устройство для дистанционной защиты сети

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ СЕТИ, содержащее блокировку при качаниях и блок реле сопротивления, включающий промежуточные трансформаторы тока и промежуточные трансформаторы напряжения, входы которых предназначены для подключения к фазам защищаемой сети, а выходы подключены к измерительным органам сопротивления фаз, выходы которых подключены к входам первого элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока реле сопротивления, элемент И с тремя входами, первый вход которого подключен к выходу блока реле сопротивления, второй вход - к выходу блокировки при качаниях, а выход элемента И является выходом защиты, отличающееся тем, что в него дополнительно введены измерительный орган напряжения обратной последовательности, входы которого подключены к выходам промежуточных трансформаторов напряжения, входы введенного второго элемента ИЛИ подключены к выходу измерительного органа напряжения обратной последовательности и к выходу блока реле сопротивления, выход второго элемента ИЛИ через вновь введенный элемент выдержки времени на срабатывание подключен к первому входу блока выявления первоочередности срабатывания, выход блокировки при качаниях подключен к второму входу блока выявления первоочередности срабатывания, выход которого предназначен для сигнализации неисправности в цепях напряжения и защиты, и подключен к третьему входу элемента И.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, а именно к дистанционной защите объектов энергосистем.

Известно устройство для дистанционной защиты сети, содержащее блок реле сопротивления (БРС) ступени защиты, блокировку при качаниях (БК) и блокировку при неисправности в цепях напряжения (БНН), входы которых предназначены для подключения к защищаемой сети, элемент И с тремя входами, первый вход которого подключен к выходу БРС, второй вход - к выходу БК, третий вход - к выходу БНН, а выход его является выходом ступени защиты [1].

Недостаток этого устройства заключается в том, что имеется возможность отказа дистанционной защиты из-за ее ложного блокирования от БНН в условиях КЗ на землю или наличия наводки в соединительных проводах измерительного трансформатора напряжения при возникновении КЗ с большими токами в зоне действия защиты. Указанное ограничивает надежность дистанционной защиты.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для дистанционной защиты сети, содержащее БК, БНН, БРС, включающий промежуточные трансформаторы напряжения, промежуточные трансформаторы тока, измерительные органы сопротивления фаз и первый элемент ИЛИ, входы которых предназначены для подключения к защищаемой сети, элемент И с тремя входами, первый вход которого подключен к выходу БРС, второй вход - к выходу БК и к первому входу блока выявления первоочередности срабатывания на основе триггера-арбитра, третий вход - к выходу блока выявления первоочередности срабатывания, а выход БНН через элемент выдержки времени на срабатывание подключен к второму входу блока выявления первоочередности срабатывания [2] . Это устройство исключает отказы дистанционной защиты в условиях КЗ на землю или наличия наводок в соединительных проводах измерительного трансформатора напряжения при возникновении КЗ в зоне действия защиты, что повышает надежность защиты.

Однако оно не может выявлять неисправности в цепях промежуточных трансформаторов напряжения БРС. Указанное может приводить к ложному срабатыванию БРС, например, при внешних КЗ. Кроме того, это устройство имеет промежуточный трансформатор напряжения в БНН, входы которого предназначены для подключения в цепи "звезды" и "разомкнутого треугольника" измерительного трансформатора напряжения, что увеличивает габариты устройства и потребление от входных цепей напряжения.

Предлагаемое устройство не имеет промежуточного трансформатора напряжения в БНН, что уменьшает габариты устройства и потребление от входных цепей напряжения. Сущность предложения заключается в том, что введены измерительный орган напряжения обратной последовательности и второй элемент ИЛИ, которые соединены с элементами устройства так, что становится возможным контролировать неисправности не только в цепях измерительного трансформатора напряжения, но и в цепях промежуточных трансформаторов напряжения в БРС. Указанное повышает надежность несрабатывания защиты при неисправностях в цепях промежуточных трансформаторов напряжения в БРС.

На чертеже приведена функциональная схема устройства для дистанционной защиты сети, где 1 - БРС, включающий, например, три промежуточных трансформатора 2, 4, 6 напряжения, три промежуточных трансформатора 3, 5, 7 тока, три измерительных органа 8, 9, 10 сопротивления, например, II ступени фаз и первый элемент ИЛИ 11 с тремя входами, 12 - измерительный орган напряжения обратной последовательности, 13 - БК, 14 - второй элемент ИЛИ с двумя входами, 15 - элемент выдержки времени на срабатывание, 16 - блок выявления первоочередности срабатывания на основе триггера-арбитра, 17 - элемент И с тремя входами.

Устройство содержит БК 13 и БРС 1, включающий промежуточные трансформаторы 2, 4, 6 напряжения, промежуточные трансформаторы 3, 5, 7 тока, измерительные органы 8, 9, 10 сопротивления фаз и первый элемент ИЛИ 11, входы которых предназначены для подключения к защищаемой сети, элемент И 17 с тремя входами, первый вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ 11 в БРС 1, второй вход - к выходу БК 13 и к первому входу блока 16 на основе триггера-арбитра, третий вход к выходу блока 16. Выход элемента 15 выдержки времени на срабатывание подключен к второму входу блока 16, входы измерительного органа 12 напряжения обратной последовательности подключены к выходам промежуточных трансформаторов 2 и 4 напряжения. Входы второго элемента ИЛИ 14 подключены к выходу измерительного органа 12 напряжения обратной последовательности и к выходу БРС 1, а выход второго элемента ИЛИ 14 подключен к входу элемента 15 выдержки времени на срабатывание.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме энергосистемы блоки 1,12-17 находятся в исходном состоянии, а рабочие сигналы на их выходах отсутствуют.

При возникновении КЗ в зоне действия БРС 1 срабатывает, а на его выходе появляется рабочий сигнал, который поступает на первый вход элемента И 17. Так как при этом срабатывает также БК 13, то рабочий сигнал, возникший на ее выходе, поступает на второй вход элемента И 17 и на первый вход блока 16. Блок 16 выполнен на основе триггера-арбитра, состоящего из двух элементов микросхемы К56IЛА7, охваченных обратной связью. При этом рабочий сигнал высокого уровня "1" от КБ 13 поступает на первый вход триггера-арбитра в блоке 16 раньше, чем сигнал высокого уровня "1" от блоков 12, 14 и 15, поступающий на второй вход триггера-арбитра в блоке 16. Это обусловлено тем, что имеется задержка элемента 15 на заданное время (например, 0,02 с), достаточная для того, чтобы суммарное время срабатывания блоков 12, 14 и 15 было больше времени срабатывания БК 13. При этом на выходе первого элемента триггера-арбитра устанавливается сигнал "0", который поступает по обратной связи с выхода первого элемента на вход второго элемента в триггере-арбитре. Поэтому на выходе триггера-арбитра сохраняется сигнал "1" даже после срабатывания элемента 15. Сигнал "1" выхода триггера-арбитра поступает на третий вход элемента И 17. При этом на первом выходе устройства (т.е. на выходе элемента И 17), являющемся выходом ступени защиты, появляется рабочий сигнал, который обеспечивает отключение защищаемого участка сети. После отключения блоки 1, 12-17 возвращаются в исходное состояние. Так как БК 13 обеспечивает запуск защиты на заданное время, которое больше, чем время действия защиты, то ложная сигнализация по выходу 2 исключается.

При возникновении неисправности в цепях напряжения (например, при обрыве хотя бы одной из фаз напряжения) обеспечиваются срабатывание измерительного органа 12 напряжения обратной последовательности и возможное срабатывание БРС 1. Однако при этом БК 13 не срабатывает. При этом через элемент ИЛИ 14 с выдержкой времени элемента 15 сигнал "1" поступает на второй вход триггера-арбитра в блоке 16. При этом на выходе триггера-арбитра устанавливается сигнал "0", который поступает на третий вход элемента И 17 и блокирует защиту. Одновременно по обратной связи с выхода второго элемента на вход первого элемента в триггере-арбитре поступает сигнал "0", который обеспечивает запрет работы блока 16 даже после возможного последующего срабатывания БК 13 (например, из-за появления внешнего КЗ), когда работа элемента И 17 по-прежнему запрещается. Сигнал "0" с выхода 2 устройства поступает (например, через дополнительные инвертор и элемент времени функционального контроля защиты) в схему сигнализации неисправности в цепях напряжения и защиты. Этот же сигнал обеспечивается в случае обрыва всех трех фаз напряжения, когда орган 12 не срабатывает, однако срабатывают блоки 8-11, 14, 15, а также в случае излишнего срабатывания хотя бы одного из блоков 8, 9 или 10, из-за появления неисправности в них или же из-за появления неисправности в блоках 2, 4, или 6. После устранения неисправности блоки 8-12 возвращаются в исходное состояние. Поэтому блок 16 также возвращается в исходное состояние.

Таким образом, по сравнению с известными устройствами предлагаемое расширяет полноту контроля защиты за счет дополнительного контроля исправности датчиков напряжения и измерительных органов сопротивления. При этом достаточно быстро, например через 0,02 с, исключается ложное срабатывание защиты. Кроме того, предлагаемое устройство не имеет промежуточного трансформатора напряжения, что уменьшает габариты устройства и потребление от входных цепей напряжения.

Технико-экономическая эффективность устройства образуется за счет повышения надежности электроснабжения.