Реле направления мощности

 

Использование: позволяет повысить надежность функционирования устройства защиты от замыканий на землю для сетей 6-35 кВ. Сущность изобретения: благодаря установке в реле в дополнение к пороговым органам 3 и 7 двух схемно идентичных им высокочувствительных пороговых органов 4 и 8 на двух транзисторах разной проводимости (p-n-р и n-p-п), исходные режимы которых в пороговых органах 3 и 7 противоположны режимам транзисторов пороговых органов 4 и 8, обеспечивается чувствительность в зависимости от начальных знаков входных сигналов напряжения и тока. 1 з.п ф-лы, 2 ил.

СОВХОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАР СТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ф

ЛОМЦ

pads»/пюг"

ЛЮМИ

orepa8awe"

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 4881114/07 (22) 11..11.90 (46) 23.07.92. Бюл, N 27 . (7 1) Государственный научно-исследовательский энергетический институт им, Г,M.Êðæèжановского и Рижский опытный завод

"Энергоавтоматика" (72) ИХСурвило, И,Н.Попов и Г,В.Соколова (56) Дударев Л.E., Зубков В,В. Устройство универсальной комплексной защиты отзамыканий на землю для сетей 6 — 35 кВ, — Промышленная энергетика, 1982, М 4, с, 36-38.

Устройство импульсной защиты гидрогенераторов типа ИЭГ, Техническое описание и инструкция по эксплуатацйи 02,3.611.002Т0, Рж03 "Энергоавтоматика", 1983.

Сурвило И,К. Реле направления мощности для защиты генераторов от замыканий на землю; — Электрические станции, 1985, N. 10;

Сурвило И,К. Пороговый орган с ком- пенсирующими транзисторами. —. Электрические станции, 1990, N. 4, с. 80-84,,, Ы.),, 1749972 А1 (5П5 Н.02 Н 3/38

Р11й "4

2 (54) РЕЛЕ НАГ1РАВЛЕЙИЯ МОЩНОСТИ (57) Использование: позволяет повысить надежность функционирования устройства защиты ar замыканий на землю для сетей 6 — 35

КВ. Сущность изобретения: благодаря установке в реле в даполненйе к пороговы)м органам 3 и 7 двух схемно идентичных им высокочувствительных пороговых органов 4 и 8 на двух транзисторах разной проводимости (р-п-р и п-р-n), исходные режимы которых в пороговых органах 3 и 7 противоположны режимам транзисторов пороговых органов

4 и 8, обеспечивается чувствительность в зависимости от начальных знаков входных сигналов напряжения и тока, 1 з.п, ф-лы, 2 ил, 1749972 нов, также взаимно блокирующих друг 20 друга, блок сравнения, орган блокировки .возврата, схему И с выходом на исполнительный орган, Только при совпадении знаков тока и напряжения срабатывает блок сравнения. Это срабатывание в условиях

" повреждения запоминается с помощью органа блокировки возврата, реализующего функции реле напряжения, После исчезновения сигнала с его входа через 5-8 мс устройство возвращается в исходное состо30 яние путем снятия и последующей подачи напряжения питания, Однако данное устройство обладает недостаточной надежностью функционирования ввиду необходимости коммутирования

35 напряжения питания, вызванного наличием тиристоров в цепях пороговых органов, а также ввиду того, что в нем не обеспечивается фиксация противоположных начальных

40 знаков входных сигналов с последующим блокированием, Наиболее близким по технической сущностй и достигаемому. результату к предлагаемому является реле направления мощности для защиты от замыканий на землю, содер- 45 жащее согласующий трансформатор напряжения, подключенный через первый частотный фильтр к первому входу первого порогового органа, согласующий трансформатор тока, подключенный через второй ча- 50 стотный фильтр к первому входу второго порогового органа, второй вход которого со— единен с первым выходом первого порогового органа, второй вход:которого соединен с первым выходом второго порогового ор- 55 гана, второй выход первого порогового органа через первый инвертор соединен с первыми входами первого и второго блоков совпадения, а второй выход второго порогового органа через второй инвертор соедиИзобретение относится к области релейной .защиты электрических сетей 6-35 кВ, а именно к устройствам защиты от замыканий на землю сетей с малым током замыкания на землю, 5

Известно устройство универсальной комплексной защиты от замыканий на землю для сетей 6-35 кВ, построенное по принципу фиксации параметров переходного процесса с раздельным контролем поляр- 10 ности тока и напряжения нулевой последов ательности в первом полупериоде переходного процесса. Устройство содержит насыщающийся трансформатор тока, к которому подключены два однополярных 15 пороговых органа, взаимно блокирующих друг друга, дифференцирующий делитель напряжения, подключенный к входам ана, логичных однополярных пороговых органен с вторыми входами первого и второго блоков совпадения, третьи входы первого и второго пороговых органов подсоединены к минусовой шине источника питания, э четвертые входы первого и второго пороговых органов подключены к плюсовой шине источника питания, выход первого блока совпадения подключен к первому входу одновибратора срабатывания, выход которого подключен к первому входу одновибратора блокирования, второй вход которого соединен с выходом второго блока совпадения, выход одновибратора блокирования соединен с вторым входом одновибратора срабатывания, Недостатком указанного реле направ ления мощности является недостаточная надежность функционирования, так как оба входа операционных усилителей (ОУ), выполняющих функции двухполярных пороговых органов, не привязаны ни к одному полюсу источника питания, что ослабляет помехозащищенность схемы и может приводить к ложным срабатываниям при мощных входных сигналах. Использование в пороговом органе ОУ с предвключенной схемой на диодах вносит также большую температурную погрешность несмотря на высокую точность ОУ, что может снижать селективность действия реле ввиду уменьшения разницы чувствительности на срабатывание и блокирование реле. Кроме того, ОУ потребляет сравнительно большой ток по цепи питания, что усложняетсхему источника питания и снижает его надежность.

Целью изобретения является повышение надежности функционирования устройства, Указанная цель достигается тем, что s реле направления мощности для защиты от замыканий нэ землю электрических сетей, содержащее согласующий трансформатор напряжения, подключенный через первый частотный фильтр к первому входу первого порогового органа. согласующий трансформатор тока, подключенный через второй частотный фильтр к первому входу второго порогового органа, второй вход которого соединен с первым выходом первого порогового органа, второй вход которого соединен с первым выходом второго поро-, гового органа, второй выход первого nopot ового органа через первый инвертор соединен с первыми входами первого и второго блоков совпадения, а второй выход второго порогового органа через второй инвертор соединен с вторыми входами первого и второго блока совпадения, третьи входы первого и второго пороговых органов подсоединены к минусовой шине источ1749972 ника питания, а четвертые входы первого и второго пороговых органов подключены к плюсовой шине источника питания, выход первого блока совпадения подключен к первому входу одновибратора срабатывания, выход которого подключен к первому входу одновибратора блокирования, второй вход которого соединен с выходом второго блока совпадения, выход однавибратора блокирования соединен с вторым входом одновибратора срабатывания, дополнительно введены два пороговых органа, первые входы которых связаны с первыми входами первого и второго пороговых органов соответственно, первый выход первого rioporoваго органа соединен с первым выходом третьего порогового органа, первый выход второго порогового органа соединен с первым выходом четвертого порогового органа, второй выход которого соединен с третьими входами первого и второго блока совпадения, а второй выход третьего порогового органа связан с четвертыми входами первого и второго блока совпадения, второй вход четвертого порогового органа соединен с третьими выходами первого и третьего пороговых органов, а второй вход третьего порогового органа связан с третьими выходами второго и четвертого пороговых органов, причем третьи и четвертые входы третьего и четвертого пороговых органов подключены к плюсовой шине источника питания, а четвертые выходы первого, второго, третьего и четвертого пороговых органов подключены к нулю источника питания.

Причем пороговый орган выполнен в виде блока, первый вход которого через первый резистор связан с вторым входом порогового органа, анодом первого диода и базой первого транзистора р-п-р-типа, которая через второй резистор соединена с третьим входом порогового органа, четвертый вход которого через третий резистор соединен с эмиттером первого транзистора и базой второго транзистора п-р-п-типа, коллектор которого через четвертый резистор связан с четвертым входом порогового органа, через пятый резистор соединен с первым выходом порогового органа и непосредственно соединен с вторым выходом порогового органа и через шестой резистор подключен к третьему выходу порогового органа, а четвертый выход порогового органа соединен с катодом первого диода, коллектором первого транзистора и эмиттером второго транзистора, На фиг.1 изображена схема реле направления мощности; на фиг,2 — схема порогового органа, 10

35

40 совпадения. Второй выход третьего порогового органа 4 соединен с четвертыми входами первого 10 и второго 11 блоков

Реле содержит согласующий трансформатор 1 напряжения, первый частотный фильтр 2, первый пороговый орган 3, третий пороговый орган 4, согласующий трансформатор 5 тока, второй частотный фильтр 6, второй пороговый орган 7, четвертый пороговый орган 8, первый инвертор 9, первый блок 10 совпадения, второй блок 11 cosnaдения, второй инвертор 12, одновибратор

13 срабатывания, одновибратор 14 блокирования. Пороговый орган содержит первый транзистор 15 р-п-р-типа, первый диод 16, второй транзистор 17 п-р-п-типа, первый 18, второй 19, третий 20; четвертый 21, пятый

22 и шестой 23 резисторы. Принципиальные схемы пороговых органов идентичны.

Согласующий трансформатор 1 напряжения через первый частотный фильтр 2 соединен с первыми входами первого 3 и третьего 4 пороговых органов, а согласующий трансформатор 5 тока через второй частотный фильтр 6 — с первыми входами второго 7 и четвертого 8 пороговых органов.

Первый выход первого порогового органа 3 соединен с первым выходом третьего поро- . гового органа 4 и с вторым входом второго порогового органа 7, первый выход которого соединен с первым выходам четвертого порогового органа 8 и вторым входом первого порогового органа 3, третий выход катарага подключен к третьему выходу третьега порогового органа 4 и к второму входу четвертого порогового органа 8, третий выход которого соединен с третьим выходам второго порогового органа 7 и с вторым входом третьего порогового органа 4, Второй выход первого порогового органа 3 через инвертар 9 связан с первыми входами первого 10 и второго 11 блоков совпадения, второй выход второго порогового органа 7 через второй инвертар 12 связан с вторыми входами первого 10 и второго

11 блоков совпадения, Второй выход четвертого порогового органа 8 соединен с третьими входами первого 10 и второго 11 блоков совпадения, выход первого блока 10 совпадения связан с первым входом одновибратара 13 срабатывания, выход второго блока 11 совпадения соединен с вторым входом однавибратара 14 блокирования, первый вход которого связан с выходом адновибратара 13 срабатывания, второй вход которого соединен с выходом аднавибратара 14 блокирования.

В каждом из пороговых органов база транзистора 15 связана с вторым входом порогового органа и через диод 16 саедине1749972

7 на с коллектором транзистора 15 и эмиттером транзистора 17 и четвертым выходом порогового органа, а через резистор 18 соединена с первым входом порогового органа и через резистор 19 с третьим входом поро- гового органа. Эмиттер транзистора 15 связан через резистор 20 с входом 4 порогового органа и с базой транзистора 17, коллектор которого соединен с вторым выходом порогового органа, а через резистор 21 соединен с четвертым входом порогового органа и через резистор 22 с первым выходом порогового органа, а через резистор 23 — с третьим выходом порогового органа, B нормальном режиме реле; на вторых выходах пороговых органов 3 . и 7 имеется сигнал логической "1" (+U< >), трайзистор 15 открыт, а транзистор 17 закрыт; на третьих выходах пороговых органов

4 и 8 имеется сигнал логического "0", транзистор 15 заперт, а транзистор 17 открыт, Пороговые однополярные высокочувствительные органы 3, 4, 7 и 8, составляющие пороговый блок (пороговые органы 3 и 4— цепи напряжения, 7 и 8 — цепи така) имеют. . три порога срабатывания: средний, когда ни один из пороговых органов не сработал, ми нимальный и максимальный. В целом пороговый блок обеспечивает разную чувствительность реле на срабатывание и блокирование: Ilðè совпадении начальных знаков сигналов по цепям напряжения и тока (срабатывание) чувствительность в 1,5—

2,0 раза ниже, чем при несовпадении, Разная -чувствительность достигается за счет некоторой реальной существующей разновременности срабатывания пороговых ор ганов в цепях напряжения и тока: ранее сработавший пороговый орган по одной из цепей изменит чувствительность порогового органа другой цепи в ту ли другую сторону в зависимости от начальных знаков входных сигналов.

Реле работает следующим образом.

При возникновении замыкания на землю в защищаемом направлении, сопровождаемого переходным процессом в цепях напряжения и тока нулевой последовательности 3Up и 3lp (начальные знаки напряжения и тока одинаковы, например положительны), входной сигнал напряжения (тока) через согласующий трансформатор 1(5) и частотные фильтры 2 (6) поступает на первые входы высокочувствительных пороговых органов 3 и 4 (7 и 8). При превышении порога срабатывания сначала, например, в цепи напряжения срабатывает пороговый орган 3 (транзистор 15 закрывается, а транзистор 17 открывается) и на втором выходе порогового органа 3 появляется логический "0", При этом увеличивается (по абсолютной величине) порог срабатывания второго порогового органа 7, который реа5 гирует на положительный входной сигнал, ввиду появления небольшого отрицательного сигнала на втором входе второго порогового органа 7, что требует увеличения основного входного сигнала, При срабаты10 вании порогового органа 7 (транзистор 15 закрывается, а транзистор 17 открывается) на выходах первого 9 и второго 12 инверторов появляется сигнал логической "1", что обусловливает появление логического "0"

15 на выходе первого блока 10 совпадения (схема И-ИЛИ-НЕ), что приведет к срабатыванию одновибратора 13 срабатывания и появлению сигнала замыкания в зоне в логической части защиты от замыканий на

20 землю, При возникновении внешнего замыкания на землю, когда начальные знаки напряжения и тока противоположны (например, -u, +1), входной сигнал напряжения (тока)

25 через согласующий трансформатор 1(5) и первый частотный фильтр 2(6) приведет в состояние срабатывания пороговый орган 4 (транзистор 15 откроется, а трайзистор 17 закроется) и на его втором выходе появится

30 "логическая "1". При этом уменьшится порог срабатывания порогового органа 7, так как с первого выхода порогового органа 4 на второй вход порогового органа 7 придет небольшой положительный сигнал, который

35 потребует уменьшения сигнала на первом основном входе порогового органа 7 в условиях срабатывания. После срабатывания порогового органа 7 (транзистор 15 закроется, а транзистор 17 откроется) на его втором

40 выходе появится логический "0".

Прошедший инвертирование сигнал тока в виде логической "1" попадает на второй вход второго блока 11 совпадения, на четвертый вход которого придет "1" от порого45 вого органа 4, что приведет к появлению логического "0" на выходе второго блока 11 совпадения — сигнала срабатывания одновибратора 14 блокирования, который в течение времени своего удерживания в этом

50 состоянии предотвратит ложные срабатывания одновибратора 13 срабатывания благодаря связи выхода одновибратора 14 блокирования с вторым входом одновибратора 13 срабатывания.

55 Таким образом, использование высокочувствительного порогового блока, состоящего из четырех однополярных пороговых органов с указанными выше связями и обеспечивающего более надежную (не зависимую от температуры) автоматическую

1749972

10 настройку реле по чувствительности в зависимости от начальных знаков входных сигналов напряжения и тока, повышает селективность действия реле, т.е, надежность его функционирования, Кроме того, 5 жесткая привязка входных цепей к нулю питания обеспечивает лучшую помехоустойчивость схемы, а схемное решение порогового блока и блоков совпадения в значительной степени снижает потребле- 10 ние схемы, что дает возможность значительно упростить и облегчить источник питания реле и тем самым повысить его надежность;

При этом примерно в три раза увеличивается время наработки на отказ, что существенно 15 уменьшает стоимость восстановительного ремонта реле, Формула изобратения

1, Реле направления мощности для за- 20 щиты от замыканий на землю электрических сетей, содержащее согласующий трансфор- матор напряжения, подключенный через первый частотный фильтр к первому входу, первого порогового органа, согласующий 25 трансформатор тока, подключенный через второй частотный фильтр к первому входу второго порОгового органа, второй вход которого соединен с первым выходом первого порогового органа, второй вход которого со- ЗО единЕн с первым выходом второго порого- . вого органа, второй выход первого порогового органа через первый инвертор соединен с первыми входами первого и второго блоков совпадения, а второй выход 35 второго порогового органа через второй инвертор соединен с вторыми входами первого и второго блоков совпадения, третьи входы первого и второго пороговых органов подсоединены к минусовой шине источника 40 питания, четвертые входы первого и второго пороговых органов подключены к плюсовой шине источника питания, выход первого блока совпадения подключен к первому входу одновибратора срабатывания, выход 45 которого подключен к первому входу одновибратора блокирования, второй вход которого соединен с выходом второго блока совпадения, выход одновибратора блокирования соединен с вторым входом одновиб- 50 ратора срабатывания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности функционирования, в него дополнительно введены два пороговых органа; первые входы которых связаны с первыми входами первого и второго пороговых органов соответственно, первый выход первого порогового органа соединен с первым выходом третьего порогового органа, первый выход второго порогового органа соединен с первым выходом четвертого порогового органа, второй выход которого соединен с третьими входами йервого и второго блоков совпадения, а второй выход третьего порогового органа связан с четвертыми входами первого и второго блоков совпадения, второй вход четвертого порогового органа соединен с третьими выходами первого и третьего пороговых органов, а второй вход третьего порогового органа связан с третьими выходами второго и четвертого пороговых органов, причем третьи и четвертые входы третьего и четвертого пороговых органов подключены к плюсовой шине источника питания, а четвертые выходы первого, второго, третьего и.четвертого пороговых органов подключены к нулю источника питания.

2, Реле по п.1, о т л и ч а-ю щ е е с я тем, что пороговый орган выполнен в виде блока, первый вход которого через первый резистор связан с вторым входом порогового органа, анодом первого диода и базой первого транзистора, р-л-р-типа, которая через второй резистор соединена с третьим входом порогового органа; четвертый вход которого через третий резистор соединена с эмиттером первого транзистора и базой второго транзистора и-р-и-типа коллектор которого через четвертый резистор связан с четвертым входом порогового органа, через пятый резистор соедийен с первым-выходом порогового органа и непосредственно соединен с вторым выходом порогового органа и через шестой резистор подключен к третьему выходу порогового органа, а четвертый выход порогового органа соединен с катодом первого диода, коллектором перваго транзистора с эмиттером второго транзистора.

1749972

Составитель Т. Щеголькова Редактор В. Петраш .- Техред M,Moðråíòàë Корректор B. Гирняк

Заказ 2600 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