Устройство для токовой защиты сетей постоянного тока

Устройство для токовой защиты сетей постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

т

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 549853. (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.02.75 (21) 2106831/07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано05.03.77.Бюллетень № 9 (45) Дата опубликования описания 21.05.77

y1) М. Кл, Н 02 Н 3/08

Госудврстеенний иаиитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 621.316. .925 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. Г. Жуковский и E. В. Кириевский (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОКОВОЙ ЗАШИТЫ СЕТЕЙ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам релейной защиты и может быть использовано для защиты участков низковольтных сетей постоянного тока, в частности в автономных энергосистемах.

Известны аналогичные устройства тактовой зашиты, основанные на контролировании тока фидеров участка сети и сравнении выходных напряжений датчиков тока с устав- щ ками реагирующих органов. На этом:принци-! пе построены максимально-токовые защиты, токовые отсечки и направленные токовые зашиты (1). Каждая из этих защит может быть использована в сетях как переменного, 1я так и постоянного тока в зависимости от типа применяемых датчиков тока. Наибольшей чувствительностью из известных зашит обладают направленные токовые зашиты, что привлекает к ним внимание при проекти-10 ровании системы в сетях постоянного тока мощных автономных энергосистем, где наиболее вероятны дуговые короткие замыкания (к.з.) с малыми токами к.э. Ближайшим аналогом, который можно использовать в 25 этих условиях можно считать токовую заФ щиту с направленной блокировкой по току питаемых присоединений (ТБТ) участка сети постоянного тока (21 .

Недостатком известных устройств является сильная зависимость ее чувствительности от погрешностей датчиков тока, которые в условиях автономных энергосистем (большие номинальные токи — тысячи ампер, ограниченность монтажного пространства — сильный разогрев шин, на которых установлены датчики — до 100оС в номинальном режиме) достигают больших значений. например для малогабаритных датчиков на основе эффекта Холла — 30-40%. Это обстоятельство приводит к тому, что затрудняется выявление к.з. через электрическую дугу с малым током повреждения. Именно такой вид повреждения особенно опасен, так как приводит к возникновению пожаров.

Предъявление же жестких требований к точности датчиков (уменьшение мультипликативной g и аддитивной Т> погрешностей датчика тока, выраженных в относительных единицах по отношению соответст54-9851

10 где

«а 1по ь текущему значению тока фидера и ..;,и ..льному току; ) ) — число

-и, » " ..),:i.:сов сети; ) — общее число фид::»ов сети; . — кратность тока отсоса долях ст номинального фидеоа; 5 — номинальные токи соответственно .итающего и питаемого фидеров), сильно за..руднено ввиду трудности практической реализации таких датчиков в условиях серийно.-о производства.

Предло,: нное изобретение отличается от известных тем, что для повышения чувствительности токовых защит и снижения требований к точности датчиков тока, к выходу каждого из них подключен один вход сумма- 35 тора, выход которого соединен с соответствующим реагирующим или блокирующим органом, а второй вход подключен к выходу блока умножения, один вход которого соединен с выходом упомянутого сумматора, а 20 другой чеоез лнвертор соединен с выходом второго сумматора, на входь. которого непосредственно и чеоез делитель с коэффициентом деления К = ) / 1, подключены у функциональные преобразователи температуры в напря.кение с . :оэффицпентами преобразования соответственно: а

; а)

-и, а ь

К„„=, K I у,й ), 1 — значение уставки срабатываY ния реагирующего или блокирующего органа по отношению к номинальному току фидера „)

Н 35 температура окружающей среды; контролируемый ток в фидере; коэффициент преобразования датчика тока; 40

T { уЯ )- функции зависимости от аддитивной и мультипликативной погрешностей датчика тока выраженных в относительных единицах по отношению со-45 ответственно к ) и

H фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 графически иллюстрируется принцип предложенной компенсации влияния погрешностей. 50

На фиг. 1 рассмотрен участок сети с одним питающим фидером 1 и несколькими питаемыми фидерами, из которых подробно изображен (с комплектом зашиты) один фидер 2. Зона защиты заключена между авто- 55 мати-:;=сними выключателями 3 и 4, По конам участка установлены датчики тока 5, > с направленной характеристикой, к выходу каждого из которых подключен один вход сумматора 7, 8, выход которого соеди-д нен с соответствующим реагирующим 9 или блокирующим 10 органом, а второй вход подключен к выходу устройства умножения 11

12 один вход которого соединен с выходом сумматора 7, 8, а другой через инвертор 13, l4 соединен с выходом сумматора 15, 16, на входы которого непосредственно и через делитель 17, 18 с коэффициентом деления т )

I ) у подключены функциональные преобразователи температуры в напряжение 19, 20 и 21, 22 с коэффициентами преобразования соответственно:, «а) (, (0)

;у <с н до

>), 1 . — значение устав

|де ки срабатывания реагирующего или блокирующего органа по отношению к номинальному току фидера 1,„ температура окружающей среды; контролируемый ток в фидере;

К вЂ” коэффициент преобразования датчика тока;

Уо д (),а1 .р яа) — функцил зависимости QT Й аддитивной и мультипликативной погрешностей датчика тока, выраженных в относительных единицах по отношению соответственно к

Выход реагирующего органа 9 подключен к схеме " И " 23, выход которой соединен с целью управления автоматического выключателя 3, а второй вход через схему "HE" 24 соединен с выходом схемы "ИЛИ" 25, на входы которой подключены все блокирующие органы 10.

Зависимость аддитивной и мультипликативной погрешностей от температуры для определенного типа датчиков тока, как правило, бывает известной, и ее реализация, например, с помощью термисторов, не вызывает затруднений.

Устройство работает следующим образом.

Функциональные преобразователи 19, 20, 21 и 22 вырабатывают напряжения, пропорциональные мультипликативной Я ) и аддитивной ) o (6 ) температурным погрешностям. Эти напряжения (последнее из них с помощью делителя 17, 18 умножается на

% коэффициент 1/I ) после суммирования в сумматоре 15, 16 и инвертирования 13, 14 поступают на вход устройства умножения 11, 12 в следующем виде:

1 () .(, (go) + — (g))

549851

При этом на выходе устройства умножения 11, 12 появляется напряжение: о (- Р„(Б, .() О(Ч которое суммируется с выходным напряже- 5 нием V> датчика тока 5, 6 в сумматоре 7, 8 и поступает на вход реагиоующего органа 9и.ли блокирующего ор.ган.а 0 в следующем виде: ./ 10

«>о (Боl дт Ро (оо1 1 Д о

Разрешая уравчение (2) относительно (ро (Б„), получаем

Идеальная характеристика вход-выход датчика тока (при отсутствии погрешностей) имеет след«юший вид:

20 () ()

Реальная характеристика датчика тока при наличии погрешностей описывается уравнением 25

u T = X 1+ KÕ у « )+ r, р Я ) .

Подставляя (5) в (3), получаем выражение для напряжения, поступающего с датчика тока на вход реагирующего или блокирующего 30 органов

xx+wIyC+ ) „yo(< ) + (ю+ (т (+ ) «(«о

KI flan f (Eo) «. 4 /i» - (gî) g

1+ У(И)+(/Г«(q««) у fo

Таким образом, введение в устройство токовой зашиты ТБТ корректирующих звень-40 ев (на фиг. 1 обведены пунктиром) обеспечивает полную независимость напряжения, подаваемого на вход реагирующего и блокирующего органов, от погрешностей датчика тока. 45

Это означает, что уставку этих органов можно значительно снизить по сравнению с известной защитой, т.е. повысить чувствительность при одновременном снижении требований к точности датчиков тока. Нижний g0 предел снижения уставок определяется только погрешностью коррекции и релейных органов. Однако эти погрешности значительно меньше, чем погрешности датчиков тока.

Это связано с тем, что если датчики тока 55 установлены непосредственно на токоведущей шине, температура которой в рабочем режиме сети не снижается ниже 100 С, а о при к.з. значительно выше (до 300 С), то о устройства коррекции и релейные элементы 60 защиты могут быть у.-..ановло««;-,: н,«; ««ачи— тельном удалении от токоведуших частей в местах, где температуоа лишь незначительно выше ноомальной комнатной температуры (20-30 С).

Идеальная характеристика (фиг. 2) датчика изображена поямой I, точка на которой соответствует уставке срабатывания реагирующего или блокирующего органов.

Реальная характеристика при наличии аддитивной и мультипликативной погрешностей изображена прямой П. Суть предложенного устройства заключается в автоматическом повороте реальной характеристики до пересечения ее с точкой A. Как видно из фиг. 2, это осуществляется как бы в два приема: сначала характеристика датчика частично корректиру тся (прямая ПI ) за

% счет добавки ."(у < "),, а затем полностью (и«:.имая i7" ) за счет введения добавки K. > „; (1 ) -«н.

Таким образом, несмотря на то, что скорректированная хаоактеристика iV не совпадает полностью с идеальной характеристикой (1 ), они имеют об.««ую точку пересечения (А), которая соответствует уставк"срабатывания реагирующего или блокирующего органов защиты, выбранной из условия полного отсутствия погрешностей датчиков тока.

Формула изобретения

Устройство для токовой защиты сетей постоянного тока, содержащее установленные на каждом фидере датчики тока, на питаемом фидере — блокирующий орган, а на питающем — реагирующий орган, подключенный к одному из входов схемы "И", на второй вход которой включена схема "HE", с которой через схему "ИЛИ" соединены блокирующие органы, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и снижения требований к точности датчиков тока, к выходу каждого из них дополнительно подключен один вход сумматора, выход которого соединен с соответ— ствующим реагирующим или блокирующим органом, а второй вход подключен к выходу блока умножения, один вход которого соединен с выходом упомянутого сумматора, а другой через инвертор соединен с выходом второго сумматора, на входы которого непосредственно и через делитель с коэффициентом деления К д — 1 /1 < подключены

» функциональные преобразователи температуры в напряжение с коэффициентами преобразования соответственно: к„= — к т g(t )

К, = —, К)„,

549851

Фиг. 1 значение уставки срабатывания реагирующего или блокирующего органа по отношению к номинальному току фидераЭ„, температура окружающей среды; контролируемый ток в фидере; козффициент преобразования датчика тока; <0 функции зависимости от 1 о аддитивной и мультипликативной погрешностей датчика тока, выраженных в относительных единицах по отношению 1s соответственно к Э и Э.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Чернобровов Н. В. "Релейная защита", Энергия, М. 1971 г., стр. 117, 147, 172аналоги.

2. Жуковский Ю. Г., Кириевский Е. B

Фоменко Г. П. "Сравнительный анализ токовых защит сети постоянного тока, Труды

Новочеркасского ордена Трудового Красного

Знамени политехнического института им. Серго Орджоникидзе, Сб. "Приборы и устройства автоматики", том. 292, 1974 г. Новочеркасск — прототип.

БНИИПИ Заказ З36/1 16

Тираж 902 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4