Мікропроцесорний пристрій диференційно-фазного захисту збірних шин

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Пристрій диференційно-фазного захисту збірних шин розподільчих установок напругою 110-750 кВ електричних станцій та підстанцій, що містить призначені для встановлення у кожній фазі на кожному приєднанні перший та другий трансформатори струму, послідовно з якими включені первинні обмотки першого та другого проміжних перетворювачів струму відповідно, вказані кола однойменних фаз всіх приєднань з'єднані паралельно, перший спільний вивід об'єднаних вторинних обмоток першого та другого трансформаторів струму підключено до першого входу струмового органу пристрою диференційно-фазного захисту шин, який відрізняється тим, що вторинні кола встановлених у кожній із фаз на кожному приєднанні першого та другого трансформаторів струму додатково підключено до входів пристрою блокування за несправності кіл змінного струму, до першого виходу струмового органу додатково підключено третій проміжний перетворювач струму, а до другого виходу підключено пристрій блокування за несправності кіл змінного струму, до вторинних обмоток першого, другого та третього проміжних перетворювачів струму підключено перший, другий та третій фільтри першої гармоніки струму відповідно, до відповідних виходів яких підключено формувачі прямокутних імпульсів напруги позитивної та негативної полярності, які своїми виходами підключені до шин прийому імпульсів напруги позитивної та негативної полярності, до яких підключено визначник результуючого сигналу для порівняння фаз струмів, до першого виходу якого підключено пристрій імпульс-часового блокування, до другого виходу якого підключено інтегратор, пуск якого здійснюється сигналом з третього виходу визначника результуючого сигналу, до виходу інтегратора підключено орган, який реалізує логіку порівняння фаз струмів, до входів якого також підключені четвертий вихід визначника результуючого сигналу та вихідні сигнали пристроїв імпульс-часового блокування та блокування за несправності кіл змінного струму, а до виходу якого підключено орган, який реалізує логіку формування керуючих команд, що безпосередньо діє на вимкнення першого та другого вимикачів приєднань та формування вихідних інформаційних сигналів.

Текст

Реферат: Винахід належить до галузі електротехніки, конкретно - стосується релейного захисту. Мікропроцесорний пристрій диференційно-фазного захисту збірних шин містить вторинні фазні струми трансформаторів струму кожного із приєднань, які введено до зони дії захисту, що дозволяє реалізувати спосіб трисистемного виконання порівняння фаз струмів приєднань з можливістю застосування окремого реагуючого фазного органу для кожної із фаз, який реалізує логіку порівняння фаз струмів приєднань та формування вихідних впливів, як у пофазному, так і в трифазному вигляді (пуск, спрацювання, повернення, очікування) органом, що реалізує логіку формування вихідних керуючих команд. Технічним результатом, що досягається даним винаходом, є підвищення чутливості та надійності захисту, швидкодії та визначення місця пошкодження. UA 115113 C2 (12) UA 115113 C2 UA 115113 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі електротехніки, конкретно - стосується релейного захисту. Відомий спосіб реалізації пристрою диференційно-фазного захисту збірних шин електроустановок [1], який полягає у тому, що пристрій містить призначені для встановлення у кожній фазі на кожному приєднанні трансформатори струму, послідовно з якими включені первинні обмотки трансреакторів, вказані кола однойменних фаз всіх приєднань з'єднані паралельно, перший спільний вивід об'єднаних вторинних обмоток трансформаторів струму підключено до першого входу струмового органу, вторинні обмотки трансреакторів однойменних фаз через діоди з'єднані між собою паралельно та їх спільні виводи підключені до входів фазного органу, виходи фазного та струмового органів з'єднані відповідно з першим та другим входами елемента І, вихід якого є виходом пристрою. З метою підвищення надійності захисту шляхом покращення характеристик фазного органу, додатково включені діоди та трансреактор, первинна обмотка якого підключена між спільним виводом первинних обмоток трансреакторів та другим входом струмового органу, а вторинні його обмотки послідовно з діодами включені паралельно входам фазного органу. Спрацювання пристрою при внутрішньому короткому замиканні відбувається за умови перевищення геометричною величиною струму у диференційному контурі заданої уставки спрацювання струмового органу та за умови синфазності струмів приєднань, що визначається фазним органом шляхом порівняння тривалості пауз між позитивними (негативними) півхвилями струму (напруги) з заданою уставкою спрацювання фазного органу. Недоліками відомого способу є відносна складність його технічної реалізації, наявність двох незалежних реагуючих органів: струмового та фазного, що здійснюють перевірку двох умов, які мають виконуватись у разі виникнення пошкодження на збірних шинах, при цьому відмова з будь-яких причин одного із реагуючих органів призведе до загальної відмови захисту. Застосування струмового органу, який використовує диференційний принцип дії, не вирішує технічних проблем, пов'язаних з наявністю недоліків застосування останнього для забезпечення надійного та селективного захисту збірних шин. Як прототип розробленого пристрою вибрано спосіб реалізації односистемного пристрою диференційно-фазного захисту збірних шин електроустановок [2], який полягає у тому, що до вторинних обмоток трансформаторів струму кожного із приєднань підключені підсумовуючі трансформатори струму, які мають три первинні обмотки, включені у вторинні кола кожної із фаз трансформаторів струму приєднань та дві вторинні обмотки, які підключені через випрямлячі до контурів робочих та блокуючих імпульсів, загальних для приєднань однієї системи або секції збірних шин, а також загальні для даної секції або системи збірних шин однофазні органи порівняння фаз, до входів яких підключені контури робочих та блокуючих імпульсів та пускові органи напруги, чим забезпечується пуск захисту та порівняння фаз струмів приєднань при внутрішніх та зовнішніх коротких замиканнях. Селективність дії захисту досягається шляхом додаткового вводу до пристрою загальних для кіл кожного силового трансформатора, що живить тупикові приєднання, першого та другого порогових елементів, елемента НІ, елемента І та елемента ЗАБОРОНА, причому входи першого та другого порогових елементів підключені послідовно до вторинних кіл трансформаторів струму даного силового трансформатора, а виходи першого порогового елемента підключені безпосередньо, а другого через елемент НІ до входів елемента І, вихід якого підключено до блокуючого входу елемента ЗАБОРОНА, входи та виходи якого включені до кола блокуючого імпульсу даного силового трансформатора, чим забезпечується блокування дії захисту при короткому замиканні у силовому трансформаторі або на тупиковому приєднанні, яке він живить. Недоліками прототипу є відносна складність його технічної реалізації, наявність двох незалежних реагуючих органів: пускового органу напруги та органу порівняння фаз струмів, що здійснюють перевірку двох умов, які мають виконуватись у разі виникнення пошкодження на збірних шинах, при цьому відмова з будь-яких причин одного із реагуючих органів призведе до загальної відмови захисту. Застосування пускового органу напруги значно знижує надійність виконання схеми релейного захисту збірних шин, оскільки втрата з будь-яких причин живлення кіл змінної напруги захисту може призвести до виникнення його неправильної дії: відмови, хибного або надлишкового спрацювання. В основу винаходу поставлено задачу створення мікропроцесорного пристрою релейного захисту для забезпечення більш чутливого та надійного захисту від пошкоджень збірних шин розподільчих установок напругою 110-750 кВ електростанцій та підстанцій з достатньо високою швидкодією та селективним визначенням місця пошкодження, який функціонує за єдиним алгоритмом порівняння фаз струмів приєднань. Вирішення цієї задачі досягається тим, що розроблено мікропроцесорний пристрій диференційно-фазного захисту збірних шин, який містить призначені для встановлення у кожній 1 UA 115113 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 фазі на кожному приєднанні трансформатори струму, послідовно з якими включені первинні обмотки трансреакторів, вказані кола однойменних фаз всіх приєднань з'єднані паралельно, перший спільний вивід об'єднаних вторинних обмоток трансформаторів струму підключено до першого входу струмового органу пристрою диференційно-фазного захисту шин, причому вторинні кола встановлених у кожній із фаз на кожному приєднанні трансформаторів струму додатково підключено до входів пристрою блокування за несправності кіл змінного струму, до першого виходу струмового органу додатково підключено трансреактор, а до другого виходу підключено пристрій блокування за несправності кіл змінного струму, до вторинних обмоток усіх трансреакторів підключено фільтр першої гармоніки струму, до виходів якого підключено формувачі прямокутних імпульсів напруги позитивної та негативної полярності, до виходів яких підключено шини прийому імпульсів напруги позитивної та негативної полярності, до яких підключено визначник результуючого сигналу для порівняння фаз струмів, до першого виходу якого підключено пристрій імпульс-часового блокування, до другого виходу якого підключено інтегратор, пуск якого здійснюється сигналом з третього виходу визначника результуючого сигналу, до виходу інтегратора підключено орган, який реалізує логіку порівняння фаз струмів, до входів якого також підключені четвертий вихід визначника результуючого сигналу та вихідні сигнали пристроїв імпульс-часового блокування та блокування за несправності кіл змінного струму, а до виходу якого підключено орган, який реалізує логіку формування керуючих команд, що безпосередньо діє на вимкнення вимикачів приєднань та формування вихідних інформаційних сигналів. Порівняно з прототипом відмінними істотними ознаками розробленого мікропроцесорного пристрою є те, що для реалізації диференційно-фазного принципу дії захисту збірних шин застосовано єдиний реагуючий орган, що реалізує логіку порівняння фаз струмів приєднань, завдяки якому забезпечується правильне функціонування захисту в нормальному, ненормальних та аварійних режимах роботи електроустановки та прилеглої до неї електричної мережі. Крім того, на відміну від прототипу, для реалізації алгоритму порівняння фаз струмів приєднань застосовані сигнали кожного із вторинних фазних струмів трансформаторів струму всіх приєднань, підключених до спільної системи збірних шин, та сигнали диференційного струму у кожній із фаз шляхом їх перетворення у прямокутні одиничні імпульси напруги позитивної та негативної полярності і визначення результуючого сигналу за кожною із фаз, який подається до реагуючого органу захисту. При цьому кола змінної напруги від трансформаторів напруги розробленим пристроєм захисту, на відміну від прототипу, не застосовуються, а визначення фази диференційного струму додатково підвищує надійність захисту на неспрацювання привиникненні зовнішніх пошкоджень та на спрацювання при коротких замиканнях на збірних шинах. Таким чином, нові ознаки за умови взаємодії з відомими ознаками забезпечують виявлення нових принципово-технічних характеристик - шляхом конструктивних вдосконалень та прийняття нових технічних рішень за функціональними алгоритмами розроблено мікропроцесорний пристрій диференційно-фазного захисту збірних шин розподільчих установок напругою 110-750 кВ електростанцій та підстанцій. Завдяки цьому заявлена сукупність ознак розробленого пристрою забезпечує відповідність критерію "новизна", в результаті чого отримані нові технічні результати. Аналоги, які містять ознаки, що відрізняються від прототипу, не знайдені, рішення явним чином не випливає з рівня техніки. Виходячи з вищевикладеного можна зробити висновок, що запропоноване технічне рішення задовольняє критерію "Винахідницький рівень". Ідея винаходу пояснюється на кресленні, де зображено структурну схему мікропроцесорного пристрою диференційно-фазного захисту збірних шин. Винахід складається з трансформаторів струму 2, що встановлені у кожній із фаз на кожному приєднанні до системи збірних шин (СЗШ), що захищається, вторинні обмотки яких з'єднані паралельно та утворюють диференційний контур 3, що містить інформацію стосовно величини та фази диференційного струму у кожній із фаз трансформаторів струму приєднань. До вторинних кіл трансформаторів струму кожного із приєднань та до диференційного контуру послідовно підключені первинні обмотки проміжних перетворювачів струму 4, а також входи пристрою блокування за несправності кіл змінного струму 13 схеми захисту. До вторинних обмоток проміжних перетворювачів струму підключено фільтр першої гармоніки струму 5, до виходу якого підключені формувачі прямокутних імпульсів напруги позитивної 6 та негативної 7 полярності, що формуються із півхвиль перетворених вторинних струмів приєднань. Виходи формувачів імпульсного сигналу позитивної та негативної полярності підключено до шинок прийому імпульсів позитивної ШПІ+ та негативної ШПІ- полярності відповідно, до яких також підключено визначник результуючого сигналу для порівняння фаз струмів 8. До його першого 2 UA 115113 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 виходу підключено пристрій імпульс-часового блокування 12, до другого виходу підключено інтегратор 9, пуск якого здійснюється сигналом, що надходить з третього виходу визначника результуючого сигналу. До виходу інтегратора підключено орган, який реалізує логіку порівняння фаз струмів приєднань 10, до входу якого також підключені четвертий вихід визначника результуючого сигналу та вихідні сигнали пристроїв імпульс-часового блокування та блокування за несправності кіл змінного струму. До його вихідного кола підключено орган, що який реалізує логіку формування керуючих команд, який безпосередньо діє на вимкнення вимикачів приєднань 1 та формування вихідних інформаційних сигналів: пуск, повернення, очікування та визначення пошкодженої фази. Розроблений мікропроцесорний пристрій диференційно-фазного захисту збірних шин електроустановок працює наступним чином. Періодичні сигнали вторинних фазних струмів трансформаторів струму приєднань подаються на диференційний контур пристрою, а також до проміжних перетворювачів струму, що здійснюють перетворення періодичного струму у пропорційну йому напругу з заданим коефіцієнтом пропорційності (трансформації). У диференційному контурі здійснюється визначення геометричної суми всіх фазних струмів приєднань окремо за кожною із фаз, яка також подається до проміжних перетворювачів струму. Сигнали вторинних фазних струмів приєднань та диференційного струму, визначеного окремо за кожною із фаз, подаються також до автономного пристрою блокування за несправності кіл змінного струму схеми захисту та є основним джерелом інформації для забезпечення функціонування останнього. Перетворені робочі сигнали напруги, пропорційні вторинним фазним струмам кожного із приєднань та диференційному струму за кожною із фаз, піддаються частотній фільтрації шляхом застосування фільтра першої гармоніки струму, який забезпечує розкладання гармонічного сигналу в тригонометричні ряди Фур'є з виділенням складової першої гармоніки сигналу. Відфільтрований робочий сигнал напруги промислової частоти подається до формувачів прямокутних імпульсів напруги позитивної та негативної полярності, які здійснюють формування прямокутних одиничних імпульсів напруги з півхвиль вхідного сигналу на ділянках його позитивної та негативної полярності у разі переходу останнього через заданий рівень формування імпульсу або через нуль. Сформовані прямокутні імпульси напруги позитивної та негативної полярності подаються до шинок прийому імпульсів, до яких підключено визначник результуючого сигналу, який отримує інформацію щодо поточної фази кожного із періодичних сигналів, які надходять до шинок. Результуючий сигнал, який формується визначником, становить собою логічну послідовність однополярних одиничних імпульсів напруги, отриманих з шинок прийому імпульсів, та подається на один із входів інтегратора, одночасно активуючи його роботу через інший вхід даного інтегратора. З одного із виходів визначника результуючого сигналу також подається сигнал, який містить інформацію щодо тривалості (ширини) безструмових пауз у сукупностях різнополярних імпульсів напруги кожного із приєднань, до входу пристрою імпульс-часового блокування. Інтегратор забезпечує формування з вхідного сигналу зростаючих пікоподібних імпульсів, амплітуда яких є пропорційною тривалості (ширині) імпульсів первинного сигналу. Проінтегрований сигнал, що становить собою сукупність пікоподібних імпульсів напруги визначеної амплітуди, подається до органу, який реалізує логіку порівняння фаз струмів, до якого також подається вихідний сигнал з одного із виходів визначника результуючого сигналу. До входів даного органу також подаються вихідні сигнали від пристрою блокування за несправності струмових кіл захисту та пристрою імпульс-часового блокування, які у разі свого спрацювання блокують дію основного функціонального алгоритму пристрою диференційно-фазного захисту збірних шин. Порівняння фаз вторинних струмів трансформаторів струму приєднань здійснюється за алгоритмом, у якому застосовані функціональні блоки для порівняння миттєвих величин вхідних сигналів з заданими уставками, тригерні блоки фіксації (запам'ятовування) логічних сигналів, блоки затримки та обмеження часу проходження вхідного сигналу, блок інтегратора та логічні елементи схеми І, АБО, НІ. На виході органу, який реалізує логіку порівняння фаз струмів, в залежності від поточних умов, формуються вихідні логічні сигнали: пуск, вимкнення, повернення, очікування, блокування, які подаються до органу, який реалізує логіку формування керуючих команд, що забезпечує приймання вхідних логічних сигналів, їх обробку та формування вихідних впливів на вимкнення вимикачів пошкодженої системи збірних шин та на сигналізацію щодо поточного стану пристрою диференційно-фазного захисту збірних шин. Таким чином, можна зробити висновок, що технічне рішення, що заявляється, задовольняє критерію "Промислове застосування". Джерела інформації: 3 UA 115113 C2 5 10 15 20 25 30 35 1. Пат. на изобретение SU 1495893 А1 СССР, МПК Н02Н 3/28. Устройство дифференциальной токовой фазной защиты шин / Синельников В.Я., Поляков В.Б. - заявитель "Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции" - заявл. 26.10.1987. -опубл. 23.07.1989. 2. Пат. на полезную модель RU 39018 U1 Россия, МПК Н02Н 3/33. Устройство односистемной дифференциально-фазной защиты сборных шин / Кужеков С.Л. (RU), Кужеков С.С. (RU), Стеблин В.В. (RU) - заявитель "Общество с ограниченной ответственностью Научнопроизводственная фирма "Квазар" - заявл. 07.04.2004. - опубл. 10.07.2004. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Пристрій диференційно-фазного захисту збірних шин розподільчих установок напругою 110-750 кВ електричних станцій та підстанцій, що містить призначені для встановлення у кожній фазі на кожному приєднанні перший та другий трансформатори струму, послідовно з якими включені первинні обмотки першого та другого проміжних перетворювачів струму відповідно, вказані кола однойменних фаз всіх приєднань з'єднані паралельно, перший спільний вивід об'єднаних вторинних обмоток першого та другого трансформаторів струму підключено до першого входу струмового органу пристрою диференційно-фазного захисту шин, який відрізняється тим, що вторинні кола встановлених у кожній із фаз на кожному приєднанні першого та другого трансформаторів струму додатково підключено до входів пристрою блокування за несправності кіл змінного струму, до першого виходу струмового органу додатково підключено третій проміжний перетворювач струму, а до другого виходу підключено пристрій блокування за несправності кіл змінного струму, до вторинних обмоток першого, другого та третього проміжних перетворювачів струму підключено перший, другий та третій фільтри першої гармоніки струму відповідно, до відповідних виходів яких підключено формувачі прямокутних імпульсів напруги позитивної та негативної полярності, які своїми виходами підключені до шин прийому імпульсів напруги позитивної та негативної полярності, до яких підключено визначник результуючого сигналу для порівняння фаз струмів, до першого виходу якого підключено пристрій імпульсчасового блокування, до другого виходу якого підключено інтегратор, пуск якого здійснюється сигналом з третього виходу визначника результуючого сигналу, до виходу інтегратора підключено орган, який реалізує логіку порівняння фаз струмів, до входів якого також підключені четвертий вихід визначника результуючого сигналу та вихідні сигнали пристроїв імпульсчасового блокування та блокування за несправності кіл змінного струму, а до виходу якого підключено орган, який реалізує логіку формування керуючих команд, що безпосередньо діє на вимкнення першого та другого вимикачів приєднань та формування вихідних інформаційних сигналів. 4 UA 115113 C2 Комп’ютерна верстка В. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5

Дивитися

Додаткова інформація

МПК / Мітки

МПК: H02H 3/00, H02H 3/28, H02H 3/33, H02H 3/26

Мітки: шин, пристрій, захисту, мікропроцесорний, диференційно-фазного, збірних

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/7-115113-mikroprocesornijj-pristrijj-diferencijjno-faznogo-zakhistu-zbirnikh-shin.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Мікропроцесорний пристрій диференційно-фазного захисту збірних шин</a>

Подібні патенти