RU2006124C1 - Method of phase failure and kind of fault detection on power transmission line - Google Patents
Method of phase failure and kind of fault detection on power transmission line Download PDFInfo
- Publication number
- RU2006124C1 RU2006124C1 SU5040571A RU2006124C1 RU 2006124 C1 RU2006124 C1 RU 2006124C1 SU 5040571 A SU5040571 A SU 5040571A RU 2006124 C1 RU2006124 C1 RU 2006124C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- currents
- phase
- current
- relative
- phases
- Prior art date
Links
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, конкретно к релейной защите и системной автоматике, и может быть использовано в дистанционной защите, устройствах автоматического повторного включения, определителях места повреждения. The invention relates to electrical engineering, specifically to relay protection and system automation, and can be used in distance protection, automatic restart devices, fault locators.
Известен способ выбора поврежденных фаз путем измерения симметричных составляющих токов и сравнения их по фазе. A known method of selecting damaged phases by measuring the symmetrical components of the currents and comparing them in phase.
Из-за влияния нагрузочных токов, особенно на прямую последовательность, этот способ недостаточно селективен. Due to the influence of load currents, especially on the direct sequence, this method is not sufficiently selective.
Для повышения селективности определяют аварийные слагающие токов, равные разности токов нового (аварийного) и старого (доаварийного) режимов. Данный способ реализован в ряде устройств, где также применяются аварийные слагающие токов и путем их преобразования выявляют поврежденные фазы линии электропередачи. To increase the selectivity, emergency current components are determined that are equal to the differences between the currents of the new (emergency) and old (pre-emergency) modes. This method is implemented in a number of devices where emergency components of currents are also used and through their conversion, damaged phases of the power line are identified.
Однако, одни лишь угловые соотношения между чисто аварийными токами прямой и обратной последовательности не дают четкого разграничения различных замыканий, так как малые токи прямой и обратной последовательности, обусловленные погрешностями соответствующих фильтров, могут дать отношение, аргумент которого принадлежит какому угодно угловому сектору. Известные недостатки присущи и самой процедуре разделения прямой и обратной последовательностей. Это инерционность фильтров симметричных составляющих и их частотная погрешность. However, only the angular relations between the purely emergency currents of the forward and reverse sequence do not clearly distinguish between different faults, since small currents of the forward and reverse sequence, due to errors in the corresponding filters, can give a ratio whose argument belongs to any angle sector. Known disadvantages are inherent in the very procedure of separation of direct and reverse sequences. This is the inertia of the filters of symmetrical components and their frequency error.
Известен способ выявления поврежденных фаз, не связанный с разделением прямой и обратной последовательностей, который также базируется на аварийных слагающих токов, но не на симметричных составляющих, а на фазных безнулевых токах. В этот способ входит в качестве составной части в более общий способ дистанционной защиты, само же понятие о безнулевых токах и комплексных схемах замещения в системе нулевой и безнулевых составляющих введено в прототип. Указанный способ определения поврежденных фаз заключается в измерении аварийных слагающих безнулевых токов и их попарном преобразовании. Преобразование же заключается в сравнении модулей измеренных токов между собой и с уставкой. A known method for identifying damaged phases, not associated with the separation of direct and reverse sequences, which is also based on the emergency components of the currents, but not on the symmetrical components, but on phase non-zero currents. This method is included as part of a more general method of distance protection, the very concept of non-zero currents and complex equivalent circuits in the system of zero and non-zero components is introduced into the prototype. The specified method for determining damaged phases is to measure the emergency components of non-zero currents and their pairwise transformation. The conversion consists in comparing the measured current modules with each other and with the setpoint.
Однако, данного преобразования недостаточно для надежного разграничения всех видов замыкания, в частности при этом нет достаточно четкого критерия различения междуфазного замыкания и двухфазного замыкания на землю. However, this conversion is not enough to reliably distinguish all types of faults, in particular, there is no sufficiently clear criterion for distinguishing between phase faults and two-phase earth faults.
Цель изобретения - повышение селективности способа, т. е. надежности определения каждого из трех возможных видов короткого замыкания: однофазного (K(1)), двухфазного (K(2)) и двухфазного на землю (K(1,1)), а также и определения поврежденных фаз.The purpose of the invention is to increase the selectivity of the method, i.e., the reliability of determining each of the three possible types of short circuit: single-phase (K (1) ), two-phase (K (2) ) and two-phase to ground (K (1,1) ), and also definitions of damaged phases.
Это достигается тем, что известный способ определения поврежденных фаз и вида повреждения линии электропередачи путем измерения аварийных слагающих фазных безнулевых токов, составления из них трех фазных пар и преобразования токов каждой пары дополнен рядом операций, исключающих неселективную работу. Существо дела заключается в определении особых величин, называемых относительными токами, для которых представляется возможным четко разграничить области срабатывания при разных видах коротких замыканий, причем эти области задаются в координатах активной и реактивной составляющих, т. е. на комплексной плоскости. Последовательность дополнительных операций начинается с определения разностного тока каждой из трех пар, для чего опережающий ток, входящий в данную пару, вычитается из отстающего. Путем деления каждого разностного тока на безнулевой ток, не входящий в данную пару, определяют три относительных комплексных тока. Эти операции образуют общую часть предлагаемого способа. Последующие операции призваны выявить в первую очередь однофазное замыкание, затем междуфазное и, наконец, двухфазное на землю. Модули относительных токов поочередно сравнивают с минимальной уставкой. Если один из них уступит уставке (оказывается меньше ее), то констатируют однофазное замыкание в фазе, ток которой не выходит в соответствующую пару токов, дающую столь малый модуль. В противном случае, когда все модули выше минимальной уставки, сравнивают их с другой, максимальной уставкой. Если один из них превосходит уставку, констатируют междуфазное замыкание той пары фаз, которая дает столь большой модуль. Наконец, если все модули заключены между минимальной и максимальной уставками, сравнивают реактивные составляющие относительных токов с третьей, промежуточной, уставкой и, если один из них превышает ее, констатируют замыкание на землю тех фаз, которые входят в пару, дающую данный относительный ток. В противном случае речь может идти о трехфазном замыкании либо просто о коммутации трех фаз. Предпочтительное значение промежуточной уставки равно .This is achieved by the fact that the known method for determining the damaged phases and the type of damage to the power line by measuring the emergency components of phase non-zero currents, composing three phase pairs from them and converting the currents of each pair is supplemented by a number of operations that exclude non-selective operation. The essence of the matter lies in the determination of specific quantities called relative currents, for which it seems possible to clearly distinguish between the response areas for different types of short circuits, and these areas are specified in the coordinates of the active and reactive components, i.e., on the complex plane. The sequence of additional operations begins with determining the difference current of each of the three pairs, for which the leading current included in this pair is subtracted from the lagging one. By dividing each difference current by a non-zero current that is not included in this pair, three relative complex currents are determined. These operations form a common part of the proposed method. Subsequent operations are designed to identify primarily a single-phase fault, then interphase and, finally, two-phase to ground. Relative current modules are compared alternately with the minimum setting. If one of them yields to the setpoint (it turns out to be less than it), then a single-phase circuit is detected in a phase whose current does not go into the corresponding pair of currents, giving such a small module. Otherwise, when all modules are above the minimum setting, compare them with another, maximum setting. If one of them exceeds the setting, an interphase closure of the pair of phases that gives such a large module is detected. Finally, if all the modules are between the minimum and maximum settings, the reactive components of the relative currents are compared with the third, intermediate, and, if one of them exceeds it, a ground fault is detected for those phases that are part of the couple that gives the given relative current. Otherwise, we can talk about a three-phase circuit or simply switching three phases. The preferred intermediate setting value is .
Предлагается также вместо сравнения модулей токов с уставками производить сравнение с теми же уставками активных и реактивных составляющих токов, при этом результаты сравнения, определяющие однофазное замыкание, учитываются по логической схеме И, а двухфазное - по схеме ИЛИ. It is also proposed that instead of comparing the current modules with the settings, a comparison is made with the same settings of the active and reactive components of the currents, while the results of the comparison determining the single-phase circuit are taken into account in the logical circuit AND, and the two-phase circuit according to the OR circuit.
Основные информационные параметры предлагаемого способа - относительные токи, представляющие собой отношение разности двух безнулевых токов к третьему безнулевому току. Их инвариантность проявляется в полной информативности каждого из трех относительных токов. Данное свойство впервые установлено в настоящей заявке и ранее ни в релейной защите, ни в смежных областях не встречалось. The main information parameters of the proposed method is the relative currents, which is the ratio of the difference of two non-zero currents to the third non-zero current. Their invariance is manifested in the complete informativeness of each of the three relative currents. This property was first established in this application and previously neither in relay protection, nor in adjacent areas.
На фиг. 1 приведена схемная модель линии электропередачи с произвольным коротким замыканием; на фиг. 2 - схемная модель для аварийных слагающих безнулевых токов; на фиг. 3 - схемная модель для аварийной слагающей безнулевого тока только одной фазы ν ; на фиг. 4 - схемная модель повреждения при двухфазном замыкании на землю, подключенная к схеме линии для аварийных слагающих; на фиг. 5 - комплексная схема замещения сети для аварийных слагающих безнулевых величин при двухфазном замыкании на землю; на фиг. 6 - области срабатывания при трех видах замыкания; на фиг. 7 - структурная схема предлагаемого способа; на фиг. 8 - схема блока сравнения; на фиг. 9 - схема логического блока. Контролируемая линия 1 электропередачи связывает передающую 2 и приемную 3 электрические системы. Повреждение 4 представляет собой неизвестную нагрузку 4, подключенную к линии в неизвестном месте. Электрические системы 2 и 3 содержат источники и . Измеряемые величины - токи в начале электропередачи , ν = A, B, C, где ν - обозначение произвольной фазы линии. Токи в месте повреждения , равно как и в конце линии, неизвестны.In FIG. 1 shows a schematic model of a power line with an arbitrary short circuit; in FIG. 2 is a schematic model for emergency components of non-zero currents; in FIG. 3 is a schematic model for the emergency component of the non-zero current of only one phase ν; in FIG. 4 is a schematic model of damage during a two-phase earth fault connected to a line circuit for emergency components; in FIG. 5 is a comprehensive network equivalent circuit for emergency components of non-zero values in a two-phase earth fault; in FIG. 6 - response area with three types of circuit; in FIG. 7 is a structural diagram of the proposed method; in FIG. 8 is a diagram of a comparison unit; in FIG. 9 is a diagram of a logical block. A controlled power transmission line 1 connects the transmitting 2 and receiving 3 electrical systems. Damage 4 is an unknown load 4 connected to a line at an unknown location. Electrical systems 2 and 3 contain sources and . Measured quantities - currents at the beginning of power transmission , ν = A, B, C, where ν is the designation of an arbitrary phase of the line. Currents at the site of damage , as well as at the end of the line, are unknown.
Структурная схема способа состоит из блоков 5-10 вычитания, (вычитателей), фильтров 11-13 основной гармоники (фильтров ортогональных составляющих), блоков 14-16 деления, блока 17 сравнения, обладающего характеристиками срабатывания (см. фиг. 6). У данного блока две группы выводов: выводы 18 сигналов особой фазы и выводы 19 сигналов вида повреждения, которые и являются выводами устройства, реализующего предлагаемый способ. The structural scheme of the method consists of subtraction blocks 5-10, (subtracters), fundamental harmonics filters 11-13 (filters of orthogonal components), division blocks 14-16, and comparison block 17 having response characteristics (see Fig. 6). This block has two groups of conclusions: conclusions 18 of the signals of a special phase and conclusions 19 of signals of the type of damage, which are the conclusions of the device that implements the proposed method.
Блок 17 сравнения состоит из трех идентичных пороговых блоков 20-22 и логического блока 23. Каждый пороговый блок содержит по пять пороговых элементов 24-28, из них первые два элемента 24 и 25 задают минимальную уставку ηmin, вторые два элемента 26 и 27 - максимальную уставку ηmax и последний элемент 28 промежуточную уставку ηmid, а также логических элементов НЕ 29-31, И 32 и 33, ИЛИ 34. Логический блок 23 состоит из шести трехвходовых логических элементов ИЛИ 35-40. Первые три элемента 35-37 подключены каждый к выходам одного из пороговых блоков 20-22, а вторые три элемента 38-40 - к однотипным выводам всех трех пороговых блоков. У каждого порогового блока по три вывода, соответствующих разным типам замыканий: однофазному K(1), двухфазному К(2) или двухфазному на землю К(1,1), в то время как сам по себе каждый пороговый блок соответствует определенной фазе ν = A, B, C.Comparison block 17 consists of three identical threshold blocks 20-22 and logic block 23. Each threshold block contains five threshold elements 24-28, of which the first two elements 24 and 25 define the minimum setting η min , the second two elements 26 and 27 - the maximum setting is η max and the last element 28 is an intermediate setting of η mid , as well as logic elements NOT 29-31, AND 32 and 33, OR 34. Logic block 23 consists of six three-input logic elements OR 35-40. The first three elements 35-37 are each connected to the outputs of one of the threshold blocks 20-22, and the second three elements 38-40 are connected to the outputs of the same type of all three threshold blocks. Each threshold block has three outputs corresponding to different types of faults: single-phase K (1) , two-phase K (2) or two-phase to ground K (1,1) , while each threshold block itself corresponds to a certain phase ν = A, B, C.
В основу способа положены следующие предпосылки. The method is based on the following premises.
Пусть - комплексы основной гармоники тока произвольной фазы, измеренного в аварийном режиме, а - ток этой фазы в доаварийном режиме. Аварийная слагающая тока определяется как разность
= -. (1)
Безнулевые токи получаются удалением из фазных токов нулевой последовательности
. (2)
Безнулевые токи всех трех фаз уравновешены
++= 0. (3)
Аварийные слагающие безнулевых токов определяются в соответствии с (1) и (2)
= --; (4)
они также подчиняются соотношению (3).Let be - complexes of the fundamental harmonic current of an arbitrary phase, measured in emergency mode, and - current of this phase in pre-emergency mode. The emergency current component is defined as the difference
= - . (1)
Non-zero currents are obtained by removing zero sequence from phase currents
. (2)
Non-zero currents of all three phases are balanced
+ + = 0. (3)
The emergency components of non-zero currents are determined in accordance with (1) and (2)
= - - ; (4)
they also obey relation (3).
Предлагаемый способ оперирует разностными токами
Δ = -, (5) где ν - 1 и ν - 2 - обозначения фаз, отстающей и соответственно опережающей фазу ν , и относительными токами
= /. (6)
Соотношение (3) устанавливает следующие взаимосвязи между относительными токами разных фаз
= , = , (7) следовательно, независим только один из относительных токов, а раз так, то он и несет всю имеющуюся информацию о режиме контролируемой сети и в определении двух других токов нет необходимости, разве что для большей надежности распознавания характера повреждения.The proposed method operates with differential currents
Δ = - , (5) where ν - 1 and ν - 2 are the designations of phases lagging behind and correspondingly ahead of phase ν, and relative currents
= / . (6)
Relation (3) establishes the following relationships between the relative currents of different phases
= , = , (7) therefore, only one of the relative currents is independent, and if so, it carries all the available information about the mode of the monitored network and there is no need to determine the other two currents, unless for more reliable recognition of the nature of the damage.
Источники аварийных слагающих действуют в месте повреждения. Их можно представить в виде неизвестных источников тока . Источниками аварийных слагающих безнулевых токов являются неизвестные токи повреждения (см. фиг. 2). Схеме, в которой действуют эти токи, присуще важное свойство. Если линия и системы симметричны, то безнулевые токи действуют автономно, т. е. ток в начале линии определяется только током повреждения данной конкретной фазы и не зависит от токов других фаз (см. фиг. 3). Отсюда следует, что граничные условия, связывающие безнулевые токи в месте повреждения, автоматически распространяются и на аварийные слагающие безнулевых токов в любом другом месте.Sources of emergency components operate at the site of damage. They can be represented as unknown current sources . The sources of emergency components of non-zero currents are unknown fault currents. (see Fig. 2). The circuit in which these currents act has an important property. If the line and systems are symmetrical, then the non-zero currents act autonomously, i.e., the current at the beginning of the line is determined only by the fault current this particular phase and does not depend on the currents of other phases (see Fig. 3). It follows that the boundary conditions connecting non-zero currents in the place of damage automatically extend to the emergency components of non-zero currents in any other place.
Поскольку любая фаза линии может быть особой, вводят обозначения: ζ - особая фаза; ζ -1 - фаза, отстающая от особой; ζ -2 - фаза, опережающая особую. При однофазном замыкании имеют место граничные условия
= = 0, откуда с учетом (2), (3)
= = -0,5, а указанное выше свойство позволяет записать и для токов в начале линии
= = -0,5.Since any phase of the line can be special, the notation is introduced: ζ is a special phase; ζ -1 is the phase lagging behind the special one; ζ -2 is the phase ahead of the special one. With a single-phase circuit, boundary conditions
= = 0, whence, taking into account (2), (3)
= = -0.5 , and the above property allows you to write for currents at the beginning of the line
= = -0.5 .
В соответствии с (5), (6) получают разностные и относительные токи при однофазном замыкании
= -= 0.In accordance with (5), (6), differential and relative currents are obtained for a single-phase circuit
= - = 0.
= -= 1,5. (8)
= -= -1,5
= 0, = -3, = 3 , что подтверждает общую взаимосвязь между относительными токами (7). = - = 1,5 . (8)
= - = -1.5
= 0, = -3, = 3, which confirms the general relationship between relative currents (7).
При двухфазном замыкании
= 0, = -, а поскольку = 0,
то = 0
= -, следовательно, и в начале линии должны наблюдаться аварийные слагающие безнулевых токов
= 0
= -.With two-phase circuit
= 0, = - , and since = 0,
then = 0
= - therefore, at the beginning of the line, emergency components of nonzero currents should be observed
= 0
= - .
Соответственно определяются разностные и относительные токи (5), (6)
= -2
= (9)
=
∞, = 1, = -1, что также согласуется с (7).Accordingly, the difference and relative currents (5), (6) are determined
= -2
= (9)
=
∞, = 1, = -1, which also agrees with (7).
При двухфазном замыкании на землю взаимосвязи сложнее (см. фиг. 4). Общепринятая схемная модель повреждения, состоящая из двух одинаковых фазных сопротивлений Rв и земляного Rд. Граничному условию = 0 и равенству (3) отвечает комплексная схема замещения по фиг. 5. В схеме действуют ЭДС, равные напряжениям на соответствующих фазах в доаварийном режиме
= , = . (10)
Напряжения в том режиме симметричны, поэтому
= a, = , (11) где a= expj2 π /3. Кроме того, комплексная схема фиг. 5 содержит входные сопротивления прямой последовательности и нулевой , определяемые относительно места повреждения. Они так же неизвестны, как и параметры Rв и Rд, но диапазоны изменения суммарных сопротивлений
= +Rв, = +Rв+3Rд можно очертить, так как его границы поддаются оценке.With a two-phase earth fault, the relationship is more complicated (see FIG. 4). The generally accepted circuit model of damage, consisting of two identical phase resistances R in and earth R d . Boundary condition = 0 and equality (3) corresponds to the complex equivalent circuit of FIG. 5. In the circuit, EMFs equal to the voltages at the respective phases in the pre-emergency mode operate
= , = . (10)
The voltages in that mode are symmetrical, therefore
= a , = , (11) where a = expj2 π / 3. In addition, the integrated circuit of FIG. 5 contains direct sequence input impedances and zero defined relative to the place of damage. They are as unknown as the parameters R in and R d , but the ranges of variation of the total resistances
= + R in , = + R at + 3R d can be outlined, since its boundaries are measurable.
Расчет комплексной схемы замещения по фиг. 5 дает следующие значения безнулевых токов в месте повреждения
= -
= +
= - + , l а с учетом условий (10), (11)
= ·
= - +j+
= - -j+ , где К= КR+jK1= K α = Z0Σ / ZΣ . (12)
Разностные токи в месте повреждения
= j /
= - j+ , а относительные токи в силу сформулированного выше положения в месте измерения таковы же, как и в месте повреждения.The calculation of the complex equivalent circuit of FIG. 5 gives the following values of non-zero currents at the site of damage
= -
= +
= - + , l and taking into account conditions (10), (11)
= ·
= - + j +
= - -j + , where K = K R + jK 1 = K α = Z 0Σ / Z Σ . (12)
Differential currents at the fault location
= j /
= - j + , and relative currents, by virtue of the position stated above, at the measurement site are the same as at the damage site.
Первый из них
= j (1+2) или с учетом (12)
lζ *}l = + j (13)
aζ= ReI= -2 KI
bζ= Im = (1+2KR) (14)
Обращаем внимание на мнимые части комплексов относительных токов. По формулам (7) находим
bζ-1= Im = (15)
bζ-2= Im = . (16)
В (12) бесспорно лишь то, что KR>0, так как оба сопротивления и - активно-индуктивного характера
0<arg <90о, 0<arg <90о,
следовательно, из (14)
bζ>bζ min= . (17)
Значение bζmin достигается при KR= 0. Последнее предполагает, что
arg = 90o, arg = 0, - случай, возможный лишь чисто теоретически. Тем не менее, значение bζminнеобходимо знать, чтобы гарантировать минимальный уровень мнимой части относительного тока особой фазы. Как видно из (15), (16), мнимые части двух других относительных токов тоже положительны, но с ростом параметров | КI| и | KR| и, следовательно, с ростом также и параметров | aζ| и | bζ| параметры bζ-1 и bζ-2 уменьшаются. Значения aζ , при которых bζ-1 и bζ-2 достигают максимума, различаются
bζ - 1< bζ - 1, max = 4 / bζ (18)
при
aζ = -1, (19)
и
bζ - 2 < bζ - 2, max = 4 / bζ (20)
при
aζ = 1. (21)
Если, абстрагируясь от реальности, считать КI произвольной алгебраической величины, а КR - произвольной положительной величиной, то придется согласиться с тем, что значения (17) и (19) или (21) могут быть достигнуты одновременно, тогда
bζ-1,max= bζ-1,max= bmax= 4/= 2.31 и оказывается, что bmax> bζ min . Тогда в диапазоне значений
1,73<b<2,31 могут находиться мнимые части любого из трех относительных токов. Но в области b>2,31 может оказаться только значение bζ , а bζ - 1 и bζ - 2 - ни при каких обстоятельствах. Однако реально mod > mod , поэтому mod = K>1, в связи с чем при KR= 0 неправомерно считать | KI | <1. Выясняем, может ли реальное значение bζ - 1 или bζ - 2 достигать уровня при bζ = bζ min . Из (15) и (16) находим
,
откуда
| aζ| ≥ 2
или
K 1/ = 0.578.First one
= j (1 + 2 ) or taking into account (12)
l ζ *} l = + j (thirteen)
a ζ = R e I = -2 K i
b ζ = I m = (1 + 2K R ) (14)
We draw attention to the imaginary parts of the complexes of relative currents. By formulas (7) we find
b ζ-1 = I m = (fifteen)
b ζ-2 = I m = . (sixteen)
In (12), it is indisputable only that K R > 0, since both resistances and - active-inductive nature
0 <arg <90 o , 0 <arg <90 o
therefore, from (14)
b ζ > b ζ min = . (17)
The value of b ζmin is achieved at K R = 0. The latter suggests that
arg = 90 o , arg = 0, is a case that is possible only purely theoretically. Nevertheless, the value of b ζmin must be known in order to guarantee the minimum level of the imaginary part of the relative current of the special phase. As can be seen from (15), (16), the imaginary parts of two other relative currents are also positive, but with increasing parameters | To I | and | K R | and, therefore, with the growth of the parameters | a ζ | and | b ζ | the parameters b ζ-1 and b ζ-2 decrease. The values of a ζ at which b ζ-1 and b ζ-2 reach a maximum differ
b ζ - 1 <b ζ - 1, max = 4 / b ζ (18)
at
a ζ = -1, (19)
and
b ζ - 2 <b ζ - 2, max = 4 / b ζ (20)
at
a ζ = 1. (21)
If, abstracting from reality, we consider K I as an arbitrary algebraic quantity, and K R as an arbitrary positive quantity, then we have to agree that the values (17) and (19) or (21) can be achieved simultaneously, then
b ζ-1, max = b ζ-1, max = b max = 4 / = 2.31 and it turns out that b max > b ζ min . Then in the range of values
1.73 <b <2.31 can be imaginary parts of any of the three relative currents. But in the region b> 2.31, only the value of b ζ can turn out to be, and b ζ - 1 and b ζ - 2 - under no circumstances. However real mod > mod , therefore mod = K> 1, and therefore, for K R = 0, it is unlawful to consider | K I | <1. We find out whether the real value of b ζ - 1 or b ζ - 2 can reach the level for b ζ = b ζ min . From (15) and (16) we find
,
where from
| a ζ | ≥ 2
or
K 1/ = 0.578.
Для реальных сетей последнее условие вполне приемлемо, поэтому справедливо утверждение, что при двухфазном замыкании на землю уровень гарантированно разделяет значения параметра bζ , который превосходит , и параметров bζ - 1 , bζ - 2 , которые располагаются ниже этого уровня.For real networks, the latter condition is quite acceptable, therefore, the statement is true that with two-phase earth fault level guaranteed to share the values of the parameter b ζ , which exceeds , and parameters b ζ - 1 , b ζ - 2 , which are located below this level.
Подытоживая результаты, полученные для разных видов короткого замыкания, приходим к выводу, что относительный ток I
I
I
<I<∞ (24) можно утверждать, что произошло замыкание двух фаз на землю, и ν = ζ . Таким образом, на комплексной плоскости относительных токов зоны разных замыканий четко разграничены (см. фиг. 6): при однофазном замыкании зона локализована в окрестности начала координат, при двухфазном - все точки, достаточно удаленные от начала координат, а при двухфазном замыкании на землю конечная часть плоскости выше уровня j принадлежит току I
I
I
<I <∞ (24), it can be argued that two phases were shorted to ground, and ν = ζ. Thus, on the complex plane of the relative currents, the zones of different faults are clearly demarcated (see Fig. 6): in a single-phase fault, the zone is localized in the vicinity of the origin, in two-phase faults, all points are sufficiently far from the origin, and in two-phase fault to the ground part of the plane above level j belongs to current I
Реализация предлагаемого способа (см. фиг. 7) решает задачи выявления вида замыкания и особой фазы ζ , исходя из условий (22) - (24). Начальная операция - формирование аварийных слагающих токов - на структурной схеме по фиг. 7 не отражена. Одна из возможных реализаций этой операции - вычитание токов, сдвинутых во времени на период. Если доаварийный режим периодический, то результат совпадает с аварийной слагающей на протяжении первого периода после момента замыкания tK3:
iν p(t)= iν((t)-iν(t-T), tK3 ≅ t<tK3+T.The implementation of the proposed method (see Fig. 7) solves the problem of identifying the type of circuit and the special phase ζ, based on conditions (22) - (24). The initial operation — the formation of emergency component currents — is shown in the block diagram of FIG. 7 is not reflected. One of the possible implementations of this operation is the subtraction of currents shifted in time by a period. If the pre-emergency mode is periodic, then the result coincides with the emergency component during the first period after the moment of closing t K3 :
i ν p (t) = i ν ((t) -i ν (tT), t K3 ≅ t <t K3 + T.
Далее токи iAp, iBp, iCp рассматриваются как входные величины структурной схемы фиг. 7. Четвертый входной величиной служит ток нулевой последовательности io. Первая из операций, выполняемых данной структурой, - формирование безнулевых токов, осуществляемая блоками 5-7
i
i
Вторая операция - выделение основных гармоник безнулевых токов, осуществляемая фильтрами 11-13 ортогональных составляющих. Каждый фильтр выполнен с двумя выходами - по числу ортогональных составляющих, и выходные величины могут быть представлены в виде комплексов
I
= (I′ Bp -I′ Ap )/I′ Cp = aC+jbC
= (I′ Cp -I′ Bp )/I′ Ap = aA+jbA
= (I′ Ap -I′ Cp )/I′ Bp = aB+jbB.The second operation is the selection of the main harmonics of non-zero currents, carried out by filters of 11-13 orthogonal components. Each filter is made with two outputs - according to the number of orthogonal components, and the output values can be represented as complexes
I
= (I ′ Bp -I ′ Ap ) / I ′ Cp = a C + jb C
= (I ′ Cp -I ′ Bp ) / I ′ Ap = a A + jb A
= (I ′ Ap -I ′ Cp ) / I ′ Bp = a B + jb B.
Выходные сигналы блоков 14-16 - абсолютные значения активной и реактивной составляющих относительных токов | aν| , | bν| .The output signals of blocks 14-16 are the absolute values of the active and reactive components of the relative currents | a ν | , | b ν | .
Заключительные операции сравнения с уставками осуществляются блоком 17, где для наглядности каждый относительный ток обрабатывается автономно, причем проверки на присутствие каждого вида замыкания производятся параллельно. Каждый из сигналов | aν| , | bν| сравнивается с минимальной уставкой ηmin, задаваемой пороговыми элементами 24 и 25, и с максимальной уставкой ηmax, задаваемой элементами 26 и 27. Кроме того, сигналы | bν| сравниваются с уставкой ηmid= , задаваемой пороговым элементом 28. Если выполняются условия
| aν| < ηmin, | bν| < ηmin ,
эквивалентные (22) и означающие однофазное замыкание в фазе ν , то пороговые элементы 24 и 25 формируют на своих выходах сигналы низкого уровня, при этом элементы НЕ 28 и 30 формируют сигналы высокого уровня, которые вызывают срабатывание элемента И 32. Выходной сигнал этого элемента несет, таким образом, информацию об однофазном замыкании с особой фазой ν .The final operations of comparison with the settings are carried out by block 17, where for clarity, each relative current is processed independently, and checks for the presence of each type of circuit are performed in parallel. Each of the signals | a ν | , | b ν | compared with the minimum setting η min specified by the threshold elements 24 and 25, and with the maximum setting η max given by the elements 26 and 27. In addition, the signals | b ν | compared with setpoint η mid = defined by threshold element 28. If conditions are met
| a ν | <η min, | b ν | <η min ,
equivalent (22) and meaning a single-phase circuit in phase ν, then the threshold elements 24 and 25 form low-level signals at their outputs, while the elements HE 28 and 30 form high-level signals that cause the And 32 element to operate. The output signal of this element carries Thus, information on a single-phase circuit with a special phase ν.
Если же происходит междуфазное замыкание фаз ν -1 и ν -2, то хотя бы один из сигналов | aν| или | bν| , как это видно из (23), достигает высокого уровня, т. е. превосходит максимальную уставку ηmax. При этом срабатывает один из пороговых элементов 26 и 27 или быть может и тот, и другой. Как следствие, срабатывает элемент ИЛИ 34, подавая сигнал о двухфазном замыкании фаз ν -1 и ν -2 (особая фаза ν ). Кроме того, сигнал | bν| сравнивается в элементе 28 с промежуточной уставкой ηmid, в связи с чем данный элемент срабатывает всякий раз при выполнении условия
| b | > ηmid,
подавая при этом сигнал на один вход элемента И 33. Но на второй вход сигнал от элемента НЕ 31 поступает только в том случае, если не происходит срабатывания элемента ИЛИ 34. Таким образом, области срабатывания элементов 34 и 33 четко разграничены, элемент ИЛИ срабатывает, если
| аν| > ηmax или | bν| > ηmax,
а элемент И, если
ηmid, < | bν| < ηmax, ,
Первое адекватно (23), а второе - (24).If there is an interphase closure of the phases ν -1 and ν -2, then at least one of the signals | a ν | or | b ν | , as can be seen from (23), reaches a high level, i.e., exceeds the maximum setting η max . In this case, one of the threshold elements 26 and 27 is triggered, or maybe one and the other. As a result, the OR 34 element is triggered, giving a signal about the two-phase closure of the phases ν -1 and ν -2 (special phase ν). In addition, the signal | b ν | is compared in element 28 with an intermediate setting η mid , and therefore this element is activated whenever the condition
| b | > η mid ,
while giving a signal to one input of the AND 33 element. But to the second input, the signal from the NOT 31 element only comes if the OR 34 element does not work. Thus, the response areas of the elements 34 and 33 are clearly demarcated, the OR element is triggered, if
| and ν | > η max or | b ν | > η max ,
and the element And, if
η mid , <| b ν | <η max,,
The first is adequate (23), and the second is (24).
Каждый пороговый блок 20-22 дает сам по себе информацию об особой фазе поврежденной сети и, кроме того, несет внутри себя информацию о виде повреждения. Если внутри порогового блока фазы ν срабатывает один из элементов 32-34, то тем самым сообщается, что фаза ν - особая. Данное обстоятельство выявляют элементы ИЛИ 35-37 логического блока 23. Входы каждого из этих элементов ИЛИ подключены к выходам только одного порогового блока 20-22. В отличие от них элементы ИЛИ 38-40 выявляют вид замыкания, для чего входы каждого из этих элементов подключены к однотипным выходам всех трех пороговых блоков 20-22. Элемент 38 срабатывает, если в сети происходит однофазное замыкание, элемент 39 - двухфазное и элемент 40 - двухфазное на землю. Each threshold block 20-22 gives in itself information about the special phase of the damaged network and, in addition, carries within itself information about the type of damage. If one of the elements 32-34 is triggered inside the threshold block of phase ν, then it is reported that the phase ν is special. This circumstance is revealed by the OR elements 35-37 of the logical block 23. The inputs of each of these elements OR are connected to the outputs of only one threshold block 20-22. In contrast, OR 38-40 elements reveal the type of circuit, for which the inputs of each of these elements are connected to the outputs of all three threshold blocks 20-22 of the same type. Element 38 is triggered if a single-phase circuit occurs in the network, element 39 is two-phase and element 40 is two-phase to ground.
Благодаря использованию новых информационных параметров - относительных токов, обладающих свойством инвариантности (способностью одного тока полностью характеризовать состояние сети), предлагаемый способ разграничивает без методической погрешности однофазное и двухфазное замыкания, а также выявляет поврежденные фазы. Разграничение двухфазного замыкания на землю и без земли, хотя и не носит абсолютного характера, что невозможно принципиально, может быть рассчитано на любое значение переходного сопротивления путем подбора максимальной уставки. Thanks to the use of new information parameters - relative currents, which have the property of invariance (the ability of one current to fully characterize the state of the network), the proposed method distinguishes single-phase and two-phase faults without a methodical error, and also identifies damaged phases. The distinction between a two-phase short circuit to ground and without ground, although it is not absolute, which is impossible in principle, can be calculated for any value of the transition resistance by selecting the maximum setting.
(56) Авторское свидетельство СССР N 610224, кл. H 02 H 3/26, 1976. (56) Copyright certificate of the USSR N 610224, cl. H 02 H 3/26, 1976.
Авторское свидетельство СССР N 1417094, кл. H 02 H 3/26, 1987. USSR copyright certificate N 1417094, cl. H 02 H 3/26, 1987.
Авторское свидетельство СССР N 1001276, кл. H 02 H 3/26, 1981. USSR author's certificate N 1001276, cl. H 02 H 3/26, 1981.
Авторское свидетельство СССР N 1148071, кл. H 02 7/26, 1983. USSR copyright certificate N 1148071, cl. H 02 7/26, 1983.
Авторское свидетельство СССР N 1374324, кл. H 02 H 3/26, 1986. USSR author's certificate N 1374324, cl. H 02 H 3/26, 1986.
Лямец Ю. Я. К анализу переходных процессов в трехфазных цепях методом симметричных составляющих. Электричество, 1988, N 12, с. 57-60. Lyamets Yu. Ya. To the analysis of transients in three-phase circuits by the method of symmetrical components. Electricity, 1988, N 12, p. 57-60.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5040571 RU2006124C1 (en) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | Method of phase failure and kind of fault detection on power transmission line |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5040571 RU2006124C1 (en) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | Method of phase failure and kind of fault detection on power transmission line |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006124C1 true RU2006124C1 (en) | 1994-01-15 |
Family
ID=21603424
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5040571 RU2006124C1 (en) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | Method of phase failure and kind of fault detection on power transmission line |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2006124C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104280645B (en) * | 2014-10-28 | 2017-01-04 | 国家电网公司 | Single-phase fault property diagnosis method for power transmission line with shunt reactor |
RU2642506C1 (en) * | 2016-09-22 | 2018-01-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Релематика" | Method for recognition of faulty phases of electric transmission lines in open-phase earth short-circuit |
-
1992
- 1992-03-16 RU SU5040571 patent/RU2006124C1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104280645B (en) * | 2014-10-28 | 2017-01-04 | 国家电网公司 | Single-phase fault property diagnosis method for power transmission line with shunt reactor |
RU2642506C1 (en) * | 2016-09-22 | 2018-01-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Релематика" | Method for recognition of faulty phases of electric transmission lines in open-phase earth short-circuit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20120062239A1 (en) | Directional fault sectionalizing system | |
US4864453A (en) | Protective relay with selective phase selection for double lines | |
US4821137A (en) | Positive sequence distance relay for AC power transmission line protection | |
CN106771877B (en) | The determination method and apparatus of the position of failure point of system with non effectively earth ed neutral | |
Amiri et al. | Integrated protection scheme for both operation modes of microgrid using S-Transform | |
JPH0210651B2 (en) | ||
JPS60162317A (en) | Receiver for power line communication system | |
CN107431350A (en) | The traveling-wave protection of power transmission line | |
RU2006124C1 (en) | Method of phase failure and kind of fault detection on power transmission line | |
CN109613398B (en) | Fault direction discrimination method and discrimination element for high-voltage alternating current-direct current hybrid power grid | |
US3958153A (en) | Method and apparatus for fault detection in a three-phase electric network | |
EP0020047B1 (en) | Method and apparatus for fault identification in electric power transmission systems | |
RU2073876C1 (en) | Method for detecting ground fault in power transmission line | |
EP0316202A2 (en) | Selecting a faulty phase in a multi-phase electrical power system | |
RU2037246C1 (en) | Method of detection of injured phase and failure zone of power line | |
JP2957187B2 (en) | Secondary circuit disconnection detector for instrument transformer | |
RU2066511C1 (en) | Remote method for protection and automatic control of electric power transmission line | |
RU2031506C1 (en) | Method of determination of phase of power line with fault to ground | |
CN109193564B (en) | Locking method for preventing differential misoperation caused by reverse connection of CT (current transformer) polarities of balance winding | |
RU2035816C1 (en) | Method of fast-action remote protection of d c or a c power line by instantaneous currents and voltages | |
Elezzawy et al. | Smart Management Technique of Open Conductor Faults in Distribution Systems | |
Sekhar et al. | Logic based design of protection scheme for six phase system using detection of negative sequence currents | |
SU1365220A1 (en) | Arrangement for relay shorting protection of power line in incomplete-phase mode | |
SU1374324A1 (en) | Apparatus for locating faulty phases in three-phase a.c.mains | |
SU924784A1 (en) | Device for shaping differential-phase protection current |