Устройство для комплексной релейной защиты электроустановки

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3881 753/24-07 (22) 08.04.85 (46) 30.07.87. Бюл. Р 28 (71) Ленинградский политехнический институт им.N.È.Êàëèíèíà (72) В.К.Ванин и А.В.Мокеев (53) 621.316.925 (088.8) (56) Ванин В.К., Павлов Г.N. Релейная защита на элементах вычислительной техники. — Л.: Энергоатомиздат, 1983.

Лысенко Е.В. Функциональные элементы релейных устройств на интегральных микросхемах. — M.: Энергоатомиздат, 1983.

Авторское свидетельство СССР

II 799067, кл. Н 02 Н 7/085, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Ф 509935, кл. Н 02 Н 3/40, 1976.

Ма1ik О.P., Норе G.S. measurement

of active and react1че power for

controle app1ication using microprocessors. - Proceeding 6 th Power

System Computation Conferense, Darmtadt., 1978, 1, р.326-329. (51)4 Н 02 Н 3/40 Н 02 Н -7 -085 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ

РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ .(57) Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в комплексном устройстве релейной защиты, выполненном на элементах аналоговой вычислительной техники, и для построения цифровой. защиты. Цель изобретения — повышение быстродействия защиты. Устройство содержит блоки измерения квадратурных составляющих, блок управления 2 и преобразовательный блок 3. Повышение быстродействия достигается тем, что-в каждый блок измерения квадратурных составляющих введен второй измеЖ рительный канал 9, один входной 4 Е и три выходных коммутатора 5, 6, 7, два сумматора 16, 17, третьи дополнительные частотные фильтры 12 (в С: каждый из измерительных каналов) .

В блок управления дополнительно введен инвертор 19, а генератор сигналов 18 выполнен в виде генератора

132 прямоугольных импульсов. На основе устройства может быть выполнено комплексное устройство релейной защиты. Его быстродействие и точность полностью определяются соответствую7258 щими показателямИ блока измерения квадратурных составляющих. При этом бьк:тродействие блока измерения квадратурньгх составляющих устройства сос-тавляет 20 мс. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в комплексном устройстве релейной защити,вь|полненном на элементах аналоговой вычислительной техники, и для построения цифровой защиты.

Цель изобретения — повышение быстродействия.

FIa фиг.l показана структурная схема предпагаемого устройства; на

1О фиг.2 — вариант выполнения преобразовательного канала.

Устройство для комплексной релейной эащиты электроустановки содержит

15 блоки 1 измерения квадратурных составляющих, блок 2 управления и преобразовательный блок 3. Количество блоков измерения квадратурных составляющих равно числу подвеценных сигна20 лов.

Каждый иэ блоков измерения квадратурных составляющих содержит входной первый коммутатор 4 и три выходных второй 5, третий 6 и четвертый 7 ком?5 мутаторы, два измерительных канала 8 и 9, содержащие по три частотных фильтра 10, ll и 12, при этом общий вывод 13 входного коммутатора 4 является первым входом блока 1, первый

30 переключающий вывод 14 входного коммутатора 4 подключен к входам частот. ных фильтров первого измерительного канала 8, второй переключающий вывод 15 входного коммутатора 4 подключен к входам частотных фильтров второго измерительного канала 9. Общие выводы 13 выходных второго 5, третьего 6 и четвертого 7 коммутаторов подключены соответственно к пер.вому, второму и третьему сумматоров

16 и 1?, выходы которых являются выходами блока 1.

Первые переключающие выводы 14 ныходньгх коммутаторов 5 — 7 подключены соответственно к выходам третье-. 45 го 12, второго 11 и первого 10 частотных фильтров первого измерительного канала, вторые переключающие выводи 15 выходных коммутаторов 5 -: 7 подключены соответственно к выходам первого 10, второго 1! и третьего

12 частотных фильтров второго измерительного канала.

Блок 2 управления содержит генератор 18 прямоугольных импульсов и инвертор 19. Выход генератора 18 является первым выходом блока управления и подключен к второму входу каж1 дого иэ блоков 1 измерений, который соединен с входами установки нулевых начапьных условий частотных фильтров первого измерительного канала 8 и с управляющими входами входного 4 и выходньгх 5 — 7 коммутаторов. Выход инвертора 19 является вторым выходом блока управления и подключен к третьему входу каждого из блоков 1 измерений, который соединен с входами установки нулевых начальных условий частотных фильтров второго измерительного канала 9.

Преобразовательный блок 3 содержит по два преобразовательных орагана 20 и 21 на каждый из блоков 1 измерений.

Каждый из преобразовательных органов

20 (21) содержит пятый 22 входной и шестой 23 выходной коммутаторы и дна аналоговьгх запоминающих блока 24 и 25.

Общие выводы 13 входных коммутаторов 22 первого 20 и второго 21 преобразовательных органов подключегы соответственно к выходам сумматоров 16 и 17, являющихся выходами одного из блоков 1 измерения.

Переключающие выводы 14 и 15 входного коммутатора 22 подключены к входам аналоговых запоминающих блоков

24 и 25, выходы которых подключены к переключающим выводам выходного коммутатора 23.

3 13272

Управляющие входы входного 22 и выходного 23 коммутаторов подключены соответственно к первому и второму выходам блока 2 управления.

Общие выводы выходных коммутаторов ?2 преобразовательных органов являются выходами преобразовательного блока 3.

В блоке 2 управления применяются генератор 18 прямоугольных импульсов с равными временами прибывания в обоих устойчивых состояниях Ти и с регулируемым периодом T r = 2Т„ генерированного сигнала. Последнее обусловлено необходимостью отстройки от информации предшествующего режима защищаемого объекта при отсутствии в устройстве релейной защиты пусковых органов. При этом умень- 2р шение периода генерированного сигнала Т приводит к увеличению быстродействия устройства.

При времени обработки подведенного сигнала, равном периоду промышленной 25 частоты Т, = 2я/ы,, необходимом для отстройки от принужденных гармонических и свободных составляющих, необходимо просуммировать п = 2T0 /Т, значений выходных напряжений блоков 3р

1 измерения квадратурных составляющих, что осуществляется программно в вычислительном блоке цифрового устройства защиты и с помощью аналоговых устройств выборки-хранения при

35 реализации вычислительного блока средствами аналоговой вычислительной техники.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 18 при длительности импульсов T равной периоду промышленной частоты То, генерирует управляющий сигнал в виде повторяющихся импульсов положительной и отрицательной полярности одинаковой длительности Т = Т,, поступающий на первый выход блока 2 управления. На второй выход блока 2 управления этот сигнал поступает через инвертор 19. Таким образом, на выходах блока 2 управле-" ния имеет два однотипных управляющих сигнала, сдвинутых относительно друг друга на время, равное длительности импульса Т . С первого выхода блока 2

2 управления управляющий сигнал поступает на управляющие входы коммутаторов

4 — 7, а также на выходы установки нулевых начальных условий фильтров

II (t) =К I соз(ы,t- f) +

+ К, 1 соз(кы, t -q„)

2 и при использовании частотных фильтров 10-12 с передаточными функциями ,р, « ". (1)

О р». ?

K 11ð

К1 (р)—

1 р +2dp +ы, Кл

К ()

2 ? р +2 О р +ы„ (2) где ь г = г+< г. с, т а с 2,5 с " (при этом е равны соответственно

u,(T,) =0;

U (Ò) = К I cos = К Iд, U„(T ) = К I sin = К где К - результирующий коэффициент трансформации первичного тока, 2

»» 1г Т, 58

10-12 второго измерительного канала, а с второго выхода — только на входы установки нулевых начальных условий фильтров 10-12 первого измерительного канала.

При этом на интервале времени (2nT,, (2и + 1) Т,), соответствующем положительной полярности первого управляющего сигнала, к входу блока измерения квадратурных составляющих

1 и к входам сумматоров 16 и 17 подключен через вторые переключающие выводы 15 коммутаторов 4-7 второй измерительный канал 9. На фильтрах

10-12 первого канала 8 при этом создаются нулевые начальные условия, Соответственно на интервале вре— мени (2и -1) Т,, 2иТ, к входу устройства и к входам сумматоров 16 и 17 подключен первый измерительный канал 8 через первые переключающие выводы 14 коммутаторов, а на фильтрах второго измерительного канала 9 создаются нулевые начальные условий.

При этом направления на выходе фильтров 10-12 измерительного канала, подключенного к входу блока 1 измерения квадратурных составляющих в момент времени, отстоящий от начала работы данного измерительного канала на время, равное Т,при подводимом к устройству сигнала

27258

40

5 13

Напряжения на выходах сумматоров 16 и 17 при коэффициентах передачи сумма торов 16 и 17 по первым входам К>

16

К„ 1 и коэффициентах, передачи сумматоров 9 и 10 по третьим входам

rli lll

К- К 0

1g и

u«(T0) = 0„„(Т,) = К 1С, О1, (т„) - 11„(Т„) = К 1, пропорционально квадратурным составляющим I 1 тока промышленной часто ты. Таким образом, предлагаемое уст,ройство полностью отстроено от влияния помех в виде принужденных гармонических составляющих.

Выбрав коэффициенты передач сумматоров к вторым входам и 7 3 о

К К

<е

y7. +,„, 2„2

> +(>> удается практически полностью устранить влияние апериодической составляющей.

При применении предлагаемого устройства в цифровом устройстве релей— ной защиты напряжения, полученные на выходах блоков 1 измерения квадратурных составляющих преобразуются с помощью аналого-цифрового преобразовательного блока 3 в цифровой код и затем по ним определяются амплитуды токов, напряжений, значения активных и реактивных составляющих мощнбстей, сопротивлений и т.д. При этом шаг дискретизации аналого-цифрового преобразовательно блока .3 равен в данном случае периоду промышленной частоты.

В общем случае, при использовании генератора 18 прямоугольных импульсов с периодом генерирананного сигнала, равным Т г = 2 Т,/n шаг дискретизации аналого-цифрового преобразовательного блока равен Т /и.

При реализации вычислительного блока средствами аналоговой вычислительной техники преобразовательный блок 3 реализуется на основе использования аналоговых запоминающих устройств и электронных коммутаторов.

Наличие преобразовательного блока в этом случае обусловлено необходимостью запоминания н заданные промежутки времени, отстоящие друг от друга на время Т„, информации на выходе блоков измерения квадратурных состав ляющих и последующего суммирования ,и"га числа хранимых значений. На

f0

30 фиг.2 приведена реализация преобразонательного блока предлагаемого устройства, т.е. при Т. = Т,.

Управляющие входы коммутатора 22 подключены к первому, а коммутатора

23 соответственно к второму выходам блока управления 2. При этом н то время как аналоговые запоминающие блоки 24 преобразовательных органов через первые переключающие выводы 14 коммутаторов 22 и 23 подключены к входам соответствующих блоков 1 измерения кнадратурных составляющих, ана— логоные запоминающие блоки 25 передают через вторые переключающие выводы 15 на выход преобразовательного блока 3 информацию, полученную за предыдущий цикл работы блоков измерения кнадратурных составляющих l. И наоборот. Таким образом, напряжения на выходах преобразовательного блока

3 меняются через период промышленной частоты Т,.

При периоде генерируемого блоком

2 управления сигнала Т г = 2ТО/и (при и 7 2), когда информация на выходах блока 1 измерения кнадратурных составляющих изменяется через промежуток времени, равный Т,/п,необходимо использовать более сложные преобразовательные органы 20 и 21 преобразовательного блока 3.

На основе предлагаемого устройства и вычислительного блока может быть выполнено комплексное устройство релейной защиты. Его быстродействие и точность полностью определяются соответствующими показателями качества блока измерения кнадратурных составляющих, при этом быстродействие устройства составляет около 20 мс.

Ф о р и у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для комплексной релейной защиты электроустановки, содержащее блок управления, включающий н себя генератор сигналов, блоки измерения квадратурных составляющих, число которых равно числу подводимых сигналов, и преобразовательный блок, причем первый вход каждого блока измерения кнадратурных составляющих подключен через промежуточный входной преобразователь к соответствующему измерительному трансформатору, второй и третий входы связаны соот1 нетстненнс> с перным и вторым Bblxo—

7 1327 дами блока управления, а два выхода каждого упомянутого блока подключены к соответствующим входам преобразовательного блока, причем каждый блок измерения квадратурных составляющих

5 включает в себя измерительный канал, содержащий два частотных фильтра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в каждый блок измерения квадратурных составляющих введены второй измерительный канал, один входной и три выходных коммутатора, два сумматора, третьи дополнительные частотные фильтры в каждый из измерительных каналов, в блок управления дополнительно введен инвертор, а генератор сигналов выполнен в виде генератора прямоугольных импульсов, при этом первый вход блока измерения квадратурных составляющих соединен с общим выводом первого входного коммутатора, первый и второй переключающие выводы которого соединены с входами частот.ных фильтров соответственно первого и второго измерительного каналов, второй вход блока измерения квадратурных составляющих соединен с управляющим входом первого входного коммутатора и ЗО и с входами установки нулевых начальных условий частотных фильтров первого измерительного канала, третий вход блока измерений квадратурных составляющих соединен с входами уста- . новки нулевых начальных условий час35 тотных фильтров второго измерительного канала, общие выводы выходных второго, третьего и четвертого коммутаторов соединены соответственно с первым,. вторым и третьим входами сумматоров, выходы которых являются вы258 8 ходами блока измерения квадратурных составляющих, при этом первые переключающие выводы второго, третьего и четвертого выходных коммутаторов соединены соответственно с выходами третьего, второго и первого частотных фильтров первого измерительного канала, а вторые переключающие выводы второго, третьего и четвертого выходных коммутаторов соединены соответственно с выходами первого, второго и третьего частотных фильтров второго измерительного канала, при этом выход генератора сигналов соеди4.» нен с первым выходом блока управления и через инвертор — с вторым выходом блока управления, при этом преобразовательный блок содержит по два преобразовательных органа на каждый из блоков измерения квадратурных составляющих, при этом каждый из пре . образовательных органов содержит входной пятый и выходной шестой коммутаторы и два аналоговых запоминающих блока, при этом общий вывод входного пятого коммутатора соединен с входом преобразовательного органа, соединенного. с одним иэ выходов блока измерения квадратурных составляющих, переключающие выводы входного пятого коммутатора через аналоговые запоминающие блоки соединены с аналогичными переключающими выводами выходного шестого коммутатора, общий вывод которого является выходом преобразовательного органа, при этом управляющие выводы входного пятого и выходного шестого коммутаторов соединены с первым и вторым выходом блока управления соответственно .

1327258 ам1Ьт5а бУ пв 2 kixogu N юг. 2

Составитель А,Бондаренко

Редактор М.Товтин Техред Л.Олейник Корректор Г.Решетник

Заказ 3406/53 Тираж 617 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4