Устройство для запоминания фазы напряжения режима, предшествующего короткому замыканию

 

Союз Советских.

Социалист имескмх

Республик

О Il И C Д Н H K () 657512

И3ОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЙТЕЛЬСТВМ (6!) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 26.04.76 (21) 2353764/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) ПриоритетОпубликовано 15 04.79.Бюллетеиь №14 (51) М. Кл.

Н 02 Н 3/38

Госудорстоенный комитет

СССР ко делам изобретений н открытий (53) УДК621.316..925 (088.8) Дата опубликоваиия описания 17.04.79 (72) Авторы изобретения

B. Л. Фабрикант, Л. Б. Паперно и В. A. Шабан (71) Заявитель

Рижский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПОМИНАНИЯ ФАЗЫ НАПРЯЖЕНИЯ РЕЖИМА

ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО КОРОТКОМУ ЗАМЫКАНИЮ

Изобретение относится к устройствам для запоминания фазы напряжения режима, предшествующего короткому замыканию, и предназначено для устранения

"мертвой зоны по напряжению у направленных устройств репейной защиты.

Известны устройства для запоминания фазы напряжения предшествующего режима, содержащие генератор с подстраеваемым колебательным контуром, частота которого регулируется частотой напряжения предаварийного режима 1).

Недостатком этих устройств является возможность неправильных действий в случае изменения частоты тока в сети после возникновения короткого замыкания.

Известны также устройства для запоминания фазы напряжения предшествующего режима, содержащие удвоитель и делитель частоты, частота напряжения

"памяти" в которых синхронизируется частотой тока (2),(3), Из;известных устройств для запоминания фазы наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее удвоитель частоты, подключенный к трансформатору тока, и делитель частоты, 5 подключенный к удвоителю и управляемый через колебательный контур напряжением от трансформатора напряжения 3).

Недостатком этого устройства является наличие перерыва между моментом исчезновения напряжения сети и моментом возбуждения делителя частоты, обусловленное инерционностью примененного электромагнитного параметрического делителя частоты. Этот недостаток пр водит к замедлению срабатывания реле, в которых известное устройство применено для устранения "мертвой зоны . Кроме того зависимость фазы выходного напряжения (напряжения памяти ) от вели-

20 чины тока короткого замыкания снижает точность-соответствия фазы напряжения памяти" фазе напряжения предшествующего режима и понижает надежность

657512 функционирования устройства в целом.

Недостатками устройства являются также зависимость характеристик от свойств стали, сложность выполнения и настройки электромагнитного параметрического делителя частоты, содержащего Ш-образный и дополнительный магнитопроводы с несколькими обмотками, взаимное влияние ряда которых недопустимо.

Пелью изобретения является повышение надежности функционирования и увеличение быстродействия устройства.

С этой целью в устройство, содержащее трансформатор тока и трансформатор напряжения, к выходу которого подключен колебательный контур, дополнительно введены три формирователя им.чульсов, ключ, пороговый элемент и триггер, причем входы двух формирователей импульсов подключены через ключ к выходу колебательного контура, а выходы подключены к первым и вторым установочным входам триггера, счетный вход которого соединеы с выходом третьего формирователя импульсов, подсоединенного к трансформатору тока, причем управляющий вход ключа соединен с выходом порогового элементе, вход которого подсоединен к трансформатору напряжения.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаеМ. ого устройства; на фиг. 2-4диаграммы, напряжений, поясняющие работу устройства, на фиг. 5 — блок-схема репе направления мощности с использованием предложенного устройства для запоминания фазы. . Описываемое устройство содержит копебательный контур 1, формирователи импульсов 2-4, триггер 5, пороговый эле, мент 6, клгоч 7 и, трансформаторы тока 8 и напряжения 9.

В момент перехода входного напряжения О через нуль от отрицательных значений к положительным на выходе формирователя 2 формируются импульсы

10 (фиг. 2 а,б, и фиг. 3 а,б), которьге поступают на первый установочный вход триггера 5 и переводят его в состояние 0" (сигнал 1 1 на выходе триггера 5 размен нулю), (фиг. 2 б,д,е и фиг. 3 б,д,е)

В момент перехода входного напряжения через нуль от положительных значений к отрицательным формируются импульсы

12 на выходе формирователя 3, которьге поступают на второй установочный вход тпиггера 5 и переводят его в состояние

"1" (фиг. 2 в, и, е и фиг. 3 в, д, е),На выходе формирователя 4 импульсы 13 формируются при каждом переходе вход ного тока 3 через нуль (фиг. 2 а, г и фиг. 3 а,r) и подаются на счетный вход триггера 5, переводя его каждый раз в новое состояние (фиг. 2 г,д, е и фиг. 3 г,д,е).

При таком выполнении сигнал 11 на выходе устройства (напряжение "памяти") равен "l либо в течение положительного полупериода тока, если ток отстает от о напряжения на угол 0-180 (фиг. 2), либо в течение отрицательного полупериода тока, если ток опережает напряжение на угол 0-180 (фиг.3). В условиях ре. ггейной защиты это обеспечивает подведение напряжения нужной "фазы" к реле мощности или реле сопротивления. Причем

26 независимо от момента включения Й „ устройства (или защищаемой линии) и состояния триггера 5 время 14 от момента включения до появления напряжения

23

"памяти" 11 соответствующей ("правильной") "фазы не превышает половины периода, т.е. 0,01 секунды.(фиг.2 д,е и фиг. 3 д,е).

После установления правильной фазы" напряжения "памяти 11 наличие (или отсутствие) сигналов 10 и 1 1 на установочных.входах триггера 5 уже не влияет на работу устройства. Поэтому для обеспечения правильного действия устройства при близких трехфазных коротких замыканиях достаточно, чтобы колебательный контур 1 обеспечил подведение напряжения к входам формирователей 2 и 3 в течение (с запасом)

1"1,5 периодов после короткого замыкания. Время 15 от момента короткого замыкания t„, до момента появления напряжения "памяти" 1 1 правильной фазы, как и при включении схемы, не превышает половины периода даже для худшего случая, когда доаварийный ток противоположен по направлению току короткого замыкания (фиг.4).

Jlnsr того, чтобы при коротких замыканиях, сопровождающихся не полным исчезновением напряжения, не произошло нарушение соответствия фаз выходного напряжения памяти" и доаварийного напряжения вследствие возможного несовпадения частот тока короткого замыкания и остаточного напряжения в цепи напряжения, установлен ключ 7, управляемый пороговым элементом 6. При

6575 12 снижении напряжения сети ниже заданного уровня,. определяемого напряжением срабатывания порогового элемента 6, ключ 7 отключает цепи управления формировате пей 2 и 3 с выдержкой времени не менее 1-1,5 периодов. При этом уст ройство ведет себя точно так же, как и при полном исчезновении напряжения.

Фаза" напряжения памяти" ) 1, как следует из приведнных фиг. 2, 3, 4, не зависит от величины тока короткого за. мыкания и определяется топько фазой напряжения доаварийного режима.

В качестве примера использования предложенного устройства дпя запоминания фазы в устройствах репейной защиты на фиг. 5 приведена блок-схема реле направления мощности, которое содержит: фазосдвигающую схему 16, у-стройство для запоминания фазы 17, усилитель-преобразователь 18 и схему сравнения 19, построенную на известном принципе сравнения времени совпадения с заданным.

Фазосдвигающая схема 16 обеспечивает необходимый угол максимальной чувствительности. Если, например, напряжение 20 -на входе устройства 17 сдвинуто по фазе относительно напряжения U), на угол Ы в сторону опережения (против часовой стрелки), то напряжение памяти" 11 совпадает по "фазе" с током 3 если

Up о о <»g — < 180-с(.

Д (1) где а ф- аргумент комппексного чиспа.

Совпадение знаков сигналов 1 1 и 21 на входе схемы сравнения 19 уже является признаком выполнения условия(1).

Однако дпя повышения надежности работы устройства в первый попупериод после возникновения короткого замыкания целесообразно принять в качестве критерия срабатывания совпадение знаков сигналов 1 1 и 21 в течение заданного времени, например попупериода. При этом время срабатывания репе не превышает периода частоты тока, т.е. О, 02 сек.

Проведенные лабораторные испытания при коротких замыканиях, сопровождаюшихся полным исчезновением напряжения, подтвердили попожитепьные свойства уст5 ройства дпя запоминания фазы. Реле направпения мощности надежно определяло направление короткого замыкания независимо от фазы доаварийного тока.

Таким образом, устройство лпя запоминания фазы обеспечивает высокое быстродействие и надежность функционирования. Применение его в направленных устройствах репейной зашиты обеспечит селективное, быстрое и четкое их действие при близких коротких замыканиях.

Формула изобретения

Устройство дпя запоминания фазы напряжения режима, предшествующего короткому замыканию, содержащее трансформатор тока и трансформатор напряжения, к выходу которого подключен ко25 пебательный контур, о т и и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения надежности функционирования и быстродействия, дополнительно введены три формирователя импульсов, ключ, пороговый элемент и триггер, причем входы двух формирователей импульсов подключены через. ключ к выходу копебатепьного контура, а выходы подключены к установочным входам триггера, счетный

, вход которого соединен с выходом третьего формирователя импульсов, подсоединенного к трансформатору тока, причем управляющий вход ключа соединен с выходом порогового элемента, вход ко40 торого подсоединен к трансформатору напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Акцептованная заявка ФРГ 14 2228328, Н 02 Н 7/24, 1974.

2. Авторское свидетепьство СССР

М 74060, H 02 Н 3/26, 1949.

3. Авторское свидетельство СССР

Ж 353311, Н 02 Н 3/38, 3972.

65 7512

Фиг. Я

Составитель В. Костин

Редактор Л. Баглай Техред И. Асталош Корректор О. Билак

Заказ 18 16/52 Тираж 856 П однисное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4