專利名稱：整流型配差式繼電保護裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是用于電力系統(tǒng)中的一類整流型配差式繼電保護裝置，特別適用于輸電線路保護，變壓器與發(fā)電機的過電流、過負荷保護。
現(xiàn)有距離保護、過電流保護原理裝置，其動作靈敏性裕度Km與不誤動作的可靠性裕度Kk均相對較小，隨著最大負荷電流IF、max水平的提高(相對于保護范圍末端短路電流ID、m而言)，其Km、Kk裕度容易失去保障。
本發(fā)明的目的是提供一種電路、工藝簡單、Km高、Kk高的保護原理裝置，與現(xiàn)有距離保護、過電流保護、過負荷保護原理裝置并列運用或取代之。
本發(fā)明的原理及實施如下將一個或多個同類或不同類原始電氣參量，經(jīng)分裂或合成或直接簡單變換，得到一對或多對、正常具有零或負差值特征、故障后具有正差值特征的中間變量，通過具有特定整定值的“非零整定式幅值比較器”比幅構成保護。
基于“非零整式幅值比較器”比幅來構成保護的形態(tài)已由我們在87107828號專利說明書中公開，即將兩個具有幅值與相位特征的原始電氣參量，經(jīng)合成變換得到兩個中間變量并通過“非零整定式比幅器”比幅構成保護。但它未擺脫在牽引供電系統(tǒng)這個特殊場合，運用為解決異相短路保護這樣一種個別運用的局限性。
本發(fā)明提出了由一個或多個、同類或不同類原始電氣參量，經(jīng)分裂或合成或直接簡單變換，得到一對或多對、正常具有零或負差值特征、故障后具有正差值特征的中間變量的方法，與三相綜合為一個保護元件裝置的方法。
1.由一個原始電氣參量
CL分裂為兩個相等的分量
′、
″，其特征在于設置有“非線性化電路”，以保障在正常運行工況范圍內(nèi)兩者幅值相等，而在超出正常運行范圍后，其動作分量幅值｜
′｜非線性增長，制動分量幅值｜
″｜非線性恒定，表達為:
形式。
2.由兩個電氣參量
CL、
CL合成變換為兩個中間變量，其特征在于相對相移一個φZD角(0～90°)，再經(jīng)相加與相減合成為兩個變量，并匹配適當?shù)钠胶庹ū壤龡l件，表達式為
形式。
3.由兩個電氣參量
OL、
CL直接簡單變換成為兩個中間變量，其特征在于由選定的原始電氣參量的基準值條件KEEJ＝KFFJ保障其正常具有零或負差值特征、故障后具有正差值特征，表達為｜KE
CL｜、｜KF
CL｜形式。
上述KE、KF為電壓形成環(huán)節(jié)的基本變換系數(shù)，K△1/K▽ 2、K3/K4、KE/KF為匹配的平衡整定比。
4.在三相電力系統(tǒng)中，當僅依電流參量構成整流配差式繼電保護元件裝置時，其三相綜合為一個保護元件裝置的三種實用形態(tài)是實用形態(tài)一，其特征在于三相電流分別經(jīng)電壓形成與整流濾波后，由并列三個二極管組成最大值輸出電路進行綜合。
實用形態(tài)二是一種新型三相電流綜合器，原理電路示如圖9，其特征在于單相鐵芯，三相電流線圈匝數(shù)比為Na∶Nb∶Nc＝n∶1.5n∶2n，副邊由一個線圈N2輸出。如設三相短路動作靈敏裕度K(3)m＝1，則K(2)m、K(1)m的相對值給出如表1-Ⅰ。
實用形態(tài)三是又一種新型三相電流綜合器，原理電路示如

圖10，其特征在于三柱鐵芯，三相電流線圈匝數(shù)相等，分別繞于三柱，副邊兩線圈置于兩邊柱上匝數(shù)N′2＝N″2分別經(jīng)整流濾波后，由并列二個二極管組成最大值輸出電路進行綜合。其K(2)m、K(1)m的相對值給出如表1-Ⅱ。
5.在三相電力系統(tǒng)中，當依據(jù)電流與電壓參量構成整流配差式繼電保護元件裝置時，其綜合電路特征在于由一組并列的三個二極管組成最大值輸出電路與另一組三個二極管組成的最小值輸出電路相互匹配運用進行綜合。
本發(fā)明還可以通過以下措施來達到整流型配差式繼電保護裝置的單相形態(tài)動作條件數(shù)學模型如下。
1.通用表達式
≥CZDKEEJ或CZDKFFJ2.選定原始電氣參量基準值與滿足KEEJ＝KFFJ。
3.實用中至少選用一對中間變量與滿足平衡比例條件。
當對其數(shù)學模型中諸項整定系數(shù)的取舍不同、運用條件不同，可以構成一系列不同功能用途的保護繼電器元件與裝置當以原始電氣參量劃分時，可有單一電氣參量型、同類兩個電氣參量型，不同類兩個電氣參量型;當以中間變量項數(shù)目劃分時，可有一對平衡變量型、多對平衡變量型;當以執(zhí)行環(huán)節(jié)特征劃分時，可有極化繼電器型、繼電觸發(fā)器型、小型中間繼電器型;當以用途特征劃分時，可有起動型、距離型、單相運用型、三相運用型、三相綜合器型。
本發(fā)明也可演變成一種簡單實用的形態(tài)，即用三相電流綜合器經(jīng)整流濾波后直接施加于一個中間繼電器作為執(zhí)行環(huán)節(jié)來構成保護。
本發(fā)明的數(shù)學模型完全可以由數(shù)字型保護(微機保護)加以實施，能達到同等的效果。其關鍵取決于實施保護的數(shù)學模型條件。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點是動作靈敏裕度Km高、不誤動作的可靠性裕度Kk高，原理與裝置電路簡單、三相可綜合為一個保護元件裝置，在運用整定設計時改變了可靠系數(shù)Kk、返回系數(shù)KF的概念、提高了整定精度與簡化了調(diào)節(jié)整定程序。
經(jīng)濟效益的幾個方面可以與現(xiàn)行距離保護、過電流保護、過負荷保護并列運用或取代之，產(chǎn)生相應效益。
由于Km、Kk高、裝置電路簡單可靠，都直接有利于減少“誤動”與“拒動”越級跳閘的機率，故在減少停電時間與縮小停電范圍方面具有潛在性效益。
由于可以為三相電動機提供簡便實用的保護裝置，改善熔斷器與熱繼電器保護不完備的現(xiàn)狀，減少或避免燒損電動機線圈，具有相應效益。
現(xiàn)參照附圖1～10較詳細地描述本發(fā)明的幾個實施例。
圖1為本發(fā)明第一個實施例的三相電力系統(tǒng)整流配差式保護元件裝置原理方框圖。
圖2為圖1實施例的主要環(huán)節(jié)電路原理圖。
圖3為圖1實施例主要環(huán)節(jié)電路特性圖。
圖4為本發(fā)明第二、三兩個實施例的三相電力系統(tǒng)整流配差式保護元件裝置原理方框圖。
圖5為圖4實施例主要環(huán)節(jié)的電路原理圖。
圖6為本發(fā)明第三個實施例特性說明圖。
圖7為本發(fā)明第一個實施例的借助于三相電流綜合器實施三相綜合的原理方框圖。
圖8為本發(fā)明第一個實施例簡化形態(tài)的原理方框圖。
圖9為圖7的三相電流綜合器之一電路圖。
圖10為圖7的三相電流綜合器之二電路圖。
現(xiàn)參照圖1～3說明本發(fā)明的第一個實施例。
其動作條件單相形態(tài)關系式如下K△1｜Ki
CL｜-K
｜Ki
CL｜≥CZDKiIj選定K1＝K2＝1(線性區(qū))、IJ＝IFmax、CZD＝0.1～1，為“起動型”保護元件裝置。
圖1中(1)電壓形成環(huán)節(jié)、(2)整流濾波環(huán)節(jié)、(3)三相綜合環(huán)節(jié)、(4)非線性化加工環(huán)節(jié)、(5)非零整定幅值比較環(huán)節(jié)、(6)執(zhí)行環(huán)節(jié)。
其中(1)、(2)環(huán)節(jié)均為常規(guī)典型電路，從略。(3)、(4)、(5)、(6)環(huán)節(jié)電路原理圖示如圖2。
三相綜合環(huán)節(jié)(3)包括有二極管D1～D3，組成最大值輸出電路;
非線性化環(huán)節(jié)(4)包括有由R2與穩(wěn)壓二極管WY1組成動作回路非線化加工電路，由R4與穩(wěn)壓二極管WY2組成抑制回路非線性化加工電路;
非零整定幅值比較環(huán)節(jié)(5)與執(zhí)行(6)共同由電阻R1、R3與雙繞組極化繼電器JHJⅠ、JHJⅡ組成。
在正常運行情況下，三相電流均在等于或小于IFmax的范圍以內(nèi)，故圖2中SRⅠSRⅡ在R2、R4(RJHJ＜＜R4)上的壓降都達不到穩(wěn)壓管WY1、WY2的反向擊穿電壓UW。由于R1＝R3、R2＝R4所以SCⅠ＝SCⅡ，JHJⅠ與JHJⅡ中合成勵磁為0，故JHJ可靠不動作，其KK=CZD0→∞ 。]]>當被保護系統(tǒng)發(fā)生短路故障，設Ia＝ID＞IFmax，則圖2中D1導通，使得SRⅠ、SRⅡ增大到在R2、R4上的壓降同時超過UW，WY1、WY2都反向擊穿呈現(xiàn)非線性化變異，相對于原線性變化而言SCⅠ↑、SCⅡ↓，JHJ中合成勵磁達到并超過整定值CZD后，則由JHJ送出跳閘命令。圖3給出非線性化環(huán)節(jié)輸出特性圖。
由于CZD可以整定的很小，故其動作靈敏度性能比現(xiàn)行過電流保護顯著提高。
現(xiàn)參照圖4、圖5說明本發(fā)明的第二個實施例，其動作條件單相形態(tài)關系式如下
≥CZDKuUJ或CZDKiIJ選定K3＝1、K4＝2、φZD＝90°、IJ＝IFmax、UJ＝UFminCZD＝0.2～0.8，為“起動型”保護元件裝置。
圖4中(1)電壓形成環(huán)節(jié)、(2)整流濾波環(huán)節(jié)、(3)三相綜合環(huán)節(jié)、(4)非零整定比幅器、(5)執(zhí)行環(huán)節(jié)。
其中(1)、(2)環(huán)節(jié)均屬常規(guī)典型電路，從略。(3)、(4)、(5)環(huán)節(jié)三部份電路原理圖示如圖5。
三相綜合環(huán)節(jié)(3)包括有D1～D6六個二極管，其D1～D3組成最大值輸出電路，D4～D6組成最小值輸出電路;
非零整定比幅(4)與執(zhí)行環(huán)節(jié)(5)共同由電阻R1～R4、C1、C2、極化繼電器JHJ組成。
在正常運行情況下，φF≤φFmax(例如35°～40°)，IF≤IFmax，動作條件關系式具有0或負差值特征，在圖5中相當動作臂側表2在300ml高壓釜中Ir/Ru催化的反應速率數(shù)據(jù)a
表2續(xù)
a)所有反應在28巴總壓和190℃以1500rpm攪拌速度進行約2.1％MeI，30％MeOAc約2.0％MeI，15％MeOAcMeI濃度基于近僅值略向下調(diào)節(jié)使得每摩爾Ir可消耗最多的4摩爾MeI以得到[Ir(CO)2I4]-。?？稍?0～80%以上。
現(xiàn)參照圖7、圖9、圖10，圖1說明本發(fā)明的第四個實施例，圖7中(1)三相電流綜合器，(2)整流濾波，(3)非線性加工，(4)非零整定比幅，(5)執(zhí)行環(huán)節(jié)。與第一個實施例的差別在于原圖1中(3)三相綜合環(huán)節(jié)作用改由圖7中(1)三相電流綜合器來取代。
三相電流綜合器(1)示如圖9、圖10兩種實用形態(tài)。其它與第一實施例相同。
現(xiàn)參照圖8、圖7說明本發(fā)明的第五個實施例。圖8中(1)三相電流綜合器，(2)整流濾波，(3)執(zhí)行環(huán)節(jié)。該第五實施例屬于是第四實施例的一種簡化演變形態(tài)，其(3)執(zhí)行環(huán)節(jié)采用中間繼電器，對三相電動機保護具有簡便實用的優(yōu)點。
本發(fā)明并不局限于上述實施例，例如第一、二實施例的數(shù)學模型的疊加可形成具有兩對平衡性中間變量的起動型保護元件裝置;在單相供電系統(tǒng)容易運用。為單相形態(tài)的保護元件;在牽引供電系統(tǒng)中，由兩個饋線電流參量合成變換為一對中間變量，構成異相短路保護元件裝置。
表1三相電流綜合器相對靈敏度表
權利要求
1.一類用于電力系統(tǒng)的整流配差式保護裝置，其特征是將一個或多個、同類或不同類原始電氣參量，經(jīng)分裂、合成或直接簡單變換，得到一對或多對、正常具有零或負差值特征、故障后具有正差值特征的中間變量，然后通過具有特定整定值的“非零整定式幅值比較器”比幅構成保護。
2.根據(jù)權利要求1所述的繼電保護裝置，其特征在于，具有如下單相形態(tài)動作條件數(shù)學模型通式
≥CZDKEEJ或CZDKFFJ其中KEEJ＝KFFJ在實用中至少選用一對中間變量，并通過整定系數(shù)滿足平衡整定比例條件。
3.根據(jù)權利要求2的繼電保護裝置，用于三相系統(tǒng)時，其特征是由一組三個二極管并列組成最大值輸出電路，或再與另一組三個二極管并列組成的最小值輸出電路相匹配，以綜合三相為一個保護元件裝置。
4.根據(jù)權利要求2的繼電保護裝置，用于三相系統(tǒng)時，由一種三相電流綜合器來實現(xiàn)三相電流綜合為一個保護元件裝置，其特征是單相鐵芯，三相電流線圈匝數(shù)比為n∶1.5n∶2n，副邊由一個線圈N2輸出。
5.根據(jù)權利要求2的繼電保護裝置，用于三相系統(tǒng)時，由一種三相電流綜合器來實現(xiàn)三相電流綜合為一個保護元件裝置，其特征是三相三柱鐵芯，三相電流線圈匝數(shù)相等分別繞于三柱，副邊兩個匝數(shù)相等的線圈分別繞于兩個邊柱并各自經(jīng)整流濾波，再由并列的二個二極管組成最大值輸出電路實現(xiàn)綜合。
6.根據(jù)權利要求2的繼電保護裝置，可演變?yōu)橐环N簡單實用的形態(tài)，其特征是用三相電流綜合器，經(jīng)整流濾波后直接施加于一個中間繼電器作為執(zhí)行環(huán)節(jié)來構成保護。
全文摘要
一類電力系統(tǒng)整流配差式繼電保護裝置。特別適用于輸電線路保護、變壓器與發(fā)電機過電流保護、過負荷保護。其特征在于將一個或多個同類或不同類原始電氣參量，經(jīng)分裂合成或直接簡單變換，得到一對或多對正常具有零或負差值特征，故障后具有正差值特征的中間變量，然后通過具有特定整定值的“非零整定幅值比較器”比幅構成保護。新型保護具有動作靈敏性裕度高，不誤動作的可靠性裕度高，裝置電路簡單，三相綜合為一個保護元件裝置。
文檔編號H02H3/34GK1045666SQ89101270
公開日1990年9月26日 申請日期1989年3月15日 優(yōu)先權日1989年3月15日
發(fā)明者劉聯(lián)和, 劉越, 劉懌, 肖志強 申請人:劉聯(lián)和