежах пе показаны линия, сс трансформаторы тока и выключатели), резисторы 14 и 15, источник 16 постоянного тока, реагиру 505 цис органы 17 и 18 устройства контроля исправности сосди 5 штельных проводов, измерительный элемент 19 минимального напряженя, изме)итсльны", элемент 20 ъ 1 якси 55 яльпого напряжения, элементы 21 - 23 времени., расширители 24 и 25 импульсов, исполнительный элемент 2 б, логические элементы ИЛИ 27 и 28, источники 29 опорного напряжения, резистор 30. На фиг. 2 - 12 показаны контрольный сигнал 31 на резпстивном иунте, пороговые сигналы 32 и 33 в измерительных элементах соответственно минимального и максимального напря 5 кения, сигналы 34 и 35 на выходах этих элсмен 811387тов соответственно, сигналы Зб - 38 на выходах элементов времени соответственно, сигналы 39 и 40 на выходах расширителей импульсов соответственно и сигнал 41 на выходе исполнительного элемента.Соединительные провода 1 через резистивцые шунты 2, 3 и конденсаторы 4, 5 подключены к вторичным обмоткам 6 ц 7 разделительных трансформаторов 8 и 9 полукомплектов 12 и 13 с резисторами 14 и 15. В одном из полутсомплектов параллельно конденсатору 4 подсоединен источник 16 постоянного тока, с помоцтью кото- РОГО ВВОДИТСЯ ТОК КОНТРОЛЯ,Реагирую;цие органы 17 и 18, установлсттцые в тсагтсдом из полукомплектов, держат из мер ительчые элементы минимального 19 и максимального 20 напр.тжсция, элементы 21 - 23 времени, расширители 24 и 25 импульсов, исполнительный элемент 26, логические элементы ИЛИ 27 и 28, исполнительный элемент 26, источник 29 опорного напряжения, Одноименные входы элементов 19 и 20 объединены: пеовьте из них подключены к резистивным шунтам 2 и 3, а вторые входы - тс точкам соединения концов дополнительных обмоток 10 и 11 трансформаторов 8 и 9. К началам дополнительных обмоток 10 и 11 подключены источники 29.Дополнительные обмотки 10 и 11 трансформаторов 8 и 9, нагруженные на резисторы 14 и 15, поедназначены для введения напрягкения, поопорционального скорости изменения (производной) тока контроля в пороговые сигналы элементов 19 и 20. Это позволяет повысить быстродействие и чувствительность устройства контроля в переходньтх режигтах к. з. соединительных проводов и фиксировать перемегкающиеся к. з.Элементы времени 21 и 22 слугкат для селекции импульсов с выходов измерительных элементов 19 и 20. Расширение импульсов с выходов элементов 21 и 22 до непрерывного сигнала осуществляется с помощью элементов 24 и 25. Задержка на прохождение сигнала с выхода расширителя 25 на время переходного процесса к.з. на защищаемой линии электропередачи осуществляется элементом 23, Исполнительный элемент 26, блокирующий при срабатывании полукомплект зашиты, через логический элемент ИЛИ 28 соединен с выходами элементов 24 и 23. Резистор 30 и конденсатор 5 предназначены для повышения чувствительности устройства при замыканиях соединительных проводов в полукомплекте, где отсутствует источник постоянного тока.Устройство работает следующим образом.В режиме без тока нагрузки в линии электропередачи и исправных соединительных проводах в последних от источника 16 проходит ток контроля, который создает55 элемента 23 устанавливается равным дли 60 05 5 1 О 15 20 25 30 )5 40 45 50 па,ение напряжения (контролируемый сигнал 31) на резцстцвных шунтах 2 и 3 больше порогового напряжения 32 элемента 19 и мецьтце опорттого напряжения ЗЗ элемента 20. Прц этом сигналы 34 и 35 на выходах эле.,тсгттов 19 ц 20 отсутствуют. При оорывс с;:с-, ццт т слт.цых проводов пороговый сигнал 32 стат овцтся больше контролцруе.того сттгна, а 31 (фцг. 2), что приводит 1 1 тоявлеттт.10 прям 01 Гольного импульса 34 на выхос элемента 19, длительность кото 1 того оольшс чгемснп задержки элементов 21 ц 22. Прц этом исполнительный элемент 26 стабатываст, спустя время задсттжкц элемента 21,1.рц 1 О 1 тоткттх замьтт.аниях соединительных проводов контролируемый сигнал 31 превышает пороговый сигнал 33 (фиг. 3), цтст прттводцт к появлению непрерывного импульса 35 на выходе элемента 20 и, спустя время задержки элемента 21, к срабатьтваттцто исполнительного элемента 26.В режиме с током нагрузки и при испратзных соедцнцтсльных проводах контротцруе.,ый сигнал 31 ц пороговые сигналы 32 11 33 содсГжат постоянное и переменные составляющие (фиг. 4). В моменты, когда мгновенное значение контролируемого сигнала 31 меньше порогового сигнала 32, на выходе элемента 19 имеется прямоугольный импульс 34, длительность которого меньше полупериода промышленной частоты.Когда мгцовсцттос значение контролируемого сцгнала больше порогового сигнала 33, то прямоугольные импульсы 35 имеют .тесто на выходе элемента 20. В этом режиме устанавлцгастся длительность задержки :;лемецта 22 такой. чтобы сигнал на егс выходе отсутствовал,Прц коротких замыканиях на зашишае мой линии электропередачи (фиг. 5) и на личин апериодцческой составляющей в то. ке к. 3. контполцруемый сигнал 31 такж будет содержать аперцодическую составля тоцтло. В зтттх случаях длительность им гульсов 32 цлц 33 на выходе элементов 20 ц, - ,ц 19 будет превышать длительность полуперцода. Чтобы избежать ложного срабатывания устройства контроля, длительность задержктт элемента 21 времени устанавливается больше времени существования таких импульсов (от 0,5 до 0,75 длительности периода), а время задержки тсльности переходного процесса к, з. (или равным времени срабатывания защиты при повреждении в зоне ее действия).Функционирование устройства контроля прц коротком замыкании соединительных проводов и токе нагрузки в линии электропередачи для передающего ц приемного пол комплектов иллюстрируют соответственно сьрттг. 6 и 7, а при обрыве - фиг. 8, Короткое замыкание соединительных про 81138750 55 водов через переходное сопротивление поясняется фиг. 9 для передающего полу- комплекта и фиг. 10 для приемного. Макси мал ьнос время действия устройства в этом случае практически равно сумме времен задержек элементов 22 и 23.На фиг. 11 и 12 показан один цикл персмсжающегося к. з. соответственно для псрсдающего и приемного полукомплектов ус гройства при отсутствии тока нагрузки линии. Фиг. 11 и 12 показывают, гто наличие производной тока контроля в порогоых сигналах 32 и 33 измерительных элементов позволяет избежать возврата исполнительного элемента 26 приющихся к, з. раньше, чем затухнет переходный процесс в цепях разделительных трансформаторов 8 и 9 полукомплектов за щиты.Таким образом, введением дополнительной цепочки, состоящей из двух элементов 22 и 23 времени и расширителя 25 импульсо, достигается повышение чувствительности устройства контроля при повреждениях соединительных проводов.Введением дополнительной обмо-ки 10 (11) разделительного трансформатора 8 (9) полукомплскта защиты в цепь источника 29 опорного напряжения повышается чувствительность и быстродействие устройства в переходных процсссах короткого замыкания соединительных проводов, а также осуществляется фиксирование перемежающихся к. з.Технико-экономическая эффсктивность изобретения определяется повьпнснием быстродействия продольной дифференциал.- ной токовой защиты, широко используемой на линиях электропередачи напряжением 6220 кВ, например, на промышленных предприятиях, в результате чего повышается устойчивость работы синхронных электродвигателей, уменьшается ущерб от нарушения технологических процессов ряда производств с непрерывным циклом. Формула изобретения Устройство для контроля исправности соединительных проводов продольной дифференциальной токовой защиты линии электропередачи, содержащее источник постоянного тока, установленный в одном пз полукомплектов загциты и включенный последовательно в цепь соединительных 10 15 20 э00 40 45 проводов, и установленные в каждом из полукомплектов защиты резистивный шунт, включенный между одним из выводов вторичной оомотки разделительного трансформатора и соединительным проводом, источники опорного напряжения, измерительный элемент м нимального напряжения, первый вод которого подключен к рсзпстивному шунту, цспочк пз последоватсльпо соединенных элемента врсмспи и расширителя импульсов, и исполнительный элемент, выход которого включен в логические испи защиты, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения чувствительности устройства, в каждый из полукомплсктов дополнительно введены измерительный элемент максимального напряжения, два элемента ИЛИ, вторая цепочка из последовательно соединенных элемента времени и расширения импульсов, третий элемент времени и резистор, а разделительный трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, включенон параллельно указанному резистору, причем первый вход измерительного элемента максимального напрякения соединен с первым входом измерительного элемента минимального напряжения, вторыс входы указанных измерительных элементов соединены между собой и подключены к источнику опорного напряжения через указанную параллельную цепь из резистора и дополнительной обмотки разделительного трансформатора, а выходы этих измерительных элементов подкгпочсны к входам первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входам первой и второй цспочек из послсдоатсльпо соединенных элемента времени и расширителя импульсов, выход первой из этих цепочек подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, к второму входу которого через третий элемент времени подключен выход второй из указаных цепочек, а выход второго элемента ИЛИ соединен с входом исполнительного элемента. Источники информации,принятые во внимание при: - .к=псртпзс 1. Авторское свил "т.-" ство СССР по заявке М 2477548/2",-07, 1977, кл. Н 02 Н 3/30.2, Авторское свидстел стСССР Ло 345560, к Н 02 1-) 3,28, 1972 (и ототип),