Устройство для селективной сигнализации замыкания на землю в компенсированной и некомпенсированной сетях
Союз Советски к
Соцкалксткческкк
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН Ия
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i i) 748632 (61) jl,îïoëíèòåëüíîå к акт. свил-ву (22) Заявлено 23.01,78 (21) 2573518/24 — 07 с присоединением заявки № (51)M. Кл.
Н 02 Н 3/16
Гасударственный комитет
СССР до делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 15.07.80, Бюллетень № 26
Дата опубликования описания 15.07.80 (53) УД К 621316..925 (088.8) (72) Авторы изобретения
:1. Лебедев и В. А. Шунн
Ивановский энергетический институт им, В. И. Ленина (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЛЕКТИВНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ
ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В КОМПЕНСИРОВАННОЙ
И НЕКОМПЕНСИРОВАННОЙ СЕТЯХ
Изобретение относится к области релейной защиты, а именно к устройствам для селективной.сигнализации замыканий на землю в компенсированных и некомпеисированных сетях.
Известны устройства подобного назначения, основанные на использовании принципа сравнения амплитудных значений переходных токов в присоединениях (1).
Основным недостатком подобных устройств является возможность неправильной работы то фиксации поврежденного присоединения с наибольшей амплитудой тока при несинхронности ипи несинфазности напряжений на входах схемы сравнения, возникающих за счет различия частот и фаз переходных токов в поврежден15 ном и неповрежденных присоединениях, а также за счет погрешностей преобразования токов в напряжения на входах схемы сравнения при наличии на присоединениях трансформаторов тока нулевой последовательности (ТТНП) разных типов или неодинаковом числе однотипных (ТТНП), когда в отдельные моменты времени (в том числе и в начальный момент времени) мгновенные значения HRIIpaReний на входах схемы сравнения, подключенных к неповрежденным присоединениям, могут быть больше, чем на входе, подключенном к поврежденному присоединению.
Известно устройство в котором применен специальный амплитудный дискриминатор, выполненный на магнитно-диодных дискретных элементах, обеспечивающий выбор входа с наибольшей амплитудой независимо от различия частот и фаз токов в присоединениях, а также типа и числа ТТНП на присоединениях (2).
Основным недостатком устройства является невысокая технологичность, а также относительно высокие сложность и стоимость его изготовления, обусловленные применением большого числа малотехнологичных намоточных изделий — трансформаторов на сердечниках с ППГ с большим числом обмоток. Указанные недостатки ограничивают воэможности серийного изготовления данного устройства.
В устройстве, применяющем запоминающие конденсаторы, формирующие на входах схемы, сравнения импульсы напряжения одинаковой
15
Недостатком указанного устройства является последовательное включение реагирующих элементов с диодами схемы сравнения-макси селектора, что ограничивает область устои*чивой работы и чувствительность. Это объясняется тем, что при последовательном включении реагирующих элементов минимальная разность напряжений на запоминающих конденсаторах
Ь U при которой устройство срабаты<Р. МИН вает, существенно зависит от соотношения между величинами общего блокирующего сопротивления Z „и внутренними сопротивлениями реагирующих элементов z е„. Для получения малых д U . ь,и„необходимых для получения широкой области устойчивой работы, необходимо иметь Е, w Z<„„- что приводит к снижению чувствительности уст.
3 748 формы с амплитудой, пропорциональной амплитуде тока в данном присоединении, обес печивается высокая устойчивость функционирования при любых искажениях формы входных сигналов (3).
Недостатками этого устройства являйтся наличие электромеханического шагового искателя, имеющего недостаточный для. устройства релейной защиты диапазон рабочих температур от +15 С до +35 С, возможность неправильных действий устройства при перемещающихся замыканиях на землю (когда напряжения на запоминающих конденсаторах могут изменяться в течение времени работы шагового искателя), невозможность универсального конструктивного выполнения устройства, пригодного для использования как на объектах с малым, так и с большим числом присоединений.
Указанные недостатки ограничивают возможНость Широкого применения данного устройства.
Известно также устройство, основанное на принципе сравнения амплитуднь|х значений токов в присоединениях, содержащее запоминающие конденсаторы, подключенные через "диоды или выпрямительные мосты к вторич. ным обмоткам ТТНП, схему сравнения напряжений на запоминающих конденсаторах в виде максиселектора на диодах, включенных по схеме ИЛИ на общее запирающее (блокирующее) сопротивление, реагирующие элементы, обладающие памятью, включенные последова тельно с диодами максиселектора, и пусковой орган, коммутирующий цепь разряда запоминающих конденсаторов, включенный на напряжение нулевой последовательности 30„
Оно отличается высокой устойчивостью функционирования при любых искажениях формы входных сигналов за счет применения запоминающих конденсаторов, простотой схемы, относительно высокой технологичностью, большим диапазоном рабочих температур (4).:
1 ройства, определяемой минимальным значением напряжения на запоминающем конденсаторе поврежденного элемента Ll „„„„при котором устройство срабатывает, Удовлетворять противоречивые требования получения одновременно малых .а ОсР мин " ОсР мчнпри последовательном включении реагирующих элементов в цепи максиселектора практически трудно. Другим недостатком этого устройства является использование тиристоров в неснецифических для ннх, ио характерных для устройств, выполненных на данном принципе, режимах большой кратности входного сигнала, когда без специальных мер, отсутствующих в схеме данного устройства, не могут быть выполнены одновременно условие надежного включения тиристора при минимальном напря"жении на запоминающем конденсаторе и условие непревышения предельно допустимых для тиристора параметров по цепи управляющего электрода при максимально возможном напряжении на запоминающем конденсаторе. Поэтому данное устройство может обеспечить надежную работу только при небольшой кратности входного сигнала. Эти недостатки уменьшает область устойчивой работы устройства, его чувствительнссть и надежность и тем самым ограничивают область его возможного прююенения.
Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее включенные в каждое присоединение трансформаторы тока нулевой последовательности, вторичные обмотки которых подключены через согласующие элементы и выпрямительные мосты по входам максиселектора на диодах подключенных по схеме ИЛИ к запоминающим конденсаторам, компаратор, по числу, присоединений, реагирующие элементы обладающие памятью, подключенный к трансформатору напряжения нулевой последовательности пусковой орган с выходными элементами Щ.
Однако наличие в ием полупроводниковых ключей, которые управляются распределителем, питаемым тактовыми импульсами от генератора, схем совпадения усложняет устройство, понижает надежность его работы и быстродействие.
Це п, изобретения — упрощение, расширение области устойчивой работы, повышения быстродействия и надежности.
Эта цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее включенные в каждое присоединение трансформаторы тока нулевой последовательности, вторичные обмотки которых подключены через согласующие элементы и выпрямительные мосты по входам максиселектора на диодах, подключенных по схеме ИЛИ
7486
Пусть, йапример,, 1)„>ну ..>u„, 1 к запоминающим конденсаторам, компаратор, по числу присоединений реагирующие элементы, обладающие памятью, и подключенный к трансформатору напряжения нулевой последовательности пусковой орган с выходными элементами, введены дополнительные компараторы по числу присоединений, выполненные на операционных усилителей постоянного тока, при этом одни из входов этих усилителей подключены к плюсовым выводам соответ- т0 ствующих запоминающих конденсаторов, другие входы объединены и подключены к выходу вновь введенного эмиттерного повторителя, вход которого через первый выходной элемент пускового органа подключен к выходу максиселектора, причем выходы операционных усилителей постоянного тока через вновь введенные соответствующие диоды и второй выходной элемент пускового органа подключены к упомянутым реагирующим органам. 20
На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого устройства для селективной сигнализации замыканий на землю; на фиг. 2— временные диаграммы.
Устройство состоит из идентичных для каждого присоединения узлов. Каждый узел включает согласующий элемент 1, подключенный к ТТНП 2, выпрямительный мост 3, запоминающий конденсатор 4, диод 5, компа- 3р ратор напряжения на операционном усилителе постоянного тока б, диод 7, реагирующий элемент 8, обладающий памятью (например, тиристор, триггер и т.п.), Диоды 5, подключенные по схеме ИЛИ к плюсовым выводам запоминающих конденсаторов 4, вместе с общим блокирующим конденсатором 9, шунтированным большим разрядным сопротивлением 10, образуют максиселектор, обеспечивающий выбор и выделение на конденсаторе 9 4О наибольшего из напряжений на запоминающих конденсаторах. Диоды 7 обеспечивают. направленность действия реагирующих элементов 8.
Общими элементами для всех узлов являются: пусковой орган, выполненный, например, 45 в виде реле 11 с контактами 12 и 13, включенного через выпрямительный мост 14 и активно-емкостный контур 15 и 16 на напряжение 3 О, и эмиттерный повторитель выполненный на составном транзисторе 17 и 18 с сопротивлением в цепи эмиттера 19.
Устройство работает следующим образом.
При замыкании на землю запомийающие конденсаторы 4 заряжаются до напряжений, пропорциональных амплитудам токов в присоединениях, а конденсатор 9 через диоды 5 до найряжения о,=о„„-eq- (4)
32 6 гдето„, -„максимальное из напряжений на запоминающих конденсаторах; — падение напряжения на диоде,5.
После заряда конденсаторов 4 и 9 срабать|вает пусковой орган (собственное время срабатывания реле 11 значительно больше времени заряда конденсаторов 4 и 9) и замыкает сначала контакт 12, а затем 13 (что нетрудно обеспечить соответствующей регулировкой контактов реле). При замыкании контакта 12 коденсаторы 4 начнут разряжаться череэвходные сопротивления операционных усилителей
6, а конденсатор 9 — через большое входное сопротивление эмиттерного повторителя R вх поат (ло у. оовт 1 где U1,0,, U, —. напряжения на запоминающих конденсаторах, подключенных соответственно к присоединениям 1,2,...,т1.
Напряжение на выходе эмиттерного повторителя (учитывая, что коэффициент передачи по напряжению повторителя на составном транзисторе близок к 1) "выл;.поет î me ="p g (3)
Знак сигнала на выходе операционного усилителя постоянного тока определяется знаком разности напряжений, поданных на его входы, С учетом этого и соотношений (2) и (3) при подаче напряжения0ьь поет. например, алых.ооб на инвертирующие входы, а напряжений
0„,0.,„.0п на неинвертирующие входы операционных усилителей
=а!дп (О - u„+ 6 )
Если В достаточно мало, что нетрудно ° обеспечить выбором соответствующего типа диодов 5, и О -U 9. выходе операционного усилителя, подключенного к поврежденному присоединению, появится напряжение положительного знака, а на выходах операционных усилителей, подключенных к неповрежденным присоединениям, напряжения отрицательного знака. Появление напряжения положительного знака приводит к сраба1 тыванию реагирующего элемента 8 данного, присоединения. 748632 Так как блокирующий конденсатор 9 подключен к входам операционных усилителей 6 через эмиттерный повторитель, обладающий большим входным сопротивлением " „о вто р (для увеличения R эмиттерный повторитель выполнен на составном транзисторе), то конденсатор 9 разряжается медленнее, чем запоминающие конденсаторы 4 (фиг. 2,а). Этим обеспечивается сохранение на выходах операционных усилителей, подключенных к неповре- . 1o жденным присоединениям, напряжения отрицательного знака до момента возврата пускового органа (фиг. 2,б) и реагирующие элементы неповрежденных присоединений сработать не могут. Конденсатор Б, включенный последовательно с обмоткой реле 11 пускового органа, обеспечивает его автоматический возврат спустя заданное время как при кратковременных, так и при устойчивых замыканиях на землю. Сопротивление 10 обеспечивает полный разряд конденсаторов 4 и 9, а сопротивление 16 — разряд конденсатора 15 и тем самым возврат схемы устройства в исходное состояние. Таким образом, в предлагаемом устройстве величины д0 „и ñð.мд зависят только от величины, В9, которое может быть обеспечено сколь угодно малым, и от чувствительно операционных усилителей постоянного тока. Последняя же, как известно, очень высока, особенно у операционных усилителей постоянного тока, выполненных на интегральных микросхемах. Операционные усилители постоянного тока предназначены для работы в условиях большой кратности входного З5 сигнала, что соответствует специфике работы устройств сравнения токов в присоединениях и позволяет обеспечить высокую надежность их работы на различных объектах независимо от числа присоединений, их протяженности, чисЩ ла и типа ТТНП на присоединениях. Формула изобретения Устройство для селективной сигнализации замыкания на землю в компенсированной и некомпенсированной сетях, основанное на параллельном сравнении амплитуд токов в присоединениях, содержащее включенные в каждое присоединение трансформаторы тока нулевой последовательности, вторичные обмотки которых подключены через согласующие элементы и выпрямительные мосты ко входам максиселектора на диодах, подключенных по схеме ИЛИ к запоминающим конденсаторам, компаратор,.по числу присоединений реагирующие элементы, обладающие памятью, и подключенный, к трансформатору напряжения нулевой последовательности пусковой орган с выходными элементами, отличающееся тем, что, с целью упрощения, расширения области устойчивой работы, повышения быстродействия и надежности; введены дополнит льные компараторы по числу присоединений, выполненные на операционных усилителях постоянного тока, при этом одни из входов этих усилителей подключены к полюсовым выводам соответствующих запоминающих конденсаторов, тогда как другие объединены и подключены к выходу вновь введенного эмиттерного повторителя, вход которого через первый выходной элемент пускового органа подключен к выходу максиселектора, причем выходы операционных усилителей постоянного тока через вновь введенные соответствующие диоды и второй выходной элемент пускового органа подключены к упомянутым реагирующим органам. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 319990, кл. Н 02 Н 3/28, 1966. 2. Авторское свидетельство СССР М 370691, кл. Н 02 Н 3/16, 1970. 3, Авторское свидетельство СССР У 162208, кл. Н 02 Н 3/16, 1961. 4. Авторское свидетельство СССР N 419815, кл. G 01 R 31/02, 1972., . 5. Авторское свидетельство СССР ло заявке Р 2064118, кл. Н 02 Н 3/16, 1974. 748632 Корректор М; Шароши Редактор Г. Волкова З 437aiы Составитель Л, Васькова ТехредЖ, Кастелевич Тираж 7S3 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская иаб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул, Проектная, 4
