Многофазный дистанционный измерительный орган

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите линий электропередачи от несимметричных коротких замыканий. Цель изобретения - повышение устойчивости функционирования. Введение в устройство четырех дополнительных множительных блоков 36 -39, четырех дополнительных сумматоров 40 - 43 и двух источников 46, 47 опорного напряжения позволяет осуществлять раздельную регулировку сторон характеристики срабатывания измерительного органа, что улучшает отстроенность от переходных сопротивлений и внешних коротких замыканий. 1 с.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИХ (19) (111 (51)5 Н 02 Н 3/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTQPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ГЮ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHSlM

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4334587/24-07 (22) 06.10.87 (46) 07.01.90. Бюп. М - 1 (71) Рижский политехнический институт им. А.Я. Пельше (72) А.-С.С-Саухатас, Э.П. Ванзович и В.А. Шабанов (53) б21.316.925(088.8) .(56) Авторское свидетельство СССР

У Щ56345, кл. Н 02 Н 3/40, 1983.

Авторское свидетельство СССР ,а 1234912, кл. Н 02 Н 3/40, 1986.

Авторское свидетельство СССР

В 1405098, кл. Н 02 Н 3/40, 1986.

2 (54) 1НОГОФАЭНЪ1Й ДИСТАНЦИОННЫЙ ИЗЫЕРИТЕЛЬНЫИ ОРГАН (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защи те линий электропередачи от несимметричных коротких замыканнй. Цель изобретения — повышение устойчивости функционирования. Введение в устройство четырех дополнительных множительных блоков 36-39, четырех дополнительных сумматоров 40-43 и двух источников 46, 47 опорного напряжения, позволяет осуществлять раздельную регулировку сторон характеристики срабатывания измерительного органа, что улучшает отстроенность от переход=

Ж ных сопротивлений и внешних коротких замыканий. 3 ил.

1534604

"есз Rg(I ss Ics) + Xg(IBR Ica) °

Ньсв Rg(I ea Ice) Xg(I as Icy) ю сАЬ Ry(Ics as) (ся Aa)

"вс, 1

Uses

UcAs

) Ucaa

) UAss

Uae

Ucaa Rq(Ica Iaa) Х (1 Ia ), К„(т „, „) + Xy(Ia„ Ie,), Uaea R>(I«

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области релей-. ной защиты, и предназначено для ис, пользования в дистанционной защите линий электропередачи от несимметричных коротких замыканий (КЗ).

Цель изобретения - повышение устойчивости функционирования.

На фиг. 1 изображена функциональ- 10 ная схема устройства; на фиг. 2 граничные линии, характеризующие условия срабатывания; на фиг. 3 — характеристика многофазного измерительного органа в комплексной плоскости сопротивления петли К3.

Устройство содержит формирователь

1 ортогональных составляющих сравниваемых величин, имеющий восемь выходов 2-9, первый 2 из которых 20 подключен к первым входам первого 10 и второго 11 множительных блоков, второй 3 — к первым входам третьет о

12 и четвертого 13 множительных блоков; первый 14, второй 15, третий 16, 25 четвертый 17, пятый 18 и шестой 19 сумматоры, подключенные входами к соответствующим выходам множительных блоков 10 13- пятый 20, шестой 21, седьмой 22, восьмой 23, девятый 24 и десятый 25 множительные блоки, подключенные одними входами к соответствующим выходам сумматоров 14-19; первый 26, второй 27, третий 28, четвертый 29, пятый 30 и шестой 31 компараторы, подключенные одними входами к выходам соответствующих сумматоров 14-19, а другими входами к выходам соответствующих множительных блоков 20-25 первый 32 второй

1 Э

33 и третий 34 элементы ИЛИ, подключенные входами к выходам компаратогде R и Х вЂ” активная и реактивная

Ч составляющие сопротивления уставки. ров 26-31; элемент И 35, подключенный входами к вьмодам элементов ИЛИ

32-34; одиннадцатый 36, двенадцатый

37, тринадцатый 38 и четырнадцатый

39 множительные блоки, подключенные соответствующими входами к седьмому

8, восьмому 9, пятому 6 и шестому

7 выходам формирователя 1, третий

4 и четвертый 5 выходы которого подключены соответственно к входам первого 10, третьего 12, второго 11 и четвертого 13 множительных блоков; седьмой 40, восьмой 41, девятый 42 и десятый 43 сумматоры, подключенные входами к соответствующим выходам множительных блоков 36-39; первый 44 и второй 45 источники опорного напряжения, подключенные выходами к другим входам соответственно множительных блоков 20-22 и 23-25; третий 46 и четвертый 47 источники опорного напряжения, подключенные выходами к входам множительных блоков 36-39.

Устройство работает следующим образом.

На входы формирователя 1 ортогональных составляющих сравниваемых величин подаются ортогональные (активная и реактивная) составляющие лийных напряжений Uьв ° Uâñ Uca ных токов Ia, Is, I и токов обратной последовательности двух фаз например фаз В и С. Из активных обозначенных далее индексом S u реактивных, обозначаемых индексом

R, составляющих входных токов и напряжений на первых шести выходах

2-7 формирователя 1 формируются соответственно напряжения

На седьмом 8 и восьмом 9 выходах формирователя f формируются соответственно реактивная и активная сос5 1534604 тавляющие напряжения, пропорционального разности токов обратной последовательности двух фаз, например В и

С, На один и другой входы каждого из шести сумматоров 14-19 подаются соответственно сигналы

t (Uecs UR H UecR Цэ 1

Il tt

Нсд Ua " "cAR "в1

Ц 1!

UAes Va " "явк Us!

1 (Usca UR u Uecs Us1 ((д

"сдк "а и Ucas Нз д ((явк UR и 1 яв Нви

На выходе сумматора 14 формируется сигнал

Uec5 UUR "ьск "э (1) R 2ВК 2са Й

U 2 &5 > 2с5

К одним входам множительных блоков 36 и 37 подводится активная сос-! тавляющая 1(д, а к другим их входам подводится реактивная составляющая

U aR. К одним входам множительных блоков 38 и 39 подводится реактивная

Составляющая Uae5 ° К третьим входам

:множительных блоков 36 и 38 подводится константа Кэ (опорное напряжение

U. „ от источника 46, а к третьим входам множительных блоков 37 и 38 подводится константа К (опорное на- 20 пряжение Uc,„< от источника 47.

Множительные блоки 36-39 производят умножение подведенных величин.

Прн этом на одних и других выходах множительных блоков 36-39 формируются соответственно

I !

UcAs Э " "сдк 3

1 I

"cAs Ка и "сдк К1Й

U4es Къ и 11АВК К 3Й

I I

UAes К4 и Uaea К

На выходе сумматора 15—

И д

UcAs UR UcAR 0э. (2)

На выходе сумматора 16— ((UAes UR UAeR™s

На выходе сумматора 17— (4)

На вь»ходе пятого сумматора 18— и t!

UcAR UR + UcAs U (5)

На выходе сумматора 19— (1 l1

A SR К "ВЭ 5 (6)

Множительные блоки 20-22 осуществляют умножение входных сигналов на константу К (опорное напряжение

Ue„ ), которая подается на другие

40 входы этих блоков от источника 44.

Множительные блоки 23-25 осуществляют умножение на константу К< (опорное напряжение UO„R), которая подается на другие входы этих блоков от источника 45.

Сигналы на выходах множительных блоков 20-25 соответственно имеют вид

t 1 (Uec UR мвск Нв) К(Й

It (( (сда R + сдз В) (и (8) я д (UAea U R + UAes Us) (9)

I I (Бвск UR + Uec) Us) К2 (10) сда К сидз™s ) 21

А((К К 4Вз З) 2 (12) (3) где К> и 44. — коэффициенты, пропорциональные опорным напряжениям U«3 H 11о((ф ° 35

На выходе сумматора 40 появляется

lI сигнал Uca> Ucas K3 Ucaa КФ на выходе сумматора 41 появляется

11 I сигнал Uc a R Uca a К, + Ucas К, выходе сумматора 42 появляется сигнал

UAes UAes K3 + UAвК K j Ha Be»Xone cyM

50 матора 43 появляется сигнал Uaea

UaeR К 3 Uaes Kw

На одном, другом и третьем выходах каждого из четвертых множительных блоков 10-13 появляются сигналы соответственно

1 Il It

UeCS UR Vc4S VR ! 1! И

Uec„U» U et! It Uz, UAea Uzi и поступают соответственно на другие входы первого 26, второго 27, треНа один и другой входы сумматоров

40-43 поступают соответственно (Р °

11сяз К3 и Нсда 1 ((.i !

UcAR K3 H Ucas Ка и

t (Удвв Кэ и УАВа К4 а

"aeR Кэ и Uaee Kàý! 11 !!

Ueca VR Й (сяа Ua Uaea !!а

И

Uecs Us Vc4s Us 1 Uaes Us !

1534604

Цвс ц ) К > 0 (ЦсЯ((U((+ UcAs Ц ) К(> О; (14) (ЦявА U((+ ЦАвэ Us) К, Р 0; (15) II !1

UcAs UQ. ЦсЯк Us

II

UAeR Us

UAes Ца

Цвсз Ц((Цвел Us

И (I n

ЦcAs Цк ЦСАА Ц5 (Цсяк Ця Ucis

К, >01 (17) (Кг > О; (18) ((lI

АВЗ К АВ(5

ll

АВК К АВз 5) тьего 28, четвертого 29, пятого 30 и шестого 31 компараторов.

Ка выходе каждого из компараторов появляется сигнал "1", если сигнал, подводимый к одному входу больше сиг) l

Ц ь UR Цвск Us (Цв ЦR+ (.(игналы с выходов первого 26 и четвертого 29 компараторов поступают на первый элемент ИЛИ 32 с выходов второго 27 и пятого 30 компараторов— на второй элемент ИЛИ 33, а с выходов третьего 28 и шестого 31 компараторов — на третий элемент ИЛИ 34.

На выходе первого элемента ИЛИ появляется сигнал при выполнении одного из условий (13) нли (16), íà 30 выходе второго элемента ИЛИ аналогично — (14) или (17) и на выходе третьего элемента ИЛИ вЂ” (15) или (18).

Устройство срабатывает, если на входах элемента И 35 присутствуют все 35 три сигнала.

Рассматриваются свойства данного многофазного измерительного сигнала.

Прежде всего следует отметить, что введение B схему четырех дополннтель- 40 ных множительных блоков 36-39 с соответствующими опорными напряжениями и четырех дополнительных сумматоров

40-43 обеспечивает поворот компенсиl рованного линейного напряжения UcA 45 на фазовый оператор а = -0,5 + )43/2, Ъ ) а а напряжение ЦАв — Hà a,,= -0 5— — j43/2. Так, например, UcA = Цся а = (Цслз+ jUcAR) (О 5 +,1 )(3/2)(=

0с (О 5) 0 д (.(3/2) + )(0 "дц (0,5) l0

+ Цса (6/2)

После их введения обозначенные

Кв -0,5. К4 = 3 /2 имеет выходные величины сумматоров 40 и 41.

Учитывая, что напряжение U npc)порционально разности токов обратной последовательности фаз В и С, условие срабатывания может быть представлена в виде нала, подводимого к другому входу.

При этом на выходах первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого компараторов появляется сигнал, если выполняется соответствующее условие г

06 arg -т а180

Ц о

Й где «g — аргумент;

U — общее обозначение компенсированного линейного напряжения.

Данное условие в комплексной плоскости может быть отображено в виде прямой линии (при отсутствии нагрузки), проходящей через особую точку, в которой обращается в ноль компенсированное линейное напряжение. Для поврежденной фазы характеристика проходит через точку Z параллельно действительной оси (прямая 48, фиг. 2). Область выполнения условия (19) расположена под прямой (показана штриховкой).

Для поворота характеристики на угол (прямая 49, фиг. 2) достаточно сдвинуть в (19) напряжение U на заданный угол . При этом условие (19) принимает вид

Ц о

О arg Р ñ.180 . (20)

ЦА

Очевидна, что условие (20) выполняется, если. ът- %0, Ц-М (21)

Цл где I выделение мнимой части комплексного числа. !

Выражение Ц и U через их ортогональные составляющие

М l ((. (U-Us+1 UaиЦА -UA+ ЦАк и их подстановка и выражение (21) после преобразований позволяет найти

Условие (22) получено путем преобразования условия (20). Следовательно, в комплексной плоскости сопротивле- 5 ния граничной линией условия (22) является прямая 49 (фиг. 2), образующая угол с положительным направлением действительной оси.

Сопоставление (22) с (13), (14) и (15) указывает на их идентичность при подстановке соответствующего линейного напряжения и К < = tg f .

Обозначают Ic, = are tg К,. Тогда граничной линией 13 будет прямая

ВС < (фиг. 3). образующая чгол 2I< с положительным направлением действительной оси а граничными линиями

14 и 15 являются прямые СА < и

АВ<. прохопяшие через особые точки

Р< и Р а и образующие с прямой ВС углы 60 .

Аналогично на ипентичность указывает сопоставление (22) с (16). (17) и (18) при К = tg(. Обозначают

= are tg K . Тогда граничными линиями условий (16), (17) и (18) будут прямые ВС, СА и АВ, которые пересекаются под углом 60О. Причем прямая ВС образует с действительной

30 осью угол (< °

Сигнал на выходе элемента ИЛИ появляется при выполнении одного из двух условий, например (13) или (16). При этом область комплексной плоскости, 35 соответствующая выполнению условий (13) и (16), представляет собой сумму областей, ограниченных двумя лучами, один из которых представляет часть

:прямой ВС,, а другой ВС . Аналогично 40 другие условия дают границы СА и

СА < АВ, и АВ .

Устройство срабатывает при одновременном присутствии сигналов на всех входах элемента И 35. При этом 45 область срабатывания ограничена шестью лучами ВС,, ВС, СА,, СА, АВ, H АВ (фиг ° 3)е

Изменяя коэффициенты К, и К (опорное напряжение), можно раэдель1 но регулировать положение граничных линий ВС, СА, АВ и ВС, СА и АВ .

Раздельная регулировка расширяет функциональные возможности устройства, упрощая раздельное регулирование чувствительности к переходным сопротивлениям (прямая СА) и отстроенности от внешних КЗ (прямая ВС).

4 10

Формула изобретения

Многофазный дистанционный измерительный орган, содержащий формирователь ортогональных составляющих сравниваемых величин, первый выход которого подключен к первым входам первого и второго множительных блоков, второй выход подключен к первым входам третьего и четвертого множительных блоков, третий выход формирователя подключен к четвертым входам первого и четвертого множительных блоков, четвертый выход подключен к четвертым входам второго и третьего множительных блоков, два выхода первого множительного блока подключены соответственно к одним входам первого и второго сумматоров, один выход третьего множительного блока подключен к другому входу второго сумматора, а другой выход указанного блока подключен к одному входу третьего сумматора, три выхода четверто-, го множительного блока подключены соответственно к одним входам четвертого, пятого и шестого сумматоров, к другим входам которых подключены соответствующие выходы второго множительного блока, выходы первого, второго и третьего сумматоров подключены соответственно к одним входам первого и четвертого, второго и пятого, третьего и шестого компараторов, пятый, шестой, седьмой, восьмой, -девятый и десятый множительные блоки подключены выходами к другим входам соответственно первого, второго, третьвго, четвертого, пятого и шестого компараторов, выходы четвертого, пятого и шестого сумматоров пЬдключены соответственно к одним входам пятого и восьмого, шестого и девятого, седьмого и десятого множительных блоков, один источник опорного напряжения, подключенный выходом к другим входам пятого, шестого и седьмого множитель» ных блоков, второй источник опорного напряжения, подключенный выходом к другим входам восьмого, девятого и десятого множительных блоков, выходы первого, второго и третьего компараторов подключены соответственно к одним входам первого, второго и третьего элементов ИЛИ, к другим входам которых подключены выходы соответственно четвертого, пятого и шестого компараторов, а выходы упомянутых

11 1534604 12 элементов ИЛИ подключены к входам источника опорного напряжения, треэлемента И, отличающийся тьи входы двенадцатого и четырнад" тем, что, с целью повышения стойчи- цатого множительных блоков подключены

I вости функционирования, дополни- к выходу четвертого источника опортельно введены одиннадцатый, две5 ного напряжения, одни выходы одинаднадцатый, тринадцатый и четырнад- цатого, двенадцатого, тринадцатого и

/ цатый множительные блоки, седьмой, четырнадцатого множительных блоковвосьмой, девятый и десятый суммато- подключены к соответствующим .входам ры и третий и четвертый источники седьмого, восьмого, девятого и десяопорного напряжения, а формирова- того сумматоров, другие выходы упомятель ортогональных составляющих нутых множительных блоков подключены сравниваемых величин выполнен в соответственно к другим входам восьвиде формирователя ортогональных мого, седьмого, десятого и девятого составляющих компенсированных ли- 15 сумматоров, выход;седьмого сумматора нейных напряжений и напряжения, про- подключен к втор входам первого порционального раэности токов обрат- и второго множительных блоков, выход ной последовательности двух фаэ, при восьмого сумматора подключен к вторым этом пятый выход формирователя под- входам четвертого и третьего множиключен к одним входам одиннадцатого 2О тельных блоков, выход девятого суммаи двенадцатого множительных блоков тора подключен к третьим входам пердругие входы которых подключены к вого и второго множительных блоков, шестому выходу формирователя, седьмой выход десятого сумматора подключен к выход которого подключен к одним вхо- третьим входам четвертого и третьего дам тринадцатого и четырнадцатого 25 множительного блоков, третий выход мяожительных блоков, другие входы первого множительного блока подклюкОторых подключены к восьмому выходу чен к другому входу третьего суммафОрмирователя, третьи входы одиннад- тора, а третий выход третьего мноцатого и тринадцатого множительных жительного блока подключен к другому блоков подключены к выходу третьего ЗО входу первого сумматора.

17 ф м l534604

Составитель Т. Щеголькова

Редактор Г. Гербер Техред Д,Сердюкова Корректор С. Черни

Тираж 467 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101