Устройство с зависимой характеристикой срабатывания для токовой защиты объектов

Устройство с зависимой характеристикой срабатывания для токовой защиты объектов относится к области релейной защиты энергосистем, а именно к устройствам, которые контролируют ток защищаемого объекта и воздействуют на его отключение с выдержкой времени, зависящей по длительности от величины тока короткого замыкания. Оно содержит пусковой орган тока основного объекта, измерительный преобразователь, таймер основного объекта, первый вход которого соединен с выходом пускового органа тока основного объекта, первый вход которого и второй вход таймера основного объекта подключены к выходу измерительного преобразователя, а так же содержит пусковой орган тока смежного объекта и таймер смежного объекта, второй вход которого и первый вход пускового органа тока смежного объекта подключены к выходу измерительного преобразователя, выход пускового органа тока смежного объекта подключен к первому входу таймера смежного объекта, элемент «ИЛИ», выходы которого подключены к выходам таймеров основного и смежного объектов, а элемент «И», входы которого подключены к выходам пускового органа тока смежного объекта и элемента «ИЛИ», а выход элемента «И» является выходом устройства, при этом в качестве измерительного преобразователя использован аналогово-цифровой преобразователь. В устройстве таймеры основного и смежного объектов выполнены согласно уравнений: , соответственно, где - время срабатывания защиты основного объекта, - время срабатывания защиты смежного объекта, t - ступень селективности, I_K(C) - ток короткого замыкания в начале основного объекта, I_K(Л1) - ток короткого замыкания в конце основного объекта, I_K(Л2) - ток короткого замыкания в конце смежного объекта, I_K - измеряемый ток короткого замыкания. Таймер основного объекта выполнен с возможностью обеспечения времени срабатывания устройства от 0 до t секунд, а таймер смежного объекта - t до 2t. Технический результат, на достижение, которого направленна заявленная полезная модель, заключается в повышении быстродействия устройства и точности согласования временных характеристик при обеспечении селективности с защитами смежных объектов. 2 з.п. ф-лы, 2 илл.

Полезная модель относится к области релейной защиты энергосистем, а именно к устройствам, которые контролируют ток защищаемого объекта и воздействуют на его отключение с выдержкой времени, зависящей по длительности от величины тока короткого замыкания.

Известна максимальная токовая защита с зависимой от величины тока выдержки времени, которая содержит пусковой орган тока в напряжение, зависящее от величины тока, орган преобразования тока в напряжение, не зависящее от величины тока, орган выдержки времени и реагирующий орган (Авторское свидетельство 450278, Н02Н 3/08, опубл. 15.11.74 бюл. 42) - [1].

Недостатком известного устройства является ограниченная точность срабатывания устройства по заданной время-токовой характеристике из-за температурного дрейфа величины емкости и тока утечки времязадающего конденсатора в RC-контуре, находящегося в схеме органа выдержки времени.

Известно устройство для максимальной токовой защиты с линейной время-токовой характеристикой срабатывания, содержащее преобразователь тока в напряжение и пусковой орган, генератор импульсов стабильной частоты, счетчик импульсов стабильной частоты, счетчик импульсов с поразрядно подключенным к его разрядным выходам цифроаналоговым преобразователем, орган сравнения напряжений, исполнительный орган (Авторское свидетельство 792409, Н02Н 3/08, опубл. 30.12.80 бюл. 48) - [2].

Данное устройство имеет достаточно большое количество аналоговых и цифровых элементов, которые определяют низкие надежность и быстродействие устройства.

Технический результат, на достижение, которого направленно заявленная полезная модель, заключается в повышении быстродействия устройства и точности согласования временных характеристик при обеспечении селективности с защитами смежных объектов.

Технический результат достигается тем, что в устройстве с зависимой характеристикой срабатывания для токовой защиты объектов содержащем пусковой орган тока основного объекта, измерительный преобразователь, таймер основного объекта, первый вход которого соединен с выходом пускового органа тока основного объекта, первый вход которого и второй вход таймера основного объекта подключены к выходу измерительного преобразователя, новым является то, что оно дополнительно содержит пусковой орган тока смежного объекта и таймер смежного объекта, второй вход которого и первый вход пускового органа тока смежного объекта подключены к выходу измерительного преобразователя, выход пускового органа тока смежного объекта подключен к первому входу таймера смежного объекта, элемент «ИЛИ», выходы которого подключены к выходам таймеров основного и смежного объектов, а элемент «И», входы которого подключены к выходам пускового органа тока смежного объекта и элемента «ИЛИ», а выход элемента «И» является выходом устройства, при этом в качестве измерительного преобразователя использован аналогово-цифровой преобразователь.

В устройстве таймеры основного и смежного объектов выполнены согласно уравнений:

,

соответственно, где

- время срабатывания защиты основного объекта, - время срабатывания защиты смежного объекта, t - ступень селективности, I_K(C) - ток короткого замыкания в начале основного объекта, I_K(Л1) - ток короткого замыкания в конце основного объекта, I_K(Л2) - ток короткого замыкания в конце смежного объекта, I_K - измеряемый ток короткого замыкания.

Таймер основного объекта выполнен с возможностью обеспечения времени срабатывания устройства от 0 до t секунд, а таймер смежного объекта - t до 2t.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства с зависимой характеристикой срабатывания для токовой, защиты объекта. Здесь: 1 - измерительный преобразователь (аналогово-цифровой преобразователь), 2 - пусковой орган тока основного объекта, 3 - пусковой орган тока смежного объекта, 4 - таймер основного объекта, 5 - таймер смежного объекта, 6 - элемент «ИЛИ», 7 - элемент «И».

На фиг.2 приведена зависимость времени срабатывания устройства от тока короткого замыкания.

В качестве измерительного преобразователя (1) использован аналогово-цифровой преобразователь, к выходу которого подключены вторые входы таймеров основного (2) и смежного (3) объектов, первые входы таймеров основного (2) и смежного (3) объектов подключены к выходам пусковых органов тока основного (4) и смежного (5) объектов соответственно, к входам элемента «ИЛИ» (6) подключены выходы таймеров основного (2) и смежного (3) объектов, а выход элемента «ИЛИ» (6) и выход пускового органа тока смежного объекта (5) подключены к входу элемента «И» (7), при этом выход элемента «И» (7) является выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

Измерительный преобразователь (1) преобразует измеряемый ток в цифровое значение, которое подается на выходы пусковых органов основного и смежного объектов (2, 3) для сравнения с установленным значением и вход таймеров основного и смежного объектов (4, 5) для вычисления времени срабатывания защиты. По превышению значения уставки защиты основного объекта срабатывает пусковой орган основного объекта (2), а также срабатывает пусковой орган смежного объекта (3) защиты смежного объекта. После срабатывания с выходов пусковых органов (2, 3) подаются сигналы запуска таймеров основного и смежного объектов (4, 5). Время срабатывания таймера основного объекта для защиты основного объекта рассчитываются по следующей зависимости

где - время срабатывания защиты основного объекта, t - ступень селективности, I_K(C) - ток короткого замыкания в начале основного объекта, I_K(Л1) - ток короткого замыкания в конце основного объекта, I_K - измеряемый ток короткого замыкания;

время срабатывания таймера смежного объекта для защиты смежного объекта

- время срабатывания защиты смежного объекта, t - ступень селективности, I_K(Л1)- ток короткого замыкания в конце основного объекта, I_K(Л2) - ток короткого замыкания в конце смежного объекта, I_K - измеряемый ток короткого замыкания.

На фиг.2 приведена зависимость времени срабатывания устройства от тока короткого замыкания. При коротком замыкании в точке К1 релейная защита основного объекта РЗ1 будет срабатывать со временем 0 секунд, а при коротком замыкании в точке К2 - t. При резервировании защиты смежного объекта РЗ2 защитой РЗ1 будет срабатывать следующим образом: при коротком замыкании в точке К2 время срабатывания равно t, а при коротком замыкании в точке К3 - 2t.

Далее производится отсчет времени срабатывания устройства (основного и смежного объектов). По истечении времени задержки выходов таймеров основного и смежного объектов (4, 5) подается сигнал на элемент «ИЛИ» (6). С выхода элемента «ИЛИ» (6) и пускового органа смежного объекта подается сигнал на вход элемента «И» (7), с выхода которого подается сигнал на отключение защищаемого объекта.

В том случае, если измеряемый ток меньше уставки пускового органа основного объекта (2), но превышает значение уставки пускового органа смежного объекта (3) устройства работает следующим образом: срабатывает пусковой орган смежного объекта (3), с выхода которого подается сигнал на запуск таймера смежного объекта (5). Далее производится отсчет времени срабатывания устройства (смежного объектов). По истечению времени задержки с выходом таймера смежного объекта (5) подается сигнал на элемент «ИЛИ» (6). С выхода элемента «ИЛИ» (6) и пускового органа смежного объекта подается сигнал на вход элемента «И» (7), а с выхода, которого подается сигнал на отключение защищаемого объекта.

Время срабатывание защиты зависит от величины ступени селективности, где t=0,3÷0,5 с (М.А.Шабад. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. 4-е изд., перераб. и доп.- СПб.: ПЭИПК. 2003) - [3].

Таким образом, предложенное устройство характеризуется высоким быстродействием и обеспечивает более точное согласование временных характеристик при обеспечении селективности с защитами смежных объектов. При этом оно просто в реализации и надежно в работе.

1. Устройство с зависимой характеристикой срабатывания для токовой защиты объектов, содержащее пусковой орган тока основного объекта, измерительный преобразователь, таймер основного объекта, первый вход которого соединен с выходом органа тока основного объекта, первый вход которого и второй вход таймера основного объекта подключены к выходу измерительного преобразователя, отличающееся тем, что введены пусковой орган тока смежного объекта и таймер смежного объекта, второй вход которого и первый вход пускового органа тока смежного объекта подключены к выходу измерительного преобразователя, выход пускового органа тока смежного объекта подключен к первому входу таймера смежного объекта,

элемент «ИЛИ», входы которого подключены к выходам таймеров основного и смежного объектов,

элемент «И», входы которого подключены к выходам пускового органа тока смежного объекта и элемента «ИЛИ», а выход элемента «И» является выходом устройства,

при этом в качестве измерительного преобразователя использован аналогово-цифровой преобразователь.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что таймеры основного и смежного объектов выполнены согласно уравнениям:

соответственно,

где - время срабатывания защиты основного объекта; - время срабатывания защиты смежного объекта; t - ступень селективности; I_K(C) - ток короткого замыкания в начале основного объекта; I _K(Л1) - ток короткого замыкания в конце основного объекта; I_K(Л2) - ток короткого замыкания в конце смежного объекта; I_K - измеряемый ток короткого замыкания.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что таймер основного объекта выполнен с возможностью обеспечения времени срабатывания устройства от 0 до t с, а таймер смежного объекта - t до 2t.