Устройство для автоматической проверки работоспособности релейной защиты без отключения электроустановки

 

ОП ИСАКИЕ

ИЗОБРЕТЕКИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистические

Республик (t i> 9459 I 5

Ф

Ф

/ г г (6I ) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22) Заявлено 12. 0 . 80 (21)2922966/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (5! )М. Кл.

Н О1 Н 69/01

Н 02 Н 7/00

Гоеударстыииый комитет

СССР

Опубликовано 23. 07. 82. Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 25. 07. 82 ио делам изобретеиий и открытий (53) УДК 621. .316.925 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю.И. Сердюк и B.Н. Пеклер (71) Заявитель

Челябинский политехнический институт ола (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ 11РОВЕРКИ

РАБОТОСПОСОБНОСТИ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

БЕЗ ОТКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ

Изобретение относится к электротехнике, конкретнее к проверке исправности средств релейной защиты (РЗ), линий электропередач, трансформаторов причем предполагается, что за-, У

5 щиты размещены нателемеханизированных подстанциях.

Известны устройства для проверки работоспособности релейной защиты без отключения электроустановки на время проверки с выводом из работы защиты при проверках, остановом процесса проверки и вводом защиты при коротком замыкании, возникшем г время проверки с отключением защитой повреждения. Вывод устройства проверки при этом осуществляется с помощью контакта реле напряжения, размыкающегося при аварийном снижении зо напряжения на трансформаторе (1) .

Однако с целью проверки защиты на установках необходимо выполнить компенсацию нагрузки — тока электро2 установки, для чего нужны свободные обмотки на трансформаторах тока или дополнительные обмотки на входных трансформаторах реле, усложняющие схему устройства. Кроме того реле напряжения работает только при аварии в электроустановке (аварийном снижении напряжения).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство автоматического контроля исправности релейной защиты контактной сети переменного тока на электромеханических реле 2).

При поступлении команды "Контроль" от автоматического программного устройства по телеуправлению или вручную включаются триггерами сигнальные элементы и формирователь тестовых контрольных сигналов, которые подаются через входной блок на вход проверяемой защиты. Соответствующие реле срабатывают. Сигналами на выходе сработавших реле через диоды пере3 94591 ключают триггеры и гасят сигнальные элементы. Подача контрольного сигнала также прекращается. Защита при контроле из работы не выводится.

Чтобы при контроле не произошло ложное отключение выключателя, необходимо имет1 длительность выходного сигнала на защите при контроле меньше минимального времени трогания соленоида отключения выключателя. В 10 этом устройстве реле проверяют не на уставке (с большой погрешностью), так как Нс у итывают токи номинального (рабочег ) режима электроустановки, протекающие через проверяемые 15 реле (например, токовые обмотки реле тока). Чтобы их учесть, нужна специальная схема. Для надежной работы защит и устройства автоматической проверки работоспособности их при 0 нормальном эксплуатационном режиме необходимо обеспечить видимый разрыв между устроиством и цепями защиты.

Токи подаются на вход проверяемой защиты (через входной блок, представляющий из себя измерительные цепи трансформаторов тока и напряжения) одновременно к реле нескольких защит (токовой отсечке, дистанционной защите), Величина этих токов значитель50 ная (до не:кольких десятков ампер) .

В устройствах, содержащих видимый разрыв, происходит выгорание контактов, поэтому необходимо усложнение аппаратуры имитации параметров про35 верки, применение коммутирующих устройс.;в, рассчитанных на большие токи.

Возможен отказ этих элементов в работе (например, залипание реле и т.п.).

При длительной подаче имитирующих

40 повреждений параметров к элементам защит, вследствие неисправности weментов устройства проверки, происходит повреждение защит (повреждение обмотки, например, токовых реле и

45 . т.п.) из-за отказа их в работе при возникшем впоследствии повреждении.

Реле могут оказаться зашунтированными при этом вторичными обмотками проверочных трансформаторов устройства и т.п. Суммарное время возврата триггера, формирователя тестовых сигналов и входного блока известного устройства не должно превышать 2 +

+ 3 мкс, что затруднительно.

Для создания устройства, рассчитанного на работу при больших (десятки ампер) токах имитации поврежде5 4 ний необходимо использо ать количество элементов их взаимосвязей и т.п.

Часть элементов устройства для автоматической проверки необходимо использовать для проверки защит нескольких присоединений.

Цель изобретения — увеличение надежности работы, удешевления и упрощения устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматической проверки работоспособности. релейной защиты без отключения электроустановки, содержащее блок запуска, блок управления, блок уставок, блок связи, соединенный с цепями проверяемых защит, фиксирующий блок и блок питания, дополнительно введены элемент сигнализации исправности блоков запуска и связи, блок контроля токовой нагрузки номинального режима электроустановки, блокирующий устройство при авариях в ней, соединенный по первому входу и первому выхо,"у с цепями проверяемых защит, причем второй выход его подключен к первому и второму выходам блока запуска, второй выход которого соединен с первым входом блока связи (и этот блок содержит в себе элемент выдержки времени на возврат), а первый выход блока запуска связи с первым входом блока управления, первый выход которого, как и выход элемента сигнализации, подключен к связи между вторым выходом блока связи и первым входом блока уставок, при этом первый выход блока связи соединен с вторым входом этого блока и с блоком питания, вход элемента сигнализации и второй вход блока контроля соединен с третьим входом блока связи, третий выход которого соединен с вторым входом блока уставок, причем блок устаеок содержит тиристоры, включенные встречно-параллельно, и дополнительно соединен двумя прямыми и двумя обратными связями с блоком управления который, также дополнительно двумя прямыми и двумя обратными связями соединен с блоком запуска, выход блока запуска соединен с входом фиксирующего блока, а также введены обмотки трансформаторов связи блока уставок,имеющие несколько выводов.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство содержит блок 1 запуска, блок 2 управления, блок 3 уста5 9459 вок, блок 4 связи с элементами выдерж( ки времени на возврат, элемент 5 сигнализации исправности блоков запуска и связи устройства проверки, фиксирующий блок 6, блок 7 контроля токовой нагрузки номинального режима электроустановки, блокирующей устройство для проверки при авариях в электроустановке.

Блок 1 запуска по первому и второ- ip му входам соединен с выходом блока 7 контроля токовой нагрузки номинального режима электроустановки, второй выход блока запуска соединен с первым входом блока 4 связи, а первый его выход связан с первым входом блока 2 управления. Выход блока 1 запуска соединен также с фиксирующим блоком 6.

Блок 2 управления по выходу подключен к связи между блоком связи и бло-, ком уставок, а по входу связан с выходом блока 1 запуска и дополнительно блок управления двумя прямыми и двумя обратными связями связан с блоком 3 уставок, а также двумя прямыми и двумя обратными связями с блоком 1 запуска. Блок 3 уставок двумя прямыми и двумя обратными связями связан с блоком 2 управления, а также по выходам через блок 4 связи с цепями проверяемых защит, Кроме того, вход блока 3 уставок связан с Bblxo дом блока связи. Блок 4 связи соединен с входом блока 1 запуска, а по выходу - с источником переменного на35 пряжения, а также по выходам (количество их зависит от вида проверяемых защит) связан с цепями проверяемых защит и по входам с блоком 3 уставок. Далее блок связи по выходу связан также с цепями отключения проверяемых защи т, а по входу — с выходным элементом (выходным реле или т. п. ) защит. Элемент 5 сигнализации исправности блоков запуска и связи устройства проверки по входу связан со связью между выходом блока 4 связи и входом блока 3 уставок, а по выходу — с источником переменного напряжения и входом блока 4 связи.

50 фиксирующий блок 6 по входу связан с выходом блока 1 запуска, а по выходу " с источником питания. Блок 7 контроля токовой нагрузки номинального режима электроустановки, блокирую= щий устройство проверки при авариях в электроустановке по входу и выходу подключен к цепям проверяемых защит, а также дополнительно по выходу к!

5 б двум входам блока запуска и по входу связи — с входом элемента 5 сигнализации исправности блоков 1 и 4 запуска и связи с источником переменного напряжения.

Блок 1 запуска представляет собой, например, кнопку, тумблер или их сочетание, или полупроводниковые элементы, или реле. Например, реле-повторители или сами реле исполнения команды по телеуправлению, работающие с выдержкой времени на возврат, элементы, включаемые по телеуправлению., или программные устройства.

Блок 2 управления представляет собой трансформатор с одной первичной и несколькими вторичными обмотками, а также сочетание конденсаторов, ре- зисторов, диодов и т.п. Эта совокупность, например, образует схему управления тиристорами.

Блок 3 уставок представляет собой тиристоры, включенные вторичнопараллельно, трансформатор связи, одна из обмоток которого (первичная или вторичная, или та и другая) име" ет несколько выводов. При необходимости проверки защит, имеющих цепи напряжения, блок 3 может содержать в себе трансформатор с отпайками, например, на вторичной стороне. Начало обмотки с отпайками 1- 10 В и далее от 100 В отпайки через 10 В. Первичная обмотка трансформатора питается напряжением с сочетанием фаз, обеспечивающих необходимый угловой сдвиг относительно тока. Вывод цепей напряжения защит осуществляется контактами реле блоков 4 или 1. Общая фаза питания устройства подается к трансформатору напряжения через контакт реле блока 4.

Блок 4 связи представляет собой контактное устройство или реле, или их сочетание и т.п., элемент выдержки времени, конденсатор., Элемент 5 сигнализации исправности блоков 1 и 4 запуска и связи устройств для проверки представляет собой устройство сигнализации, например лампу, табло или их сочетание, или светодиоды, или лампу в сочетании с реле и т.п.

Блок 6 фиксирующий представляет собой, например, лампу или табло и сочетание нормально закрытых контактов реле проверяемых защит, или полупроводниковые элементы (диссиды, микросхемы и т,п.), сигнальное табло.

7 9459

Блок 7 контроля токовой нагрузки номинального режима электроустановки, блокирующий устройство для проверки . при авариях электроустановки представляет собой, например, токовое реле, включенное в нулевой провод трансформаторов тока, собранных по схеме неполной звезды. Для чувствительности в режиме АС при такой схеме соединения это может быть сочетание токо- to вого реле, включенного, как указано ,выше, и реле напряжения, включенного, например, в обмотку разомкнутого треугольника 300 трансформатора напряжения. Контакт реле напряжения вклю- >s чается последовательно с контактами токовых реле, Для увеличения надежности работы устройства для проверки его контакты могут быть сдвоены (запараллелены), например, s цепи отклю- 2О чения, или можно шунтировать через сопротивление обмотку выходного реле.

Устройство работает следующим образом.

Проверяющий (на диспетчерском пункте) вводит в работу устройства телемеханики, которыми включается на подстанции блок 1 запуска. Для этого используют уже существующие устройства .телемеханики и связи для целей телеуправления, телесигнализации.

Или при ручном пуске нажимают кнопку с самовозвратом (блок 1). Блок 1 запуска своими контактами замыкает цепи блока 2 управления, подготавливая

35 тем самым к работе блок 3 уставок.

Одновременно блок 1 запуска включает в работу блок 4 связи, который выводит цепи отключения электроустановки от защит из работы и подает напряжение (питание к устройству для автоматической проверки).

Блок 1 запуска включает в работу фиксирующий блок 6, лампы элемента 5 и блока 6 загораются. Имитирующие повреждение параметры токи (при необходимости напряжение) от блока 3 уставок поступают к проверяемым реле защиты, которые срабатывают. Срабатывает выходное реле защит. Причем это происходит только при несработавшем блоке 7 контроля, т.е, когда нагрузка по току электроустановки составляет 10- 154 номинальной. При большей нагр:=-.ке блок 7 контроля срабатывает и запрещает проверку. Если во время проверки происходит повреждение электроустановки (например, короткое замыкание), блок 7 контроля

15 8 срабатывает и выводит из работы одновременно блок 2 управления и блок 4 связи °

При первом прохождении переменного ,тока через нулевое положение тиристоры закрываются так как управление снято. Реле блока 4 связи, имеющее выдержку времени на возврат 0,01 с,уже при отсутствии тока через его контакты размыкает цепи проверяемых защит от устройства проверки, замыкает цепи отключения коммутационной аппаратуры. Сработавшие защиты отключают повреждение в электроустановке.

Устройство проверки используется одно для проверки защит нескольких присоединений. Блок запуска (например, кнопка и т.п.), блок связи промежуточного реле и т.п. используются при этом отдельно для каждого присоединения. Срабатывание реле проверяемых защит фиксируется фиксирующим блоком 6 и указательным реле защит.

После окончания проверки проверяющий, отпускает кнопку, например, с самовоэвратом. Лампа фиксирующего блока

6 при срабатывании проверяемых реле (всех контролируемых. устройств) и лампа элемента 5 сигнализации гаснут.

Результаты проверки устройствами телесигнализации и т.п. передаются на пункт проверки. При залипании, например, реле блока 4 связи, или неисправности, например, невозвращении в первоначальное исходное состояние блока 1 запуска после окончания проверки, элемент 5 сигнализации продолжает работать (горит лампа). Проверяющий производит возврат отказавших блоков (реле и т.п,) вручную.

Безтоковая коммутация блока 4 свяэк при проверках в отсутствие повреждения электроустановки происходит подобно тому, как отмечено выше .

Таким образом, устройство для проверки позволяет автоматически выводить из работы его при повреждении электроустановки во время проверки защит, вводить s работу цепи отклю - чения защит и отключать защитами повреждение с минимальной выдержкой времени при этом 0,01 с, обусловленной выдержкой времени на возврат блока 4 связи, одновременно обеспечивая безтоковую коммутацию этого блока. Проверка защит производится устройством с минимальным отклонением от уставки 5- 1 Я. При этом не нужно

I дополнительных обмоток на трансфор45915

Формула изобретения

Устройство для автоматической проверки работоспособности релейной saщиты беэ отключения электроустановки, содержащее блок запуска, блок управле9 9 маторах тока или на входных трансформаторах реле, а также схем компенсации токов режима. Проверки защит производят после аварий (электроустановка уже отключена защитой) с целью выяснения работоспособности защиты и возможности пробного включения электроустановки (например, дистанционного с диспетчерского пункта) или проверки работоспособности защит очередные (текущие), которые всегда можно проводить при минимальной нагрузке электроустановки(в часы минимума нагрузки, выходные, праздничные дни и т.п.), существенных ограничений при проверках не производят.

Устройство надежно в работе, недорого,,с небольшим количеством типовых. элементов. В нем предотвращается повреждение защит от длительного протекания имитирующих повреждения токов и т.п. при неисправности реле блока связи, отказ защит при возникшем повреждении. Так как подача токов от устройства производится в токовые цепи защит, работоспособность этих цепей (как и трансформаторов тока) также проверяется устройством за счет значительного сопротивления исправных трансформаторов тока по сравнению с сопротивлением проверяемых токовых реле и их цепей. При использовании для пуска устройств телемеханики или связи, уже существующих для целей телеуправления, телесигнализации, контакты, например, реле исполнения команды (или его повторителя) телемеханики, включаются аналогично (параллельно) контактом кнопки блока 1 .запуска. При проверках электронных защит возможно подавать имитирующие параметры, например токи, во вторичные обмотки входных трансформаторов защиты. Габариты устройства при этом значительно уменьшаются. Однако не проверяют трансформаторы тока, токовые цепи от трансформаторов тока (вторичные), первичные обмотки входных трансформаторов защиты.

В устройстве возможно применение элемента или их совокупности для последующего подключения устройства к защитам разных присоединений. Устройство применимо для защит, выпол-ненных на различной элементной базе (использование полупроводниковых элементов, интегральных микросхем и т.n.) с привязкой фиксирующего блока (ny5

50 тем использования в нем герконов, логических микросхем).

Устройство, с целью увеличения надежности его работы, может содержать в себе элемент,- контролирующий время цикла проверки защиты. Контакт реле времени запускает блокирующий элемент, .который, срабатывая своим нормально. закрытым контактом, включенным последовательно с контактом блока 1 запуска в цепи блока 2 управления, выводит блок управления из работы. Тиристоры после спада полуволны переменного напряжения 0,01 с закрываются. Подача имитирующих повреждения токов к защи-те прекращается. Переменное напряжение (питание) к трансформатору регу- . лируемого напряжения устройства может подаваться от одной из фаз источника через нормально закрытый контакт реле повторителя цепей напряжения электроустановки ° При проверке защит, чувствительных к форме кривой имитационного тока,-применяют двойную регулировку: грубую - отпайками трансформатора блока связи, например, его первичной, вторичной обмотки (чтобы ток через тиристоры был минимальным, переключение отпаек осуществляют контактными реле блока 4 связи), и точную - моментом QTKpblTHR тиристоров, который задается блоком управления.

При использовании в устройстве вместо блока контроля токовой нагрузки блока контроля положения коммутационной аппаратуры, связанного с ней (это, например, контакт уже существующего или вновь устанавливаемого реле положения масляного выключателя), и дополнительно по выходу с входом блока связи, а по входу с выходом блока запуска и через диод с цепями отключения коммутационной аппаратуры, при этом блок связи, например, по выходу связан с АПВ, à по входу с цепями его запуска, устройство. может быть использовано и для автоматической проверки работоспо собности выключателей, их приводов, АПВ, предохранителей в цепях включения, отключения, соединительных кабелей и т.п.

11 94 ния, блок уставок, блок связи, соединенный с цепями проверяемых защит, фиксирующий блок и блок питания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения надежности работы, упрощения, удешевления устройства, в него дополнительно введены элемент сигнализации исправности блоков запуска и связи, блок контроля токовой нагрузки номинального режима электроустановки, блокирующий устройство при авариях в ней, соединенный по первому входу и первому выходу с цепями проверяемых защит, второй выход его подключен к первому и второму входам блока запуска, второй выход которого соединен с первым входом блока связи, а первый выход блока запуска связан с первым входом блока управления, первый выход которого, как и выход элемента .сигнализации, подключен к связи между вторым выходом блока связи и первым входом блока уставок, при этом первый выход блока связи соединен с вторым входом этого блока и с блоком питания, вход элемента сигнализации и второй вход блока контроля соединен с третьим входом блока связи, третий выход

5915

12 которого соединен с вторым входом блока уставок, причем блок уставок содержит тиристоры, включенные встречно-параллельно, и дополнительно соединен двумя прямыми и двумя обратными связями с блоком управления, который также дополнительно двумя прямыми и двумя обратными связями соединен с блоком запуска, выход блока запуска соединен с входом фиксирующего блока, а также введены обмотки трансформаторов связи блока уставок, имеющие несколько выводов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Обзор существующего положения и рекомендации по разработке метода и средств технического обслуживания устройств релейной защиты высоковольтных сетей. ОРГРЗС, 1976, с. 5673.

2. Межвузовский сборник научных трудов, Ростовский институт инженеров железнодорожного транспорта. Межвузовский сборник научных трудов Pe лейная защита и автоматика устройств электроснабжения железных дорог.

Ростов-на-Дону, вып. 144, 1978, с. 26-28.

945915

3usgwguewe npycpeAвюйны (s exegfaprnweAa) Заказ 5341/71

Тираж 761 Подпи сно е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4

Составитель Л. Корнеева

Редактор Т. Кугрышева Техред М.Надь Корректор Е. Рошко