Трехфазное реле тока

 

Сущность изобретения: наличие трех входных преобразователей переменного тока в постоянное напряжение, два максиселектора, блока сравнения, двух компараторов и резисторов, соединенных определенным образом, способствуют повышению надежности защиты при двойных замыканиях на землю в разных линиях. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 02 Н 3/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4373536/07 (22) 08.02.88 (46) 07.02.93. Бюл. N 5 (75) А.Ф. Березо с и (56) 1, Авторское свидетельство СССР

М 1585854, кл. Н 02 Н 3/08, 1987, 2, Авторское свидетельство СССР

N. 1751824, кл. Н 02 Н 3/08, 1987.

Изобретение относится к технике и может быть применено для релейной защиты при двойных замыканиях на землю в разных воздушных линиях 35 КВ.

Известно трехфазное реле тока, которое пригодно только в условиях токовой защиты такой ступени, которая выполняет роль резервной в случае двухфазного короткого замыкания (КЗ) за трансформатором

А/Л- 11 (35/6 кв).

Известно трехфазное реле тока. у которого в каждой из трех фаз входной преобразователь переменного тока в постоянное напряжение подсоединен своим выходом к одному из трех входов первого максиселектора, имеющего основной инвертирующий выход и три дополнительных неинвертирующих выхода, к которым подсоединены три входа, аналогичного второго максиселектора, причем к выходам обоих максиселекторов через первый блок сравнения включен первый основной компаратор, а через второй блок сравнения подсоединены входы второго и третьего дополнительных компараторов, „„ Д „„1793505 А1 (54) ТРЕХФАЗНОЕ РЕЛЕ ТОКА (57) Сущность изобретения: наличие трех входных преобразователей переменного тока в постоянное напряжение, два максиселектора, блока сравнения, двух компараторов и резисторов, соединенных определенным образом, способствуют повышению надежности защиты при двойных замыканиях на землю в разных линиях. 2 ил.

Недостаток известного устройства состоит в том, что оно не предназначено для условий двойного замыкания на землю в разных линиях.

Цель изобретения — повышение надежности при двойных замыканиях на землю в разных линиях.

Изобретение имеет преимущество еще при выполнении для линии 35 к В защит первой и второй ступени, когда необходимо ус- с() коренное отключение при К3 на линии и Ъ нечувствительность к двухфазному КЗ эа Л трансформаторами il/Л вЂ” 11 (35/6 или

35/10 кВ), На фиг. 1 приведена функциональнопринципиальная схема устройства; на фиг.

2 — принципиальная схема внутренних элементов первого максиселектора, совпадаю- ъ щая с на аналогичным в прототипе, Трехфазное реле тока (фиг. 1) содержит три входных преобразователя 1-3 переменного тока в постоянное напряжение с входными выводами для подключения к измерительному трансформатору тока соответствующей фазы контролируемой сети. . Выходные выводы этих преобразователей

1793505 ми неинвертирующими выводами первого максиселектора 7 (далее см, фиг, 1}, Первый

9, второй 10 и третий 11 дополнйтельные выходные выводы первого максиселектора

7 к через десятый 12, одиннадцатый 13 и двенадцатый 14 резисторы соединены с первым 15, вторым 16 и третьим в 17 выходами второго максиселектора 18, выполненного эналогичйо первому максиселектору 7, Основной выходной вывод 8 первого максиселектора 7 соединен с первым выводом тринадцатого резистора 19. Дополнитель50

55 подключены к соответствующим первому 4, второму 5, третьему 6 входам первого максиселектора 7, выполненного на трех операционных усилителях, шести диодах и девяти резисторах в цепях обратной связи и во входных цепях операционных усилителей (здесь и далее см, фиг. 2). Первый 4. второй

5, третий 6 входные выводы максиселектора

7 соединены каждый через соответствующие резисторы 41-43 с инвертирующим входом соответственно первого 44, второго

45 и третьего 46 операционных усилителей, неинвертирующие входы которых предназначены для подключения к общему токопроводу. Инвертирующий вход каж- "5 дого операционного усилителя соединен с выходом этого же усилителя через первую цепочку обратной связи, выполненную на последовательно соединенных резисторе и аноде-катоде диода. Для усилителя 44 пер- 20 вая цепочка обратной связи выполнена на резисторе 47 и диоде 48, для усилителя 45— на резисторе 49 и диоде 50, для усилителя

46 — на резисторе 51 и диоде 52. Кроме того, инвертирующий вход каждого операцион- 25 ного усилителя соединен с выходом того же усилителя через вторую цепочку обратной связи, включенную параллельно первой и выполненную на йоследовательно соединенных резисторе и катоде — аноде другого 30 диода. Для усилителя 44 вторая цепочка обратной связи выполнена на резисторе 53 и диоде 54; для усилителя 45 — на резисторе

55 и диоде 56; для усилителя 46 - на резисторе 57 и диоде 58. При атом катоды дио- 35 дов первых цепочек обратной связи и аноды диодов вторых цепочек обратной связи непосредственно соединены с выходом соответствующего операционного усилителя, Аноды диодов первых цепочек 40 обратной связи каждого операционного усилителя соединены с основным выходным инвертирующим выводом 8 первого максиселектора 7, а катоды диодов вторых цепочек обратной связи первого 44, второго 45 и 45 третьего 46 операционных усйлителей соединены соответственно с первым 9, вторым

10 и третьим 11 дополнительными выходныные выходные выводы 9-11 первого максиселектора 7 также через четырнадцатый 20, пятнадцатый 21 и шестнадцатый 22 резисторы соответственно подключены к неинвертирующему входу блока сравнения 23 (с резистором обратной связи 24). Неинвертирующий вход блока сравнения 23 также через семнадцатый резистор 25 соединен с выходом для подключения к общему токопроводу. Инвертирующий вход блока сравнения через восемнадцатый резистор 26 соединен с выводом для подключения к общему токопроводу. Резисторы 25 и 26 предназначены для балансирования блока сравнения 23, а также для уменьшения ответвления токов из блока 23 в максиселекторы 7 и 18.

Для дополнительного уменьшения ответвления токов еще могут быть подключены балластные резисторы на всех выходных выводах обоих максиселекторов. Y блока сравнения 23 инвертирующий вход через девятнадцатый 27, двадцатый.28 и двадцать первый 29 резисторы соединен соответственно с первым 30, вторым 31 и третьим 32 дополнительными выходными выводами второго максиселектора 18. Основной выходной вывад33 второго максиселектора 18 соединен с первым выводом двадцать второго резистора 34. Выход блока сравнения 23 через двадцать третий резистор 35 соединен с инвертирующим входом первого компаратора 36, который через двадцать четвертый резистор 37 соединен с положительным выводом опорного источника йитания.

Кроме того, выход блока сравнения 23 через двадцать пятый резистор 38 соединен с инвертирующим входом второго компаратора 39, который через двадцать вестой резистор 40 соединен с отрицательным выводом опорного источника питания. . Неинвертирующие входы первого 36 и второго 39 компараторов соединены с выводом для подключения к общему токопроводу, а их выходы являются исполнительными выходами реле тока. От прототипа данное устройство отличается тем, что вторые выводы тринадцатого 19 и двадцать второго 34 резисторов подключены соответственно к неинвертирующему и инвертирующему входам блока сравнения 23.

Устройство работает следующим образом.

На входы преобразователей 1, 2, 3 поступают токи, пропорциональные фазным токам, например, в защищаемой линии 35 кВ.

В общем случае модули этих токов могут быть: один - наибольший 1 к, другой наи1793505 меньший 1мн, третий промежуточный In>.

Для упрощения анализа предположим, что векторы фазных токов образуют равнобедренный треугольник с углом Q между равными сторонами. Это упрощающее условие имеет место в действительности (для сетей

35 к В) в следующих случаях. В режиме трехфазного симметричного короткого замыкания (K3), когда a = 60", модули трех токов одинаковы ! мк = Iмн = !Пр = !к (з) (з) (з) (з)

При двухфазном КЗ на защищаемой линии без токов нагрузки (предельный несимметричный режим второго типа). когда а =

=0, модули токов имеют следующие соотношения:

Iм! = 0: Inp =!мк = 0,87 )к (2), (2) (2) (3). где! — ток трехфазного КЗ в том же месте. Я

При двухфазном КЗ за понижающим трансформатором А/Л вЂ” 11 (35/6 кВ) без токов нагрузки (предельный несимметрич- ный режим первого типа), когда а = 180О, модули токов определяются соотношениями: (2 ) (3 - ) 1 (2 з ) 1 (2 ) 0 5 (2 . )

Под режимом "Ток только в одной фазе" главным образом имеется в виду двойное замыкание на землю в разных воздушных линиях 35 кВ (без токов нагрузки), когда модули токов определяются соотношениями:

" " = 0,87 1 ()/1,8 = 0,48 1»; l„p

" (1,1) ! мн =0

При упомянутом двойном замыкании на землю ток в каждой из двух линий образует петлю с большей площадью (ток идет по одному проводу, а обратно — через землю под проводом), вследствие чего на воздушной линии без троса сопротивление току увеличивается в 1.8 раза по сравнению с двухфазным КЗ на одной линии.

Модули фазных токов на выходных выводах 4, 5, 6 первого максиселектора 7 положительны, а на его основном выходном инвертирующем выводе 8 напряжение пропорционально функции

Ег1 1мк и этой же функции будет пропорционален ток через резистор 19 с сопротивлением R.

На каждом из дополнительных выходных неинвертирующих выводов 9, 10, 11 первого максиселектора 7 напряжение пропорционально разности модуля 1м» наибольшего из токов и своего тбка (или IM», или наименьшеного 1м», или промежуточного Inp).

Из-за этого сумма трех токов через резисторы 20, 21, 22 (каждый с сопротивлением R) будет пропорциональна функции

Ед! = 21мк — 1пр — lмн

Следовательно, на неинвертирующий вход блока сравнения 23 поступает сумма четырех токов, пропорциональная функции

Егд1 = Ег1 + Ед! = 1мк -- 1пр - 1 мн.

На входные выводы 15, 16, 17 второго максиселектора 18 от дополнительных выходных выводов 9, 10, 11 первого максиселектора 7 через резисторы 12, 13, 14 (каждый с сопротивлением R) поступают три разностных тока: 1р> — с нулевым модулем (т.Е. тОКа НЕт); 1рб — С бОЛЬШИМ МОдуЛЕМ; !рм — с малым модулем. Следовательно, Ipb = 1мк 1мн, IpM = 1мк Inp.

На основном выходном инвертирующем выводе 33 второго максиселектора 18 напряжение пропорционально функции

Ег2 = 1рб = (1мк 1мн), и этой же функции пропорционален ток через резистор 34 с сопротивлением Крй.

На каждом из дополнительных выходных неинвертирующих выводов 30, 31, 32 второго максиселектора 18 напряжение пропорционально разности модуля !рб большего из токов и модуля своего тока (или нулевого !р>, или меньшего lpM, или большего Iрб). Поэтому сумма токов через резисторы 27, 28, 29 (каждый с сопротивлением KpR) пропорциональна функции

Ед2 = 21рб — 1рм — Ipo = !мк + Inp 2!мн.

Следовательно, на инвертирующий вход блока сравнения 23 поступает сумма четырех токов, пропорциональная функции

Егд2 .= Ег2 + Ед2 = Inp 1мн

ЧЕРЕЗ бЛОК СРаВНЕНИЯ 23 ФУНКЦИЯ Егд! С неинвертирующего входа на выход передаЕТСЯ бЕЗ ИЗМЕНЕНИЯ ЗНаКа, а ФУНКЦИЯ Frä2 поступает со знаком минус (инвертируется) и с другим коэффициентом усиления, который регулируется упомянутым коэффициентом Кр. Поэтому на выходе блока сравнения

23 напряжения пропорционально функции

Ебс,= Егд1 Егд2/Кр = 1мк Inp(+ 1) +

Кр

+ IM (— 1).

Кр

Для функции F*I.<, которая равна Еб, отнесенной к модулю тока !» и выполненной (з) при 1/Кр = 1,5.

В этих условиях данное устройство может иметь такую же чувствительность, как при трехфазном КЗ в том же месте, только после того, как появится ток lo нулевой последовательности и вызовет срабатывание соответствующего токового реле, которое через соответствующее промежуточное реле временно выведен из действия входной преобразователь 2 в фазе В, вследствие чего (в две трети случаев) наступит режим одного входного тока.

1793505

Выбранная уставка срабатывания у компаратора 39 должна быть, как правило, в два раза меньше, чем у компаратора 36.

Данное устройство полностью нечувствительно к режиму, когда угол а= 180". Этот режим может возникнуть;

1) при двухфазном КЗ пр за понижающим трансформатором Ъ Л вЂ” 11 и 35/6 кВ (без токов нагрузки);

Формула изобретения

Трехфазное реле тока, содержащее . три преобразователя переменного тока в постоянное напряжение с входными выводами для подключения к измерительному трансформатору тока соответствующей фазы, выходные выводы подключены соответственно к первому, второму и третьему входам первого максиселектора, первый, второй и третий неинвертирующие выводы которого через соответственно первый, второй и третий резисторы подключены к первому, второму и третьему входам второго максиселектора, первый, второй и третий неинвертирующие выходы которого через соответственно четвертый, пятый и шестой резисторы подключены к инвертирующему входу блока сравнения, который через седьмой резистор соединен с выводом для подключения к общему токопроводу и через восьмой резистор — co своим выходом, первый, второй и третий неинвертирующие выходы первого максиселектора через соответственно девятый, десятый и один2) если на защищаемой линии 35 кВ повысились токи нагрузки при внешнем двухфазном КЗ, т.к. при КЗ на дру ой линии

35 кВ вблизи той же подстанции. к которой

5 подсоединена защищаемая линия.

Предлагаемое устройство обеспечивает повышение надежности токовой защиты первой (а иногда и второй) ступени, при двойных замыканиях на землю в разных ли10 ниях, надцатый резисторы подключены к неинвертирующему входу блока сравнения, который через двенадцатый резистор соединен с выводом для подключения к общему токопроводу, выход блока сравнения через тринадцатый резистор соединен с инвертирующим входом пер- . вого компаратора, который через четырнадцатый резистор соединен с положительным выводом опорного источника питания, выход блока сравнения также через пятнадцатый резистор соединен с инвертирующим входом второго компаратора, который через шестнадцатый резистор соединен с отрицательным выводом опорного источника пита- ния, отл и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежности при двойных замыканиях на землю в разных линиях, дополнительно введены два резистора, причем первый иэ них включен между инвертирующим выходом первого максиселектора и неинвертирующим входом блока сравнения, а второй — между инвертирующим входом блока сравнения и инвертирующим выходом второго максиселектора.

1793505

Составитель А. Березовский

Техред М. Моргентал Корректор Н. Гунько

Редактор Л, Волкова

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

Заказ 508 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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