комплексное устройство для защиты конденсаторных батарей и многозвенных фильтров высших гармоник

Формула изобретения

1. Комплексное устройство для защиты конденсаторных батарей и фильтров высших гармоник, содержащее многоканальные блоки защиты от различных видов повреждений с несколькими ступенями срабатывания, с измерительными органами в каждом канале, число которых равно произведению числа фаз, числа ступеней защиты и числа защищаемых фильтров в фазах, логические блоки с рабочими входами по числу фаз и фильтров с общим разрешающим входом, фазовыми и фильтровыми выходами и общим выходом запуска, выполняющие суммирующие и распределительно-селектирующие функции, а также органы выдержки времени каждой ступени срабатывания защиты, причем входы органов выдержки времени первых ступеней защит соединены с общими выходами соответствующих логических блоков, отличающееся тем, что в него введены многовходовые фазо-фильтровые схемы ИЛИ по числу блоков защиты с числом входов, равным произведению числа фаз и числа защищаемых фильтров в фазах, и одним выходом, схемы ИЛИ вида защит по числу блоков защиты с числом входов, равным числу ступеней срабатывания блоков защиты, ступенные схемы ИЛИ по числу ступеней срабатывания блоков защиты с числом входов, равным числу блоков защиты, фазные схемы ИЛИ по числу фаз фильтра с числом входов, равным числу защищаемых фильтров в фазах с числом входов, равным числу блоков защиты, дополнительные входы для каждого вида защиты исполнительной части, причем выходы второй и последующих ступеней каждого блока защиты соединены через фазо-фильтровые схемы ИЛИ соответственно с входами органов выдержки времени второй и последующих ступеней, выходы органов выдержки времени всех ступеней каждой защиты через схемы ИЛИ вида защиты соединены с общим разрешающим входом соответствующего логического блока и соответствующими дополнительными входами вида защиты исполнительной части, выходы органов выдержки времени первой, второй и последующих ступеней соответственно соединены через соответствующие ступенные схемы ИЛИ с общими входами исполнительной части соответствующего номера ступени срабатывания защит, фазные входы логического блока каждого вида защиты соединены через соответствующие фазные схемы ИЛИ с общими фазными входами исполнительной части, выходы защищаемых фильтров логического блока соединены через соответствующие фильтровые схемы ИЛИ с одноименными входами исполнительной части, фиксирующей срабатывание защиты в соответствующих фазах и фильтрах с помощью релейных элементов.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно снабжено двухвходовыми схемами И в количестве, равном количеству защищаемых фильтров, дополнительными отключающими входами и выходами исполнительной части, причем каждый дополнительный отключающий вход исполнительной части подключен к выходу соответствующих дополнительных двухвходовых схем И, первые входы которых подключены к выходу ступенной схемы ИЛИ, а вторые к соответствующим выходам фильтровых схем ИЛИ номера защищаемых фильтров.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите и сигнализации, и может быть использовано для защиты силовых конденсаторных батарей для компенсации реактивной мощности нагрузок, а также многозвенных фильтров высших гармоник преобразовательных подстанций электропередачи постоянного тока, статических компенсаторов дуговых сталеплавильных печей и приводов крупных прокатных станов с общей или индивидуальной коммутацией фильтров.

Известно устройство для защиты фильтров высших гармоник с одним общим выключателем для всех фильтров, содержащее отдельные блоки защиты от различных видов повреждений с числом каналов, равным количеству защищаемых фильтров в фазах и ступеней защиты, каждый канал состоит из измерительных органов логических блоков по числу ступеней, каждый из которых имеет отдельные выходы по числу фильтров и фаз, соединенные с выходами измерительных органов соответствующей ступени, а также один общий вход, один общий вход, фазные и фильтровые выходы, органов выдержки времени каждой ступени и цепи отключения выключателя /1/.

Недостатком данного устройства является необходимость в использовании логических блоков по числу защит и ступеней каждой защиты, что усложняет логическую часть устройства и снижает ее надежность.

Наиболее близким к предлагаемому по поставленной цели и достигаемому результату является комплексное устройство для защиты конденсаторных батарей и многозвенных фильтров высших гармоник с одним общим выключателем для всех фильтров, содержащее отдельные блоки защиты от различных видов повреждений с числом каналов, равным количеству фаз и защищаемых фильтров в фазах и ступеней защиты, каждый канал содержит измерительные органы по числу ступеней каждой защиты, логические блоки по числу ступеней, каждый из которых имеет отдельные входы по числу фильтров в фазах, соединенные с выходами измерительных органов соответствующей ступени, а также один общий вход, один общий выход, фазные и фильтровые выходы, органы выдержки времени каждой ступени, причем вход органа выдержки времени каждой ступени соответственно соединен с общим выходом логического блока данной ступени, а выход органа выдержки времени соответственно подключен к соответствующему общему входу логического блока, исполнительную часть и цепь отключения выключателя /2/.

Недостатком данного устройства является необходимость в использовании логических блоков по числу отдельных защит и ступеней каждой отдельной защиты, использование в исполнительной части элементов с памятью для фиксирования фазы, ступени и номера фильтра для каждой защиты, что усложняет логическую и исполнительную части и снижает надежность устройства.

Кроме того, известное устройство невозможно использовать для защиты конденсаторных батарей и фильтров, каждый из которых снабжен индивидуальным выключателем.

Целью изобретения является исключение логических блоков вторых и последующих ступеней, а также индивидуальных исполнительных частей каждого блока защиты, кроме одного, общего на все комплексное устройство.

Поставленная цель достигается тем, что в комплексном устройстве для защиты конденсаторных батарей и фильтров высших гармоник с одним общим выключателем для всех фильтров, содержащем несколько блоков защиты от различных видов повреждений с несколькими ступенями срабатывания, каждый с каналами, включающими в себя измерительные органы, число которых равно произведению числа фаз, числа ступеней защиты и числа защищаемых фильтров в фазах, логические блоки с рабочими входами по числу фаз и фильтров, с общим разрешающим входом, фазными фильтровыми выходами и общим выходом запуска, органы выдержки времени каждой ступени защиты и исполнительный орган с входами фаз, фильтров и ступеней срабатывания защиты и выходом цепи отключения, причем входы органов выдержки времени первых ступеней защит соединены с общими выходами соответствующих логических блоков, отличающееся тем, что в устройство введены многовходные фазофильтровые схемы ИЛИ по числу блоков защит с числом входов равным произведению числа фаз и числа защищаемых фильтров в фазах и одним выходом, схемы ИЛИ вида защит по числу блоков защит с числом входов равным числу ступеней срабатывания блоков защит, ступенные схемы ИЛИ по числу ступеней срабатывания блоков защит с числом входом равным числу блоков защит, фазные схемы ИЛИ по числу фаз фильтра с числом входов равным по числу блоков защит, фильтровые схемы ИЛИ по числу защищаемых фильтров в фазах с числом входов равным числу блоков защит, дополнительные входы для каждого вида защиты исполнительной части, причем выходы второй и последующих ступеней каждого блока защиты соединены через фазофильтровые схемы ИЛИ соответственно со входами органов выдержки времени второй и последующих ступеней, выходы органов выдержки времени всех ступеней каждой защиты через схему ИЛИ вида защиты соединены с общим разрешающим входом соответствующего логического блока и соответствующими дополнительными входами вида защит исполнительных частей, выходы органов выдержки первой, второй и последующих степеней соответственно соединены через соответствующие ступенные схемы ИЛИ с общими входами исполнительной части соответствующего номера ступени срабатывания защит, фазные выходы логического блока каждого вида защиты соединены через соответствующие фазные схемы ИЛИ с общими фазными входами исполнительной части, выходы защищаемых фильтров логического блока каждого вида защиты соединены через соответствующие фильтровые схемы ИЛИ с одноименными входами исполнительной части.

Кроме того, целью предлагаемого устройства для защиты конденсаторных батарей и фильтров высших гармоник, снабженных индивидуальными выключателями, является повышение надежности путем селективного отключения поврежденной конденсаторной батарей или индивидуального фильтра высших гармоник.

Поставленная цель достигается тем, что комплексное устройство для защиты конденсаторных батарей и фильтров высших гармоник с индивидуальными выключателями для каждого защищаемого фильтра дополнительно снабжено двухвходовыми схемами И, в количестве, равном количеству защищаемых фильтров, дополнительными отключающими входами и выходами исполнительной части, причем каждый дополнительный отключающий вход исполнительной части подключен к выходу соответствующих дополнительных двухвходовых схем И, первые входы которых подключены к выходу ступенной схемы ИЛИ, выделяющей вторую отключающую ступень срабатывания вида защиты, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам фильтровых схем ИЛИ номера защищаемых фильтров.

На фиг. 1 приведен пример реализации комплексного устройства, содержащего две отдельные защиты, каждая из которых имеет две ступени для четырех трехфазных фильтров с одной общей цепью отключения общего выключателя; на фиг. 2 пример реализации дополнительных элементов и цепей исполнительной части комплексного устройства защиты четырех трехфазных фильтров с индивидуальными цепями отключения выключателей каждой конденсаторной батареи или фильтра высших гармоник; на фиг. 3 пример реализации логического блока; на фиг. 4 пример реализации исполнительной части; на фиг. 5 силовая схема четырех трехфазных фильтров с каналами измерительных органов двух блоков защит с двумя ступенями срабатывания.

На фиг. 1 5 приняты следующие обозначения: 1, 2 отдельные блоки защиты от различных видов повреждения; 3 26 каналы блоков защиты по числу фильтров в каждой фазе и ступеней каждой защиты; 27 логический блок; 28 - отдельные фазофильтровые входы логического блока 27; 29 общий разрешающий вход логического блока 27; 30 общий выход вида защиты логического блока 27; 31 фазные и фильтровые выходы логического блока 27; 32 органы выдержки времени первой ступени; 33 органы выдержки времени второй ступени; 34 исполнительная часть; 35 цепь отключения выключателя; 36 многовходовые фазофильтровые схемы ИЛИ; 37 схемы ИЛИ вида защит; 38, 39 входы вида защит исполнительной части 34; 40 отдельные ступенные схемы ИЛИ с указанием номера ступени; 41, 42 входы номера ступени исполнительной части 34; 43 отдельные фазные схемы ИЛИ с указанием фаз; 44, 45, 46 фазные входы исполнительной части 34; 47 отдельные фильтровые схемы ИЛИ с указанием номера звена фильтра; 48 51 фильтровые входы исполнительной части 34; 52 55 цепи отключения каждого выключателя; 56 59 двухходовые фильтровые схемы И; 60 - 63 дополнительные отключающие входы исполнительной части; 64 71 схемы ИЛИ логического блока 27; 72 78 схемы И логического блока 27; 79 - промежуточные реле-повторитель; 80 выходное реле-повторитель; 81 элемент с запоминанием; 82 сигнализация на главный щит управления; 83 конденсаторная батарея и 87 реактор фильтра высших гармоник; 84 выключатель фильтра; 85 - датчик тока максимально токовой защиты 2; 86 датчики тока защиты 1 от повреждения конденсаторов.

Предлагаемое комплексное устройство для защиты конденсаторных батарей и многозвенных фильтров высших гармоник с одним общим выключателем для всех фильтров содержит отдельные блоки защиты 1, 2 от различных видов повреждений в соответствии с количеством защищаемых фильтров I, II, III, IV в фазах, каждая из которых состоит из измерительного органа 3 26 по числу конденсаторных батарей и фильтров высших гармоник в фазах и ступеней каждой защиты, логический блок 27, имеющий отдельные входы 28, соединенные с выходами измерительных органов 3 14 первой ступени, а также один общий вход 29, один общий выход 30, фазные и фильтровые выходы 31, органы выдержки времени 32, 33 каждой ступени, причем вход органа выдержки времени 32 первой ступени соединен с общим выходом 30 логического блока 27, исполнительную часть 34 с входами фаз, фильтров, ступеней и дополнительными входами вида защит и цепью отключения 35 выключателя, выходы 15 26 второй и последующих ступеней каждой защиты соединены через многовходовые фазофильтровые схемы ИЛИ 36 соответственно со входами органов выдержки времени второй 33 и последующих ступеней, выходы органов выдержки времени 32, 33 всех ступеней каждой защиты соединены через схемы ИЛИ вида защит 37 с общим входом 29 соответствующего логического блока 27 и соответствующими входами 38, 39 вида защиты исполнительной части 34, выходы органов выдержки времени первой 32, второй 33 и последующих ступеней соединены через отдельные ступенные схемы ИЛИ 40 с общими входами номера ступени 41, 42 исполнительной части 34, соответствующие выходы 31 логического блока 27 каждой защиты соединены через отдельные фазные схемы ИЛИ 43 с общими фазными входами 44, 45, 46 исполнительной части 34, соответствующие фильтровые выходы 31 логического блока 27 соединены через отдельные фильтровые схемы ИЛИ 47 с соответствующими фильтровыми входами 48, 49, 50, 51 исполнительной части 34.

Комплексное устройство для защиты трехфазных конденсаторных батарей и трехфазных, фильтров высших гармоник, каждый из которых снабжен индивидуальным выключателем, содержащее отдельные защиты 1, 2 от различных видов повреждений, дополнительно снабжено цепями отключения каждого выключателя 52, 53, 54, 55, двухвходовыми логическими схемами И 56, 57, 58, 59 в количестве равном количеству защищаемых конденсаторных батарей или фильтров высших гармоник, дополнительными отключающими входами 60, 61, 62, 63 и выходами исполнительной части, 52, 53, 54, 55, причем каждый дополнительный отключающий вход исполнительной части подключен к выходу соответствующих двухвходовых схем И 56 59, первые входы которых подключены к выходу 42 ступенной схемы ИЛИ 40, выделяющей вторую отключающую ступень срабатывания вида защиты, вторые входы которых подключены к соответствующим звеньевым выходам фильтровых схем ИЛИ 47 номера защищаемого и отключаемого фильтра.

Устройство работает следующим образом. Сигналы отдельных защит 1,2 (от различных видов повреждений), появляющиеся при срабатывании например датчиков 85, 86 (фиг. 5), с выходов измерительных органов 3 14 первой ступени подаются на отдельные логические входы 28 логического блока 27. В данном примере число входов первой ступени каждой защиты равно двенадцати для четырех трехфазных фильтров. Все входные логические сигналы 28 суммируются в блоке 27 в элементах ИЛИ 65, 65, 66, 71 (фиг.3) и при наличии сигнала хотя бы на одном из входов на общем выходе 30 формируется сигнал логической единицы, который подается на вход органа выдержки времени 32 первой ступени. Как только длительность сигнала на одном из входов блока 27 превысит уставку по времени блока 32, на его выходе сформируется сигнал логической единицы, который подается на общий вход 29 блока 27, который соединен со вторыми входами двухвходовых логических схем И 72 78. При наличии сигнала логической единицы на первом входе одной из схем И 72 78 на ее выходе будет сформирован сигнал, указывающий фазу и номер звена (фильтра). Таким образом, логический блок 27 является сумматором, благодаря которому можно использовать один блок выдержки времени для нескольких (в примере 12) каналов распределителем-селектором, выделяющим фазу и номер звена. В случае, когда сигналы на входах отдельных защит 1, 2 превышают по своей величине уставку второй и последующих ступеней, то к сигналам на выходах 3 14 добавляются еще сигналы на выходах 15 26, которые соединены на многовходовой фазофильтровой схемой ИЛИ 36, формирующей сигнал логической единицы на выходе 636 с последующей подачей последнего на вход органа выдержки времени 33 второй ступени. Как только длительность сигнала на одном из входов схемы ИЛИ 36 превысит уставку по времени блока 33 выдержки времени второй ступени, на его выходе сформируется сигнал, который, пройдя через схему ИЛИ 37, поступает на дополнительный вход вида защиты 38 исполнительной части и на общий вход 29 блока 27, разрешая прохождение логических сигналов с выходов первой ступени 3 14 через блок 27 с указанием фазы и номера фильтра. В данном случае разрешение на прохождение сигналов через блок 27 формируется измерительными органами 15 26 второй ступени и органом выдержки времени 33 второй ступени. Выдержка времени второй ступени, а тем более последующих ступеней меньше выдержки времени первой ступени. Измерительные органы 3 14 первой ступени срабатывают по более низкому уровню и сигнал первой ступени формируется раньше второй и последующих ступеней. Использование указанного сочетания, т.е. сигналов первой ступени для определения фазы и звена, а выдержку второй или последующих ступеней для разрешения прохождения сигнала через блок 27, позволяет исключить использование дополнительных логических блоков 27 для каждых последующих ступеней кроме первой. Соединение по схеме ИЛИ значительно проще, чем использование отдельного блока 27. Сигнал с выхода схемы ИЛИ 37 каждой защиты подается на соответствующие входы 38 и 39 вида защиты исполнительной части 34. Сигналы с выдержек времени первой ступени 32, второй 33 и последующих ступеней соединены через отдельные ступенные схемы ИЛИ 40 номера ступени, сигналы с выходов которых подаются на входы 41 и 42 номера ступени исполнительной части 34, где вторая ступень формирует сигнал отключения на выходе 35 путем замыкания контактами промежуточного реле 79 цепи катушки выходного реле 80. Объединение сигналов номера ступени всех защит исключает повторение их для каждого вида защит, что упрощает выполнение исполнительной части 84, которая должна содержать элементы с памятью. Сигналы, указывающие фазы, с выхода блока 27 для каждой фазы каждой защиты соответственно объединяются через фазные схемы ИЛИ 43 и подаются на фазные входы 44, 45, 46 исполнительной части 34. Указанное объединение каждой фазы всех защит исключает повторение номера фазы для каждой защиты, что сокращает число элементов с памятью исполнительной части 34. Сигналы с соответствующих выходов 31 блока 27 каждого вида защиты объединены с помощью отдельной фильтровой схемы ИЛИ 47, подаются на соответствующие фильтровые входы 48, 49, 50, 51 исполнительной части 34. Указанное объединение всех видов защит одного звена исключает повторение в формировании сигналов номера звена для каждого вида защиты, что сокращает число элементов 77 с памятью исполнительной части 34.

Использование предлагаемого устройства позволяет исключить логические блоки вторых и последующих ступеней, а также индивидуальные исполнительные части каждого блока защиты, кроме одного общего, на все комплексное устройство, что упрощает и повышает его надежность.

В случае использования индивидуальных выключателей для каждой конденсаторной батареи или фильтра высших гармоник (фиг. 2) сигналы всех видов защит для каждого фильтра первой ступени объединены и с выходов фильтровых схем ИЛИ 47 поданы на вторые входы схем И 56, 57, 58, 59 и при наличии сигнала от второй ступени на выходе 42, ступенной схемы ИЛИ 40, который подается на первые входы отключения исполнительной части 34 на цепи отключения 52, 53, 54, 55 выключателей, что в конкретном примере осуществляется использованием дополнительных цепей промежуточное выходное реле.

Использование селективного отключения отдельных батарей или звеньев фильтров высших гармоник повышает надежность оборудования подстанций.