Устройство для высокочастотной дифференциальной защиты линии электропередачи

Устройство для высокочастотной дифференциальной защиты линии электропередачи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1щ 655007

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.12.72 (21) 1860825/24-07 (51) М. Кл.е

Н 02Н 3/28

Н 02Н 7/26 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.79. Бюллетень ¹ 12 (45) Дата опубликования описания 30.03.79 (53) УДК 621.316.925 (088.8) (72) Авторы изобретения

К. А. Бринкис, Л. Е. Эйгус и Л. Б. Паперно (71)заявитель

Рижский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ

ДИФФ ЕР ЕН ЦИАЛ ЬНОЙ ЗАЩИТЫ Л И Н И И

ЭЛ ЕКТРО П ЕР ЕДАЧ И

Изобретение относится к устройствам для защиты трехфазных линий электропередач, преимущественно линий с ответвлениями.

Известны устройства дифференциальнофазной защиты с применением в качестве высокочастотного канала связи самой защищаемой линии (1).

Кроме того, известно устройство для высокочастотной дифференциальной защиты линии электропередачи (2), содержащее ультракоротковолновый канал связи, тональные генераторы и приемники разрешающих и запрещающих сигналов, комбинированный пусковой орган по току обратной последовательности с торможением прямой последовательности, к которому подключены измерительные органы от симметричны., и несимметричных коротких замыканий одной полуволны синусоиды тока, другие выходы которых подключены к токовым блокам с трансреакторами на выходе, трансреактор-формирователь разрешающих сигналов, орган сравнения и выходной блок. Данное устройство является наиболее близким к описываемому по своей технической сущности и достигаемому результату.

Однако это устройство обладает рядом недостатков. Время срабатывания его зависит от момента короткого замыкания, поскольку устройство выполнено однополупериодным, и составляет 15 — 25 мс. Разрешающие сигналы на другие концы линии электропередачи передаются независимо от фиксации органом сравнения факта наличия или отсутствия короткого замыкания в зоне действия защиты, что снижает надежность действия защиты при внешнем коротком замыкании. В выходной блок входит одновибратор, для которого возможно лож10 пое срабатывание от помех, появляющихся в цепях оперативного постоянного тока, например, при операциях с разъединителями в распределительных устройствах сверхвысокого напряжения 330 кВ и выше.

15 Целью изобретения является повышение быстродействия и надежности работы. Для достижения указанной цели устройство для высокочастотной дифференциальной защиты линии электропередачи снабжено изме20 рительными органами от симметричных и несимметричных коротких замыканий и генераторами и приемниками тональных частот другой полуволны синусоиды тока, вторыми трансформатором-формирователем, 25 органом сравнения и выходным блоком, при этом трансреакторы на выходе токовых блоков снабжены дополнительной вторичной обмоткой, к которой подключены измерительные органы от симметричных и несим30 метричных коротких замыканий другой по655007

6О

65 луволны синусоиды тока, другие входы которых подключены к выходу комбинированного пускового органа, а выходы всех измерительных органов подключены для каждой полуволны синусоиды тока соответственно к первичным обмоткам трансформаторовформирователей разрешающего сигнала и к генератору тональной частоты запрсщаюшего сигнала. Вторичные обмотки трансформаторов-формирователей разрешающего сигнала и приемники тональной частоты разрешающего и запрещающего сигналов подключены к органам сравнения, подключенным к генераторам тональной частоты разрешающего сигнала и выходным op! апам, при этом измерительные органы выполнены в виде двух транзисторов, эмиттср первого из которых подключен в цепь коллектора транзисторного ключа на выходе пускового органа, эмиттер которого подключен к общей точке соединения всех вторичных обмоток трансреакторов токовых блоков, коллектор первого транзистора подключен через дифференцирующую цепь к одному выводу первичной обмотки трансформатора-формирователя и через диод — к цепи управления генератором тональных частот запрещающих сигналов и к органу сравнения, а его база через резистор и диод подключена к базе второго транзистора, переход база-эмиттер которого включен параллельно конденсатору делителя напряжения, включенного, в свою очередь, параллельно вторичным обмоткам трансреакторов токовых блоков, а коллектор второго транзистора подключен к второму выводу первичной обмотки трансформатора-формирователя.

С целью предотвращения ложных срабатываний при высокочастотных помехах во вторичных цепях генератор тональных частот разрешающего сигнала подключен к органу сравнения через импульсный трансформатор пуска генератора тональных частот разрешающего сигнала.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема для части устройства, реагирующей на одну из полуволн (положительную) синусоиды тока, где 1 — входной токовый блок измерительного органа при несимметричных коротких замыканиях с трехобмоточным выходным трансреактором; 2 — комбинированный пусковой орган по току обратной последовательности с торможением по току прямой последовательности и двумя взаимно блокированными между собой транзисторными ключами на выходе; 3 — входной токовый блок измерительного органа при симметричных коротких замыканиях с трехобмоточным выходным трансреактором; 4 — измерительный орган при несимметричных коротких замыканиях, реагирующий на положительную полуволну синусоиды тока повреждения;

5 — измерительный орган при несиммет1 ричных коротких замыкаIIèÿх, реагирующий на отрицательную полуволну синусоиды T()ка повреждения; 6 -- и мерите II!IIII1I орган симметричных коротких замыканий, pear!Iрующий на положительную полуволну cu-!

Iyco»ды тока повреждения; 7 — измерительный орган при симметри llihlx коротких

", IìûêàIIHÿê, реагирующий на отрицательную полуволну синусоиды тока повреждения; 8 — — генератор тональной 1астоты запрещаюгцсго сигнала, реагирующий I!а no-!

nx

15 — генератор тональной частоты разрешающего сигнала, реагирующий на отрицательную полуволну синусоиды тока повреждения; 16 — орган сравнения, реагирующий па положительную полуволну синусоиды тока повреждения; 17 — — орган сравиеIIil5I, pC3 I Hpl IollIk1 l1 на о1 p Jill 3T(,1ьн 1 lo полу

cHH) o0H. !b1 ТоКВ IIoBpoiK,IcIIIIs1; 18 выходной блок, срабатывающий ири I!u.!ожительной полуволис синусоиды тока внутреннего повреждения; 19 — выходной блок, срабатывающий при отрицательной полуволне синусоиды тока внутреннего повреждения; 20 — выключатель линии электропередачи; 21 — транзисторный ключ на выходе комбинированного пускового органа 2, подключающий измерительные органы 6 и

7 при симметричных коротких замыканиях;

22 — транзисторный ключ на выходе комбинированного пускового органа 2, подключающий измерительные органы 4 и 5 при несимметричных коротки.: замыканиях;

23 — выходной трансреактор входного токового блока 3 измерительного органа при симметричных коротки.; замыканиях; 24— выходной трансреактор входного токового олока 1 измерительного органа при несимметричных коротких замыканиях; 25 — первый транзистор измерительного органа 4;

26 — второй транзистор измерительного органа 4; 27 трансформатор-формирователь разрешающих сигналов; 28 — импульсный трансформатор пуска генератора тональной частоты разрешающих сигналов;

29 — запрещающий транзистор органа сравнения; 30 — выходной динистор органа сравнения; 31 — выходной импульсный трансформатор выходного блока 18; 32— переменный резистор делителя напряжения;

33 — резистор делителя напряжения; 34— диод; 35 — конденсатор делителя напряжения; 36, 37 — динисторные органы сравнения; 38, 39 — транзисторный повторитель;

40 — конденсатор.

При несимметричном коротком замыкании в зоне действия устройства срабатывают токовый блок 1 и пусковой орган 2. В зависимости от того, в какой полупериод произошло короткое замыкание, на одной из обмоток выходного трансреактора 24 появляется положительная полуволна синусоиды напряжения, пропорционального току, а на другой — отрицательная полуволна синусоиды того же напряжения. К оомотке трансреактора 24 подключены измерительные органы 4 и 5 соответственно для положительной и отрицательной полуволн синусоид. При срабатывании пускового органа 2 и несимметрическом коротком замыкании открывается транзисторный ключ 22.

Если положительная полуволна синусоиды напряжения оказывается на обмотке трансреактора, связанной с измерительны..3 органом 4, то образуется цепь для тока через транзисторный ключ 22, переход эмиттер-база транзистора 25 из.перительного органа 4, резистор 33, диод 34 и конденсатор 35 делителя напряжения, подключенного к выводам вторичной обмотки трансреактора 24. При одновременном открытии транзисторов 22 и 25 происходит открытие транзистора, останавливающего генератор тональной частоты 8, благодаря чему создается условие открывания запрещающего транзистора 29 в органе сравнения 16. Транзистор 29 открывается в момент времени, когда приемник 10 тональных частот запрещающего сигнала фиксирует останов генератора тональных частот запрещающего сигнала на другом конце линии электропередачи, Транзистор 26 открывается через

4 — 5 мс, т. е. примерно в момент достижения напряжением на выходе трансреактора

24 амплитудного значения. Для задания необходимого момента открытия транзистора

26 используется переменный резистор 32 делителя напряжения.

В момент открытия транзистора 26 создается цепь для тока через первичную обмот«у трансформатора-формирователя 27. Вторичным напряжением трансформатора 27 включается динистор 36, благодаря чему создается цепь тока через переход эмиттерколлектор транзистора 29, динистор 36 и первичную обмотку трансформатора 28, 655007

G вследствие чего запускается генератор 14 тональных частот разрешающего сигнала, передаваемого на другой конец линии электропередачи. Кроме того, переходит в другое состояние транзисторный повторитель

38 состояния упомянутого динистора 36.

Примерно в то же время приемником тоHGJIbHbIx частот разрешающего сигнала 12 фиксируется пуск генератора тональных частот разрешающего сигнала на другом конце линии электропередачи. Появление сигнала на выходе приемника 12 приводит к включению второго динистора 37 органа сравнения 16 и к переходу в другое состояние транзисторного повторителя 39. Это приводит к возрастанию напряжения на конденсаторе 40, включенном между эмиттерами и коллекторами транзисторных повторителей 38, 39 состояния динисторов, до напряжения переключения диннстора 30, включение которого приводит к пуску выходного блока 18 через импульсный трансформатор 31, воздействующего íà отключение выключателя 20.

В момент исчезновения положительной полуволны синусоиды тока транзистор 25 закрывается, за счет чего запускается генератор тональных частот запрещающего сигнала 8, и независимо от наличия или отсутствия запрещающего сигнала с другоl о конца линии электропередачи закрывается транзистор 39. Это приводит к возврату в исходное состояние транзисторных повторителей 38, 39 состояния диннсторов 36, 37 и выходного блока 18. Однако возврат выходного блока 18 происходит только в том случае, если через 20 — 25 мс не последовало повторное срабатывание устройства.

До отключения выключателя линии электропередачи через каждый период промышленной частоты, т. е. примерно через 20 мс, происходит повторное открытие транзисторов 25 и 29 с подготовкой цепи для включения динпстора 30.

Лналогпчно, во время отрицательной полуволны синусоиды тока происходит срабатывание измерптслы|ого органа 5. органа сравнения 17 и выходного блока 19 с запуском соответствующих генераторов тона Ibных частот 9 и 15 и приемников 11, 13.

В остальном действие устройства происходит так же, как и прп несимметричных коротких замыканиях.

При коротком замыкании вне зоны действия устройства транзистор 29 в течение всего времени замыкания закрыт, чем исключается возможность переключения обоих динисторов 36, 37 в органе сравнения.

В нормальном режиме оба транзисторных

6О ключа 21 и 22 закрыты.

При симметричном коротком замыкании в зоне действия устройства открывается на время 0,3 — 0,4 с транзисторный ключ 21 и и вторичным обмоткам выходного трансреакя тора 23 входного токового блока 3 подклю

655007 чаются используемые в данном случае измерительные органы 6 и 7.

Описанное устройство для высокочастотной дифференциально-фазовой защиты обеспечивает высокое быстродействие и саморезервирование — отказ защиты в одном полупериоде резервируется срабатыванием в другом. Кроме того, олочное конструктивное выполнение и принцип действия устройства обеспечивают высокую эксплуатационную надежность, Формула изобрстснпя

1. Устройство для высокочастотной дифференциальной защиты линии электропередачи, содержащее ультракоротковолновый канал связи, топальныс гснсраторы и приемники разрешающих и запрещающих сигналов, комбинированный пусковой орган по току обратной последовательности с торможением по току прямой последовательности, к которому подключены измсрительные органы от симметричных и нссимметричных коротких замыканий одной полуводны синусоиды тока, другие вхочы которых подключены к токовым блокам с трансрсакторами на выходе, трансформатор-формирователь разрешающих сигналов, орган сравнения и выходной орган, отличающееся тем, что, с целью повышения оыстродсйствия и надежности работы, оно снабжспо измерительными органами от симметричных и несимметричных коротких замыканий, гснераторами и приемниками тональных частот другой полуволны синусоиды тока и вторыми трансформатором-формирователем, органом сравнения и выходным блоком, при этом трансреакторы на выходе токовых блоков снабжены дополнительной вторичной обмоткой, к которой подключены измерительные органы от симметричных и несимметричных коротких замыканий другой полуволны синусоиды тока, другие входы которых подключены к выходу комбинированного пускового органа, а выходы всех измерительных органов подключены сооТветственно для каждой полуволны синусоиды гока к первичной обмотке трансформатора-формирователя разрешающих сигналов и к генератору тональной частоты запрещающего сигнала, а вторичные обмотки трансформаторов-формирователей разрешающего сигнала и приемники тональной частоты разрешающего и запрещающего сигналов подключены к органам сравнения, подключенным к генераторам тональной частоты разрешающего сигнала, и выходным органам.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что измерительные органы выполнены в виде двух транзисторов, эмиттер первого из которых включен в цепь коллектора транзисторного ключа на выходе пускового органа, эмиттср ко" îðîãî подключен к оощсй точке соединения всех вторичных обмоток трансрсакторов токовых блоков, кол - о лсктор псрвого транзистора подсоединен ерсз дифференпирующую цепь к одному выходу первичной оомотки трансформатораформирователя и через диод — к цепи управления гспсратором тональным частот запреща|огцих сигналов, а его база через резистор n,диод подключена к базе второго транзистора, переход оаза-эмиттср которого ис цочсн параллсльно конденсатору делптсля напряжения, включенного napaë:«> лсльпо вторичным обмоткам трансрсакторов токовых блоков, а коллектор второго транзистора подклю ген к второму выводу нсрвпчно обмотки трансформатора-формирователя.

3. Устройство по п. 1, о тл и ч а ю ще ес я тем, что, с целью предотвращения ложных срабатываний при высокочастот ы помехах во вторичных цепях, генератор тональной частоты разрегцающсго сигнала под40 ключсн к органу сравнения через импульсный трансформатор пуска генератора тональных частот разрешающего сигнала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

45 1. Авторское свидетельство СССР

ЛЪ 307456, кл. Н 02Н 3/30, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 263721, кл. Н 02Н 3/30, 1968.