устройство резервной защиты линий для сетей с заземленной нейтралью

Формула изобретения

Устройство резервной защиты линии для сетей с заземленной нейтралью, содержащее вычитатель, блок сравнения, реле времени, подключенное к выходу блока сравнения, и для каждой фазы преобразователь тока в напряжение, подключенный к трансформатору тока этой фазы, отличающееся тем, что в него дополнительно введены макси-селектор, мини-селектор и формирователь опорного напряжения, причем преобразователь тока в напряжение выполнен в виде трансреактора с первой и второй вторичными обмотками, макси-селектор входами подключен к выходам первых вторичных обмоток трансреактора, а мини-селектор - ко вторым вторичным обмоткам, вычитатель подключен к выходам макси-селектора и мини-селектора, формирователь опорного напряжения - к выходу мини-селектора, блок сравнения - к выходам вычитателя и формирователя опорного напряжения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите, и может быть использовано для резервной защиты линий в сетях с заземленной нейтралью.

Известно устройство резервной защиты линий от коротких замыканий, содержащее трехтрансформаторный фильтр и токовое реле, подключенное к его выходу (Федосеев A.M., Федосеев М.А. Релейная защита электроэнергетических систем. М.: 1992, 528 с.).

Однако оно обладает низкой чувствительностью для протяженных линий высокого напряжения, так как ток нулевой последовательности растекается через все заземленные нейтрали сети.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для резервной защиты линий, содержащее вычитатель, блок сравнения, реле времени, подключенное к выходу блока сравнения, и для каждой фазы преобразователь тока в напряжение, подключенный к трансформатору тока этой фазы (Клецель М.Я., Никитин К.И. Резервная защита линий, реагирующая на разность модулей токов фаз и их приращения. Электричество, 1993, № 10, стр.23-26).

Недостатком устройства является необходимость отстраиваться от токов, вызванных близкими несимметричными КЗ на соседних присоединениях, что значительно снижает чувствительность защиты к замыканиям на землю.

Технический результат изобретения - повышение чувствительности резервных защит линий к коротким замыканиям на землю.

Технический результат достигается тем, что в устройство резервной защиты линии, содержащее вычитатель, блок сравнения, реле времени, подключенное к выходу блока сравнения, и для каждой фазы преобразователь тока в напряжение, подключенный к трансформатору тока этой фазы, дополнительно введены макси-селектор, мини-селектор и формирователь опорного напряжения, причем преобразователь тока в напряжение выполнен в виде трансреактора с первой и второй вторичными обмотками, макси-селектор входами подключен к выходам первых вторичных обмоток трансреактора, а мини-селектор - ко вторым вторичным обмоткам, блок вычитания подключен к выходам макси-селектора и мини-селектора, блок опорного напряжения - к выходу миниселектора, блок сравнения - к выходам вычитателя и формирователя опорного напряжения.

На чертеже представлена структурная схема устройства резервной защиты линий.

Устройство содержит преобразователи тока в напряжение 1, 2, 3, подключенные соответственно к фазам А, В, С линии, макси-селектор 4, входами подключенный к первым выходам преобразователей 1, 2, 3, мини-селектор 5, входами подключенный ко вторым выходам преобразователей 1, 2, 3, вычитатель 6, входами подключенный к выходам макси-селектора 4 и мини-селектора 5, формирователь 7 опорного напряжения, входом подключенный к выходу мини-селектора 5, блок 8 сравнения, входами подключенный к выходам элементов 6 и 7 и выходом к реле 9 времени.

Устройство работает следующим образом.

В любом режиме в преобразователях 1, 2, 3 производится преобразование тока в напряжение. Из сигналов, полученных с выходов преобразователей 1, 2, 3, при помощи макси-селектора 4 и мини-селектора 5 выбираются минимальное и максимальное значения. Они пропорциональны токам фаз I_max и I_min. Далее в формирователе 7 опорной величины значение минимальной величины увеличивается в полтора раза, а в вычитателе 6 производится вычитание минимальной величины из максимальной. Тогда на выходе вычитателя 6 появится напряжение, пропорциональное току I _В:

Затем в блоке 8 сравнения производится сравнение этого напряжения с опорной величиной, пропорциональной 1,5·I _min. Если

то на вход реле 9 времени подается сигнал.

В режиме симметричной нагрузки значения токов в фазах равны между собой. Поэтому на выходах макси-селектора и мини-селектора сигналы отсутствуют, и устройство не работает.

В режиме несимметричной нагрузки разница между токами фаз может достигнуть 50% (при близком двухфазном КЗ на соседней линии). Поэтому на выходах макси-селектора и мини-селектора появляются сигналы, соответствующие максимальному и минимальному токам в фазах. Например, если I _A=I_ном, I_B=0,5·I _ном и I_C=0,5·I _ном (здесь I_ном - номинальный ток нагрузки), то значения I_max=I _ном и I_min=0,5·I _ном. На выходе вычитателя 6 имеем напряжение, пропорциональное току I_В:

I_В =I_max-I_min=I _ном-0,5I_ном=0,5I_ном .

В формирователе 7 опорного напряжения значение этого напряжения на выходе становится пропорционально величине 0,75·I _ном. Так как значение I_В<0,75·I _ном, то на выходе блока 8 сравнения сигнал будет отсутствовать. Следовательно, устройство работать не будет.

В режиме однофазного КЗ, например фазы А, на выходе макси-селектора величина напряжения пропорциональна I_max=I_К , а на выходе мини-селектора - I_min=0. На выходе вычитателя 6 имеем напряжение, пропорциональное току:

I_B=I_max-I _min=I_K-0=I_K .

Так как I_min=0, то на выходе формирователя 7 значение напряжения, пропорциональное току, будет равно нулю. Значение напряжения, пропорциональное I_В , становится больше, чем величина, полученная с формирователя 7, поэтому на выходе блока 8 сравнения появится сигнал, который поступит на вход реле 9 времени, а последнее подаст сигнал на отключение выключателя линии.

Технико-экономическая эффективность заключается в том, что предлагаемое устройство обладает большей чувствительностью, чем известные, и поэтому позволяет исключить возможность разрушения линий, коммутационных элементов и трансформаторов, питающих линию, при далеких однофазных КЗ на линиях высокого напряжения при отказе основных защит.