Устройство для дифференциальной защиты трансформатора

Устройство для дифференциальной защиты трансформатора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМЛТОРА, содержащее установлен.нь по концам эа . 1е4Йщаемого объекта мерительные трансформаторы тока, вторичные обмотки которых включешл дифференсшально по схеме на циркуляцию токов, .воспринимающие блоки, один яэ которых включен в цепь дифференциального тока, а другие , число которых равно числу обмоток защищаемого трансформатора, включены в цепи токов плеч, блок рабочего сигиаша, еостояиий из последовательно вктноченных полосно-пропускаюцего фильтра первой гармоники, формирователя модуля и преобразователя амплитудных значений, и блок тормозного Сигнала при бросках тока намагничивания , входы .которых подкшсгчены к выходу воспринимающего блока дифференциального тока, блок тормозного сигнала при внешних коротких замыканиях, входы которого подключены на выхода всех воспринимакк их блоков, блок срабнекия, состоящий из последовательно включенных сумматора и реагирующего элемента, на входы, блока сравнения подключены выходы блока рабочего сигнала и блоков тормозных сигналов , и первый выходной блок, подключенный на выход блока сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения времени возврата устройства, в него дополнительно введен блок возврата, состоящий из последовательно включенных дифференцирующего блока, формирователя модуля, реагируюг;его . эл«4ента, одновибратора и второго выходного блока, а полосно-пропускающий фильтр первой га и 1оники и преобразователь г тлитудных значений блока рабочего сигнала снабжены до.- полнительными входами, позволттщими устанавливать на их выходах напряжения , равные нулю, реагирующий элеи мент блока сравнения снабжен дополнительным входом, позволжощим произвоцить его возврат в исходное состояний , причем вход блока возврата подключен к выходу воспринима1ощёго блока дифференциального тоКа, а выхрд блока возврата подключен на дополни--, тельные входы полрсног-пропускакицего фильтра первой армоники и прео 6разователя амплитудных значений блока рабочего сигнала и на дополнительный вход реагирующего элемента блока сравнения. . 2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что полоснопропускающий фильтр первой гармоники блока рабочего сигнала выполнен на операционном усилителе, охваченном многопетлевой обратной связью, а между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя включен замыкающий контакт выходного блока блока возврата. 3. Устройство по П.1, отличающееся тем, что преобразователь амплитудных значений блока рабочего сигнала состоит из двух идеальных выпрямителей положительных сигналов на операционных усилителях и диодах, компаратора на базе опера

,.SU„„1020909 А

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

ОЗ,ИЦ |

РЕСПУБЛИН

3Ш Н 02 Н 7/04; Н 02 Н 3/28

0ЙИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

И- АВТОРСКОМУ СЕ1ИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

AO ДКЛАЫ ИЗОБРЕТЕН4Й И ОТНРЫПФ (21) 3359978/24-07 (22).05.12.81 (46) 30.05.83. Бил.920 (72).K.È. Добродеев и В.П. Курицын (71) Горьковское отделение Ордена . Октябрьской Революции всесоюзного государственного проектно-.изыскательского и научно-исследовательского института энергетических систем g электрических сетей "Энергасетьпроекъ " (53) 621.316.925(088.8) (56) 1. Федосеев AN. Релейная защита электрических систем. И., "Энергия", 1976, с.427 436.

2. Авторское свидетельство СССР

9 698097, кл . Н 02 Н 7/04;Н 02 Н 3/28, 1979. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРА, содержащее установленные по концам за.щищаемого объекта. измерительные трансформаторы тока, вторичные обмотки которых включены дифференциально по схеме на циркуляцию токов, воспринимающие блокн, один из которых включен в цепь дифференциального тока, а другие, число которых равно числу обмоток защищаемого трансформатора, включены в цепи токов плеч, блок рабочего сигнала, аостоящий из последовательно включенных полосно-пропускающего фильтра первой га жоники, формирователя модуля и.преобразователя амплитудных значений, и блок тормозного сигнала при бросках тока намагничивачия, входы .которых подключены к выходу воспринимающего блока дифференциального тока, блок тормозного сигнала при внеяних коротких заьыканиях, входы которого подключены на выходы всех восйрииимающих блоков, блок сравнения, состоящий иэ последовательно включенных сумматора и реагирующего элемента, на входы. блока сравнения подключены выходы блока рабочего сигнала и блоков тормозных сигналов, и первый выходной блок, подключенный на выход блока сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыаення надежности путем снижения времени возврата устройства, в него дополнительно введен блок возврата, состоящий из последовательно включенных дифференцирувщего блока, формирователя модуля, реагируют его . элемента, одновибратора и второго выходного блока, а полосно-пропускавщий Фильтр первой-гармоники и преобразователь амплитудных значений блока рабочего сигнала снабжены до;. полнительными входами, поэволя х1ими устанавливать на их вйходах напрякения, равные нулю, реагирующий эле- Я мент блока сравнения снабжен дополнительным входом, позволяющим производить его возврат в исходное состояние, причем вход блока возврата подключен к выходу вОспрннимапщего бло- ка дифференциального тока, а выход Я блока возврата подключен на дополнительные входы полосногпропускающего фильтра первой гармоники и преобра- © зователя амплитудных значений блока .«», рабочего сигнала и на дополнительный вход реагирующего элемента блока сравнения.

2. Устройство по п.1,. о т л и- © ч а ю щ е е с я тем, что полосно- ©j пропускающий фильтр первой гармони- © . ки. блока рабочего сигнала выполнен на операционном усилителе, охваченном многопетлевой .обратной связью, а между ийвертирующим входом и выходом операционного усилителя включен за- р ьыкавщий контакт выходного блока блока возврата.

3. Устройство по п.1, о т л ич а в щ е е с я тем, что преобразователь амплитудных значений блока рабочегО сигнала состоит из двух идеальных выпрямителей положительных сигналов на операционных усилителях и диодах, компаратора на базе опера1020909 ширителя импульсов, выход которого является выходом блока сравнения и, кроме того, подключен к аноду третьего диода, катод которого через седьмой резистор подключен на неинвертирующий вход операционного усилителя сумматора блока сравнения, причем выход времязадающей цепочки расширителя импульсов- соединен также через восьмой резистор с катодом четвертого диода, анод которого подключен к потенциальному выходу блока возврата.

1 2

Изобретение относится к релейной куляцию токов, воспринимающие блоки, защите трансформаторов и автотрансфор- один из которых, включен в цепь диффематоров. ренциального тока, а другие, число

Известно устройство для дифферен- которых равно числу обмоток защищаециальной защиты трансформатора, со- 5 мого трансформатора, включены в цепи держащее трансформаторы тока, установ- токов плеч,. блок рабочего сигнала, ленные на выводах трансформатора, состоящий из последовательно включенвторичные обмотки которых соединены ных полосно-пропускающего фильтра по дифференциальной схеме и подклю- первой гармоники, формирователя чены к исполнительному органу через g модуля и.преобразователя амплитудных быстронаоыщающийся промежуточный :значений, и блок тормозного сигнатрансформатор (1 ). Ла при бросках тока намагничивания, Однако указанное устройство имеет входы которых подключены к выходу недостаточную чувствительность защиты воспринимающего блока дифференциальи низкое быстродействие. ного тока, блок тормозного сигнала

Наиболее близким к предлагаемому при внешних коротких замыканиях, вхоявляется устройство для дифференциаль- ды .которого подключены на выходы ной защиты трансформатора, содержащее всех воспринимающих блоков, блок сравустановленные по концам защищаемого неиия, состоящий .из последовательно объекта измерительные трансформаторы включенных сумматора и реагирующего тока, вторичные обмотки которых вклю- 2О элемента, на входы блока сравнения чены дифференциально по схеме на цир- подключейы выходы блока рабочего сигционного усилителя без обратной связи, элемента времени, состоящего из последовательно включенных времязадающей цепи и триггера Шмитта на операционНоМ усилителе, шести резисторов, конденсатора и двух диодов, причем входом преобразователя амплитудных значений служит вход первого идеального выпрямителя, выход которого через первый резистор подключен к входу второго идеального выпрямителя и к первому выводу конденсатора, второй вывод которого подключен к нулевому выводу источника питания, выход второго идеального выпрямителя, служащий. выходом преобразователя амплитудных значений, через второй резистор подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя-компаратора, этот же вход операционного усилителя подключен через третий резистор к выводу отрицательного напряжения источника питания, инвертирующий вход операционного усилителя-компаратора через четвертый резистор подключен к входу преобразователя амплитудных-значений, выход компаратора подключен на вход времязадающей цепи элемента времени, на выход которой подключены вход триггера Шмитта элемента времени и через пятый резистор катод .первого диода, анод которого подключен к потенциальному выводу выхода блока возврата, выход элемента времени подключен к катоду второго диода, анод которого через шестой резистор подключен на вход второго идеального выпрямителя.

4. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что сумматор блока сравнения выполнен на операционном усилителе с отрицательной обратной связью, а реагирующий элемент содержит индикатор уровня на операционном усилителе без обратной связи, элемент времени и расширитель импульсов, состоящие каждый из последовательно включенных времязадающих цепей и триггеров Шмитта на операционных усилителях, два диода и два резистора причем выход суммаФ тора подключен к инвертирующему входу операционного усилителя индикатора уровня, на неинвертирующий вход которого подключен вывод отрицательного напряжения источника питания, напряжение которого равно уставке, выход индикатора уровня подключен на вход элемента времени, выход этого элемента подключен на вход рас1Р20909 нала и блоков тормозных сигналов и

:выходной блок, подключенный на выход блока сравнения 2 g.

Недостаток иэвестного устррйства заключается в недопустимо большом времени возврата, которое в зависимости от кратности тока, отключаемого внутреннего короткого замыкания может превысить время срабатывания устройства резервирования отказов выключателей (УРОВ ), принимаемое равным 0,2-0,5 с. При этом возмож-. но ложное срабатывание УРОВ в случае отказа токового органа, контролирующего ток любой стороны трансФорматора.

Вольшое время- возврата известйого устройства для дифференциальной защиты трансформатора обусловлено тем, что после срабатывания защиты и отключения тока короткого замыкания происходит следующее: во вто« ричных обмотках измерительных трансФорматоров тока .начинают протекать постоянные апериодичесии затухающие токи, образующиеся за счет энергии электромагнитного поля этих обмоток..

:Лналогичное явление происходит и в промежуточных траисформаторах тока, входящих в состав воспринимающих блоксв устройства дифференциальной защиты.

Постоянные апериодически затухающие токи обусловливают на выходе полосно-пропускающего Фильтра первой гармоники колебательиый аперио.дически затухающий сигнал, который выпряиляется и преобразуется в постоянное напряжение. На выходе регулирующего элемента длительное время сохраняется сигнал, соответствующий короткому замыканию в зоне дифференциальной защиты.

ЦелЬ изобретения - повьиаение надежности путем снижения времени воз:врата устройства. укаэанная цепь достигается тем, что в устройство для дифференциаль" ной защиты трансформатора, содержащее установленные но концам защищаемого объекта измерительыае трансформаторы тока, вторичные .обмотки которых включены дифференциально по схеме на циркуляцию токов, воспринимающие блоки, один из которых включен в цепь дифференциального така, а другие, число которых равно числу обмоток защищаемого трансформатора, включены в цепи токов плеч, блок рабочего сигнала, состоящий иэ прследовательно включенных пол6сно-пропускающего фильтра первой гармоники, формирова; тела модуля и преобразователя ампяитудных значений, и блок тормозного сигнала при бросках тока намагничи, вания, входы которых подключены к выходу воспринимающего блока дифференциального тока, блок тормозного сигнала.при внешних коротких замыканиях, входы которого подключены на выходы всех воспринимающих блоков, блок сравнения, состоящий из последовательно включенных сумматора и реагирующего элемента, на входы блока сравнения подключены выходы блока рабочего сигнала и блоков тормозных сигналов, и первый выходной блок, дополнительно введен блок

30 возврата, состоящтй из последовательно включенных днфференцирующего блока, . Формирователя модуля, реагирующего элемента, одновибратора и второго выходного блока, а полосно-пропускаю 5 гний Фильтр первой гармоники и преобразователь амплитудных значений блока рабочего сигнала снабжены дополнительными входами, позволяющими устаиав. лнвать на их выходах напряжения, равgp ные нулю, реагирующий элемент блока сравнения снабжен доиолнительным вхо дом, позволяющим производить его возврат в исходное состояние, причем вход блока возврата подключен к вы2д ходу воспринимающего блока дифференциального тока, а выход блока возврата подключен на дополнительные входы полосно-пропускающего фильтра первой гармоники и преобразователя амплитудных значений блока рабочего сигнала и на дополнительный вход реагирующего элемента блока сравнения.

Полосно-пропускающий Фильтр первой гармоники блока рабочего сигнала выполнен .на операционном усилителе, охваченном миогопетлевой обратной связью, а между инвертирующим входом и выходом:операционного усилителя включен эа цыкаищий контакт выходного блока блока возврата.

40 Преобразователь амплитудных значений блока рабочего сигнала состоит из двух идеальных выпрямителей положительных сигналов на операционных усилителях и диодах, компаратора на

45 базе операционного усилителя без: обратной связи, элемента времени, состоящего иэ последовательно включенных времязадающей цепи и триггера

Шмитта на операционном усилителе,,:О шести резисторов, конденсатора и двух диодов, причем входом преобразова. теля амплитудных значений служит вход первого идеального выпрямителя, выход которого через первый резистор псдключеи к входу второго идеального выпрямителя и к первсжу выводу конденсатора, второй вывод которого подключен к нулевому выводу источника питания, выход второго идеального выпрямителя, служащий выходом преобра-.

60 зователя амплитудных значений, через второй резистор подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя-кампаратора, этот же вход операционного усилителя подключен через третий резистор к выводу отрицатель1020909 ного напряжения источника питания, врата, дифференцнрующий блок 18, инвертирующий вход операционного формирователь 19 модуля, реагирующий усилителя-компаратора через яетвер- элемент 20, одновибратор 21, второй тый резистор подключен к входу преоб- выходной блок 22. разователя амплитудных значений, вы- Полосно-пропускающий фильтр 10 ход компаратора подключен на вход вре-5 первой гармоники содержит операционмязадающей цепи элемента времени, ный усилитель 23 .и замыкающий контакт на выход которой подключены вход 24 второго выходного блока 22. триггера Шмитта элемента времени Преобразователь 12 амплитудных и через пятый резистор-катод первого значений содержит идеальные выпрямидиода, анод которого подключен к р тели 25 и 26 положительных сигналоь, потенциальному выходу блока возврата, состоящие иэ операционных усилитевыход элемента времени подключен к лей 27 и 28 и диодов 29 и 30, компакатоду второго диода, анод которого ратор 31, элемент 32 времени времячерез шестой резистор подключен на задающую цепь 33, триггер Шмитта 34, вход второго идеального випрямйтеля. 5 операционный усилитель 35, первыйСумматор блока сравнения выполнен ыестой резисторы 36-41, конденсатор на операционном усилителе с отрица- 42, первый и второй диоды 43 и 44. тельной обратной связью, а реагирую- Блок 13 сравнения содержит суммащий элемент содержит индикатор уров- тор 14, операционный усилитель 45, ня на операционном усилителе без об- 0 реагирующий элемент 15, индикатор 46 ратной связи, элемент времени и рас- уровня элемент 47 времени и расшириширителв импульсов, состоящие каждый тель 48 импульсов, состаящие.из вреиз последовательно включенных время- мяэадающих Мепей 49 и 50, триггеров .задающих цепей и триггеров Шмитта РМитта 51 и 52 и операционных усилина операционных усилителях, третий телей 53 и 54, четвертый и третий и четвертый диоды, седьмой и восьмой . диады 55 и 5б, восьйой и седьмой резисторы, причем выход сумматора Резисто1ы 57 и 58. подключен к инвертирующему входу опе- Измерительные трансформаторы 1 и 2 рационного усилителя индикатора уров- така Фиг.ц включены со всех сторон йя, на неинвертирующий вход которого защищаемого трансформатора 3, их подключен вывод отрицательного на» 30 втоРичные обмотки соединены дифференпряжения источника питания, напряже - циаль@о по схеие иа циркуляцию токА.

we которого равно уставке, выход -. .Восцрииимающий блок 4 включен .индикатора уровня подключен на вход в цепь диФференциальиого тока, а восэлемента времени, выход этого эле- прииимающие блоки 5 и б — в цепи томента подключен на вход расширителя 35 ков плеч ° импульсов, выход которого является К Выходу Васпркнйыающега блока 4 выходом блока сравнения и,кроме того, подключены блок 7 рабочего сигнала подключен к аноду третьего диода, и блоки 8 и 9 тормозных сигналов. катод которого через седьмой резис- Блок 7, предназначенный для формиротор.подключен на неинвертирующий 40: вания рабочего сигнала, пропорциональвход операционного усилителя сумма- ного амплитуде первой гармоники дифтора блока, сравнения, причем выход ференциальиога така, состоит из посвремязадающей цепочки расширителя ледовательно включенных нолосно-проимпульсов соединен также через пускающего Фильтра 10 первой гармони восьмой резистор с катодом четвертого45 ки, Формирователя 11 модуля и предиада, анод которого подключен к ..образователя 12 амплитудных значений. потенциальному выходу блока возврата.. Блок 8 предназначен для формироваНа Фиг.1 приведена блоксхема . ния в режиме броска тока намагничиустройства; на фиг.2 — принципиаль- .вания тормозного сигнала, например, . ная схема паласио-пропускающего пропорционального амплитуде второй

Фильтрар .на фиг.3 - та же, преобра» гармоники дифференциального тока. зователя амплитудных значений; на Блок 9 падклюЧеи на входы всех восфиг.4 — то же, блока сравнения. принимающих блоков 4-6 и предназначен

Блок-схема устройства содержит . . для Формирования тормозного при внешизмерительные трансформаторы 1 и 2 . них коротких замыканиях сигнала, тока, защищаемый трансформатор 3, 55 например, пропорциаиальнога разности воспринимающий блок 4 дифференциаль- арифметической и модуля геометрической ного ток@, воспринимающие блоки сумм токов плеч.

5 и. б токов плеч, блок 7 рабочего Входа блока 13 сравнения подключесигнала, блоки 8 и 9 тормозных сиг- ны к выходам блока 7 рабочего сигнала налов, паласио-пропускающий Фильтр 60 и блоков 8 и 9 тормрзных сигналов.

10 первой гармоники, формирователь Блок 13 состоит из последовательно

11 модуля, преобразователь 12 ампли- включенных сумматора 14 и реагчрующетудных значений, блок.13 сравнения, го элемента 15. Сумматор 14 произвосуьиатар 14, реагирующий элемент 15, дит суммирование поданных на его первый выходной блок 16, блок 17 воз-.д входы рабочего и тормозных сигналов... 1029909

Реагирующий элемент 15 вырабатывает на выходе дискретный сигнал при опре. деленной полярности и величине отклонения выходного напряжения сумматора 14. Выход блока 13 подключен к первому выходному блоку 16. К выходу вос-5 принимающего блока 4 подключен также блок 17 возврата, предназначенный для снижения времени возврата устройства.

Блок 17 возврата состоит из пос-. 10 ледовательно включенных дифференцирующего блока 18, сигнал. на выходе которого пропорционален первой производной сигнала на входе, формирователя

19 модуля, осуществляющего двухполу-. нериодное зыпрямленйе сигнала, реагирующего элемента 20, обеспечивающего при срабатывании. непрерывный выходной сигнал, одновибратора 21, срабатывающего на определенное время при возврате реагирующего элемента

20 в исходное состояние, и второго выходного блока 22..:,Выход второго блока 22 нодкличен иа дополнительные

-входы полосно-пропускающего фильтра

10 и преобразователя 12 амплитудных значеннй.блока 7. рабочего сигнала и на дополнительный вход реагирующего элемента 15.блока 13 сравнения.

Дополнительные входы нолосно-пропускающего фильтра 10 и преобразовате30 ля.12 амплитулиых значений позволяют устанавливать на их выходах напряжения, равные нуюво, а дополнительный вход.реагирукщего элемента 15 позволяет возвращать его в исходное 35 состояние при срабатывании выходного блока 22.

Полоска-пропускающий фильтр 10 (фиг..2 )может быть выполнен íà операционном усилителе 23, охваченном . 40 многапетлевой обратной связью. Функцию дополнительного входа, позволяюNего устанавливать. на выходе напряжение, равное нулю, выполняет замыкаю.щий контакт 24 BTopoI"Î выходного бло 45 ка 2.2, включенный между инвертирующим входом и .выходом операционного усилителя 23.

В преобразователе 12 амплитудных- значений (фиг.З идеальные выпрямители 25 и 26, состоящие из операционных усилителей 27 и 28 и диодов

29 и ЗО, осуществляют неинвертирующую прецизионную передачу сигнала положительной полярности.

Входом преобразователя 12 служит вход идеального выпрямителя 25, выход которого через первый резистор .36, ограничивающий максимальный выходной ток,.подключен к входу идеального выпрямителя -26 и к конденсатору 60

42. Конденсатор 42 служит для запоми- нания напряжения на выходе идеального .выпрямителя 25. Снижение напряжения на входе выпрямителя 25 сопровождается разрядом конденсатора 42 с боль- 65 шой постоянной времени благодаря входному сопротивлению выпрямителя

25 со стороны его выхода, этим обеспечивается незначительный уровень пульсации напряжения на конденсаторе

42. Выходом преобразователя 12 служит выход выпрямителя 26, сигнал которого повторяет напряжение на конденсаторе 42. Кроме того, выход выпрямителя 26 через. второй резистор

37 подключен к неннвертирующему входу операционного усилителя компаратора 31, этот же вход операционного усилителя компаратора 31 подключен через третий резистор 38. к выводу отрицательного напряжения иеточника питания — Е . Инвертирующий вход операционного усилителя компаратора

31 через четвертый резистор 39 под-. ключен к входу преобразователя 12.

Компаратор 31.предназначен для сравнения напряжения на входе и на выходе преобразователя 12. Если напряжение на выходе преобразователя

12 превьыает напряжение на его входе, то напряжение на выходе комиаратора 31 близко к положительному йапряжению источника питания и равНо + Eying в остальных случаях око близко к отрицательному напряжению источника питания - Е и равно — Е

Выход компаратора 31 подключен на вход времязадающей цепи 33 элемента 32 времени. На выход цепи 33 подключен вход триггера Шмнтта 34 и через пятый резистор 40 — катод первого диода 43, анод которого подключен к потенциальному выводу выхода второго выходного блока 22.

Выход элемента 32 подключен. к катоду второго диода 44, анод которого через шестой резистор 41 подключен на вход выпрямителя 26. Элемент 32 осуществляет задержку сигнала на время порядка периода промышленной .частоты T. Срабатывание элемента 32 сопровождается появлением на его выходе сигнала - Е,пронсходит быстрый разряд конденсатора 42 (с постоянной времени порядка 1 мс )по цепи: резистор 41, диод 44, выход операционного усилителя 35.

Времяэадающая цепь 33 характеризуется тем, что при скачкообразном изменении напряжения на ее входе с — Е „на + Е напряжение на ее вы-, 0 ( ходе изменяется по экспоненциальному закону с -йостоянной времени, близкой к Т, Скачкообразное изменение входного напряжения с + Е „на — Е „сопровождается изменением напряжения на выходе цепи 33 по экспоненциальному закону с постоянной времени порядка

1 мс. Срабатывание блока 17 возврата .. сопровождается поступлением напряления + ЕО с потенциального вывода выхода блока 22 на выход цепи 33 через диод 43 и резистор 40. Одновреиен1020909

10 ное поступление напряжения + Е. на вход и выход цепи 33 приводит к изменению напряжения на ее выходе по экспоненциальному закону с постоянной времени порядка 1 мс.

Триггер Шмитта 34 характеризуется 5 тем, что уровни срабатывания и возврата его равны и противоположны по знаку, величина уровней обеспечивает необходимую помехоустойчивость триггера. l0

Основная особенность преобразователя 12 заключается в его быстродействии при высоком уровне сглаживания. Это достигается тем, что прй помощи компаратора 31 производится сравнение входного и выходного напряжений, а в случае, если в течение времени порядка Т напряжение на выходе превышает напряжение на входе преобразователя 12, то срабатывает элемент 32 времени и производит разряд конденсатора 42. Компаратор

31 и элемент 32 возвращаются, а конденсатор 42 заряжается до нового амплитудного значения входного напряжения. Время срабатывания элемента 32 принято равным Т, а не Т/2 с целью уменьшения пульсаций выходного напряжения преобразователя 12, поскольку максимальные значения соседних полуволн напряжения, содержа- З0 щего высшие гармоники, могут следовать одна за другой с временем.отличным от Т/2.

Блок 13 сравнения (фиг.4) может быть выполнен состоящим из последова-35 тельно включенных сумматора 14 на базе операциОнного усилителя 45 с отрицательной обратной связью и реагирующего элемента 15. Блок 13 производит суммирование поданных на его входы рабочего и тормозных сигналов и при определенном их o1 ношении (условие срабатывания )обеспе-! чивает на выходе дискретный сигнал,

+ Е „. Кроме того, блок 13 обеспечивает непрерывность выходного сигнала при периодическом повторении условия срабатывания. (длительность периода T/2), что необходимо для надежной работы выходного блока 16 защиты. Блок 13 не срабатывает при поступлении на его вход импульсов малой длительности (например, менее

0,5 мс ), что обеспечивает его помехоустойчивость.

Реагирующий элемент 15 содержит индикатор 46 уровня на операционном усилителе без обратной .связи, элемент

4? времени и расширитель 48 импульсов, состоящие из последовательно включенных времязадающих цепей 49 и 50 и триггеров Шмитта 51 и 52 на операционных усилителях 53 и 54, а также четвертый и третий диоды

55 и 56 и восьмой и седьмой резисторы

57 и 58. Выход сумматора 14 подключен к инвертнрующему входу операционного усилителя индикатора 46 уровня, на неинвертирующий, вход подключен источник напряжения уставки — U . Индикатор 46 уровня срабатывает (на его выходе появляется напряжение + Е когда выходное напряжение сумматора 14 становится отрицательным, большим по абсолютной величине напряжения -0

Выход индикатора 46 уровня подклю:чен на вход элемента 47 времени.

Элемент 47 срабатывает от входных сигналов положительной полярности, не меньших некоторой определенной величины и имеющих длительность порядка 1-2 мс, что обеспечивает помехоустойчивость блока 13 сравнения.

Выход элемента 47 подключен на вход расширителя 48 импульсов, состоящего из последовательно включенных времязадающей цепи 50 и триггера Шмитта 52 на операционном усилителе 54.

На выход цепи 50 также подключен через ° восьмой резистор 57 катод четвертого диода 55, анод которого подключен к потенциальному выводу выхо-. да блока 22. Расширитель 48 импульсов срабатывает от входных импульсов отрицательной полярности, не меньших

f по. абсолютной величине j некоторой заданной величины и имеющих длительность порядка 1 мс, что также обеспечивает помехоустойчйвость блока ЪЗ.

Срабатывая, элемент 47 вырабатывает на выходе сигнал - Еб.,, длительностью не меньшей некоторой заданной, например, порядка 2 мс. Срабатывание элемента 47 приводит к срабатыванию расширителя 48 импульсов, на выходе которого вырабатывается сигнал + Е длительиостью не менее Т/2, что обусловлено требованием обеспечения непрерывности выходного сигнала блока 13.

Срабатывание блока 17 возврата, сопровождается поступлением сигнала +

+ Е,>„с потенциального выхода этого блока на выход цепи 50 через последоватедьно соединенные диод 55 и резистор 57. Одновременное поступление сигналов + Е на вход и на выход цени 50:приводит к возврату расширителя 48 импульсов за время, много меньшее Т/2 (например, 1 мс ). Это приводит и снижению времени возврата устройства s целом.

Выход расширителя 48 импульсов, являющийся выходом блока 13, кроме того, подключен к аноду диода 56, катод которого через резистор 58 подключен на неинвертирующий вход операционного усилителя 45 суммаdopa 14. Срабатывая, расширитель

48 импульсов через диод 56 и резистор 58 подает сигнал + Е на неинверОУ тирующий вход операционного ус;нлит теля 45, при этом снижается требуемая для срабатывания блока 13 величина рабочего сигнала. Таким обра1020909

12 эом, обеспечивается коэффициент возврата устройства, меньший единицы, что также необходимо для выполнения требования к непрерывности выходного сигнала блока 13.

Устройство работает следующим образом.

При возникновении короткого замыкания в зоне действия защиты появляется .дифференциальный сигнал на вы" 0 ходе воспринимающего блока 4 (Фиг.1).

Полосно-пропускающий фильтр 10 блока 7 рабочего сигнала выделяет иэ .дифференциального сигнала первую гармонику. Формирователь 11 модуля производит двухполупериодное выпрямление. Преобразователь 12 амплитудных значений формирует на выходе блока. 7 постоянное напряжение, пропорциональное амплитуде первой гармо- 70 ники дифференциального тока. Срабатывает реагирующий элемент 15, вырабатывая выходной сигнал на время, не меньшее времени существования внутренйего короткого замыкания.

Срабатывает выходной блок 16 защиты и.подает сигнал на отключение поврежденного трансформатора. Кроме того, появляются сигналы на выходах диф. Ференцирующего блока 18 и Формирова- ЗО теля 19 модуля блока 17 возврата, срабатывает реагирующий элемент 20.Одновибратор 21 и выходной блок 22 находятся в исходном состоянии.

Отключение поврежденного трансфор матора от источников питания сопровождается следующими явлениями.

Н

18 а выходе днфференцирующего блока

Формируется сигнал, в значительной степени ослабленный по сравнению з с входным. постоянным апериодическ атухающим дифференциальным сигналом. и

Происходит быстрый возврат реагирующего элемента 20. Срабатывает одновибратор 21 и выходной блок 22. Устанавливаются напряжения равные нулю на выходах полосно-пропускающего фильтра 10 и преобразователя 12 блока

7 рабочего сигнала, реагиру ощий элемент 15 и выходной блок 16 защиты возвращаются в исходное состояние.

Время нахождения одновибратора 21 в сработанном. состоянии должно быть не меньще времени затухания дифференциального сигнала, в противном случае при снятии сигнала управления выходного блока 22 на выходе полосно-пропускающего фильтра 10 вновь появится сигнал, который может привести к повторному срабатыванию защиты.

Применение предлагаемого устройства для дифференциальной защиты трансформатора обеспечит снижение времени возврата до значений поряд- ка 0,04-0,06 с, что повысит надежность и техническое совершенство защиты и приведет к повъааеиию надежности функционирования УРОВ.

1020909

1020909 юрохд

ВНИИПИ Заказ 3909/45 Тираж 617 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проеткная,4