Реле направления мощности нулевой последовательности

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п11 54l235

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.11.75 (21) 2190304 07 (51) М. Кл. - H 02Н 3 42 с присоединением заявки ¹

Государствеииый комитет

Совета Мииистров СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30.12.76. Бюллетень № 48

Дата опубликования описания 02.02.77 (53) УДК 621.316,925 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. К. Ванин и А. И. Таджибаев

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М. И. Калинина (71) Заявитель (54) РЕЛЕ НАПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТИ НУЛЕВОЙ

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

Изобретение предназначено для использования в области автоматизации энергетических систем, в частности в релейной защите.

Известны реле направления мощности, включаемые на токи и напряжения нулевого 5 чередования фаз, содержащие схему формирования двух электрических величин и схему сравнения абсолютных значений этих величин (1). Такие реле, выполненные на пассивных элементах, имеют низкую унификацию узлов, 10 точность, значительные габаритные размеры и потребление мощности от источников сигнала.

Из известных реле направления мощности наиболее близким к предлагаемому по техни- 15 ческой сущности является реле, содержащее преобразователи ток — напряжение и напряжение — напряжение, подключенные через блок формирования двух электрических величин и подключенный к нему блок сравнения абсо- 2;1 лютных значений этих величин, причем к входам первого и второго операционных усилителей схемы формирования подключены потенциометры, а выход первого операционного усилителя схемы формирования подключен к 25 одному из входов второго операционного усилителя схемы формирования, к первому входу сумматора схемы сравнения, к входу первого прецизионного однополупериодного выпрямителя, выход которого подключен к второму 31 входу сумматора схемы сравнения, выход второго операционного усилителя схемы формирования подключен к третьему входу сумматора схемы сравнения, к входу второго прецизионного однополупериодного выпрямителя, выход которого подключен к четвертому входу сумматора схемы сравнения, выход этого сумматора подключен к входу компаратора.

Такое реле, включенное на ток неповрежденной фазы, может неправильно фиксировать направление мощности при несимметричных коротких замыканиях в системе, требует пусковой орган, и предотвращение неправильного действия реле направления мощности в таком случае достигается нежелательным загрублением пускового органа. Реле, подключенное на полные токи и напряжения, может работать неправильно при качаниях. Подключение же такого реле на токи и напряжения нулевого чередования фаз требует дополнительно фильтры тока и напряжения нулевой последовательности, либо измерительные трансформаторы напряжения со вторичными обмотками, соединенными в незамкнутый треугольник, и трансформаторы тока нулевой последовательности пли со специально соединенными вторичными обмотками. Кроме того, применение его в односистемных защитах не эффективно.

Например, для односпстемной фильтровой токовой защиты необходимы трп таких реле.

541235

sin о + р cos o

Е, =kU — И

Е2 +

sinО+рcoso или в символической форме записи

Е, {t) =AU(t) -kI(t) в1п1+ р

Е, () = И3 { ) + И () 3

COS Г1

sin e -1- р где б — угол наклона характеристики срабатывания;

k — вещественный коэффициент; р — оператор дифференцирования.

На входы операционного усилителя 7 подаются напряжения, пропорциональные токам защищаемого объекта, с выходов преобразователей ток — напряжение 1, 2, 3 фаз А, В, С.

Цель изобретения — повышение чувствительности реле и отстройка от качаний.

Это достигается тем, что в предлагаемом реле используются три пофазных преобразователя ток — напряжение и три пофазных преобразователя напряжение — напряжение, причем выходы пофазных преобразователей ток — напряжение подключены к первому, второму и 1ретьему входам первого операционного усилителя схемы формирования, выходы преобразователей напряжение — напряжение подключены к первому, второму и третьему входам второго операционного усилителя схемы формирования, выход которого подключен к второму входу первого прецизионного однополупериодного выпрямителя, к четвертому входу сумматора схемы сравнения и к входу второго прецизионного однополупериодного выпрямителя.

На чертеже представлена схема реле направления мощности нулевой последовательности.

1 еле направления мощности нулевой последовательности содержит преобразователи ток — напряжение 1, 2, 3 и напряжение — напряжение 4, 5, 6, схему формирования двух электрических величин, состоящую из первого

7 и второго 8 операционных усилителей, схему сравнения абсолютных значений этих величин, состоящую из первого 9 и второго 10 прецизионных однополупериодных выпрямителей, сумматора 11 и компаратора 12, сопротивления 13 — 19, конденсаторы 20, 21.

Преобразователи ток — напряжение и напряжение — напряжение могут быть выполнены на пассивных или на активных элементах. Остальная часть реле выполнена на операционныхх ус ил и тел ях.

Известно, что для получения реле мощности смешанного типа, основанного на сравнении абсолютных значений двух электрических величин, необходимо сформировать

Связь между выходным и входными напряжениями операционного усилителя 7 в символической форме записи имеет вид

U, (t) — — k, f1А (t) + 1В (t) + 1С (t)) " )<

R1e — k ЗК.(г). 14.

1 + рй14Свв 1 11 1 + РР14Свв

10 (2) где k1 — коэффициент пропорциональности между током на входе и напряжением на выходе каждого из преобразователей ток — напряжение 1, 2, 3;

3le { ) — А { ) + 1В(1) + 1С { ) — ток нулевого чередования фаз.

На первый, второй и третий входы операционного усилителя 8 схемы формирования подаются напряжения, пропорциональные напряжениям защищаемого объекта с выходов преобразователей напряжение — напряжение

4, 5 и 6 фаз А, В, С, на четвертый вход подается напряжение U1(t) с выхода операционного усилителя 7. Связь между выходной и входными величинами операционного усилителя 8 запишется

Ug (t) в (- А () + В () + С (t)J

33

R .. — " U (t = ",т,Ц ) — и,() (3)

11 1 ае где Й вЂ” коэффициент пропорциональности между напряжением на входе и на35 пряжением на выходе каждого из преобразователей напряжение — напряжение;

ЗУ, (t) = — С А (t) + U (t) + Uo (t)

40 — напряжение нулевого чередования фаз.

Напряжение с выходов операционных усилителей 7 и 8 поступает в схему сравнения, где суммируются, выпрямляются и сравнива45 ются, пр ем выход Операционного усилителя

7 подключен к первому входу сумматора 11 и к первому входу прецизионного однополупериодного выпрямителя 9, выход которого подключен к второму входу сумматора 11, выход операционного усилителя 8 подключен к второму входу прецизионного однополупериодного выпрямителя 9, к третьему входу сумматора 11, к входу прецизионного однополупериодного выпрямителя 10, выход которого подключен к четвертому входу сумматора 11, а выход сумматора подключен к входу компаратора 12.

Коэффициенты передачи по различным входам схемы сравнения имеют следующие значения:

Р1в 1 R1e 4

R1, 2 R,-, 3

По остальным входам коэффициенты пере65 дачи равны единице. С учетом этих коэффи541235

Тогда уравнения для ют вид: и — "З=А и Rip

sin p 1 е, (>1е, е, l(l . I или условие циентов (4) и того, что напряжение на выходе операционных усилителей 7 и 8, согласно (2) и (3), имеет разные знаки, в схеме сравниваются электрическая величина

"3U,(peak,3t,(t) ". (в) 16 Riз 1 + pR(4Cао и электрическая величина

, " зи,() — 731p() *. . (6)

Rgp R)3 1 + РЬ4 Cgp(выбора параметров име3 4

R» 1 + pR(4C» ()

clg5 ) Реле направления мощности с таким образом выбранными параметрами являются реле направления мощности смешанного типа. Реле косинусного и синусного типа может быть получено как частный случай смешанного.

Конденсатор 21 выбирается из условия наибольшего ослабления переменной составляющей и находится из соотношения

1 а=

1 + (лР 4Св R(в) где а — коэффициент ослабления и-й гармоники.

Срабатывание или несрабатывание компаратора определяется тем, выполняется ли условие:

Использование трех преобразователей ток— напряжение и трех преобразователей напряжение — напряжение отличает предлагаемое реле направления мощности нулевой последовательности от прототипа, так как имеет высокую чувствительность, поскольку требует отстройки от нормального режима, правильно

25 з

45 работает в условиях качаний, поскольку реагирует на ток и напряжение нулевого чередования фаз, а кроме того, может быть использовано в односистемных защитах.

Формула изобретения

Реле направления мощности нулевой последовательности, содержащее преобразователи ток — напряжение и напряжение — напряжение, подключенные через блок формирования двух электрических величин, состоящий из двух операционных усилителей, через блок сравнения абсолютных значений этих величин, состоящий из двух прецизионных однополупериодных выпрямителей, через блок сравнения абсолютных значений этих величин, состоящий из двух прецизионных однополупериодных выпрямителей, и через сумматор схемы сравнения к компаратору, причем выход первого операционного усилителя подключен к одному из входов второго операционного усилителя, к первому входу сумматора и к одному входу первого прецизионного однополупериодного выпрямителя, выход которого подключен к второму входу сумматора, к третьему входу сумматора подключен выход второго прецизионного однополупериодного выпрямителя, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и отстройки от качаний, в него дополнительно введены пофазные преобразователи ток — напряжения и преобразователи напряжение — напряжение, причем пофазные преобразователи ток — напряжение подключены к входам первого операционного усилителя, пофазные преобразователи напряжение — напряжение подключены к входам второго операционного усилителя, выход которого подключен к второму входу первого прецизионного однополупериодного выпрямителя, к четвертому входу сумматора и к входу второго прецизионного однополупериодного выпрямителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Федосеев A. М. Релейная защита энергетических систем. ГЭИ, 1952, с. 151 — 153.

2. «Злектричество», 1975, № 7, с. 71, рис. 1 (прототип).

541235

Составитель Г. Дамская

Техред Е. Петрова

Корректор Л. Котова

Редактор С. Заика

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3012i9 Изд. Ко 1921 Тираж 882 Г1одп исное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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