Устройство для направленной защиты от однофазного замыкания

 

(72) Авторы изобретения

К. Б. Мусс, С. П. Шулецкая и А А. грановский

Ленинградский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени горный институт им. Г. В. Плеханова (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДНЯ НАПРАВЛЕННОЙ, ЗАЩИТЫ

OT ОДНОФАЗН(ХО ЗАМЫКАНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для напраВленной защиты от замыканий Hà землю в электрической сети с изолированной нейтралью напряжением, выше 1000.В, действующим на основе сравнения по фазе тока и напряжения нулевой последовательности промышленной частоты, и может быть использовано на открытых и подземных горных разработках.

Известно устройство такого назначения содержащее датчики тока и напряжения нулевой последовательности, частотные фильтры, фазосравяивающую логическую схему и исполнительный орган

СЬнако это устройство не обеспечивает необходимой селективности направленной защиты от однофазных замыканий.

При сравнении сигналов, близких по длительности, избирательная работа направленной защиты возможна в относитель но узком диапазоне изменения фазового

2 угла между током и напряжением нулевой последовательности, Известно также устройство, содержащее формирователь широких импульсов в виде усилителя-ограничителя в канале преобразования тока и формирователь узких импульсов, выполненный в виде усилителя-ограничителя с диффереицирующей цепочкой на выходе в канале напряжения (2). Сформированные импульсные сигналы различной длительности подаются на входы сумматора, который осуществляет формирование выходного отключающего сигнала по уровню в зависимости от фазовых соотношений сравниваемых сигналов.

Для обеспечения помехоустойчивости указанного устройства оно может быть дополнено низкочастотными фильтрами, например, активными низкочастотными И фильтрами, подклеенными

1 между датчиками тока и напряжения, и усилителями — ограничителями в обоих каналах.

7380

40 с цкако это устройство не обеспечивает необходимого быстродействия направле жой защиты, так как отключающий сигнал на выходе сумматора формирует,ся только в положительный полупериод иэменения входных синусоидальных сигналов на поврежденной линии. целью изобрел сия является повышение быстродействия направленной защиты от однофазных замыканий.

Указанная пель достигается тем, что устройство для направленной защиты от однофазных замыканий, содержащее датчики тока и напряжения нулевой последовательности, выходы которых соответ15 ственно подключены к последовательно соединенным низкочастотному фильтру и усилителю-ограничителю в канале тока и к низкочастотному фильтру и усилителю-ограничителю, и сумматор, на выходе

20 которого включен исполнительный орган, дополнительно введены две пары встречно включенных диодов, входы которых подключены соответственно к выходу уси25 лителя-ограничителя в канале тока и к дифференцирующей цепочке в канале напряжения, причем их аноды подключены к инвертирующему входу упомянутого сумматора, а катоды — к неинвертирующемг входу, который заземлен через резис30 тор.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.Устройство содержит активные низкочастотные ВС-фильтры 1 и 2, подключенные соответственно у» датчику 3 тока нулевой последовательности с резистором и к датчику 4 напряжения нулевой последовательности с делителем.

K выходам частотных филы.ров 1 и 2 подключены усилители-ограничители 5 и 6, причем на выходе усилителя 6 подключена дифференцирующая цепочка 7, 8.

На выходе усилителя-ограничителя 5 подключена пара встречно включенных диодов 9, 10. Аналогичная пара диодов

1l, 12 подсоединена к выходу дифферен- . цирующей цепочки 7, 8. К диодам 9-12 подключен сумматор 13, К инвертирующему входу сумматора

13 подключены аноды диодов 9 и 12, а катоды диодов 10 и 11 подключены

: к его неинвертирующему входу, который заземлен через резистор 14. Выход сумматора 13 подключен ко входу исполнительного органа 15, содержащего блокинг-генератор, выходная обмотка которого соедцнена с управляющим электро32 4 дом 16 тиристора 17. В силовой цепи тиристора 17 включена отключающая катушка 18 выключателя и его замыкающие контакты 19, которые служат для возвращения тиристора 17 в исходное положение после срабатывания устройства и отключения, поврежденного участка цепи.

Питание силовой цепи тиристора осуществляется от источника постоянного тока 20. Для питания блокинг-генератора и операционных усилителей предусмотрены отдельные источники питания 21 и 22.

Устройство работает следующим образом.

При появлении в сети однофазного замыкания сигналы тока и напряжения нулевой последовательности поступают с датчиков 3 и 4 на входы низкочастотных фильтров 1 и 2 соответственно. Выделенные фильтрами 1 и 2 составляющие прс мышленной частоты подаются на входы усилителей-ограничителей 5 и 6. На выходе усилителя 5 формируются разнополярные прямоугольные импульсы длитель ностью, равной полупериоду промышленной частоты. Аналогичные широкие импуль сы, в канале напряжения поступают с усилителя-ограничителя 6 на вход дифференцируюшей цепочки 7, 8, где в момент прохождения прямоугольных импульсов через нуль формируются узкие импульсы длительностью много меньше полупериода промышленной частоты.

Встречно включенные диоды 9-12 группируют выходные импульсы в каналах тока и напряжения таким образом, что ка инвертирующий вход сумматора

13 попадают импульсы только отрицательной полярности, а на неинвертирующий вход — положительной. Сумматор 13 суммирует инвертированный и неинвертированный входные сигналы.

При этом на поврежденной линии на входы сумматора 13 будут поступать импульсы только противоположной полярности как в отрицательный, так и в положительный полупериод изменения входных сигналов (+ Ц,, — Ip, либо — Uo, +1 ). В результате суммарный сигнал на выходе сумматора 13 будетравен сумме модулей обои импульсов в каналах тока и г ° напряжения в каждый полупериод колебаний промышленной частоты, На неповрежденной линии в каналах тока и напряжения, будут одновременно формироваться имлульсы одинаковой

738032 б повышает надежность функционирования направленной защиты и вместе с тем электробезопасность защищаемой сети.

Жзлярности (+ UD,,+ 1о, либо -Uî — 1, ), и при этом оба импульса будут поступать. на один и тот же вход сумматора 13. B этом случае суммарный сигнал на выходе фазосравниваюшей схемы будет равен модулю наибольшего из двух импульсов.

Ф ор мула изобретения

Учитывая, что на выходе усилителейограничителей 5, 6 формируются импуль- 10 сы, стабильные по амплитуде и крутизне фронтов, можно принять, что сигнал на выходе фазосравниваюшей схемы при работе устройства не поврежденной линии в два раза превышает по уровню суммар- 1. ный сигнал на поврежденной линии, за счет чего обеспечивается селективная работа устройства.

При поступлении на вход блокинггенератора исполнительного ограна 15 2( суммарного сигнала, превышающего пороговый уровень, в его входной обмотке появляется импульс напряжения, который воздействует на управляющий электрод

16 тиристора 17. Тиристор 17 включается, отключающая катушка 18 обтекается током и производит отключение вйключателя поврежденной линии.

Выполнение фаэосравнивающей схемы, заключающееся в дополнительном введении двух пар встречно включенных диодов и соответствующем их подключении к суммирующему операционному усилителю, ° позволило повысить вдвое быстродействие устройства налравленной защиты от од- З5 нофазных замыканий. Фаэосравнивающая схема .в сочетании с малоинерционными

amaamiMa очаoными РС-филрами позволяет выработать сигнал отключения уже в первый полупериод изменения 4О входных сигналов промышленной частоты, что позволяет предотвратить переход однофаэного замыкания в двухфазное и

Устройство для направленной защиты от однофазного замыкания, содержащее датчики тока и напряжения нулевой последовательности, выходы которых соот ветственно подключены к последовательнс соединенным низкочастотному фильтру

r и усилителю-ограничителю в канале тока и низкочастотному фильтру с усилителемограничителем и дифференцируюшей цепочкой на выходе в канале напряжения, и сумматор, на выходе которого включен исполнительный орган, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, дополнительно введены две пары встречно включенных диодов, входы которых подключены соответственно к- выходу усилителя-ограничителя в канале тока и к дифференцирующей цепочке в канале напряжения, причем их аноды подключены к инвертирующему входу упомянутого сумматора, а катодык неинвертируюшему входу, который заэемлен через резистор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Соколов Г. В. Разработка защиты от замыканий на землю с использованием волновых переходных процессов, в кн. "Вопросы оптимального развития энергосистем и новые технические средства их защиты . М., "Наука, 1970, с. 74-89, рис. 2.

2. Фабрикант В. Л, Основы теории построения измерительных органов релейной защиты и автоматики, М.

1968, с. 101-102, рис. 3-17а.

738032

Составитель Ю. Барабанов

Редактор Н. Коляда Техред О. Легеза Корректор . E. Папп . Заказ 2676/32 Тираж 7В3, Подднсное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5

Филиап ППП Патент, х . Ужгород. ул. Проектная, 4