Устройство для контроля исправностисоединительных проводов продольнойдифференциальной токовой защитылинии электропередачи

Устройство для контроля исправностисоединительных проводов продольнойдифференциальной токовой защитылинии электропередачи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е 111,8ИЗВ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 01.03.79 (21) 2731084/24-07 (51) М. Кл.

Н 02 Н 3/30

Н 02 Н 3/28 с присоединением заявки №

Гасударственный кемитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень ¹ 9 (45) Дата опубликования описания 07.03.81 (53) УДК 621.316.925 г-- — —.4ЫЬЫ по делам изобретений и открытий

Й, :0В 1,-g тиункдксии 1 (72) Автор изобретения

Ю. И. Кедяров

° у

Горьковское отделение ордена Октябрьской Р е вол сеспВд: ного государственного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института энергетических систем и электрических сетей <Энергосетьпроект» (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИСПРАВНОСТИ

СОЕДИНИТЕЛЬНЫХ ПРОВОДОВ ПРОДОЛЬНОЙ

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ

ЛИНИИ ЗЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите электрических сетей, и может быть использовано для контроля исправности соединительных проводов продольной дифференциальной токовой защиты линии электропередачи.

Известно устройство для контроля исправности соединительных проводов, основанное на принципе наложения постоянного тока на переменный (1). 10

Недостатком этого устройства является значительное время действия, что не позволяет получить время срабатывания защиты менее 0,045 с при токах к. з., соизмеримых с номинальным током линии. 15

Наиболее близким к изобретению является устройство для контроля исправности соединительных проводов продольной дифференциальной защиты линии электропередачи, содержащее источник постоянного 20 тока, установленный в одном из полукомплектов защиты и включенный последовательно в цепь соединительных проводов, и установленные в каждом из полукомплектов защиты резистивный шунт, включенный между одним из выводов вторичной обмотки разделительного трансформатора и соединительным проводом, источник опорного напряжения, измерительный элемент минимального напряжения, первый вход которого подключен к резистивному шунту, цепочки пз последовательно соединенных элемента времени и расширителя импульсов, и исполнительный элемент, выход которого включен в логические цепи защиты (2).

Устройство имеет следующие недостатки:

1. Отсутствие возможности фиксировать как установившиеся, так и многократно повторяющиеся (перемежающиеся) замыкания соединительных проводов. Фиксирование этого вида повреждений необходимо для защиты с компенсацией падения напряжения в соединительных проводах, так как для такой защиты опасны и обрыв, и замыкание проводов.

Для защиты нечувствительных к коротким замыканиям соединительных проводов (например, типа ДЗЛ-2) опасен режим восстановления исправности после короткого замыкания и многократно повторяющееся к. з.

2. Низкая чувствительность устройства, вызванная необходимостью отстройки от переменной слагающей переходного процесса в токе контроля, длительность первых периодов которой может быть отлична от длительности периода частоты 50 Гц. Та3

811387 кая отстройка неооходпма с целью предотвращения кратковременных сбрасываний устройства контроля в переходных процессах короткого замыкания на защищаемой линии электропередачи, так как апериодическая составляющая тока к. з. может быть противоположна по знаку току контроля и

1! Изкяя ность устройства контроля опасна тем, гго при замыкании соединительных проводов через переходное сопротивление, нс приводящем к срабатыванию защиты, сн.!!жение уровня тока контроля на полукомплектах, где отсутствует вспомогательный источник постояннОГО тока, может ofcaaaTbcH нсдостаточным для срабатывания устройства контроля, но при наличии такого замыкания возможен отказ в действии защиты при к. з. на защищаемой линии электропередачи.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение чувствительности устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для контроля исправности соединительных проводов продольной дифференциальной токовой защиты линий электропередачи, содержащее источник постоянного тока, установленный в одном из полукомплектов защиты и включенный последовательно в цепь соединительных проводов, и установленные в каждом из полукомплсктов защиты резпстивный шунт, включенный мехкду одним з выводов вторичной обмотки разделительного трансформатора и соединительным проводом, источник опорного напряжения, измерительный элемент минимального напряжения, первый вход которого подключен к рсзистивному шунту, цепочку из последовательно соединенных элемента времени и расширителя импульсов и исполнительный элемент, выход которого включен в логические цепи защиты, в каждый из полукомплсктов дополнительно введены измерительный элемент максимального напряжения, два элемента ИЛИ, вторая цепочка из последовательно соединенных элемента времени и расширителя импульсов, третий элемент времени и резистор, а разделительный трансформатор снаб ксн дополнитсльной обмоткой, включенной параллельно указанному резистору, причем первый вход измерительного элемента максимального напряжения соединен с первым входом измерительного элемента минюи.7ьного напряжения, вторые входы указанных измерительных элементов соединены между собой и подключены к источнику опорного напряжения через указанную 17apaллельную цепь из резистора и дополнительной обмотки разделительного трансформатора, а выходы этих измерительных элементов подключены к входам пергого элемента

ИЛИ, выход которого подключен к входам

111

9P

2,)

30 .)ä

OO

9.1

65 первой и второй Lreno rer(kla rroc 7e 70na7 е 71.но соединенных элемента времени и расширителя импульсов, выход и рвой пз этих цепочек подключен к первому входу второго элемента ИЛИ., ко второму входу которого чсрс" третri;": элемент времени

1!О кл10 lсн Hblход И70рой из х казанных Всноч к, 1 выход второго элсмeíòà ИЛИ сосдинсн с в. :одом:!Сполн!Ггсльпого элемента.

Сущность изобретения поясняется чертс ками, где на фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; На фиг. 2 формы сигналов в характерных точках схсмь: прп оорывс сос ц1нптсльны проводов; нЯ ср11! . 3 — To жс, li! и их KopoTI

HnI<.7 кратковременного к. 3. соединительных проводов с последую1цим восстанов-! сгг;re! исправности для передающего и приемного пслукомплектов соответственно.

Устройство содержит соединительные провод" 1, рсзистивныс шунты 2 и 3, конденсаторы - 1 и 5, вторичные обмотки б и 7 разze7rrTeльпых трансформаторов 8 и 9, 13Be7eIrkrbrc допог!нителы1ыс Оомотки 10 и 11 этих трансформаторов, полукомплекты 12 и 13 продольной дшрференциальной токовой защиты линии электропередачи (для упрощения на чертежах пе показаны линия, сс трансформаторы тока и выключатели), резисторы 14 и 1о, источник 16 постоянного тока, реагирующие органы 17 и

18 устройств" контроля исправности сости-!

Гптельных прово 108, измерительный элемент 19 минимального напря>кения, измерНТС.7bklbI1: элeMCHT 20 AIЯICCHlfа 7brlог0 пряжения, элементы 21 — 23 времени., расширители 24 и 25 импульсов, исполнптельный элемент 2б, логические элементы ИЛИ

27 и 28, источники 29 опорного напряжения, резистор 30. На фиг. 2 — 12 показаны контрольный сигнал 31 на резпстивном и унте, пороговые сигналы 32 и 33 в измерительных элементах сооТВсТсТВСННо минимального и максимального напряжения, сигналы 34 и 35 на выходах этих элсмен811387 тов соответственно, сигналы 36 — 38 на выходах элементов времени соответственно, сигналы 39 и 40 на выходах расширителей импульсов соответственно и сигнал 41 на

i:I ixoде исполнительного элемента.

Соединительные провода 1 через резистивные шунты 2, 3 и конденсаторы 4, 5 под«.тючены к вторичным обмоткам 6 и 7 разделительных трансформаторов 8 и 9 полукомплектов 12 и 13 с резисторами 14 и 15. В одном из полукомплектов параллельно конденсатору 4 подсоединен источник 16 постоянного тока, с помощью которого ВВодится ток контроля.

Реагирую;цие органы 17 и 18, установленные В ка?ттдом из полукомплектОВ, содержат из мер ительчые элементы минимального 19 и максимального 20 напря?«спия, элементы 21 — 23 времени, расширители 24 и 25 импульсов, исполнительный элемент 26, логические элементы ИЛИ 27 и

28, исполнительный элемент 26, источник 29 опорного напряжения. Одноименные входы элементов 19 и 20 объединены: пеовьте из них подключены к резистивным шунтам 2 и 3, а вторые входы — к точкам соединения концов дополнительных обмоток 10 и 11 трансформаторов 8 и 9. К началам дополнительных обмоток 10 и 11 подключены источники 29.

Дополнительные обмотки 10 и 11 трансформаторов 8 и 9, нагруженные на резисторы 14 и 15, предназначены для введения напря?кения, поопорционального скорости изменения (производной) тока контроля. в пороговые сигналы элементов 19 и 20.

Это позволяет повысить быстродействие и чувствительность устройства контроля в переходных режимах к. з. соединительных проводов и фиксировать переме?кающиеся к. з.

Элементы времени 21 и 22 слу?кат для селекции импульсов с выходов измерительных элементов 19 и 20. Расширение импульсов с выходов элементов 21 и 22 до непрерывного сигнала осуществляется с помощью элементов 24 и 25. Задержка на прохождение сигнала с выхода расширителя 25 на время переходного процесса к. з. на защищаемой линии электропередачи осуществляется элементом 23. Исполнительный элемент 26, блокирующий при срабатывании полукомплект защиты, через логический элемент ИЛИ 28 соединен с выходами элементов 24 и 23. Резистор 30 и конденсатор 5 предназначены для повышения чувствительности устройства при замыканиях соединительных проводов в полукомплекте, где отсутствует источник постоянного тока.

Устройство работает следующим образом.

В режиме без тока нагрузки в линии электропередачи и исправных соединительных проводах в последних от источника 16 проходит ток контроля, который создает

55 элемента 23 устанавливается равным длиао

5

1О

Я

ЗО

50 падение напря?«ения (контролируемый сигнал 31) на резпстивных шунтах 2 и 3 больше порогового напряжения 32 элемента 19 и меньше опорттого напряжения ЗЗ элемента 20. Прп этом сигналы 34 и 35 на выход",x элементов 19 и 20 отсутствуют. При

ООрЫВC С;:С:,П:тттт Опт-НЫХ ПрОВОдОВ ПОрОГОвый сигнал 32 стат овптся больше контролпруе тогo сттгна,-а 31 (фпг. 2), что приво,2IIT т, IIOHBëi«l.то ПРЯМО;.ГО 1bHOI 0 IIMII l !Ibca 34 на выхо;е э.-le-тента 19, длительность которого uoëüHIo зпе»OHII задержки элементов 21 и 22. Пртт этом исполнительный элемент 26 срабатывает. спустя время задсттжкп элемент," 21.

1 .ртт 1<О1тоткттх замьтт .аттттях coc+HHHTc!Ibных проводов контро". èðóåìûé сигнал 31 превышает пороговый сигнал 33 (фиг. 3), тто прттводпт к появлению непрерывного импульса 35 на выходе элемента 20 и, спустя время задержки элемента 21, к срабатыгашпо исполH:Iòåëbíoão элемента 26.

В режиме с током нагрузки и при исправных соедттнтттсгтт ных проводах контро- ттруе. ьттт сигнал 3! и пороговые сигналы

32 H 33 содсг?1 ат постоянное и переменные составляющие (фиг. 4). В моменты, когда мгновенное значение контролируемого сигнала 31 меньше порогового сигнала 32, на выходе элемента 19 имеется прямоугольный импульс 34, длительность которого меньше полупериода промышленной частоты.

Когда мгновснттос значение контролируемого сигнала больше порогового сигнала

33, то прямоугольные импульсы 35 имеют . тесто на выход-. элемента 20. В этом режиме устанавлигастся длительность задержки

:; o.»loHIa 22 такой. чтобы сигнал на его

Вьтхîдс отс тствовал.

Прп коротких замьканиях на защищае мой линии электропередачи (фиг. 5) и на. личин апериодпческой составляющей в токе к. з. тонтполттруемьттт сигнал 31 такж» будет содержать аперподическую составля юттггто. В зтттх случаях длительность им г1.,.тьсов 32 и ill 33 на выходе элементов 20

11,—. т 19 будет превышать длительность полупернода. Чтобы избежать ложного срабатывания устройства контроля, длительность задер?т тттт элемента 21 времени устанавливается больше времени существования таких импульсов (от 0,5 до 0,75 длительности периода), а время задержки тсльности переходного процесса к. з. (или равным времени срабатывания защиты при повреждении в зоне ее действия).

Функционирование устройства контроля прп коротком замыкании соединительных проводов и токе нагрузки в линии электропередачи для передающего и приемного полукомплектов иллюстрируют соответственно сьрттг. 6 и 7, а при обрыве — фиг. 8.

Короткое замыкание соединительных про811387

55 водов через переходное сопротивление поясняется фиг. 9 для передающего полукомплекта и фиг. 10 для приемного. Максимальнос»ремя действия устройства

» этом случае практически равно сумме времен задержек элементов 22 и 23.

На фиг. 11 и 12 показан один цикл персмсжающегося к. з. соответственно для передающего и приемного полукомплектов ус гройства при отсутствии тока нагрузки линии. Фиг. 11 и 12 показывают, ITo наличие производной тока контроля в noporo»lix сигналах 32 и 33 измерительных элем liTon позволяет избежать возвра "à»cll )лнительного элемента 26 при перемежающихся к. з. раньше, чем затухнет псреходный процесс в цепях разделительных трансформаторов 8 и 9 полукомплектов за щиты.

Таким образом, введением дополнительной цепочки, состоящей из двух элементов

22 it 23 времени и расширителя 25 импульсо», достигается повышение чувствительности устройства контроля при повреждениях соединительных проводов.

Введением дополнительной обмо..-.ки 10 (11) разделительного трансформатора 8 (9) полукомплскта защиты в цепь источника 29 опорного напряжения повышается чувствительность и быстродействие устройства в переходных процсссах короткого замыкания соединительных проводов, а также осуществляется фиксирование перемежающихся к. з.

Технико-экономическая эффективность изобретения определяется повьппснием быстродействия продольной дифференциальной токовой защиты, широко используемой на линиях электропередачи напряжением

6--220 кВ, например, на промышленных предприятиях, в результате чего повышается устойчивость работы cHHxpokIH»lx электродвигателей, уменьшается ущерб от нарушения технологических процессов ряда производств с непрерывным циклом.

Формула изобретения

Устройство для контроля исправности соединительных проводов продольной дифференциальной токовой защиты линии электропередачи, содержащее источник постоянного тока, установленный в одном пз полукомплектов за питы и включенный последовательно в цепь соединительных

1О

20 7 зО

:.l5

4О

45 проводов, и установленные в каждом из полукомплектов защиты резистивный шунт, включенный между одним из выводоввторпчной оомотки разделительного трансформатора и соединительным проводом, источники опорного напряжения, измерительныйй элемент м нимального напряжения, псрвый вход которого подкгпочс к рсзпстивному iii1 нту, цепочку пз последовательно соединенных элемента врсмспи и расшир теля импульсов, и исполнительный элемент, выхо;I которого включен в логические испи зашиты, о Tлпчающееся тем, iTo, с целью расширения функциональных возможностей и повышения чувствительносТН x cTpoHcT»3, B каждый из IIo:I1 комп Ict<тов дополнительно введены измерительный элемент максимального напряжения, два элемента ИЛИ, вторая цепочка из последовательно соединс шы: элемента времени и расширения импульсов, третий элемент времени и резистор, а разделительный трансформатор снабжен дополнитсльHQH обмоткой. включенной параллельно указанному резистору, причем первый вход измерительного элемента максимального напряжения соединен с первым входом измерительного элемента минимального напряжения, »Top»le входы указанных измерительных элементов соединены между собой и подключены к источнику опорного напряжения через указанную параллельную цепь из резистора и дополнительной обмотки разделительного трансформатора, а выходы этих измерительных элементов подключены к входам первого элемента

ИЛИ, выход которого подкл|очеи к входам первой и второй цспочек из послсдо»атсльпо соединенных элемента времени и расширителя импульсов, выход первой из этих цепочек подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, к второму входу которого через третий элемент времени подключс-I Lûxoë второй из указа,,ных цепочек, а выход второго элемента ИЛИ соединен с входом исполнительного элемента.

Источники информации, принять|с во внимание при .—.кспсртпзс

1. Авторское сви l "т.-" с-.»", СССР по з а я в кс ¹ 2 1 77548/2 ",-07, 197 7, кл. Н 02 Н

3/30.

2. Авторское свидстел ст» ) СССР

¹ 345560, к, . Н 02 1-1 3/21, 1972 (п1 ототип).