专利名称：整流型配差式继电保护装置的制作方法
技术领域：
本发明是用于电力系统中的一类整流型配差式继电保护装置，特别适用于输电线路保护，变压器与发电机的过电流、过负荷保护。
现有距离保护、过电流保护原理装置，其动作灵敏性裕度Km与不误动作的可靠性裕度Kk均相对较小，随着最大负荷电流IF、max水平的提高(相对于保护范围末端短路电流ID、m而言)，其Km、Kk裕度容易失去保障。
本发明的目的是提供一种电路、工艺简单、Km高、Kk高的保护原理装置，与现有距离保护、过电流保护、过负荷保护原理装置并列运用或取代之。
本发明的原理及实施如下将一个或多个同类或不同类原始电气参量，经分裂或合成或直接简单变换，得到一对或多对、正常具有零或负差值特征、故障后具有正差值特征的中间变量，通过具有特定整定值的“非零整定式幅值比较器”比幅构成保护。
基于“非零整式幅值比较器”比幅来构成保护的形态已由我们在87107828号专利说明书中公开，即将两个具有幅值与相位特征的原始电气参量，经合成变换得到两个中间变量并通过“非零整定式比幅器”比幅构成保护。但它未摆脱在牵引供电系统这个特殊场合，运用为解决异相短路保护这样一种个别运用的局限性。
本发明提出了由一个或多个、同类或不同类原始电气参量，经分裂或合成或直接简单变换，得到一对或多对、正常具有零或负差值特征、故障后具有正差值特征的中间变量的方法，与三相综合为一个保护元件装置的方法。
1.由一个原始电气参量
CL分裂为两个相等的分量
′、
″，其特征在于设置有“非线性化电路”，以保障在正常运行工况范围内两者幅值相等，而在超出正常运行范围后，其动作分量幅值｜
′｜非线性增长，制动分量幅值｜
″｜非线性恒定，表达为:
形式。
2.由两个电气参量
CL、
CL合成变换为两个中间变量，其特征在于相对相移一个φZD角(0～90°)，再经相加与相减合成为两个变量，并匹配适当的平衡整定比例条件，表达式为
形式。
3.由两个电气参量
OL、
CL直接简单变换成为两个中间变量，其特征在于由选定的原始电气参量的基准值条件KEEJ＝KFFJ保障其正常具有零或负差值特征、故障后具有正差值特征，表达为｜KE
CL｜、｜KF
CL｜形式。
上述KE、KF为电压形成环节的基本变换系数，K△1/K▽ 2、K3/K4、KE/KF为匹配的平衡整定比。
4.在三相电力系统中，当仅依电流参量构成整流配差式继电保护元件装置时，其三相综合为一个保护元件装置的三种实用形态是实用形态一，其特征在于三相电流分别经电压形成与整流滤波后，由并列三个二极管组成最大值输出电路进行综合。
实用形态二是一种新型三相电流综合器，原理电路示如图9，其特征在于单相铁芯，三相电流线圈匝数比为Na∶Nb∶Nc＝n∶1.5n∶2n，副边由一个线圈N2输出。如设三相短路动作灵敏裕度K(3)m＝1，则K(2)m、K(1)m的相对值给出如表1-Ⅰ。
实用形态三是又一种新型三相电流综合器，原理电路示如
图10，其特征在于三柱铁芯，三相电流线圈匝数相等，分别绕于三柱，副边两线圈置于两边柱上匝数N′2＝N″2分别经整流滤波后，由并列二个二极管组成最大值输出电路进行综合。其K(2)m、K(1)m的相对值给出如表1-Ⅱ。
5.在三相电力系统中，当依据电流与电压参量构成整流配差式继电保护元件装置时，其综合电路特征在于由一组并列的三个二极管组成最大值输出电路与另一组三个二极管组成的最小值输出电路相互匹配运用进行综合。
本发明还可以通过以下措施来达到整流型配差式继电保护装置的单相形态动作条件数学模型如下。
1.通用表达式
≥CZDKEEJ或CZDKFFJ2.选定原始电气参量基准值与满足KEEJ＝KFFJ。
3.实用中至少选用一对中间变量与满足平衡比例条件。
当对其数学模型中诸项整定系数的取舍不同、运用条件不同，可以构成一系列不同功能用途的保护继电器元件与装置当以原始电气参量划分时，可有单一电气参量型、同类两个电气参量型，不同类两个电气参量型;当以中间变量项数目划分时，可有一对平衡变量型、多对平衡变量型;当以执行环节特征划分时，可有极化继电器型、继电触发器型、小型中间继电器型;当以用途特征划分时，可有起动型、距离型、单相运用型、三相运用型、三相综合器型。
本发明也可演变成一种简单实用的形态，即用三相电流综合器经整流滤波后直接施加于一个中间继电器作为执行环节来构成保护。
本发明的数学模型完全可以由数字型保护(微机保护)加以实施，能达到同等的效果。其关键取决于实施保护的数学模型条件。
本发明与现有技术相比的优点是动作灵敏裕度Km高、不误动作的可靠性裕度Kk高，原理与装置电路简单、三相可综合为一个保护元件装置，在运用整定设计时改变了可靠系数Kk、返回系数KF的概念、提高了整定精度与简化了调节整定程序。
经济效益的几个方面可以与现行距离保护、过电流保护、过负荷保护并列运用或取代之，产生相应效益。
由于Km、Kk高、装置电路简单可靠，都直接有利于减少“误动”与“拒动”越级跳闸的机率，故在减少停电时间与缩小停电范围方面具有潜在性效益。
由于可以为三相电动机提供简便实用的保护装置，改善熔断器与热继电器保护不完备的现状，减少或避免烧损电动机线圈，具有相应效益。
现参照附图1～10较详细地描述本发明的几个实施例。
图1为本发明第一个实施例的三相电力系统整流配差式保护元件装置原理方框图。
图2为图1实施例的主要环节电路原理图。
图3为图1实施例主要环节电路特性图。
图4为本发明第二、三两个实施例的三相电力系统整流配差式保护元件装置原理方框图。
图5为图4实施例主要环节的电路原理图。
图6为本发明第三个实施例特性说明图。
图7为本发明第一个实施例的借助于三相电流综合器实施三相综合的原理方框图。
图8为本发明第一个实施例简化形态的原理方框图。
图9为图7的三相电流综合器之一电路图。
图10为图7的三相电流综合器之二电路图。
现参照图1～3说明本发明的第一个实施例。
其动作条件单相形态关系式如下K△1｜Ki
CL｜-K
｜Ki
CL｜≥CZDKiIj选定K1＝K2＝1(线性区)、IJ＝IFmax、CZD＝0.1～1，为“起动型”保护元件装置。
图1中(1)电压形成环节、(2)整流滤波环节、(3)三相综合环节、(4)非线性化加工环节、(5)非零整定幅值比较环节、(6)执行环节。
其中(1)、(2)环节均为常规典型电路，从略。(3)、(4)、(5)、(6)环节电路原理图示如图2。
三相综合环节(3)包括有二极管D1～D3，组成最大值输出电路;
非线性化环节(4)包括有由R2与稳压二极管WY1组成动作回路非线化加工电路，由R4与稳压二极管WY2组成抑制回路非线性化加工电路;
非零整定幅值比较环节(5)与执行(6)共同由电阻R1、R3与双绕组极化继电器JHJⅠ、JHJⅡ组成。
在正常运行情况下，三相电流均在等于或小于IFmax的范围以内，故图2中SRⅠSRⅡ在R2、R4(RJHJ＜＜R4)上的压降都达不到稳压管WY1、WY2的反向击穿电压UW。由于R1＝R3、R2＝R4所以SCⅠ＝SCⅡ，JHJⅠ与JHJⅡ中合成励磁为0，故JHJ可靠不动作，其KK=CZD0→∞ 。]]>当被保护系统发生短路故障，设Ia＝ID＞IFmax，则图2中D1导通，使得SRⅠ、SRⅡ增大到在R2、R4上的压降同时超过UW，WY1、WY2都反向击穿呈现非线性化变异，相对于原线性变化而言SCⅠ↑、SCⅡ↓，JHJ中合成励磁达到并超过整定值CZD后，则由JHJ送出跳闸命令。图3给出非线性化环节输出特性图。
由于CZD可以整定的很小，故其动作灵敏度性能比现行过电流保护显著提高。
现参照图4、图5说明本发明的第二个实施例，其动作条件单相形态关系式如下
≥CZDKuUJ或CZDKiIJ选定K3＝1、K4＝2、φZD＝90°、IJ＝IFmax、UJ＝UFminCZD＝0.2～0.8，为“起动型”保护元件装置。
图4中(1)电压形成环节、(2)整流滤波环节、(3)三相综合环节、(4)非零整定比幅器、(5)执行环节。
其中(1)、(2)环节均属常规典型电路，从略。(3)、(4)、(5)环节三部份电路原理图示如图5。
三相综合环节(3)包括有D1～D6六个二极管，其D1～D3组成最大值输出电路，D4～D6组成最小值输出电路;
非零整定比幅(4)与执行环节(5)共同由电阻R1～R4、C1、C2、极化继电器JHJ组成。
在正常运行情况下，φF≤φFmax(例如35°～40°)，IF≤IFmax，动作条件关系式具有0或负差值特征，在图5中相当动作臂侧表2在300ml高压釜中Ir/Ru催化的反应速率数据a
表2续
a)所有反应在28巴总压和190℃以1500rpm搅拌速度进行约2.1％MeI，30％MeOAc约2.0％MeI，15％MeOAcMeI浓度基于近仅值略向下调节使得每摩尔Ir可消耗最多的4摩尔MeI以得到[Ir(CO)2I4]-。常可在70～80%以上。
现参照图7、图9、图10，图1说明本发明的第四个实施例，图7中(1)三相电流综合器，(2)整流滤波，(3)非线性加工，(4)非零整定比幅，(5)执行环节。与第一个实施例的差别在于原图1中(3)三相综合环节作用改由图7中(1)三相电流综合器来取代。
三相电流综合器(1)示如图9、图10两种实用形态。其它与第一实施例相同。
现参照图8、图7说明本发明的第五个实施例。图8中(1)三相电流综合器，(2)整流滤波，(3)执行环节。该第五实施例属于是第四实施例的一种简化演变形态，其(3)执行环节采用中间继电器，对三相电动机保护具有简便实用的优点。
本发明并不局限于上述实施例，例如第一、二实施例的数学模型的叠加可形成具有两对平衡性中间变量的起动型保护元件装置;在单相供电系统容易运用。为单相形态的保护元件;在牵引供电系统中，由两个馈线电流参量合成变换为一对中间变量，构成异相短路保护元件装置。
表1三相电流综合器相对灵敏度表
权利要求
1.一类用于电力系统的整流配差式保护装置，其特征是将一个或多个、同类或不同类原始电气参量，经分裂、合成或直接简单变换，得到一对或多对、正常具有零或负差值特征、故障后具有正差值特征的中间变量，然后通过具有特定整定值的“非零整定式幅值比较器”比幅构成保护。
2.根据权利要求1所述的继电保护装置，其特征在于，具有如下单相形态动作条件数学模型通式
≥CZDKEEJ或CZDKFFJ其中KEEJ＝KFFJ在实用中至少选用一对中间变量，并通过整定系数满足平衡整定比例条件。
3.根据权利要求2的继电保护装置，用于三相系统时，其特征是由一组三个二极管并列组成最大值输出电路，或再与另一组三个二极管并列组成的最小值输出电路相匹配，以综合三相为一个保护元件装置。
4.根据权利要求2的继电保护装置，用于三相系统时，由一种三相电流综合器来实现三相电流综合为一个保护元件装置，其特征是单相铁芯，三相电流线圈匝数比为n∶1.5n∶2n，副边由一个线圈N2输出。
5.根据权利要求2的继电保护装置，用于三相系统时，由一种三相电流综合器来实现三相电流综合为一个保护元件装置，其特征是三相三柱铁芯，三相电流线圈匝数相等分别绕于三柱，副边两个匝数相等的线圈分别绕于两个边柱并各自经整流滤波，再由并列的二个二极管组成最大值输出电路实现综合。
6.根据权利要求2的继电保护装置，可演变为一种简单实用的形态，其特征是用三相电流综合器，经整流滤波后直接施加于一个中间继电器作为执行环节来构成保护。
全文摘要
一类电力系统整流配差式继电保护装置。特别适用于输电线路保护、变压器与发电机过电流保护、过负荷保护。其特征在于将一个或多个同类或不同类原始电气参量，经分裂合成或直接简单变换，得到一对或多对正常具有零或负差值特征，故障后具有正差值特征的中间变量，然后通过具有特定整定值的“非零整定幅值比较器”比幅构成保护。新型保护具有动作灵敏性裕度高，不误动作的可靠性裕度高，装置电路简单，三相综合为一个保护元件装置。
文档编号H02H3/34GK1045666SQ89101270
公开日1990年9月26日 申请日期1989年3月15日 优先权日1989年3月15日
发明者刘联和, 刘越, 刘怿, 肖志强 申请人:刘联和