Устройство для дифференциальной защиты и узел контроля исправности съемных кассет защиты

Устройство для дифференциальной защиты и узел контроля исправности съемных кассет защиты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскид

Социалистических

Республик (ii>1 001279 (61) Дополнительное. к авт. свид-ву— (22) Заявлено 17 07. 81(21) 3317196/24-07 с присоединением заявки №(23) Приоритет

Опубликовано 2802.83. Бюллетень ¹ 8

Дата опубликования описания 2802.83 31 М К з

Н 02 Н 3/28

G 01 R 31/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 316..925(088.8) (72) Авторы изобретения

A.,È.Øàëèí, Г.A.Càðàïóëoâ и С.M.Ìoèñåeâ (71) Заявитель

Новосибирский электротехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗИЦИТЫ .

И УЗЕЛ КОНТРОЛЯ ИСПРАВНОСТИ

СЪЕМНЫХ КАССЕТ ЗА1ЦИТЫ

Изобретение относится к релейной защите электроустановок и может быть использовано при защите сборных шин, ошиновок трансформаторов, силовых трансформаторов (автотрансформаторов), реакторов, генераторов, синхронных компенсаторов и крупных элек. тродвигателей на электростанциях и подстанциях.

Известно устройство дифференциально-фазной защиты, содержащее нелинейные датчики тока, резисторы в цепи каждого датчика тока, схему преобразования входных величин, схему сравнения на резисторах, шунтированных стабилитронами:. и присоединенный к ней через емкости реагирующий орган (1).

Однако это устройство не может обеспечить селективность действия защиты в переходных режимах внешнего короткого замыкания в условиях предельно искаженной информации от транс. форматоров тока поврежденных присоединений и сохранения быстродействия при внутренних коротких заьыканиях.

Известно также устройство защиты, содержащее датчики тока, выходы которых присоединены к многоплечевому диодному полумосту, катоды и аноды которого объединены и являются его выходом, присоединенный к немудвухплечевой блок сравнения, состоящий

5 из последовательно соединенных подключенных к выходу многоплечевого диодного полумоста двух резисторов и последовательно соединенных двух стабилитронов, фаз ный орган, вход которого соединен с выходом выпрямительного моста, пусковой орган, логический блок И, два входа которого соединены с пусковым и фазным органами, а выход - с выходным органом, .формирователь входного логического сигнала, подключенный к многоплечевому диодному полумосту, выход которого подключен к блоку временной задержки и к одному из входов первого логического элемента, второй логический элемент, входы которого соединены с выходом первого логического элемента и с выходом блока временной задержки, а выход связан с блоком запрещения срабатывания, блок разрешения срабатывания, вход которого соединен с выходом первого логического элемента, а выход объединен с выходом блока запрещения срабатывания и соединен с третьим входом логического элемента И, регули-.

1001279 ровочные резисторы, подключенные па, раллельно третьим обмоткам датчиков тока, преобразователь дифференциаль. ного тока, включенный между общей точкой вторых обмоток датчиков и средней точкой схемы сравнения, а его линейный. выход соединен с входа ми пускового органа, порогового элемента, блока торможения, первым входом сумматора и вторым входом первого логического элемента, третий вход которого подключен к выходу блока запр еце ния, срабатывания, второй вход сумматора соединен с выходом блока торможения, выход же сумматора подключен к основному входу блока дозирования, первый управляющий вход которого соединен с выходом порогового элемента, а второй с выходом элемента

ИЛИ, входы которого соединены с выходами блоков контроля длительности 20 входного сигнала и бестоковой паузы соответственно, причем вход блока контроля длительности входного сигнала и первый вход блока контроля бестоковой паузы объединены с выходом 25 дифференцирования преобразователя дифференциального тока, второй вход блока контроля бестоковой паузы является входом напряжения.

Выход блока дозирования подключен Зр к первому управляюцему входу фазного органа, второй вход которого подключен к выходу формирователя входного логического сигнала, при этом катод первого стабилитрона схемы сравнения подключен к катодам, а анод второго стабилитрона схемы сравнения к анодам многоплечевого диодного полумоста. Параллельно каждому стабилитрону cxema сравнения одноименными концами подсоединена последовательная цепь, состоящая из стабилитрона и резистора, а выход схемы сравнения через разделитепьный трансформатор подключен к входу выпрямительного моста f2).

К недостаткам устройства можно от. нести то, что в связи с наличием сравнительно большого .количества полупроводниковых элементов в его схеме, существенно повышается .вероятность отказов защиты в функционировании из-за повреждений элементов устройства.

Излишние и ложные срабатывания защиты, а также отказы в срабатыва» 55 нии при повреждении защищаемого объекта, которые могут иметь место по указанной причине, могут привести к большому экономическому ущербу. Все это приводит к необходимости приня- Щ тия дополнительных мер, повышающих надежность защиты.

Одной из таких мер может являться введение в состав устройства защиты дополнительных узлов, контролируюцих.исправность элементов схемы в процес се эксплуатации. Такого рода узлы мо" гут выполняться в виде отдельного или встроенного в основную защиту устройства (этот вариант более предпочтителен) для контроля исправности релейной защиты.

Известно устройство для контроля исправности блока релейной защиты электроустановок, содержацее блок уп равления, включенный на входе блока релейной защиты, выходной блок И, блок памяти и блок НЕ, причем блок памяти и блок НЕ включены параллельно между контролируемым блоком релей- . ной зациты и выходным блоком И, а дополнительный выход блока подсоединен к блоку управления 33.

Недостатком этого устройства для контроля является то, что при его применении увеличивается время действия защиты, что весьма не желательно в дифференциальных и дифференциально-фазных защитах таких ответственных элементов энергетической системы, как трансформаторы, генераторы, блоки генератор-трансформатор и т.д.

Известно также устройство для тестовой проверки релейной токовой защиты, содержащее двустабильный триггерный элемент, его реле-повторитель, блок формирования тестовых сигналов, блок регистрации сигналов, блок сравнения сигналов и блок задержки.

Блок формирования тестовых сигналов питается переменным током и воздействует на блок проверяемой защиты. При запуске устройства пусковой триггерный элемент и его повторитель запускают блок формирования тестовых сигналов, воздействуют на изменение тормозной характеристики блока заЩиты, блокируют его выходные органы и запускают блок задержки, который воздействует на первый вход блока сравнения сигналов. На второй вход этого блока поступает от проверяемого блока зациты сигнал через блок регистрации сигнала. В случае несовпадения сигналов от блока задержки и от канала контроля проверяемой защиты или от канала отключения ее (неисправность блока защиты) на выходе блока сравнения сигналов появляется сигнал, с выдержкой времени срабатывает двустабильный триггерный элемент, который возврацает пусковой элемент и блокирует проверяемую защиту. В случае исправности проверяемого блока осуществляется только возврат пускового элемента 4 .

K недостаткам этого устройства можно отнести во-первых то, что конт- роль исправности защиты c его помощью осуществляется периодически (обычно считается, что периодичность такого контроля равна одному разу в одну-две

1001279 недели), а не постоянно, и, во-вторых, то, что при таком контроле выявляются только те отказы элементов, которые приводят к отказу контролируемого блока в целом.

Периодический контроль исправности релейной защиты, осуществляемый описанным выше устройством, не исклю,чает возможности достаточно длительного (в пределах одной-двух недель) наличия неисправности реле. Если в те- р чение этого времени произойдет внешнее или внутреннее короткое замыкание, то защита может отказать в функционировании. Кроме того, как указывалось выше, описанное устройство фиксирует 15 отказы блоков в целом, а не уход параметров элементов,, входящих в их состав. Таким образом, при постепенном ухудшении параметров элементов, что относительно часто встречается. 2р у современных полупроводниковых ком- понент, этот факт будет зафиксирован только тогда, когда это ухудшение параметров достигнет уже таких опасных значений, что откажет блок в це- 25 лом.

Описанные недостатки снижают эффективность контроля исправности защиты посредством описанного выше устройства для тестовой проверки и требуют дополнительных мер, .повышающих эту эффективность.

Известен также индикатор отказов релейной защиты, содержащей логические ячейки НЕ, входы которых являют ся входами индикатора отказов и соединены с контрольными точками контролируемого устройства защиты, логические ячейки И, входы которых соединены с соответствующими выходами логических ячеек ИЕ и с соответству- 4Р ющими входами индикатора отказов, а также блок задержки, вход которого соединен с соответствующим входом индикатора отказов, а выход — с входами соответствующих логических ячеек 45

И, причем выходы логических ячеек И, являются выходами индикатора отказов f5).

Описанный индикатор отказов выяв- 5Р ляет возникшие неисправности практически мгновенно, недостатком же его является то, что он фиксирует только отказы входящих в логическую часть защиты блоков, а не уход параметров 55 элементов, входящих в состав блоков, и, следовательно, во-первых, не пригоден для контроля исправности измерительной части защиты которая в современных полупроводниковых комп- щ лентах защиты составляет весьма существенную часть) и, к тому же, не контролирует постепенного ухода параметров элементов схемы, если этот уход еще не привел к отказу блока.

Цель изобретения — повышение надежности устройства для дифференциальной защиты путем введения постоян-. ного контроля исправности цепей и элементов защиты в процессе эксплуа- тации, а также расширение области применения узла для контроля исправности съемных кассет защиты, и увеличение глубины контроля путем фикса1 ции отклонения от нуля суммы конт,рольных сигналов и компенсирующего сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство защиты, содержащее в каждой фазе блок датчиков тока, выходы которого присоединены к мгогоплечевому диодному полумосту, присоединенный к нему двуплечевой элемент сравнения, фазный орган, вход которого соединен с выходом выпрямительного моста, пусковой орган, элемент И, входы которого соединены с пусковым и фазным органами., формирователь входного логического сигнала, подключенный к многоплечевому диодному полумосту, выход которого подключен,к элементу временной задержки и к одному из входов первого логического элемента И-НЕ, второй логический элемент И-НЕ, входы которого соединены с выходом первого логического элемента и с выходом эЛемента временной задержки, а выход связан с элементом запрещения срабатывания, элемент разрешения срабатывания, вход которого соединен с выходом первого логического элемента, а выход объединен с выходом элемента запрещения срабатывания и соединен с третьим входом элемента И, преобразователь дифференциального тока, подключенный к выходам элемента сравнения и блока датчиков тока, его линейный выход соединен с входами пускового органа, порогового элемента, элемента торможения, первым входом сумматора и вторым входом первого логического элемента,третий вход которого подключен к выходу элемента запрещения срабатывания,второй вход сумматора соединен с выходом элемента торможения, выход сумматора подключен к основному входу элемента дозирования, первый управляющий вход которого соединен с выходом порогово- го элемента, а второй — выходом элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов контроля длительности входного сигнала и бестоковой паузы соответственно, причем вход элемента контроля длительности входного сигнала и первый вход элемента контроля бестоковой паузы объединены и соединены с выходом дифференцирования преобразователя дифференциального тока, второй вход элемента контроля бестоковой паузы является входом напряжения, выход зле

1001279 мента дозиронания подключен к первому управляющему входу фазного органа, второй вход которого подключен к выходу формирователя входного логического сигнала, выход элемента сравнения через разделительный транс форматор подключен к входу выпрямительного моста, устройство защиты выполнено на съемных кассетах, введены узел контроля исправности съемных кассет с и группами входон, узел 10 контроля исправности цепей напряжения, элемент ИЛИ и ныходной орган, а фазные органы, преобразователи дифференциального тока, пусковые органы, элементы разрешения срабатывания, I5 элементы запрещения срабатывания, элементы временной задержки, элементы торможения, элементы контроля длительности входного сигнала, контроля длительности бестоковой паузы и пре- 20 образователи дифференциального тока всех трех фаз выполнены с контрольными выходами, формирователь входного логического сигнала одной фазы защиты выполнен с дополнительным ныходом, 25 причем входы П-й группы входов узла контроля исправности съемных кассет соединены с контрольными выходами тех элементов, которые размещены на и-й кассете, выходы .элементон И, всех 0 трех фаз соединены с входами элемента

ИЛИ, выход которого соединен с входом выходного органа, узел контроля цепей напряжения включает входной сумматор, основные входы ко" торого подключены к выходам блока датчиков напряжения, входной преобразователь сигнала, входы которого подключены к дополнительному выходу формирователя входного логического сигнала и выходу узла контроля исправности съемных кассет, выход входного преобразователя сигнала подключен к дополнительному входу входного сумматора, вспомогательные входы которого присоединены к элементам настройки и 45 проверки, а выход входного сумматора через компаратор и элемент индикации присоединен к входу элемента выдержки времени.

Поставленная цель н первом вариан-50 те предлагаемого узла контроля исправности. съемных кассет защи ы достигается тем, что в индикатор отказов релейной защиты входы которого присоединены к контрольным точкам защиты, содержащий элемент выдержки времени, выход которого служит выходом индикатора, введены входные сумматоры, выпрямители, компараторы, элементы индикации и элементы настройкй по чис- 60 лу контролируемых кассет, а также элемент ИЛИ и элемент проверки, причем основные входы входных сумматоров служат входами узла контроля, к дополнительным входам входных сумма- 65 торов присоединены выходы соответствующих элементов настройки и элемента проверки, выходы входных сумматоров через последовательно включенные выпрямители, комп араторы и элементы индикации присоединены к входам элемента ИЛИ, к выходу которого присоединен вход элемента выдержки времени, причем входные сумматоры и соответствующие им элементы настройки расположены на контролируемых кассетах.

Поставленная цель во втором варианте предлагаемого узла контроля исправности съемных кассет защиты достигается тем, что в первый вариант узла контроля введены последовательно включенные второй выпрямитель и сумматор, причем вход второго выпрямителя присоединен к выходу нходного сумматора, дополнительный вход сумматора соединен с элементом настройки, а к выходу сумматора присоединен вход первого выпрямителя.

Область применения вариантов узла контроля исправности съемных кассет з ащи ты р аз личн а.

Первый вариант узла контроля предназначен для контроля исправности та ких кассет и съемных модулей защиты, сигналы на контрольных точках которых являются в режиме дежурстна защиты постоянными по величине сигналами постоянного тока.

В тех случаях, когда сигналы (или часть сигналов ) на контрольных точках являются неизменными по величине (например), по амплитуде, частоте и т.д. напряжениями переменного тока иногда удается удачно подобрать компенсирующий сигнап, снимаемый с блока настройки. Тогда и в этих случаях для контроля испранности кассет может быть применен первый вариант узла контроля исправности съемных кассет защиты.

Однако довольно часто оказывается, что сигналы на контрольных точках -.это неизменные по величине (по амплитуде, форме и т.д.) напряжения переменного тока, которые н режиме дежурства защиты имеют различную форму (например, имеются синусоидальные тралецеидальные и прямоугольные по форме сигналы). В этом случае для контроля исправности кассет должен быть применен второй вариант узла контроля.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства для дифференциально-фазной защиты; на фиг.2 - структурная схема первого варианта узла контроля исправности сЪемных кассет защиты, на фиг.З структурная схема второго варианта узла контроля исправности съемных кассет защиты.

1001279

Устройство для дифференциальнофазной защиты (фиг.1 ) в каждой фазе содержит блок 1 датчиков тока, входы которого соединены с трансформаторами тока плеч защиты, а основные выходы подсоединены к многоплечевому диодному полумосту 2. Формирователь

3 входного логического сигнала подключен к выходу многоплечевого диодного полумоста 2, к которому также подключен вход элемента 4 сравнения.

Выход элемента 4 сравнения через разделительный трансформатор 5 и выпрямительный мост 6 подключен к основному входу фазного органа 7, основной выход которого подключен к входу эле- 15 мента И 8. К дополнительным выходам

1 блока 1 датчиков тока и элемента 4 сравнения присоединен преобразователь

9 дифференциального тока, к линейному выходу которого подключен вход пуско- 20 вого органа 10 и вход первого логичес. кого элемента И-HE 11. К основному выходу пускового органа 10 присоединен второй вход элемента И 8. K выходу первогО. логического элемента И-НЕ 11 25 подключены входы второго логического элемента И-HE 12.и элемента 13 разрешения срабатывания. К выходу второго логического элемента И-НЕ 12 подключен вход элемента 14 запрещения $Q срабатывания, выход которого объединен с выходом элемента 13 разрешения срабатывания и соединен с третьим входом элемента И 8. Выход формирователя 3 входного логического сигнала З5 подключен к второму входу фазного органа 7, к одному из входов первогс логического элемента И-HE 11 и к входу элемента 15 временной задержки, .основной выход которого соединен с вторым входом второго логического элемента И-НЕ 12. К выходу преобразо вателя дифференциального тока 9 подключены входы порогового элемента 16 и элемента 17 торможения и первый вход сумматора 18, второй вход которого подсоединен к выходу элемента 17 торможения. К выходам порогового органа 16 и сумматора 18 присоединены входы элемента 19 дозирования, выход которого соединен с первым управляющим входом фазного органа 7. К выходу .дифференцирования преобразователя дифференциального тока 9 присоединены входы элемента 20 контроля длительности входного сигнала и элемента 21 55 контроля паузы, к основным выходам которых присоединен элемент ИЛИ 22, выход которого соединен с третьим входом элемента 19 доэирования.

Выходы элементов И 8 всех трех фазЯ) присоединены к входам элемента ИЛИ 23, выполненного по любой стандартной схеме. К выходу элемента ИЛИ 23 подключен выходной орган 24. Входы входных сУмматоров 25 каждой Фазы защиты 65 присоединены к контрольным выходам преобразователей дифференциального тока 9, пусковых органов 10, элементов 26 настройки и фазных органов 7.

Входные сумматоры могут быть, например, выполнены на базе операционных усилителей в интегральном исполнении, элементы настройки — в вчде регулиpyemax потенциометров, подключенных к клеммам источника питания, Конст- руктивно каждый входной сумматор 25 и элемент 26 настройки расположены на тсй же съемной кассете реле, на которой расположены контролируемые элементы 9, 10 и 7. Входные сумматоры 25 предназначены для суммирования поступающих на их входы сигналов и формирования выходного сигнала, пропорционального сумме входных, а элементы 26 настройки предназначены для балансировки на нуль выходных сигналов входных сумматоров 25 в процессе настройки.

Элементы 8 и 11-15 всех трех фаз защиты конструктивно располагаются на одной кассете. Для контроля исправности элементов, расположенных на этой кассете, на ней располагаются также входной сумматор 27 и элемент

28 настройки, по своему устройству и назначению аналогичные соответственно входному сумматору 25 и элементу 26 настройки. Входы входного сумматора 27 присоединены к основным входам первого 11 и второго 12 логических элементов И-НЕ, а также к контрольным выходам элемента 13 разрешения срабатывания, элементы 14 запрещения срабатывания и элемента 15 временной задержки каждой фазы защиты.

Дополнительный вход входного сумматора 27 присоединен к выходу элемента

28 настройки.

Элементы 16-22 всех трех фаз защиты конструктивно располагаются на одной кассете. Для контроля исправности элементов, расположенных на этой кассете, на ней располагаются также входной сумматор 29 и элемент 30 на стройки, по своему устройству и назначению аналогичные соответственно входному сумматору 25 и элементу 26 настройки. Входы входного сумматора

29 соединены с основным выходом сумматора 18, элементы 19 дозирования, порогового элемента 16 и элемента .

ИЛИ 22, а также с контрольными выходами элемента 17 торможения, элемента

20 контроля длительности входного сигнала и элемента 21 контроля бестоковой паузы каждой фазы защиты.

Один из входов входного сумматора 29 соединен с выходом элемента 30 настройки. .Контрольные выходы перечисленных выше элементов предназначены для вывода сигнапов, снятых с контрольных

1001279 точек соответствующих элементов и со единены с выходами микросхем, входящих в состав этих элементов, транзисторов и другими характерными, заранее выбранными точками внутри контролируемых элементов.

Выход каждого из входных сумматоров 25, 27, 29 соединен с входом соответствующего выпрямителя 31, размещенного вместе со всеми последующнми блоками на следующей кассете устройства защиты. Каждый выпрямитель

31 выполнен по типовой схеме, его выход через компаратор 32 и элемент

33 индикации присоединен к соответствующему входу элемента ИЛИ 34. Ком-15 паратор 32 также выполнен по типовой схеме, например на базе компаратора или операционного усилителя в микросхемном исполнении. Выпрямитель 31 и компаратор 32 предназначены для вы- gp полнения присущих им функций — выпрямления сигнала (выпрямитель 31) и

1 формирования сигнала на выходе в случае превышения входным сигналом величины порога срабатывания (ком- 25 паратор 32) . Элемент 33 индикации предназначен для индикации неисправного состояния соответствующей контролируемой кассеты и может быть выполнен, например, в виде транзистор- Щ ного ключа со световой индикацией срабатывания посредством светодиода.

Элемент ИЛИ 34, предназначен для выполнения логической функции ИЛИ и выполнен по.стандартной схеме. Выход З5 элемента ИЛИ 34 соединен с входом элемента 35 выдержки времени, предназначенного для формирования временной задержки поступающего на него логического Сигнала на вре" ж Равное g 4g например 10-15 с. Элемент 35 выдержки времени может быть выполнен по любой из известных типовых схем, например, по схеме с разрядом конденсатора на составной транзистор, работающий в режиме эмиттерного повторителя, в цепь эмиттера выходного транзистора которого включено малогабаритное герметизированноЕ реле. Выход элемента

36 проверки, предназначенного для проверки исправного состояния самого 5О узла контроля исправности. съемных кассет защиты, соединен с дополнительными входами входных сумматоров 25, 27, 29. Элемент 36 проверки в простейшем случае может быть выполнен, 55 например, в виде электрической кнопки, на выход которой заведено напряжение от источника питания.

Входы входного преобразователя 37 сигнала присоединены к дополнительно-6О му выходу формирователя 3 входного логического сигнала и к выходу элемента 36 проверки. Входной преобразователь 37 может быть выполнен по типовой схеме компаратора и предназначен для формирования единичного сигнала на выходе в том случае, когда любой из его входных сигналов превышает по величине порог срабатывания. Выход входного преобразователя 37 сигнала присоединен к первому входу входного сумматора 38, выполненного по той же схеме и выполняющего те же функции, что входные сумматоры 25, 27, 29. К трем следующим входам входного сумматора 38 присоединены выходы блока 39 датчиков напряжения, входы которого присоединены к трансформаторам напряжения защиты. Блок 39 датчиков напряжения может быть выполнен по типовой схеме, например, на базе маломощных промежуточных трансформаторов с выпрямителями и предназначен для преобразования сигналов, поступающих от трансформаторов напряжения в сигналы такой величины и форьы, которые удобно ! применять в устройстве защиты. Каждый фазный выход блока 39 датчиков напряжения соединен также с вторым входом элемента 21 контроля бестоковой паузы соответствующей фазы.

К следующему входу входного сумматора 38 присоединен выход элемента

40 настройки, выполняющего те же функции и выполненного по такой же схеме, что и элементы 26, 28, 30 настройки.

К последнему входу входного сумматора 38 присоединен выход элемента 41 проверки, аналогичного по функциям и исполнению. элементу 36. Выход входного сумматора:38 соединен через компаратор 42 и элемент 43 индикации с входом элемента 44 выдержки времени.

Элементы 42-44 аналогичны по своим функциям и устройству элементам 32, 33 и 35 соответственно. Разница заключается лишь в том, что выход элемента 35 является выходом сигнала о неисправности в цепях реле, а выход элемента 44 является выходом сигнала о неисправности цепей напряжения.

Конструктивно элементы 2-7, 9 и

10, 25 и 26 фазы Д располагаются на кассете 45, аналогичные элементы фазы Ц на кассете 46, фазы С. — на .кассете 47. Элементы 8 и 11-15 всех урех фаэ защиты расположены вместе с элементами 23 и 27, 28 на кассете 48.

Элементы 16-22 всех трех фаэ защиты располагаются вместе с элементами

29. и 30 на кассете 49. Элементы 31-37 и 39-44 расположены на кассете 50.

Кассеты 45-49 являются основными кассетами устройства защиты, кассета

50 — дополнительная.

Первый вариант узла контроля исправности съемных кассет защиты (фиг.2) содержит описанные выае элементы 25 и 26, 31-36 и их связи.

ЮО127Э

Второй вариант узла контроля иск равности съемных кассет защиты (фиг;3) также содержит все описанные выше элементы 25, 26 и 31-36, однако в

его состав дополнительно введены последовательно включенные выпрямитель

51 и сумматор 52, выполненные по типовым схемам. Цепочка из последовательно включенных выпрямителя 51 и сумматора 52 соединяет выход входного сумматора 25 и вход выпрямителя 10

31. Выход элемента 26 настройки так.же присоединен не к входу входного сумматбра 25, а к входу сумматора .52. Остальные связи и элементы были описаны выше. 15 устройство для дифференциальной защиты работает следующим образом.

Токи от трансформаторов тока плеч защиты поступают на входы блоков датчиков 1 тока, где-осуществляется их gp согласование посредством соответствующего выбора числа витков первичных обмоток датчиков тока и с помощью регулировочных резисторов, подключенных паРаллельно Регулировочным 25 обмоткам датчиков тока. Сигналы от датчиков тока разделяются по знаку полупериода с помощью многоплечевого диодного полумоста 2 и поступают на вход элемента 4 сравнения. При внут- ур реннем коротком заьыкании на выходе элемента 4 сравнения появляется сигнал. Это приводит к появлению в сердечнике разделительного трансформатора 5 знакопеременного.магнитного потока, который наводит во вторичной обмотке электродвижущую силу. При ма-. лых токах внутреннего повреждения стабилитроны, входящие в состав плеч элемента 4 сравнения, заперты и элен-4р тродвижущая сила вторичной обмотки разделительного трансформатора 5 имеет синусоидальный характер. Имеет место дифференциальный режим работы, когда ток срабатывания не зависит от величины сквозного тока. При превышении сквозным током предельной величины открываются стабилитроны плеч схема сравнения и защита переходит в фазный режим работы. Поэтому рассматриваемое устройство защиты работает как дифференциальное в области малых токов и как дифференциально-фазное в области больших токов повреждения.

При переходе с дифференциальной на дифференциально-Фазную характеристику55 устройство реализует дифференциальную защиту с торможением. Это позволяет получить достаточную чувствительность к внутренним коротким заьыканиям, сопровождающимся вытекающими токами íà-Sp грузки при сохранении достаточной степени отстроенности защиты от токов небаланса, вызванных токами, при которых аащнта еще не переходит в фазный режим работы. Если при внутренних65 повреждениях, когда током обтекаются оба плеча элемента 4 сравнения попеременно, напряжение на входе элемента 4 сравнения не превышало напряжения стабилизации стабилитронов, входящих в состав плеч элемента сравнения, то при внешнем коротком замыкании, когда током обтекаются оба глеча элемента 4 сравнения одновременно, это напряжение достигает удвоенной величины напряжения стабилизации стабилитрона, если токи плеч защиты имеют достаточную величину. Это обстоятельство используется в защите в качестве дополнительного признака внешнего короткого замыкания. Элемент

3 фиксирует напряжение на входе 4, пропорциональное сумме-модулей токов присоединений на уровне 1,7-1,8 напряжения стабилизации стабилитрона и формирует прямоугольный сигнал, который подается на вход логического устройства (блоки 11 и 15) и на управляющий вход 7, увеличивая его угол блокировки. Следовательно, при вну аренних поврежДениях угол блокировки будет меньше, чем при внешних.

Для правильной работы устройства в условиях предельно искаженной информации от трансформаторов тока (например, защита шин), когда фазовая погрешность может превысить 150, предусматривается дополнительно логическая часть. В основу ее принципа действия положено следующее свойство переходного процесса в трансформаторах тока при преимущественно активной нагрузке; При возникновении короткого замыкания трансформаторы тока входят в насыщение нв сразу, а спустя некоторое время, определяемое характером переходного процесса, параметрами трансформатора тока, нагрузки и предшествующим состоянием трансформатора тока. В течение этого времени (в тяжелом переходном процессе - ме:нее 5 мс) первичный ток трансформиру ется во вторичную цепь практически полностью и ток намагничивания близок нулю. Если индукция достигает величины, превышающей индукцию насыщения, происходит срыв вторичного тока, когда последний приобретает практически. нулевую величину, а мгновенное значение тока намагничивания — величину приведенного первичного тока.

Таким образом, передний фронт тока намагничивания всегда отстает от переднего Фронта вторичного тока. Известно, что дифференциальный ток состоит из алгебраической суммю мгновенных значений вторичных токов, но при внешних коротких замыканиях с тяжелыми переходными процессами дифференциальный ток становится равным току намагничивания одного из насытившихся трансформаторов тока. При внутренних

1001279 коротких замыканиях, если первичные токи присоединений близки по фазе друг к другу, дифференциальный ток практически равен арифметической сумме мгновенных значений вторичных токов. Следовательно, при внутренних коротких замыканиях передние фронты выпрямленного дифференциального и сумьи входных токов совпадают, а при внешних — второй будет отставать от первого на время, не менее 1,52 мс, т.е. в дифференциальном токе появятся паузы. По факту такого отставания можно давать запрет на срабатывание устройства.

B качестве сигнала, фиксирующего передний фронт вторичного тока, используется напряжение, снимаемое с элемента 4 сравнения с помощью формирователя 3. С выхода 3 сформированные импульсы подаются на вход элемента 1520 временной задержки, задерживающего сигнал на (1,5-2)мс, и на один иэ входов первого ло гического элемент а 11, осуществляющего операцию И-НЕ. Поскольку в течение указанного времени трансформаторы тока работают практически беэ погрешности, то на втором входе логического элемента 11 сигнал, снимаемый с линейного выхода преобразователя 9 диф-ЗО ,ференциального тока будет равен нулю, а на выходе — "1", При совпадении логических единиц на входах второго логического элемента 12 по истечении 1,5+2 мс на его выходе, хотя бы кратковременно, появится логический

"0", который элементом 14 запрещения срабатывания запоминается на время, большее времени максимальной продолжительности пауз во вторичном то- .4О ке при его срыве, когда отсутствуют удвоения напряжения на входе схемы сравнения, а, значит, и сигнал с выхода 3. Логический "0", с выхода 14, объединенного по схеме ИЛИ с выходом

13,,на котором в этом режиме также будет логический "0", подается на один из входов 8 и на третий вход 11, предупреждая совпадение "1", на трех его входах при срывах вторичного тока одного из трансформаторов тока 50 в последующих периодах переходного процесса и выдаче в этом случае "1", с линейного выхода 9. Процесс повто» ряется в каждом периоде при наличии периодической составляющей или полу- 55 периоде при ее отсутствии.

Таким образом, в течение всего переходного процесса на одном из входов элемента 8, осуществляющего операцию И будет присутствовать- логи- Я) ческий "0", и срабатывание пускового органа 10 и фаэного органа 7 из-за значительных погрешностей трансформаторов тока не вызовет появление сигнала на выходе 8, т.е. не приведету5 к излишнему срабатыванию элемента

HJIH 23, и выходного органа 24.

При внутренних коротких з амыкан иях, когда токи, посылаемые источниками питания, совпадают по фазе, напряжение на входе 4 не превышает напряжения стабилизации стабилитрона и формирователь 3 не выдает запускающие импульсы на логическую часть схемы, состояние которой не изменяется в течение всего процесса. На выходе 14 будет присутствовать сигнал

"1" и при совпадении сигналов от 10 и

7 защита сработает. Наличие логического устройства (а также управления углом блокировки) позволяет уменьшить угол блокировки фаэного органа при сохранении высокой от строен ности от внешних коротких замыканий. Это связано с необходимостью обеспечения работы защиты в течение первого периода при максимально возможном искажении си гн ала, т ак как во втором периоде (возможно и в нескольких последующих) искажение сигнала будет настолько большим, что элементы 7 и 10 могут не сработать, то есть защита будет иметь задержку в срабатывании на значительное время, определяемое

Постоянной времени апериодиче ской слагаемой тока короткого замыкания.

Таким образом, уменьшение угла блокировки приводит к повышению устойчивости быстроты срабатывания защиты в рассматриваемом режиме.

При внутренних коротких эамыкани= ях со сдвигом по фазе токов, посылаемых источниками питания, существует интервал времени, когда током обтекаются оба плеча схемы сравнения, т.е. напряжение на схеме сравнения возрастает до удвоенного напряжения стабилизации стабилитрона и логическое устройство запустится. Однако в отличие от внешнего короткого заьнкания, одновременно со вторичным появляется дифференциальный ток. Поэтому после появления сигнала на выходе 3, на второй вход 11 будет подан сигнал с линейного выхода 9 и на выходе 11, хотя бы кратковременно, появится "0", который запоминается элементом 13 разрешения срабатывания на время, достаточное для прохождения импульса на отключение -выключателя. Возможный сигнал запрета в этом режиме от эле-. мента 14 будет снят и при срабатывании фазного органа 7 и пускового органа

10 элемент 8 выдает запускающий импульс на 23 и 24 в результате чего защита срабатывает.

При использовании изобретения для зашиты силовых трансформаторов (автотрансформаторов), необходимо отстраиваться от включения трансформаторов на холостой ход.

1001279

Предлагаемое устр