Устройство для питания комплектов релейной защиты

 

Использование: электропитание комплектов релейной защиты на понижающих . подстанциях с переменным оперативным током. Сущность изобретения: устройство содержит промежуточные трансформаторы напряжения 1 и тока 3, выходы каждого из которых через выпрямители 2 и 5 подсоединены к выходным выводам 6. токовое реле 8, первое и второе управляющее реле 15 и 19 и реле времени 20, причем выходные контакты упомянутых реле управляют работой коммутатора 14. подключающего к выходным выводам 6 балластные резисторы 12 и 13.33-п.ф-лы, Зил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 6 05 F 1/46

ГОСУДАРСТВЕHHOE ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4786488/07 (22) 26.01,90 (46) 23.07,93. Бюл, N 27 (75) А,Ф.Березовский и И.С,Богачева (73) Ярославский политехнический институт (56) Алексеев B.Ñ.. Варганов Г.П„Панфилов Б.И. и Розенблюм P.З, Релейная защита, — М.: Знергия, 1976, с.410, рис.7-6. с,414, рис,7-10, Авторское свидетельство СССР

М 652546, кл. G 05 F 3/06, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ КОМПЛЕКТОВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЪ|., Ы,, 183О144 АЗ (57) Использование: электропитание комплектов релейной защиты на понижающих подстанциях с переменным оперативным током. Сущность изобретения: устройство содержит промежуточные трансформаторы напряжения 1 и тока 3, выходы каждого из которых через выпрямители 2 и 5 подсоединены к выходным выводам 6, токовое реле

8, первое и второе управляющее реле 15 и

19 и реле времени 20, причем выходные контакты упомянутых реле управляют работой коммутатора 14. подключающего к выходным выводам 6 балластные резисторы

12 и 13. 3 з.и. ф-лы, 3 ил.

1830144

30

50

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания

KolIIr«IeKT0B релейной защиты на понижающих подстанциях с переменным оперативнь!м током.

Цель лзобретения — повышение надеж- . ности.

На фиг,1 представлена функциональная схсма устройств,; на фиг,2 — принципиальная функциональная схема управления тиристорами; на фиг.З вЂ” принципиальная функциональная схема блока вспомогательного плтания.

Устройство для питания комплектов релейнол защиты (см. фиг,1) содержит промежуто !Ный грансформатор напряжения 1, первичная обмотка которого подкл!очена к

Dxo!IH!-. Выводам,цля пацключенил источ ника апряжения, а вторичная обмотка подкл!очена к входу первого 2 Выпрямительного моста. Устройство содерж!лт также промежуточнь!и насыщающлйся трансформатор тока 3, первичная обмотка которого подсоединена к Входным Выводам для подключенлл источнлка тока, а Вторичная обмотка

Вместе с кон,Ценсатом 4, шунтирующим ее, образует ферорезонансный контур и подкл!Очена к входу Второго 5 Выпрямительного моста, причем выходы первого 2 и второго 5

Выпрямительных MOcTÎB соединены c Bbl

КОДН ыми Вы ВОДами +с и -6 ДлЯ г!ОдключениЯ нагрузки. Кро!1е того, устроиство содержит

pe)х0бм0тО lHhl41 TpBI !сформатор 7 ToKÎBol O реле 8 с Выходным контактом 9, два 10 и 11

cоединепных катодами диода, два 12 и 13 балластных резистора и управляемый коммутатор 14.

Представленное на фиг,1 устройство для г! итанил комплектОВ pe«leAHoA защиты

oi/tI1чается тем, что В него введены первое

15 управля!ощее реле с зходным двухобмотогным трансФорматором 16 и выходным

BB 1bIKBIOl!IMP1 KOHTBKTOl 17, 6«IOK 18 BCI 10!"!0 гательного питания, второе управляющее реле 9, реле Времени 20 с входным замыкающим KGHTBKTol 21 и два 22 и 23 ограничительных резистора. Токовое реле 8

Выполнено реагирую.цим на отношение

Времени превышения мгновенным напряжень1ем IB егО Входе заданг!ОГО урОвня к

Остальной части полупериОда Входного на пряжения, причем первичная обмотка трансформатора 7 токового реле 8 с выходным конгактом 9,.выполненным замыкающим, чepeç первый ограничительный резлстор 22 подключена к вторичной обмот<е промежуточного насыщающегося трансформатора тока 3, Первичная обмотка двухобмоточного трансформатора 16 nepBol0 15 управля!Ощего реле через Второй ограничительный резистор 23 подключена к выходным выводам+6 и — 6для подключения нагрузки, а его вторичная обмотка подключена к входам первого 24 и второго 25 полосовых фильтров соответственно второй и четвертой гармоник, входы которых использованы в качестве входа первого 15 управляющего реле, а выходы паласовых фильтров 24 и 25 через собственные формирователи модулей 26 и 27 соединены с входами (Р рабочим и T тормозным) узла сравнения 28, выход которого подключен к управляющему входу выходного замыкающего контакта 17, использованного в качестве Выхода первого управляющего реле.

Вход второго 19 управляющего реле подключен к выходным выводам +6 и -6 для подключения нагрузки, а его выход соединен с запускающим входом реле 20 времени с выходным замыкающим контактом 21

Вход блока 18 вспомогательного питания подкл!очен к выходным выводам+6 и — 6 для подключения нагрузки, а его выходные выводы — 29, ноль и +30 с пониженным постоянным нап ряжением для питания операционных усилителей подсоединены к соответствующим выводам в токовом реле

8, в первом управляющем реле 15 и еще без нулевого вывода подсоединены к саответствующим выводам 31 — 32 на входе управления коммутатором 14, Силовой вход коммутатора 14 подключен к выходным выводам +6 и -6 для подключения нагрузки, а выход зашунтирован первым .12 балластным резистором, причем один из выводов первого 12 балластного резистора через второй 13 балластный резистор подключен к объединенным катодам двух 10 и 11 диодов, аноды которых подсоединены к выводам вторичной обмотки промежуточного насыщающегося трансформатора тока 3, Предусмотрено второе исполнение представленного устройства (см, фиг,1). которое от первого исполнения отличается тем, что в него введены дополнительный конденсатор 33 и режимный перекл!ачатель

34, а Второй 13 балластный резистор выполнен с отводом, причем один вываддополнительного конденсатора 33 подключен к отрицательному выходному выводу — 6 для подключения нагрузки, а второй его вывод через режимный переключатель 34 подсоединен к отводу второго 13 балластного резистора, Предусмотрено третье исполнение представленного устройства (см. фиг.1 и 2), которое ат первого или второго исполнения отличается тем. что в него введены два 35 и

36 тиристора и реле минимального напряжения 37, а промежуточный трансформатор

1830144

20

30

Ккп Окгпгэо - -Ккп Окп(о1

Kh4 = 2.08 Кь2. напряжения 1 снабжен дополнительной обмоткой, включенной последовательно с его вторичной обмоткой, причем свободный вывод 38 дополнительной обмотки через встречно включенные тиристоры 35 и 36 соединены с выходными выводами -6 и+6 для .подключения нагрузки. Реле минимального напряжения 37 входом 39 подсоединено к первичной обмотке промежуточного трансформатора напряжения 1, выходом 40 выпрямительного элемента реле минимального напряжения 37, подсоединено к питающему входу в блоке 41 предельно ступенчатого управления тиристорами, а размыкающий контакт 42 реле минимального напряжения 37 последовательно с дополнительно введенным размыкающим контактам 19 во втором управляющем реле 19 подсоединен к управляющему входу в блоке 41 управления тиристорами, выходные цепи которого подключены к цепям управления тиристорами 35 и 36;

Предусмотрено четвертое исполнение представленного устройства (см. фиг.1 и 3), которое от первого, второго и третьего исполнения отличается тем, что блок 18 вспомогательного питания включает в себя последовательно соединенные межДу входом и выходом сглаживающий 1 С-фильтр с дросселем 43,.с конденсатором 44 и преобразователь 45 постоянного напряжения; также включает в себя шунтирующий резистор 46, подключенный между выходом LCфильтра и объединенные катодами двух 10 и 11 диодов.

Рассмотрение работы представленного 35 устройства для питания комплектов релейной защиты целесообразно начать,. используя общепринятое описание работы известного комбинированного блока питания (БПК). имеющего блок питания напряжением (БПН), содержащий элементы. аналогичные трансформатору 1 и выпрями-тельному мосту 2, а также имеющего блок питания током (БПТ). содержащий элементы, аналогичные трансформатору 3, конден- 45 сатору.4 и выпрямительному мосту 5, Напряжение на выходе БПК в значительной мере зависит от фазного угла между входным током БПТ и входным напряжением

5flH. Если напряжения на входах мостовых выпрямителей совпадают по фазе и одинаковы по форме. а также по амплитуде, то результирующее напряжение БПК равно каждому из них. Если же эти напряжения сдвинуты по фазе на 90, равны по амплитуде и синусоидальны, то выходное напряжение БПК будет в 1.41 раза больше. При учете действительной формы кривой напряжения у феррорезонансного БПТ выходное напряжение БПК колеблется от 1,2 до 1,3 от напряжения каждого из комбинируемых блоков, Если в составе БПК нестабилиэированный БПН не дает возможности обеспечить питание нагрузки (БПК) при коротком замыкании(к.з.) в защищаемой электросети, то перед БПН включают феррорезонансный стабилизатор напряжения (СН).

Представленное устройство для питания комплектов релейной защиты имеет первое 15 управляющее. реле, у которого узел сравнения.28 реагирует в сторону срабатывания (вывод+р) при увеличении модуля напряжения четвертой гармоники и тормозится (вывод-т) при увеличении модуля напряжения второй гармоники. Если напряжения на входах выпрямительных мостов 2-и 5 практически синусоидальны, имеют одинаковую амплитуду Um и совпадают по фазе или сдвинуты на 180, то на общем вых уе этих мостов модуль второй гармоники

U2m равен 0,426 Um. а модуль О ьо четвертой гармоники составляет 0,085 Um. Параметры должны быть выбраны так, чтобы при этом соотношении модулей четвертой и второй гармоник первое 15 управляющее реле не сработало. Если же напряжение на выходах выпрямительных мостов 2 и 5 практически синусоидальны, имеют одинаковую амплитуду Urn, но сдвинуты по фазе на угол +90О или —.900, то на общем ходе этих мостов равен нулю мопупв )zm второй гармони-. ки; а модУль 04у четвеРтой гаРмоники равен 0,12 Um. Параметры должны быть такими, чтобы при этом соотношении модулей четвертой и второй гармоник сработало первое 15 управляющее реле.

Передаточная функция узла сравнения

28 имеет выражение

Кь4 Ua4 — Кь2 U 2- Ккп Окп, где Окп — напряжение на выходе узла сравнения 28, поступающее далее на компаратор и исполнительный орган с замыкающим контактом 17:

Кь4: Кь2; Ккп — соответствующие коэффициенты.

Если выбрано следующее соотношение величин то остальные коэффициенты будут связаны уравнением

При срабатывании первого 15 управляющего реле замкнется его замыкающий контакт 17, вследствие чего сработает уп1830144

30

35 равляемый коммутатор 14 и возникнут токи (направленные к выходному выводу -6) в балластных резисторах 12 и 13, При этом происходит уменьшение напряжения на выходных выводах +6 и — 6 для подключения нагрузки, Но практически не изменяется соотношение модулей четвертой и второй гармоник, потому что подключились резисторы, которые не изменяют реакцию нагрузки на фазный режим работы выпрямительных мостов2и5, Представленное устройство имеет второе 19 управляющее реле, вход которого подключен к выходным выводам +6 и -6 для подклю ения нагрузки, а его выход соединен с запускающим входом реле времени 20 с выходным замыкающим контактом 21 на управляющем входе управляемого коммутатора 14. Второе 19 управляющее реле срабатывает, когда в нормальном режиме, т,е. при отсутствии короткого замыкания в защищаемой электросети, возникает повышенное напряжение на выходных выводах

+6 и -6, например, из-за малой величины подключенной к ним нагрузки или из-за повышения входного напряжения на промежуточном трансформаторе напряжения i.

Срабатывание контакта 21 вызывает срабатывание управляемого коммутатора 14 с упомянутыми выше результатами.

Представленное устройство имеет токовое реле 8 - промежуточным трансформатором 7, подсоединенным черезограничительный резистор 22 к вторичной обмотке промежуточного насыщающегося трансформатора тока 3; токовое реле 8 имеет выходной замыкающий контакт 9, подсоединенный на управляющем входе управляемого коммутатора 14. Вследствие того что токовое реле 8 выполнено реагирующим на отношение времени превышения мгновенным напряжением на его входе заданного уровня к остальной части полупериоца входного напряжения, это реле значительно более чувствительно к напряжению на вторичной обмотке вошедшего в феррорезонанс на основной гармонике ненагруженного промежуточного насыщающегося трансформатора тока 3, чем к аналогичному напряжению у номинально нагруженного трансформатора така 3; отношение чувствительносттей составляет (13/7)/(8,75/1,25)=1,85/0,78 = 2,38.

Поэтому токовое реле 8 может быть выполнено так, чтобы оно срабатывало только при относительно малой нагрузке (менее 0,5 от номинальной) и при своем срабатывании замыкающим контактом 9 вызывало срабатывание управляемого коммутатора 14 с упомянутыми выше результатами.

В представленном устройстве при исполнении его по и. 2 формулы изобретения работа может происходит следующим образом.

Например, в ненормальном режиме, когда в защищаемой электросети произошrio короткое замыкание, вследствие чего в феррорезонансном контуре из трансформатора 3 и конденсатора 4 возник феррорезонансный скачек на основной гармонике, еще произошел отказ в работе токового реле 8, Это реле должно было сработать из-за малой нагрузки феррорезонансного контура, при которой переменное напряжение на контуре близко к прямоугольному. Тогда дополнительный конденсатор 33. подсоединенный через режимный переключатель 34, будет брать от диодов l0 и 11 очень малый емкостный ток, потому что переменное и почти прямоугольное напряжение при двухполупериодном выпрямлении становится почти постоянным. Если же токовое реле 8 не должно было сработать, поскольку нагрузка феррорезонансного контура была больше, «ем 0,5 от номинальной, то на дополнительном конденсаторе 33, подсоединенном через режимный переключатель 34, будет значительная пульсация напряжения, из-за чего повышается способность феррорезонансного контура взять более значительную нагрузку, Емкость дополнительного конденсатора 33 должна быть на столько меньше, чем емкость конденсатора 4 в феррорезонансном контуре, чтобы при подсоединении конденсатора 33 несущественно изменялись формы кривых. напряжений на феррорезонансном контуре.

Представленное устройство при исполнении его по п.3 формулы изобретения работает следующим образом.

Из-за того, что вход 39 у реле 37 минимального напряжения подсоединен к первичной обмотке промежугочного трансформатора напряжения 1, то при снижении напряжения до заданного сработавшее реле 37 скачком полностью с углом регулирования а = 0 включает в работу тиристоры 35 и 36. При этом увеличивается напряжение на входе первого 2 выпрямительного моста независимо от того работает ли этот мост на нагрузку или нет, Это явление происходит также независимо, как в возможных пределах поддерживает свое выходное напряжение стабилизированным феррорезонасный стабилизатор СН, включенный перед блоком питания напряжением БПН в известном комбинированном блоке питания БПК. Однако, если при снижении напряжения на входе трансформатора 1 одновременно повысится напряжение на выходных выводах

«о

15

40

+6 и -6 для питания всей нагрузки от обоих выпрямительных мостов 2 и 5, например из-за того, что увеличилось напряжение на входе 5 второго выпрямительного моста, и если при этом сработает второе управляющее реле 19, то разомкнется размыкающий контакт 19р этого реле и заблокирует действие реле 37 минимального напряжения, После этого тиристоры 35 и 36 скачком и полностью перейдут на угол управления а- 180О, т.е. выключатся иэ действия. Скачкообразное регулирование работы тиристов

35 и 36 от угла регулирования а = 0 (каждый тиристор пропускает ток в течение всего своего полупериода) до угла регулирования — 180 (каждый тиристор все время закрыт) не только создает упрощение представленного устройства. но и не нарушает при регулировании соотношения между четвертой и второй гармониками на входах узла сравнения 28 в первом 15 управляюцieM реле.

Представленное устройство при исполнении по п.4 формулы изобретения работает следующим образом.

Блок 18 вспомогательного питания (вся фиг.3) обеспечивает пониженное постоянное напряжение для питания операционных усилителей, которое должно быть наиболее стабилизированным и не терять стабилизации при переходных процессах. Сохранение стабильности при переходных процессах достигается тем, что в блоке 18 содержится только один сглаживающий LC-фильтр, вход которого подсоединен к общим выводам+6 и -6 для подключения нагрузки, куда поступают напряжения от первого 2 и второго 5 выпрямительных мостов (см. фиг.1). Это общее напряжение регулируется первым 15 управляющим реле в зависимости от соотношения модулей четвертой и второй гармоник, вторым 19 управляющим реле, срабатывающим при повышении напряжения, а также реле 8, срабатывающим при возникновении феррореэонанса на основной гармонике, когда феррорезонансный контур имеет нагрузку не более 0.5 от номинальной. Все управляющие реле действуют на управляемый коммутатор 14, который к выходным выводам +6 и — 6 подключает балластные резисторы 12 и 13, вследствие чего не только уменьшается напряжение. но также уменьшаются (демифируются) колебательные процессы. Если резистор, обычно шунтирующий индуктивность дросселя в С-фильтре, подсоединить между выходом 1 С-фильтра и объединенными катодами двух 10 и 11 диодов (подобно резистору 46 на фиг.3), та возможны следующие автоматически получаемые варианты работы блока 18 вспомогательного питания (см. фиг.3 и 1).

Когда диоды 10 и 11 поочередно открываются, т.е. при совместной работе выпрямительных мостов 2 и 5 или при самостоятельной работе выпрямительного моста 5, шунтирование дросселя 43 получается наиболее интенсивным.

Когда диоды 10 и 11 закрыты, а управляемый коммутатор 14 не соединяет выводы (— ) и — 6, то шунтирование дросселя 43 наименее интенсивное, потому что общее сопротивление шунтирующей цепи равно сумме сопротивлений шунтирующего резистора 46, а также балластных резисторов 12 и 13.

Когда диоды 10 и 11 закрыты, а управляемый коммутатор 14 соединяет выводы (-) и

-6, то происходит не шунтирование дросселя 43, а добавление нагрузки на выходе LCфильтра, причем общее сопротивление добавленной нагрузки равно сумме сопротивлений шунтирующего резистора 46 и балластного резистора 13.

Формула изобретения

1; Устройство для питания комплектов релейной защиты, содержащее промежуточный трансформатор напряжения, первичная обмотка которого подключена .к входным выводам для подключения источника напряжения, а вторичная обмотка подключена к входу первого выпрямительного моста, промежуточный насыщающийся трансформатор тока, первичная обмотка которого подсоединена к входным выводам для подключения источника тока, а вторичная обмотка вместе с конденсатором, шунтирующим ее, образует феррореэонансный контур и подключена к входу второго выпрямительного моста, причем выходы первого и второго выпрямительных мостов соединены с выходными выводами для подключения нагрузки, двухобмоточный трансформатор токового реле с выходным контактом, два соединенных катодами диода, два балластных резистора и управляемый коммутатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены первое управляющее реле с входным двухобмоточным трансформатором и выходным замыкающим контактом, состоящее из первого и второго полосовых фильтров соответственно второй и четвертой гармоник, двух формирователей модулей и узла сравнения, блок вспомогательного питания, второе управляющее реле. реле времени с выходным замыкающим контактом и два ограничи1830144 тельных резистора, а токовое реле выполне- грузки, а выход зашунтирован первым бално реагирующим на отношение времени ластным резистором, причем один из вывопревышвния мгновенным током на его вхо- дов упомянутого первого балластного

@Рщдвннеюуравня к остальной части пол- резистора через второй балластный резиуРариода вхедного ока, причем первичная 5 стор подключен к объединенным катодам обммкв трансформатора токового реле с диодов, аноды которых подсоединены к вывыходным контактом, выполненным замы- водам вторичной обмотки промежуточного кающим, черезпервыйограничительныйре-. насыщающегося трансформатора тока. зистар подключена к вторичной обмотке 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е епромежуточного насыщающегося транс- 10 ся тем;чтовнеговведеныдополнительный фарматора тока, первичная обмотка двухоб- конденсатор и режимный переключатель, а моточного трансформатора первого второй балластный резистор выполнен с отуправляющего реле через. второй ограничи- водом, причем один выводдополнитвльного тельный резистор подключена к выходным конденсатора подключен к отрицательному. выводам для подключения нагрузки, а его. 15 выходному выводудля подключения нагрузвторичная обмотка подключена к входам . ки. а другой его вывод через режимный пепервого и второго пблосовых фильтров со- реключатель подсоединен:к отводу второго отаетстеино второй и четвертой гармоник; балластного резистора. выходы паласовых фильтров через собст- 3. Устройство по п.1 или 2, отл и ч а ювеннь е.формирователи модулей соединены 20 щ е е с я тем, что в иаго введены два тирис входами узла сравнения первого управля- . стора и реле минимального напряжения,:а ющего реле, выход которого подключен к промежуточный трансформатор напряжеуправляющему аходу выходного замыкаю- ния снабжен дополнительной. обмоткой, щего кон гвкта, использованного в качестве включенной последовательно с его вторичвыходэ первого управляющего реле; вход 26 ной обмоткой, прйчемсвободный выводдовторого управляющего реле подключен к полнительной обмотки через: встречно выходным выводом для подключения на- включенные тиристоры соединен с выходгрузки, а его выход соединен с запускаю- ными выводами ля подключения нагрузки, щим входом реле времени с выходным . реле минимального. напряжения входом замыкающим контактом; вход блока аспо- ЗО подсоединено к выходным выводам для могательнаго питания подключен М выход- . подклвчейия нагрузки. а выходом подклюным вьиадам Для подключейия нагрузки. а чено к управляющим выводам тиристоров. его выход соединен:с выводами питания, 4.Устройствопоп.1,2илиЗ,отличаютокового и первого управляющего реле, а щ е е с я тем, что блок вспомогательного так же через параллельно совдийвйные за- 35 питания включает в себя последовательно сомыкающйе контакты токового реле, первого .. единанные между входом и выходом сглажиуправляющего релеи реле времени подклю-,: веющий Ы-фильтр, преобразователь чен к входу управления управляемого ком-, постоянного напряжения и шунтирующий ре. мутатора. вход которого подключен к зьатор,. подключенный между выходом LCвыходным выводам для подклаченйя йа- 40 фильтраиобъединеннымикатодамидиодов.

1830144

Составитель Ю. Опадчий

Редактор М. Кузнецова Техред М.Моргентал Корректор Г. Кос

Заказ 2493 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