ШДЭ2801, ШДЭ2802 - Блокировка при качаниях

Пусковой орган блокировки при качаниях. Блокировка при качаниях предназначена для исключения срабатывания дистанционной защиты при возникновении качаний. При КЗ блокировка вводит в действие защиту на время, достаточное для ее срабатывания, и, если срабатывание защиты не произошло, блокирует ее. Устройство блокировки состоит из пускового органа и логической части.

Рис. 21. Структурная схема пускового органа блокировки ДЗ при качаниях
Пусковой орган блокировки (ПОБ) реагирует на приращение тока обратной последовательности AI^/At, обеспечивая работу защиты при несимметричных КЗ. Для повышения чувствительности к симметричным КЗ ПОБ имеет дополнительный канал, реагирующий на приращение тока прямой последовательности A/i/Af. Указанное обеспечивает повышение чувствительности к некоторым видам несимметричных КЗ, которые характеризуются незначительным изменением юка обратной последовательности.
Принцип действия ПОБ, описанный в [7, 9], поясняется на основе структурной схемы, приведенной на рис. 21.
В схеме приняты следующие обозначения:
1а • 1в> 1с — фазные токи, подводимые к блоку преобразователей тока;
kjAB> k-Luc — напряжения, пропорциональные разности фазных токов, формируемые на соответствующих выводах преобразователей тока;
к'/2, k"£i — напряжения, пропорциональные соответственно токам обратной и прямой последовательности;
и о — опорное напряжение, задающее минимальную уставку по току срабатывания ПОБ;
ии и2 - выходные сигналы, соответственно чувствительного и грубого реагирующих органов;
ДТ— блок преобразователей тока;
ФТОП и ФТПП — фильтры тока обратной и прямой последовательностей, формирующие сигналы, пропорциональные соответственно токам обратной и прямой последовательностей;
Е1 и Е2 — идентичные каналы, выделяющие соответственно приращения величин k'ji и k"h;
Ф — инвертирующий полосовой фильтр, настроенный на промышленную частоту;
С— суммирующий усилитель;
И- инвертирующий усилитель;
СОИ и СПИ — селекторы, соответственно отрицательных и положительных импульсов напряжения;
ИЦ— интегрирующая цепь;
POl, Р02 - соответственно чувствительный и грубый реагирующие органы;
ИЛИ1, ИЛИ2 — логические схемы ИЛИ, объединяющие сигналы с выходов каналов величин h и/1.
Входная часть ПОБ содержит датчики линейных токов АВ и ВС, на выходах которых формируются напряжения klAB и к!вс, пропорциональные разности фазных токов. Эти величины не содержат составляющих нулевой последовательности, а для выделения составляющих обратной или прямой последовательностей осуществляется взаимное смещение по фазе указанных величин на угол 60° и суммирование их. Для выделения составляющей обратной последовательности k'h величина к1дВ сдвигается по фазе на угол 60° в сторону опережения относительно величины fe/fic. а Для выделения составляющей прямой последовательности k"Jj величина к!дС смещается по фазе на тот же угол в сторону опережения относительно величины к1дв- Эти операции осуществляются в фтопк фтпп. Сигналы с выходов фтопк фтпп подводятся к идентичным каналам El и Е2, выделяющим соответственно приращения величин k'Jz и к'%. На входе канала Е1 установлены инвертирующий полосовой фильтр ф с достаточно высокой добротностью и суммирующий усилитель С.
В нормальном нагрузочном режиме на выходе фтоп присутствует напряжение статического небаланса к'1г, обусловленное несимметрией токов в линии и погрешностью фильтра.
В установившемся режиме на выходе фильтра Ф выделяется напряжение, равное по значению и противоположное по знаку напряженшо k'l2. Указанные напряжения суммируются сумматором С, на выходе которого в установившемся режиме напряжение примерно равно нулю. Таким образом осуществляется компенсация статического небаланса на переменном токе промышленной частоты. В условиях качаний или асинхронного хода из-за увеличения амплитуды и отклонения частоты подводимых токов напряжение статического небаланса на выходе ФТОП увеличивается. При этом увеличивается также напряжение на выходе сумматора С. Увеличение напряжения обусловлено не только увеличением амплитуды суммарных сигналов, но и инерционностью фильтра Ф, а также зависимостью его коэффициента передачи от частоты. С выхода сумматора С напряжение переменного тока поступает на вход инвертора И, а также на входы селекторов отрицательных СОИ и положительных СПИ импульсов. На входы селекторов поступает также инвертированное напряжение переменного тока, снимаемое с выхода инвертора Я На выходе селектора отрицательных импульсов СОИ выделяются отрицательные импульсы удвоенной частоты, амплитуда которых пропорциональна величине напряжения к'12. а на выходе селектора
положительных импульсов СПИ — равные отрицательным по значению положительные импульсы.
Совокупность элементов И, СОИ, СПИ образует двухполупериодный выпрямитель сигнала В с равными по значению положительным и отрицательным сигналами на его выходах.
Указанные импульсы поступают на входы чувствительного Р01 и грубого Р02 реагирующих органов, причем сигнал с СПИ подводится через интегрирующую цепь ИЦ.

Рис. 22. Схема пускового органа блокировки
В качестве реагирующих органов POl и Р02 используются суммирующие усилители с разными коэффициентами усиления по каждому из двух входов. Коэффициенты усиления по входам, соединенным с выходом ИЦ, больше коэффициентов усиления по входам, соединенным с выходом СОИ. Благодаря этому при медленных изменениях входных величин в условиях качаний срабатываний органов Р01 и Р02 не происходит и сигналы на их выходах отсутствуют.

ДЗ при качаниях блока типа Б101
При возникновении КЗ происходит скачкообразное увеличение величины к'12, подводимой к одному из входов сумматора С. Вследствие инерционности фильтра Ф в первый момент напряжение на его выходе не изменяется, поэтому на выходе сумматора С появляется напряжение пропорциональное приращению величины к'12. При этом на выходах СОИ и СПИ появляются импульсы, амплитуда которых пропорциональна этому приращению. Так как интегрирующая цепь ИЦ обладает инерционностью, то в первый момент положительный сигнал на ее выходе не изменяется, поэтому отрицательный сигнал, снимаемый с выхода СОИ, превышает положительный, снимаемый с выхода ИЦ, и реагирующий орган Р01 срабатывает. Реагирующий орган Р02 грубее, чем POl, и срабатывает при больших приращениях величины k'j_2. С помощью опорного напряжения ц,, подводимого к СПИ, задается минимальная уставка по току срабатывания ПОБ. Канал Е2, выделяющий приращение вектора к'1, работает аналогично описанному выше каналу El. Сигналы, снимаемые с выходов этих каналов, объединяются с помощью логических схем ИЛИ1 и ИЛИ2 и поступают в логическую часть блокировки при качаниях, причем с выхода ИЛИ1 снимается сигнал чувствительного реагирующего органа, а с выхода ИЛИ2 — грубого.
Получение синусоидальных величин, пропорциональных разности фазных токов, обеспечивается с помощью трансформаторов тока ТА1 (см. схему блока типа Д104 на рис. 16), входящих в блоки El, Е2.
Принципиальная схема полупроводникового блока пускового органа блокировки при качаниях типа Б101 (рис. 22) содержит фильтр тока обратной последовательности и фильтр тока прямой последовательности, выполненные с использованием операционных усилителей А1 и A3 соответственно. Напряжения kl^g и к[вс подводятся соответственно к входам Х1-.28В и Х1:26В блока. Входные цепи фильтров обеспечивают необходимые фазовые сдвиги суммируемых токов, пропорциональных подводимым величинам. С помощью резисторов R1 и R2 осуществляется настройка ФТОП. В цепях обратных связей ОУ А1 и A3 включены идентичные частотно-зависимые ЛС-цепи, обеспечивающие уменьшение высших гармонических составляющих в выходных сигналах. К выходам ФТОП и ФТПП подключены идентичные каналы, выделяющие приращения величин к'12 и /с"/,. Канал, выделяющий приращения величины к'12, содержит следующие элементы:
инвертирующий активный полосовой фильтр (Ф), выполненный с использованием ОУ А2. В цепи обратной связи усилителя включена частотно-зависимая цепь в виде двойного Т-образного RC-моста, а настройка фильтра на промышленную частоту осуществляется резистором R24 суммирующий усилитель (С), выполненный с использованием ОУ А5 и входных резисторов R26, R27, R28\ подстроечным резистором R28 обеспечивается изменение одного из суммируемых токов с целью достижения их взаимной компенсации;
инвертирующий усилитель (И) с единичным коэффициентом усиления на основе ОУ А6;
селектор отрицательных импульсов напряжения (СОИ), состоящий из двух диодов моста V2, объединенных анодами в общую точку;
селектор положительных импульсов напряжения (СПИ), состоящий из двух диодов моста V2, объединенных катодами в общую точку, и диода VD1, к которому подводится опорное напряжение Uq, снимаемое с резистора R43\
интегрирующая цепь (ИЦ), состоящая из резистора R44 и конденсаторов С15, С16]
чувствительный (Р01) и грубый (Р02) реагирующие органы, выполненные с использованием суммирующих ОУ А9 и А10 с разными коэффициентами усиления по каждому из двух входов. Значение сопротивления R53 выбирается меньшим значения сопротивления R52, а значение сопротивления R49 выбирается меньшим значения сопротивления R48.
Канал, выделяющий приращение величины к"1г, содержит элементы аналогичные элементам канала к'12. Работа каналов была описана выше на основе обобщенной блок-схемы. Указанные каналы объединяются с помощью логических схем ИЛИ1 и ИЛИ2, состоящих из диодов VD3, VD5 и VD4, VD6.
В нормальном нагрузочном режиме или в режиме качаний реагирующие органы находятся в несработанном состоянии и на выходе ОУ А9, А10, All, А12 присутствуют отрицательные напряжения. При этом диоды VD3, VD5, VD4 и VD6 закрыты, через резисторы R64 и R65 к входам логических элементов D1.1 и D1.2 подводятся логические сигналы 0, а на выходах элементов присутствуют логические сигналы 1. При возникновении КЗ реагирующие органы срабатывают и на выходе ОУ А9-А12 появляются положительные напряжения, которые через открывшиеся диоды VD3-VD6 поступают на входы элементов D1.1 и D1.2, вызывая появление на их выходах сигналов 0, что соответствует сработанному состоянию блокировки. Цепь R64, С23 исключает ложные срабатывания ПОБ при включении напряжения питания.
Логическая часть блокировки при качаниях. Логическая часть блокировки при качаниях, электрическая принципиальная схема которой приведена на рис. 23, расположена в блоке типа К104. Схема выполнена с использованием логических микросхем серии К511 и упрощенных органов выдержки времени DTI, DT2 и DT3 (ОВВ вица 2), функционирование которых поясняется далее в § 15. Сигнализация работы ПОБ обеспечивается светодиодами VD7 "Б" и VD8 "М\ расположенными на лицевой плате блока К104. Входы элементов D1.2 (XI :14В) и D1.4 (XI :14А) подсоединяются соответственно к выходам чувствительного и грубого реагирующих органов ПОБ (рис. 22).
При срабатывании ПОБ логическая часть обеспечивает следующие функции:

Рис. 23. Схема логической части блокировки при качаниях
а) ввод быстродействующих ступеней защиты на время 0,2; 0,4; 0,6 с с последующим выводом.
В исходном режиме на входах логических элементов D1.2 и D1.4 присутствуют логические сигналы 1, а на их выходах — логические сигналы 0. При этом на выходах ОВВ DTI, DT2, DT3 и элемента D2.4 присутствуют сигналы 0, а на выходах элементов Dl.l, D1.3, D2.1, D2.3, D3.1, D3.3 и D3.4 — сигналы 1, транзисторы VT5 и VT6 закрыты. При срабатывании чувствительного органа ПОБ на входе элемента D1.2 появляется логический сигнал 0, а на его выходе — логический сигнал 1. При этом на выходе элемента D3.1 появляется логический сигнал 0, начинает светиться светодиод VD7, осуществляется пуск быстродействующих ступеней защиты, а также открывается транзистор VT5 и срабатывает герконовое реле KL3. Контакт реле KL3 выведен на ряды зажимов шкафа и предназначен для ДЗр. С выхода элемента D1.2 логический сигнал 1 через замедляющую цепь R12, С4, обеспечивающую помехоустойчивость схемы, проходит на вход элемента Dl.l и на его выходе появляется логический сигнал 0, поступающий на входы элементов D1.2 и D2.4.


При этом обеспечивается подхват кратковременного выходного сигнала чувствительного органа, а через элемент D2.4, на выходе которого появляется логический сигнал 1, происходит запуск ОВВ DT3. Через время, равное выдержке времени ОВВ DT1 (0,2; 0,4; 0,6 с), на его выходе появляется логический сигнал 1, а на выходе элемента D2.1 — логический сигнал 0. При этом на выходе элемента D3.1 появляется логический сигнал I, светодиод VD7 гаснет, размыкаются контакты реле KL3 и обеспечивается вывод быстродействующих ступеней на время выдержки времени элемента DT3 (3, 6,9, 12 с). После истечения этого времени на выходе элемента DT3 появляется логический сигнал 1, а на выходе элемента D3.4 — логический сигнал 0, который через диоды VD10 и VD11 поступает на входы DT1 и DT2. При этом на выходе элемента D1.1 появляется сигнал 1, схема возвращается в исходное состояние и обеспечивается готовность для следующего пуска.
Грубый реагирующий орган предусмотрен для обеспечения повторного пуска быстродействующих ступеней, если предварительно произошло срабатывание только чувствительного органа, например, при переходах внешних КЗ во внутренние или в режимах, когда КЗ предшествует коммутация нагрузки. При срабатывании грубого органа на входе элемента D1.4 появляется логический сигнал 0, а на его выходе — логический сигнал 1. При этом на выходе элемента D3.3 появляется логический сигнал 0, повторно начинает светиться светодиод VD7 и осуществляется повторный пуск быстродействующих ступеней защиты. С выхода элемента D1.4 логический сигнал 1 через замедляющую цепь R13, С5 проходит на вход элемента D1.3, и на его выходе появляется логический сигнал 0, поступающий на входы элементов D1.4 и D2.4, чем обеспечивается подхват кратковременного выходного сигнала грубого органа и дополнительный запуск ОВВ DT3.
Через время, равное выдержке времени элемента DT2, на его выходе появляется логический сигнал 1, а на выходе элемента D2.3 — логический сигнал 0. При этом на выходе элемента D3.3 появляется логический сигнал 1, светодиод VD7 гаснет, транзистор VT5 закрывается и обеспечивается вывод быстродействующих ступеней ДЗ на время выдержки времени ОВВ DT3, после истечения которой схема возвращается в исходное состояние;
б)      ввод медленнодействующих ступеней при срабатывании ПОБ и возврат схемы в исходное состояние.
При срабатывании чувствительного или грубого органа ПОБ логический сигнал 0 появляется также на входах логического элемента D2.2, на его выходе — сигнал 1. При этом на выходе элемента D3.2 появляется сигнал 0, начинает светиться светодиод VD8 "М" и осуществляется пуск медленнодействующих ступеней защиты на время выдержки элемента DT3 (3, 6, 9, 12 с), а также открывается транзистор VT6 и срабатывает герконовое реле KL4. Контакты реле KL4 используются при формировании сигнала на отключение по цепи сигнала N'" 1 ВЧТО-М. После истечения выдержки времени элемента DT3 схема возвращается в исходное состояние, светодиод VD8 гаснет, обеспечивается блокирование медленнодействующих ступеней защиты и размыкаются контакты реле KL4\
в)       ускоренный возврат блокировки при качаниях.
Логическая часть обеспечивает ускоренный возврат блокировки при качаниях при отключении выключателей. При отключении выключателей замыкаются контакты реле положения выключателей и контакты их реле-повторителей KL1.2 и KL2.2 блока Р109 (= A3 + Е9). При этом на вход элемента D4.2 поступает логический сигнал 0, а на выходе его и на входе элемента D4.1 появляется логический сигнал 1 (сигнал проходит через перемычку ХВ2, установленную в гнездо XS4). Через время ввода быстродействующих ступеней на другой вход элемента D4.1 поступает логический сигнал с выхода элемента D3.1 или 
D3.3. При этом на выходе элемента D4.1 появляется логический сигнал 0, который через диоды VD10, VD11 обеспечивает ускоренный возврат блокировки при качаниях в исходное состояние и готовность ее к повторному пуску. При установке перемычки ХВ2 в гнездо XS3 ускоренный возврат блокировки при качаниях выводится из действия подачей логического сигнала 0 на вход элемента D4.1.