Устройство для релейной защиты сети переменного тока от повреждения

Устройство для релейной защиты сети переменного тока от повреждения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О n „A„ . È, ИЗОБРЕТЕН ИЯ 11 723717

Союз Советских

Социалистических

Респубаик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свнд-ву .(22) Заявлено 03.05.76 (2I) 2352410/24 — 07 с прнсоеднненнем заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 25.03.80. Бюллетень М 11

Дата опубликования описания 25.03.80 (51) М. Кл.

Н 02 Н 7/26

Н 02 Н 3/38

Ваударстввнный комнтет

СССР ао аелам изобретений н открытнй (5З) УДК 621. .316.925 (088,8) Ю. A. Барабанов и Л. Б. Кимельман (72) Авторы изобретения (7! ) Заявитель Московский ордена Ленина энергетический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ СЕТИ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА OT ПОВРЕЖДЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты сети переменного тока, преимущественно вы- сокого и сверхвысокого напряжения, от коротких замыканий н обрывов HB линиях электропередач.

При коммутациях в сетях высокого и сверхвысокого напряжения имеет место интенсивный и длительный электромагнитный переходный процесс, состоящий из

10 ряда гармонических составляющих, отличных от промышленной, который при-. водит в ряде случаев при отсутствии соответствующей отстройки к излишним срабатываниям и задержкам в срабатывании защиты, реагирующей на электрические величины промышленной частоты.

Известно устройство для зашиты сети от повреждений, правильно функционирующее в условиях электромагнитного переходного процесса, содержащее измерительные преобразователи тока и напряжения, фильтры нижних частот, измерительный и исполнптель1 ый орган и пусковой блок, обеспечивающий нулевые начальные условия на входе фильтра $1) . Однако указанное устройство обладает низкой точностью при выборе широкой полосы ггропускания фильтров или низким быстродействием при выборе узкой полосы пропускания. Кроме того, быстродействие дополнительно теряется в измерительном органе, анализирующем синусондальные величины.

Известно также устройство для получе» ния постоянного сигнала, пропорционального амплитуде той из гармонических составляющих входного снг ала, частота которой задана, — синхронный детектор, 2). и выполненное на его основе уст ройство для защиты сети высокого напряжения от повреждения 3 . Устройство зашиты содержит первичный измерительный преобразователь тока или напряжения, множители, первые входы которых связаны с измерительным преобразователем, вторые — с генераторами ортогoH÷ëü ных колебаний, и выходы через фильтры

17 4 лей 3 и 4, вторые входы которых связаны с генераторами 5 и 6 сдвинутых по фазе ортогональных колебаний. Выходы множителей 3 и 4 соединены со входами фильтров 7 и 8 нижних частот. Первые входы дополнительных множителей

9 и 10 подключены к выходам фильтров

7 и 8, вторые входы — к генераторам

5 и 6, а их инвертированные выходык входам сумматора 2. Отфильтрованные сигналы с выходов фильтров 7 и 8 подаются в исполнительный орган защиты., Работа устройства рассматривается на примере установки генераторов синусоидальных колебаний. В принципе возможно использование генераторов любых ортогональных колебаний, например прямоугольных, пилообразных и т. д. Входной сигнал Х„подается на сумматор 2, где из него вычитаются сигналы Х и Х з снимаемые с выходов дополнительных множителей 9 и 10. Результирующий сиг нал Х поступает на основные множите4 ли 3 и 4, где происходит умножение входного сигнала Х на синусоидальные

Д сигналы генераторов: 2sin (wet ) и

2со <ин ). На выходе множителя 3 будет сигнал Х со следующими слагае5 мыми: а) от составляющей сигнала Х про4 мышленной частоты v4 „

Х = А йп (ч н1 + М) 2 s>n (vy H t) =

= А eos < + А c.o s (P лф + Ч ), ампл итупа гармонической составляющей промышленной частоты; фазовый сдвиг гармонической составляющей промышленной частоты по отношению к гене рируемому синусоидальному сигналу; — время. б) от гармонической составляющей помехи частоты у

)(= Аsip (м t+ ч" )..QSIA(мйt)=

=An COS $(Wn- S)t+%nj+

+А -сос, f + yves)t+ Чй), где А Ч вЂ” амплитуда и фаза сигнал ° и ла помехи, г) от постоянной составляющей сигнала помехи

5 Апост 2s<>(®Ht) где А„., — амплитуда сигнала помехи. з 7237 нижних частот — с исполнительным органом. Прстоянные сигналы, пропорциональные амплитуде тока или напряжения промышленной частоты анализируются в исполнительном органе, который принимает решение о наличии повреждения.

В любой момент времени на выходе множителей кроме полезного постоянного сигнала содержатся гармонические помехи.

Даже при отсутствии помехи во входном сигнале на выходе множителей будет содержаться гармоническая помеха двойной частоты генераторов, что снижает точность.

Этот недостаток присущ всем устройствам, построенным на основе синхронного детек- 15 тирования сигнала. Так как фильтры, установленииre перед исполнительным органом, должны пропускать только постоянную составляющую, то они имеют узкую полосу пропускания, характеризуются длитель- 2о ным собственным переходным процессом, и;установившийся сигнал на их выходе появляется через большой интервал времени. Это приводит к низкому быстродействию защиты.

Белью изобретения является повыше-. ние точности и быстродействия путем сравнения электрических величин в переходном режиме фильтрации.

Это достигается тем, что в известное устройство, содержащее первичный измерительный преобразователь, установленный на защищаемом присоединении, два основных множителя, первые входы которых связаны с выходами двух генераторов ор- 35 тогональных колебаний промышленной частоты, а выходы множителей через фильтр нижних частот подключены к исполнительному органу, в него введена нелинейная отрицательная обратная связь, состоящая из двух дополнительных множителей и сумматора, входы которого подключены к инвертированным выходам дополнительных множителей и упомянутого первичного измерительного преобразователя, а выход - ко вторым входам основных множителей, причем первые входы дополнительных множителей соединены с выходами фильтров нижних частот, а вторые— с выходами указанных генераторов ортого- нальных колебаний.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Входной сигнал от первичного измери55 тельного преобразователя 1 (трансформатор тока или напряжения) подается на вход сумматора 2. Выход сумматора 2 соединен со входами основных множите5 723717

Состав сигнала Х на выходе множителя 4 аналогичный.

Итак, на выходе множителя 3 имеется полезный постоянный сигнал А cosЧ и ряд гармонических помех, на выходе множителя 4 полезный постоянный сигнал А Sin% (если сигналы от генераторов 5 и 6 сдвинуты по фазе íà >/2 } и также ряд гармонических,п4мех. Гармонические помехи ослабляются при прохождении через фильтры 7 и 8.

Отфильтрованные сигналы Х и Хв подаются на входы дополнительных множителей 9 и 10, при помощи которых за1 мыкается нелинейная отрицательная обратная связь, охватывающая элементы

3 и 7, а также 4 и 8. Сигнал Х на

2 выходе множителя 9 будет содержать гармоническую составляющую промышленной частоты (А cod%) sin(wilt) и ослаблен- 20 ную помеху, и на выходе множителя 4 также гармоническую составляющую промышленной частоты (Аэ|о Ч) . cos («) и ослабленную помеху. Сигналы Х и Х

25 вычитаются иэ входного сигнала Х,, уменьшая сигнал рассогласования Х . Процесс продолжается до тех пор, пока сигнал рассогласования -Х не будет минимизир 4 ван, после чего на выходе устройства в

30 сигналах Х и Х8 будет точно отслежена

r амплитуда гармонической составляющей входного сигнала промышленной частоты в виде двух постоянных составляющих, равных проекциям выделяемой амплитуды в системе координат, определяемой ге35 нераторами, т. е. A cos< и As юЧ

Эффект от дополнения устройства прототипа элементами 2 и 10 особенно наглядно проявляется, если рассмотреть работу устройства при подаче на вход только полезного сигнала A sin (лют -11 }

В этом случае на выходе множителя в устройстве прототипа будут сигналы х гФ.

cQ

1 „ 5

Устройства для релейной зашиты сети переменного тока от повреждения, содержащее первичный изл1ерителы1ь1й преобразователь, установленный на защищаемом присоединении, два основных множителя, первые входы которых связалиl е выходами двух генераторов ортого;:а11ьных колебаний промышленной част ГГы,;1 в1,1ходы множителей через фильтр 1и ж 1их частот

V АsiA (мн ) 2э1п(ч М)= сь

Асов Р+ Acos(2w t+ Ч) .

Х С6 Ава t+M) 2соэ(4чнЦ а А ею 9+ A siA (2wH t+ Ч) .

Далее составляющая двойной частоты . 2 р ослабляется фильтрами нижних частот 7 и 8, но все равно присутствует в выходном сигнале.

В данном устройстве после затухания собственного переходного процесса на вь» ходе будут только полезные сигналы

: Х = Асоьч, х - Asin Ч7 ), в точности равные проекциям амплитуды входного сигнала. Сигнал рассогласования

X =X X -X -А..(и + ) AcosV.sin(t) — Аsи1%-cos(лъ Ht) =Q тождественно равен нулю. Сигнал на выходе фильтров стабилиэирован, таким образом повышается точность работы устройства.

Полученные отфильтрованные сигналы

Х и Х поступают в исполнительный

7 6 орган, где сравниваются с уставко11

По результатам сравне1гня фиксируется наличие повреждения на эащищаел1ом элементе. Для сложных защит с двумя подведенными величинами, например, типа д11отанционной, целесообразно использование двух аналогичных устройств, изображенных на чертеже,для двух сравниваемых величин. При этом, выполняя попарное сравнение соответствующих проекций сравниваемых величин, можно наиболее просто получить четырехугольные характеристики срабат1.1вания зашиты в плоскости комплексного сопротивлегп1я Z, что целесообразно ля дистапциoaallx зашит. Для удобства получения характеристик, отличных от прямоугольньк, .сдвиг фаз генераторов а и 6 вь1бипают о Г 1ичаюшимся ОГ /Я е

Изменение во врел.онп сраияваемых величин в переходом режиме фильтрации носит экспонекциальный или близкий к нему характер, что позволяет выполнять сравнение в переходном режиме фильтрации до получения установивших сигналов на выходе фильтра. Таким образом, даже имея достаточно узкую полосу llðîïóñкания фильтров 7 и 8, можно получить высокое быстродействие.

За счет сравнения в переход1ом режиме фильтрации. повышается быстродействие зашиты, уменьшается опасность появления качаний и асинхронного хода между системами.

Формул а изобретения

7.237 17

Составитель Л. Корнеева

Редактор В. Фельдман ТехредС. Мигай Корректор М. немчик

Заказ 440/40 Тираж 783 П одпи сное

0Н ИИП И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 подключены к исполнительному органу, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия путем сравнения электрических величин в переходном режиме фильтрации, в него введена нелинейная отрицательная обратная связь, состоящая из двух дополнительных множителей и сумматора, входы которого подключены к инвертированным выходам дополнительных множителей и упомянутого первичного измерительного преобразователя, а выход -. ко вторым входам основных множителей, причем первые входы дополнительных множителей соединены с выходами фильтров нижних частот, а вторые — с выходами указанных генераторов ортогональных колебаний.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сушко В. A. Влияние электромагнитных переходных процессов на работу быстродействующих реле сопротивления.

Автореферат кандидатской диссертации,,МЭИ, 1962.

2. Справочник по телевизионной технике, ГЭИ, М Л., 1962, т. 1, с. 421.

3. Величенко В. И. и др. Синтез помехоустойчивого устройства быстродействующей релейной зашиты. Известия

ВУЗов, электромеханика, № 8, 1974, с. 896-899 (прототип) .