Блок управления для устройства дифференциально-фазной защиты электроустановки

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к релейной защите. Цель изобретения - повышение устойчивости функционирования при внутренних двухфазных коротких замыканиях (КЗ) в режимах пусков или самозапусков электродвигателей и синхронных компенсаторов, сопровождающихся однополярными сквозными токами нагрузки . Поставленная цель достигается тем, что блок управления позволяет обеспечить высокое быстродействие дифференциально-фазной защиты при любых внутренних КЗ, включая двухфазные КЗ электродвигателей и синхронных компенсаторов в режиме пуска с учетом запаздывания КЗ с момента пуска с сохранением селективности при внешних КЗ. Высокое быстродействие при двухфазных КЗ электродвигателей и синхронных компенсаторов в режиме пуска с учетом запаздывания КЗ с момента пуска обеспечивается выявлением однополярного характера тока нулевых выводов, присущего данному режиму и подачей сигнала на срабатывание блока управления для запрета форсировки времени блокировки дифференциально-фазной защиты. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02Н 3/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

1 (61) 1427465 (21) 4725279/07 (22) 02,08.89 (46) 15.09,91. Бюл. М 34 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) А.Н. Макеев (53) 621.316,925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1427465, кл. Н 02 Н 3/28, 1986. (54) БЛОК УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ УСТРОЙСТВА ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ФАЗНОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите. Цель изобретения — повышение устойчивости функционирования при внутренних двухфазных коротких замыканиях (КЗ) в режимах пусков или самозапусков электродвигателей и синИзобретение относится к релейной защите и может быть использовано для запрета управления углом блокировки в устройствах дифференциально-фазных защит сборных шин, ошиновок, реакторов. генераторов, синхронных компенсаторов и высоковольтных электродвигателей электрических станций, подстанций и промышленных предприятий.

Цель изобретения — повышение устойчивости функционирования блока управления при внутренних двухфазных КЗ в режимах пусков и самозапусков электродвигателей и синхронных компенсаторов, сопровождающихся однополярными сквозными токами нагрузки.

„„ „„1677763 А2 хронных компенсаторов, сопровождающихся однополярными сквозными токами нагрузки. Поставленная цель достигается тем, что блок управления позволяет обеспечить высокое быстродействие дифференциально-фазной защиты при любых внутренних

К3, включая двухфазные К3 электродвигателей и синхронных компенсаторов в режиме пуска с учетом запаздывания К3 с момента пуска с сохранением селективности при внешних К3, Высокое быстродействие при двухфазных КЗ электродвигателей и синхронных компенсаторов в режиме пуска с учетом запаздывания КЗ с момента пуска обеспечивается выявлением однополярного характера тока нулевых выводов, присущего данному режиму и подачей сигнала на срабатывание блока управления для запрета форсировки времени блокировки дифференциально-фазной защиты. 3 ил.

На фиг, 1 изображена структурная схема блока управления; на фиг. 2 — эпюры, поясняющие работу блока при внутреннем двухфазном К3 электродвигателя или синхронного компенсатора в режиме пуска; на фиг. 3 — то же, при внешнем (а) К3 и внезаимном внутреннем К3 со сдвинутыми по фазе токами (б), Блок управления (см. фиг. 1) содержит первый формирователь 1 импульсов, вход которого является первым входом блока, элемент ИЛИ 2, первый вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов 1, а второй вход является входом модуля дифференциального тока блока, формирователь 3 импульса первого периода

1677763

10

55 величине сквозной ток нагрузки. При этом при КЗ спустя 5 и более миллисекунд с момента пуска сквозные токи нагрузки могут достигать величин, близких к величинам ударных пусковых токов, но периодическая составляющая сквозных токов нагрузки вдвое меньше периодической составляющей пусковых токов, поэтому они ряд периодов промышленной частоты однополярны, и, если трансформаторы тока (ТТ) нулевых выводов электродвигателей или синхронных компенсаторов при этом не насыщаются (например, при остаточной индукции благоприятного знака в их сердечниках или слабой вторичной нагрузкой, характерной для трансформаторов тока электродвигателей с реакторным пуском и синхронных компенсаторов), то задержка в срабатывании защиты может быть значительной.

Блок управления работает следующим образом.

В нормальном режиме аналоговый сигнал на входе формирователя 1 импульсов не превышает его порога, так же отстроен по входу от периодического тока небаланса формирователь импульсов 4, поэтому на их выходах сигналы отсутствуют. На вход выпрямителя 11 подается аналоговый сигнал, пропорциональный току плеча нулевых выводов электродвигателя или синхронного компенсатора, который выпрямляется и выдается на вход первого компаратора 10, величина порога которого равна 1,05.от номинального тока для отстройки от помех, поэтому на выходе первого компаратора 10 сигнал отсутствует. Следовательно, блок управления в этом режиме не работает.

В переходном режиме внутреннего КЗ в режиме пуска, сопровождающегося однополярными сквозными токами нагрузки и запаздывания КЗ с момента пуска на 4 мс и более, сигнал на входе формирователя 1 импульсов резко увеличивается еще до КЗ от пусковых токов, так как пропорционален сумме модулей токов плеча /Ik/ (см.

k 1 фиг. 2) и превышает его порог, поэтому на его выходе формируется положительный

ИМПУЛЬС (Овцх1) дЛИтЕЛЬНОСтЬЮ НЕ МЕНЕ 4 мс и подается через элемент ИЛИ 2 и формирователь 3 импульса первого периода переходного процесса на первый вход выявителя 5 признака идентификации режима (Овцхг).

Так как до КЗ дифференциального тока нет,-то второй формирователь 4 импульсов не работает и на втором входе выявителя признака идентификации режима имеется сигнал логического нуля (Овцх4). Через 4 мс

45 после пуска срабатывает формирователь 4 импульса первого периода переходного процесса и устанавливает на первом входе выявителя 5 признака идентификации режима потенциал логического нуля, запрещая его дальнейшую работу на 200 мс, поэтому на выходе последнего присутствует сигнал логической единицы (Овцхь). В то же время сигнал, пропорциональный току плеча нулевых выводов подается на вход выпрямителя 11, где выпрямляется и подается на вход первого компаратора 10 (Овцхт). Так как ток пуска значительно превосходит номинальный ток, то первый компаратор 10 срабатывает и на его выходе начинает формироваться прямоугольный сигнал положительной полярности, величиной равной напряжению источника питания, После КЗ ток плеча нулевых выводов становится однополярным, поэтому на выходе первого компаратора 10 формируется сигнал, длительностью равной длительности превышения однополярным током его порога (Овцхв) и выдается на вход RC-цепи 9. Конденсатор

RC-цепи начинает заряжаться. С выхода RCцепи 9 сигнал поступает на вход второго компаратора 8. Постоянная времени RC-цепи 9 выбрана таким образом, что заряд конденсатора до напряжения порога второго компаратора 8 составляет 21 мс (Овцев). Если входной сигнал RC-цепи 9 уменьшится до нуля, то конденсатор мгновенно разряжается через диод на вход первого компаратора

10. После срабатывания второго компаратора 8 на его выходе появляется сигнал логической единицы. длительностью равной длительности превышения напряжения на конденсаторе RC-цепи 9 порога компаратора 8 И ВЫдаЕтСя На ВХОД ИНВЕртсра 7 (Овцх1О).

Инвертор 7 срабатывает, и на его выходе устанавливается сигнал логического нуля, длительностью равный длительности входНОГО СИГНаЛа (Овц 11), И ПОДаЕтСЯ На ВтОРОй вход расширителя 6 импульса. Ранее заряженный конденсатор расширителя 6 импульса мгновенно разряжается через диод, и на его выходе устанавливается сигнал логической единицы. Но так как заряд конденсатора происходит медленно, то на выходе расширителя 6 формируется расширенный сигнал (Овцхб) и выдается на управляющий вход электронного ключа 12, который при этом открывается.

При внешних КЗ со значительным насыщением ТТ одного плеча защиты сигнал (Овцк4) В ПЕРВОМ ПЕРИОДЕ ПОЯВЛЯЕТСЯ НЕ СРазу (см. фиг. За). Так как магнитный поток в

ТТ не может измениться мгновенно, то для насыщения сердечника требуется время, котааое в самых тяжелых случаях не мене 5 мс.

1677763

10

Однако сигнал (U»>

В переходном режиме внезапного внутреннего КЗ со сдвинутыми по фазе токами (см. фиг. Зб) или сопровождающего сквозными токами нагрузки одновременно появляются сигналы, пропорциональные сумме модулей токов плеч (U»>z) и производной модуля дифференциального тока (О»х ),. поэтому на выходе выявителя 5 признака. идентификации режима формируется сигнал логического нуля (О»х5) и подается на первый вход расширителя 6 импульса. На выходе последнего формируется расширенныйй сигнал (О вых6), достаточный для срабатывания электронного ключа 12, который срабатывает. Инвертор 7 в этом режиме не работает.

При внутренних КЗ с односторонним питанием сигнаИ на входе формирователя 1 импульсов может оказаться недостаточным, поэтому входным сигналом для блока уп равления в этом режиме будет сигнал, пропорциональный модулю дифференциального тока на втором входе элемента ИЛИ 2. B дальнейшем устройство срабатывает так же, как при внезапном внутреннем КЗ с двухсторонним питанием. Инвертор 7 в этом режиме не работает.

Таким образом, реализованное в блоке управления выявление однополярного сквозного тока нагрузки позволяет исключить значительную задержку в срабатывании дифференциально-фазных защит электродвигателей и синхронных компенсаторов при переходе пуска или самозапуска в двухфазное КЗ, сопровождающегося однополярными токами нагрузки, и повысить устойчивость функционирования блока управления в этом режиме, не снижая ее в других режимах.

Формула изобретения

Блок управления для устройства дифференциально-фаэной защиты электроустановки поавт.св. %1427465. отл и ча ю щи йс я тем, что, с целью повышения устойчивости функционирования при внутренних двухфазных коротких замыканиях в режимах пусков или самозапусков электродвигателей и синхронных компенсаторов, сопровождающихся однополярными сквозными токами нагрузки, в него введены последовательно соединенные выпрямитель, первый компаратор, RC-цепь, второй компаратор и инвертор, при этом вход выпрямителя является вторым входом блока управления, а выход инвертора подключен к второму входу расширителя импульса, 1677763

Ц3д. f ид„

Фы//

1677763

Х/Lg J

dphil

УВХУ

Фых 7

Ь хг

Фи.

Фю,б

4Arxf

48аи

Составитель Л. Воропаева

Редактор Г. Мозжечкова Техред М.Моргентал Корректор О. Ципле

Заказ 3118 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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