RU2389116C1 - Method for acquisition of detecting criterion of short circuit on power transmission line in case of overload, oscillation and asynchronous mode in power system - Google Patents

Method for acquisition of detecting criterion of short circuit on power transmission line in case of overload, oscillation and asynchronous mode in power system Download PDF

Info

Publication number
RU2389116C1
RU2389116C1 RU2008150878/09A RU2008150878A RU2389116C1 RU 2389116 C1 RU2389116 C1 RU 2389116C1 RU 2008150878/09 A RU2008150878/09 A RU 2008150878/09A RU 2008150878 A RU2008150878 A RU 2008150878A RU 2389116 C1 RU2389116 C1 RU 2389116C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
short circuit
signal
short
circuit
phase
Prior art date
Application number
RU2008150878/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Александрович Мамаев (RU)
Виктор Александрович Мамаев
Ирина Юрьевна Седова (RU)
Ирина Юрьевна Седова
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет"
Priority to RU2008150878/09A priority Critical patent/RU2389116C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2389116C1 publication Critical patent/RU2389116C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

FIELD: electric engineering. ^ SUBSTANCE: according to method, electrical signal is generated from currents of three phases, for instance in power transmission line, in compliance with a certain rule, and as short circuit takes place on the line with transition process, the signal would contain an aperiodic component in its structure, which is used as detecting criterion indicating occurred short circuit. This detecting criterion may be discovered, for instance by available method of electric signal processing, as a result of which information signal is generated in the form of a certain decaying sinusoidal signal with permanent frequency fadd and which may be used in logics of according devices functioning, providing for proper operation of relay protection and automatics. ^ EFFECT: method reliability improvement. ^ 4 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам и устройствам, которые при возникновении короткого замыкания (КЗ) обеспечивают правильное функционирование некоторых типов релейной защиты и противоаварийной автоматики, например дистанционной защиты при КЗ на линии электропередачи в режиме перегрузки, синхронного качания или в режиме асинхронного хода в энергосистеме, а свободные переходные процессы при КЗ имеют апериодический затухающий характер из-за преобладания в системе пассивных элементов активно-индуктивного характера.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to methods and devices that, when a short circuit occurs (short circuit), ensure the proper functioning of certain types of relay protection and emergency automation, for example, distance protection during short circuit on a power line in overload mode, synchronous swing or in asynchronous mode in the power system, and free transients during short circuit have an aperiodic decaying character due to the predominance of passive elements of active-inductance in the system of a different nature.

Близкими по технической сущности предлагаемому изобретению являются способы и на их основе устройства предотвращения неправильных действий релейной защиты при перегрузках, качании и асинхронном режиме (устройство блокировки при качаниях - УБК) и использующие в качестве выявительного признака о возникновении КЗ появление тока обратной последовательности в фазных токах трехфазной системы напряжений или скорости приращения тока обратной последовательности. В отдельных случаях учитывается появляющийся при некоторых видах КЗ ток нулевой последовательности. Предполагается, что симметричному трехфазному КЗ предшествует несимметричное двухфазное КЗ, а правильное функционирование релейной защиты при допустимой несимметрии в системе электроснабжения в эксплуатационном режиме, при качании или асинхронном режиме обеспечивают соответствующим выбором параметра срабатывания реагирующего органа УБК [Барзам А.Б. Системная автоматика. Изд. 3-е, перераб. М.: Энергия, 1973. С.137-150.].Technically similar to the present invention are methods and, on their basis, devices for preventing incorrect actions of relay protection during overloads, swing and asynchronous mode (blocking device during swings - UBK) and using as an indication of the occurrence of short-circuit the appearance of a negative sequence current in three-phase phase currents voltage system or current increment rate of the negative sequence. In some cases, the zero-sequence current that appears with some types of short circuit is taken into account. It is assumed that a symmetric three-phase short circuit is preceded by an asymmetric two-phase short circuit, and the correct functioning of the relay protection with permissible asymmetries in the power supply system in the operational mode, during swing or asynchronous mode, is provided by the appropriate choice of the response parameter of the response device of the control gear [Barzam AB System Automation. Ed. 3rd, rev. M .: Energy, 1973. S.137-150.].

Способу по прототипу и УБК на его основе свойственны недостатки, в конечном итоге, снижающие чувствительность выявления возникновения КЗ, так как параметры срабатывания реагирующего органа УБК отстраивают: от тока обратной последовательности в условиях работы системы с допустимой электрической несимметрией; от небалансов, возникающих при качании и асинхронном режиме вследствие возможного значительного различия частот генерирующих источников в энергосистеме; от небалансов, обусловленных как отклонением от гармонической формы первичных токов в системе электроснабжения, так и форм токов во вторичных цепях трансформаторов тока, к которым подключено УБК; из-за проявляемой нелинейности трансформаторами тока в некоторых режимах их работы; из-за необходимости учитывать погрешности трансформаторов тока. Функционирующее на основе выявления электрической несимметрии в системе электроснабжения УБК имеет ограничение в применении при наличии мощных несимметричных потребителей электрической энергии, например однофазных; имеется вероятность в отказе работы УБК при одновременной работе контактов коммутационного аппарата, подающего напряжение на линию электропередачи с неубранной трехфазной закороткой; возможна некорректная работа входящего в структуру УБК фильтра соответствующей последовательности в условиях переходных процессов в системе электроснабжения при возникновении в ней КЗ [Фабрикант В.Л. Дистанционные защиты: Учеб. пособие для вузов. - М.: Высш. школа, 1978. С.189-208; Шнеерсон Э.М. Цифровая релейная защита. - М.: Энергоатомиздат, 2007. С.388-395].The prototype method and the UBC based on it have inherent disadvantages, ultimately, reducing the sensitivity of detecting the occurrence of short circuits, since the response parameters of the reacting UBC body are tuned up: from the reverse sequence current under the conditions of the system with acceptable electrical asymmetry; from unbalances that occur during swing and asynchronous mode due to a possible significant difference in the frequencies of the generating sources in the power system; from unbalances caused by both a deviation from the harmonic shape of the primary currents in the power supply system and the forms of currents in the secondary circuits of current transformers to which the UBC is connected; due to the non-linearity of current transformers in some modes of their operation; due to the need to take into account the errors of current transformers. Operating on the basis of detecting electrical asymmetry in the power supply system, the UBK has a limitation in use when there are powerful asymmetric consumers of electrical energy, for example, single-phase; there is a possibility of failure of the UBK during the simultaneous operation of the contacts of the switching apparatus supplying voltage to the power line with an unassembled three-phase short circuit; incorrect operation of the filter of the appropriate sequence included in the UBK structure under transient conditions in the power supply system when a short circuit occurs in it is possible [Fabrikant V.L. Remote Protection: Textbook. manual for universities. - M .: Higher. school, 1978. S.189-208; Schneerson E.M. Digital relay protection. - M .: Energoatomizdat, 2007. P.388-395].

Известно изобретение [Патент №2331154 (RU), МПК H03D 1/00, Н03С 1/00. Способ обработки электрического сигнала [Текст] / Мамаев B.A. (RU); заявитель и патентообладатель Северо-Кавказский государственный технический университет (RU). - № 20051124408/09; заявл. 01.08.2005; опубл. 10.08.2008. Бюл. № 22], согласно которому электрический сигнал, состоящий из двух составляющих, одна из которых является суммой гармоник, суммируют с дополнительным гармоническим сигналом, частота которого намного больше частоты входящей в сумму гармоник первой по номеру гармоники, возводят суммарный сигнал во вторую положительную степень и из полученного электрического сигнала выделяют электрический синусоидальный сигнал с частотой гармонического сигнала и по наличию этого сигнала идентифицируют в обрабатываемом электрическом сигнале его другую составляющую, которая является или апериодическим сигналом переходного процесса или постоянной составляющей.The invention is known [Patent No. 2311154 (RU), IPC H03D 1/00, H03C 1/00. The method of processing an electrical signal [Text] / Mamaev B.A. (RU); Applicant and patent holder North Caucasian State Technical University (RU). - No. 20051124408/09; declared 08/01/2005; publ. 08/10/2008. Bull. No. 22], according to which an electric signal consisting of two components, one of which is the sum of harmonics, is added to an additional harmonic signal, the frequency of which is much higher than the frequency of the first harmonics included in the sum of harmonics, the total signal is raised to the second positive degree and from of the received electric signal, an electric sinusoidal signal is emitted with the frequency of the harmonic signal and, by the presence of this signal, its other signal is identified in the processed electric signal which is either an aperiodic transient signal or a constant component.

Известна заявка на изобретение [Мамаев В.А. Способ обработки электрического сигнала. № 2008107783, заявл. 28.02.2008], в которой предложен способ повышения точности идентификации апериодического сигнала по известному изобретению [Патент № 2331154 (RU)].Known application for invention [Mamaev V.A. A method of processing an electrical signal. No. 2008107783, declared 02/28/2008], in which a method is proposed for increasing the accuracy of identification of an aperiodic signal according to the known invention [Patent No. 2331154 (RU)].

Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого изобретения, заключается в способе получения выявительного признака о возникновении КЗ, например, на линии электропередачи при перегрузках, качании и асинхронном режиме в энергосистеме и состоит в повышении технического уровня синтезируемого на его основе УБК релейной защиты за счет повышения чувствительности к появлению короткого замыкания в результате исключения необходимости выполнения каких-либо отстроек его функционирования от небалансов при перегрузке линии, качании и асинхронном режиме в энергосистеме, а также в обеспечении надежного выявления трехфазного КЗ на линии электропередачи, в том числе при одновременном замыкании контактов коммутационного аппарата, например, при ошибочной подаче напряжения на линию электропередачи с установленной на ней трехфазной закороткой.The technical result achieved by using the present invention consists in a method for obtaining a detecting sign of the occurrence of a short circuit, for example, on a power line during overloads, rocking and asynchronous mode in the power system and consists in increasing the technical level of relay protection synthesized based on it by increasing sensitivity to the appearance of a short circuit as a result of eliminating the need to perform any detuning of its functioning from unbalances when the line is overloaded , swinging and asynchronous operation in the power system, as well as ensuring reliable detection of three-phase faults on the power line, including when the contacts of the switching apparatus are closed at the same time, for example, when the voltage is incorrectly applied to the power line with a three-phase short circuit installed on it.

Указанный технический результат достигается тем, что предлагаемый способ получения выявительного признака о возникновении КЗ при качании и асинхронном режиме или режиме перегрузки основан на фиксации факта появления апериодической составляющей в специально сформированном электрическом сигнале при условии наличия апериодической составляющей хотя бы в одном из фазных токов трехфазной линии электропередачи при переходном процессе после возникновения КЗ, и по способу получения выявительного признака о возникновении КЗ не требуется выполнение каких-либо отстроек, свойственных способу по прототипу и устройству на его основе.The specified technical result is achieved by the fact that the proposed method of obtaining a detecting sign of the occurrence of short-circuit during rocking and asynchronous or overload mode is based on fixing the fact of the appearance of an aperiodic component in a specially formed electrical signal, provided that there is an aperiodic component in at least one of the phase currents of the three-phase power line in the transition process after the occurrence of a short circuit, and by the method of obtaining an identifying sign about the occurrence of short circuit the implementation of any detuning characteristic of the prototype method and a device based on it.

Отличительная особенность способа получения выявительного признака по предлагаемому изобретению заключается в том, что из мгновенных значений токов фаз линии электропередачи по определенному правилу формируют аналоговый электрический сигнал, например, некоторого входного напряжения uвх.кз(t), в структуре которого при возникновении любого вида КЗ на линии электропередачи появляется свободная составляющая u∑.ап.кз(t) переходного процесса, которую используют в качестве выявительного признака о возникновении КЗ на линии электропередачи, причем его наличие можно идентифицировать, например, с помощью селективного устройства, синтезированного по известному способу обработки электрического сигнала [Патент № 2331154 (RU)], при этом селективное устройство имеет один вход и один выход, причем на его вход подают сформированный по определенному правилу аналоговый электрический сигнал uвх(t), который при переходном процессе, сопровождающем возникновение КЗ, содержит апериодическую составляющую, а на выходе селективного устройства в этих условиях формируется выходной аналоговый сигнал uвых(t) в виде затухающего синусоидального сигнала, связанного с наличием выявительного признака в виде апериодической составляющей, появляющейся только при КЗ во входном сигнале uвх.кз(t), и по наличию этой составляющей делают заключение о возникновении любого вида КЗ на линии электропередачи в условиях перегрузки, качания и асинхронного режима в энергосистеме, при этом при идеальном функционировании селективного устройства идентификации апериодической составляющей по известному способу обработки электрического сигнала выходной аналоговый сигнал uвых.кз(t) имеет затухающую амплитуду Um.ап(t) со структуройThe distinguishing feature of a method for producing a mist feature of the present invention lies in the fact that from the instantaneous transmission line phase current values form an analog electric signal by a certain rule, for example, some input voltage vh.kz u (t), a structure in which in the event of any type of RS on the power line have a free component Σ.ap.kz u (t) of the transition process, which is used as a mist characteristic of a short-circuit on the line elektropereda and, and its presence can be identified, for example, using a selective device synthesized by a known method of processing an electrical signal [Patent No. 2331154 (RU)], while the selective device has one input and one output, and the input formed according to a certain rule analog electrical signal Rin u (t), which transient accompanying occurrence of short-circuit, comprises a DC component and the analog output is generated at the output of the selector under these conditions Igna O u (t) in the form of a damped sinusoidal signal associated with the presence of a mist in the form of feature DC component appearing only when the fault in the input signal vh.kz u (t), and the presence of this component conclude the occurrence of any type of short- power lines under conditions of overload, swing and asynchronous mode in the power system, while with the perfect functioning of the selective device for identifying the aperiodic component according to the known method of processing an electrical signal hydrochloric vyh.kz analog signal u (t) is decaying amplitude m.ap U (t) with the structure

Figure 00000001
Figure 00000001

а сам выходной аналоговый сигнал uвых.кз(t) изменяется по затухающему синусоидальному законуand the output analog signal u output short-circuit (t) itself changes according to a damped sinusoidal law

Figure 00000002
Figure 00000002

где Um.доп и ƒдоп - амплитуда и частота дополнительного гармонического сигнала, используемого в известном изобретении, причем затухающая амплитуда Um.ап(t) содержит в своей структуре выявительный признак о возникновении КЗ на линии электропередачи.where U m.dop and ƒ dop is the amplitude and frequency of the additional harmonic signal used in the known invention, and the damped amplitude U m.ap (t) contains in its structure a detecting sign of the occurrence of a short circuit on the power line.

Теоретической основой предлагаемого способа является получение при КЗ на линии электропередачи из трех напряжений ua.кз(t), ub.кз(t) и uc.кз(t) входного аналогового электрического сигнала uвх.кз, причем каждое из трех напряжений при КЗ пропорционально соответствующему первичному мгновенному значению iА.кз(t), iB.кз(t) и iC.кз(t) фазного тока короткого замыкания:The theoretical basis of the proposed method is to obtain, at a short circuit on a power line, three voltages u a.kz (t), u b.kz (t) and u c.kz (t) of an input analog electric signal u in.kz , each of three voltage at short circuit is proportional to the corresponding primary instantaneous value i A.kz (t), i B.kz (t) and i C.kz (t) of the phase short-circuit current:

Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005

и, в общем случае, каждый из токов фаз в условиях переходного процесса состоит из апериодической составляющей и принужденной составляющей, т.е.and, in the general case, each of the phase currents in a transient process consists of an aperiodic component and a forced component, i.e.

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

и путем суммирования этих трех напряжений получают входной аналоговый электрический сигнал uвх.кз(t), в общем случае состоящий из суммы двух электрических сигналов, первый из которых является суммарным апериодическим сигналом u∑.ап.кз(t), а второй является суммарным принужденным сигналом u∑.пр.кз(t), т.е.and by summing these three voltages, an input analog electric signal u input short-circuit (t) is obtained, in the general case consisting of the sum of two electrical signals, the first of which is the total aperiodic signal u ∑ a.s. short-circuit (t), and the second is the total forced signal u ∑.ex.c3 (t), i.e.

Figure 00000009
Figure 00000009

Figure 00000010
Figure 00000010

при этом в общем случае значения постоянных коэффициентов k1, k2 и k3 в выражениях (4) могут быть различные, но в конечном итоге такими, чтобы при любом виде КЗ обеспечивалось присутствие во входном сигнале uвх.кз(t), апериодической составляющей u∑.ап.кз(t), несущей информацию о возникновении переходного процесса при КЗ, в частности это имеет место, например, при равенстве всех трех коэффициентов по модулю, но среди которых, по крайней мере, один положителен, например k1=k, а два других могут быть или отрицательными, например k2=k3=-k, или один из этих двух положительный, а другой отрицательный.in this case, in the general case, the values of the constant coefficients k 1 , k 2 and k 3 in expressions (4) can be different, but ultimately such that, for any type of short circuit, the aperiodic presence in the input signal u input short circuit (t) is ensured component u ∑.ap.kz (t), which carries information about the occurrence of a transient during short-circuit, in particular, this occurs, for example, when all three coefficients are equal in absolute value, but among which at least one is positive, for example, k 1 = k, and the other two can be either negative, for example k 2 = k 3 = -k, or one of these two of them are positive and the other is negative.

Из полученного согласно предлагаемому изобретению входного аналогового электрического сигнала uвх.кз(t) поданного на вход селективного идентификатора апериодической составляющей, реализованного по известному способу идентификации апериодического сигнала, выделяют выходной синусоидальный затухающий по закону апериодической функции электрический сигнал, имеющий при возникновении КЗ на линии в условиях переходного процесса структуру, соответствующую выражению (2), и по наличию этого выходного сигнала делают вывод о присутствии выявительного признака, связанного с возникновением любого вида короткого замыкания на линии электропередачи в условиях перегрузки, качания и асинхронном режиме в энергосистеме.From the input analog electric signal u in.kz (t) received according to the invention, applied to the input of the selective identifier of the aperiodic component, implemented by the known method of identifying the aperiodic signal, an output sinusoidal electric signal decaying according to the law of the aperiodic function is selected, which has a short circuit on the line conditions of the transition process, the structure corresponding to expression (2), and the presence of this output signal concludes that the presence of Tel'nykh feature associated with the occurrence of any type of short circuit on the power line under overload conditions, and the asynchronous mode oscillation in the system.

Отличительной особенностью предлагаемого способа получения выявительного признака о КЗ является то, что, например, при междуфазном КЗ в системе трехфазного напряжения хотя бы в одном из фазных токов переходного процесса будет присутствовать апериодическая составляющая переходного процесса, так как моменту возникновения КЗ предшествует, например, трехфазный режим работы линии электропередачи с нагрузкой, и когда до возникновения, например, двухфазного КЗ по крайней мере в одной из поврежденных фаз линии до момента КЗ имелось не равное нулю мгновенное значение тока, которое и определит начальные условия протекания апериодического тока свободного процесса после возникновения КЗ и позволит согласно способу сформировать выявительный признак о возникновении КЗ в виде апериодической составляющей u∑.ап.кз(t), входящей в структуру напряжения uвх.кз(t) (5), и присутствие которого проявляется в появлении на выходе идентификатора затухающего синусоидального электрического сигнала uвых(t), который можно рассматривать как некоторый информационный сигнал, появление которого возможно только при наличии выявительного признака в виде апериодического сигнала u∑.ап.кз(t) в сигнале uвх.кз(t).A distinctive feature of the proposed method for obtaining a detection sign of faults is that, for example, with interphase faults in a three-phase voltage system, at least one of the phase currents of the transient process will have an aperiodic component of the transient process, since the moment of occurrence of the short circuit is preceded, for example, by a three-phase mode operation of the power line with a load, and when before the occurrence, for example, of a two-phase fault, at least in one of the damaged phases of the line until the fault was not equal zero the instantaneous current value, which will determine the initial conditions for the flow of the aperiodic current of the free process after the occurrence of a short circuit and allow, according to the method, to form a detecting sign of the occurrence of a short circuit in the form of an aperiodic component u ∑.ap.kz (t), which is included in the voltage structure u input (t) (5), and whose presence is manifested in the appearance at the output identifier damped sinusoidal electrical signal u O (t), which can be regarded as a data signal, whose appearance in It is possible only in the presence of a mist in the form of feature aperiodic Σ.ap.kz signal u (t) in the signal vh.kz u (t).

При определенных условиях предложенный способ может быть использован и при формировании выявительного признака о КЗ по наличию апериодических составляющих в фазных и линейных напряжениях трехфазной системы напряжений. Способ может быть использован как в системе с заземленной нейтралью, так и в системе с изолированной нейтралью.Under certain conditions, the proposed method can also be used in the formation of an indicative sign of fault by the presence of aperiodic components in phase and linear voltages of a three-phase voltage system. The method can be used both in a system with a grounded neutral and in a system with an isolated neutral.

На фиг.1а приведена простейшая электрическая система при двухфазном КЗ на линии связи W, состоящая из:On figa shows the simplest electrical system with a two-phase short circuit on the communication line W, consisting of:

- двух трехфазных синусоидальных источников энергии E А и Е Б с заземленными нейтралями и с разными, но постоянными частотами ƒА и ƒБ, причем принято ƒАБ, имеющие внутренние параметры - активные сопротивления и индуктивности соответственно RА, LА и RБ, LБ;- two three-phase sinusoidal energy sources E A and E B with grounded neutrals and with different but constant frequencies ƒ A and ƒ B , and it is accepted ƒ A > принято B having internal parameters - active resistances and inductances respectively R A , L A and R B , L B ;

- трехфазной линии электропередачи W с параметрами Rw и Lw, выполняющей функцию электрической связи между источниками энергии.- a three-phase power line W with parameters R w and L w, which performs the function of electrical communication between energy sources.

На линии W показано двухфазное КЗ между фазами А и В и условные направления токов iкз(А) и iкз(Б) к месту КЗ со стороны соответственно источников E А и Е Б.On the line W shows a two-phase fault between phases A and B and the conditional directions of the currents i KZ (A) and i KZ (B) to the fault location from the sources E A and E B, respectively.

На этой же фигуре показана возможная структура устройства блокировки от качаний 1, фиксирующая процессы при КЗ на отходящей от шин А линии W. На входы соответствующих линейных преобразователей 2, 3 и 4 соответственно с постоянными коэффициентами передачи k1, k2 и k3, например с коэффициентами передачи k1=k, k2=-k и k3=-k, поданы вторичные токи iA.кз(t), iB.кз(t) и iС.кз(t) от трансформаторов тока 5 соответствующих фаз А, В и С линии W. Напряжения ua.кз(t), ub.кз(t) и uс.кз(t) с соответствующих выходов преобразователей 2, 3 и 4 поступают на соответствующие три входа трехвходового сумматора 6, на выходе которого формируется входное напряжение uвх.кз(t), которое при КЗ имеет структуру согласно выражению (5). Это напряжение поступает на вход идентификатора 7 апериодической составляющей устройства, функционирующего согласно известному изобретению, на выходе которого при КЗ на линии электропередачи W получают электрический сигнал в виде затухающего синусоидального сигнала uвых.кз(t) со структурой согласно выражению (2). Наличие этого напряжения свидетельствует о появлении выявительного признака в напряжении uвх.кз(t) (см. (5)), что свидетельствует о возникновения КЗ на линии, а факт появления напряжения uвых.кз(t) может быть использован в алгоритме работы, например, релейной защиты линии электропередачи W для принятия мер по обеспечению правильного функционирования защиты в условиях перегрузки, качания и асинхронном режиме при КЗ.The same figure shows a possible structure of the anti-sway device 1, which fixes the short-circuit processes on the W-line departing from the buses A. To the inputs of the corresponding linear converters 2, 3 and 4, respectively, with constant transmission coefficients k 1 , k 2 and k 3 , for example with transmission coefficients k 1 = k, k 2 = -k and k 3 = -k, secondary currents i A.kz (t), i B.kz (t) and i C.kz (t) from current transformers 5 the corresponding phases A, B and C of the line W. Voltages u a.kz (t), u b.kz (t) and u s.kz (t) from the corresponding outputs of the converters 2, 3 and 4 are supplied to the corresponding three inputs and a three-input adder 6, at the output of which an input voltage u input short circuit (t) is formed, which during short circuit has a structure according to expression (5). This voltage is supplied to the input of the identifier 7 of the aperiodic component of the device operating according to the known invention, the output of which during short circuit on the power line W receives an electric signal in the form of a damped sinusoidal signal u output short circuit (t) with the structure according to expression (2). The presence of this voltage indicates the appearance of a detecting sign in the voltage u input short-circuit (t) (see (5)), which indicates the occurrence of short circuit on the line, and the fact that the voltage u output short-circuit (t) can be used in the operation algorithm , for example, relay protection of the power line W to take measures to ensure the correct functioning of the protection in conditions of overload, swing and asynchronous mode during short circuit.

На фиг.1б показано возможное изменяющееся взаимное положение векторов ЭДС Е А и E Б при качании (изменение угла δ(t)), а на фиг.1в - изменяющееся взаимное положение этих векторов при асинхронном режиме, когда один из этих векторов относительно другого перемещается в частном случае, с постоянным скольжением ωS:On figb shows a possible changing relative position of the EMF vectors E A and E B when swinging (changing the angle δ (t)), and on figv - changing relative position of these vectors in asynchronous mode, when one of these vectors relative to the other moves in a particular case, with constant slip ω S :

Figure 00000011
Figure 00000011

т.е. скольжение ωS определяется разностью частот Δƒ=ƒБА соответственно ЭДС E Б и Е А.those. the slip ω S is determined by the frequency difference Δƒ = ƒ BA respectively EMF E B and E A.

Приведенные на фиг.2 графики мгновенных значений электрических величин являются результатом компьютерного моделирования процессов в описанной выше простейшей энергосистеме с заземленной нейтралью, состоящей из двух трехфазных источников ЭДС Е А и E Б с разными частотами ƒА и ƒБ (фиг.1а) при имитации в условиях асинхронного режима возникновения самоустраняющегося двухфазного КЗ между фазами А и В на трехфазной линии электропередачи W, связывающей эти источники электрической энергии, причем для регистрации появления выявительного признака о возникновении КЗ на линии электропередачи использовалась компьютерная модель идентификатора 7 апериодической составляющей, при этом в основе синтеза этой модели использован известный способ обработки электрического сигнала [Патент № 2331154 (RU)].The graphs of instantaneous values of electrical quantities shown in Fig. 2 are the result of computer simulation of processes in the simplest grounded neutral system described above, consisting of two three-phase EMF sources E A and E B with different frequencies ƒ A and ƒ B (fig. 1a) when simulated under the conditions of an asynchronous mode of occurrence of a self-eliminating two-phase fault between phases A and B on a three-phase power line W connecting these sources of electrical energy, moreover, to detect the occurrence of an identifying recognition As for the occurrence of short circuit on the power line, a computer model of identifier 7 of the aperiodic component was used, while the synthesis of this model was based on the well-known method of processing an electrical signal [Patent No. 2331154 (RU)].

На фиг.2 приведены:Figure 2 shows:

- изменения мгновенных значений токов iA(t), iB(t) и iC(t) соответственно в фазах А, В и С линии электропередачи, текущих со стороны источника Е А, в условиях асинхронного режима (ƒБ > ƒА) при постоянном скольжении ωS=const до возникновения КЗ, на интервале времени существования КЗ (интервал времени 0 - t2), а именно токи iA.кз(t), iB.кз(t) и iС.кз(t) после самоустранения КЗ (при t>t2);- changes in the instantaneous values of currents i A (t), i B (t) and i C (t), respectively, in phases A, B and C of the power line, current from the source E A , under asynchronous conditions (ƒ B > ƒ A ) with a constant slip ω S = const before the occurrence of a fault, on the time interval of the existence of a fault (time interval 0 - t 2 ), namely, the currents i A.kz (t), i B.kz (t) and i C.kz ( t) after self-elimination of short circuit (at t> t 2 );

- графики мгновенных электрических величин, иллюстрирующие изменение входного напряжения uвх(t) до возникновения КЗ, на интервале существования КЗ и после самоликвидации КЗ, которое на интервале времени 0 - t1 существования переходного процесса после возникновения КЗ становится равным uвх.кз(t) со структурой согласно выражению (5), при этом оно содержит апериодическую составляющую u∑.ап.кз(t), присутствие которой является признаком возникновения любого вида КЗ на линии электропередачи W.- graphs of instantaneous electrical quantities illustrating the change in the input voltage u in (t) before the occurrence of a short circuit, on the interval of existence of a short circuit and after the self-liquidation of a short circuit, which in the time interval 0 - t 1 of the existence of a transient after the occurrence of a short circuit becomes equal to u short circuit (t ) with the structure according to expression (5), while it contains an aperiodic component u ∑.ap.kz (t), the presence of which is a sign of the occurrence of any type of short circuit on the transmission line W.

На этой же фигуре приведен график изменения затухающего синусоидального сигнала uвых.кз(t) с частотой ƒдоп и появляющегося на выходе идентификатора 7 (фиг.1а) апериодической составляющей, выполненного по известному способу обработки электрического сигнала, причем ƒдоп>>ƒA и fдоп>>fB. Время существования электрического сигнала uвых.кз(t) (интервал времени 0 - t1 на фиг.2) связано с продолжительностью протекания переходного процесса в короткозамкнутом контуре, определяемом двухфазным КЗ между фазами А и В и питаемым со стороны источником Е А (фиг.1а, токи iкз(А)).The same figure shows a graph of the variation of a damped sinusoidal signal u output.cf (t) with a frequency of ƒ extra and an aperiodic component appearing at the output of identifier 7 (Fig. 1a), made by the known method of processing an electric signal, and ƒ extra >> ƒ A and f add >> f B. The time of existence of the electric signal u output short-circuit (t) (time interval 0 - t 1 in Fig. 2) is associated with the duration of the transition process in a short-circuited circuit, determined by a two-phase short circuit between phases A and B and the source E A supplied from the side (Fig. .1a, currents i ks (A) ).

Из приведенной на фиг.2 зависимости для uвых.кз(t) следует, что на интервале времени, примерно соответствующем полутора колебаниям с частотой fА, огибающая напряжения uвых.кз(t) не отражает достоверно апериодический процесс протекания свободных затухающих составляющих, входящих в структуру токов iA.кз(t) и iB.кз(t), но факт появления электрического сигнала uвых.кз(t), функционально связанного с наличием апериодической составляющей u∑.ап.кз(t) в структуре электрического сигнала по (5), может быть использован в качестве выявительного признака короткого замыкания на линии электропередачи при перегрузке, качании и асинхронном режиме в энергосистеме. Отмеченная выше недостоверность отражения апериодического процесса через огибающую напряжения uвых.кз(t) на начальном интервале времени появления этого напряжения объясняется наличием переходного процесса в идентификаторе 7 апериодической составляющей, с помощью которого регистрируют факт наличия выявительного признака о КЗ в сигнале uвх.кз(t).From the dependence shown in Fig. 2 for u output short-circuit (t), it follows that in the time interval approximately corresponding to one and a half oscillations with frequency f A , the envelope of voltage u output short-circuit (t) does not reliably reflect the aperiodic process of the passage of free damped components, currents i A.kz (t) and i B.kz (t) entering the structure, but the fact of the appearance of an electric signal u output.kz (t), functionally related to the presence of an aperiodic component u ∑.ap.kz (t) in the structure electrical signal according to (5), can be used as a revealing sign short circuits on the power line in case of overload, the swing and the asynchronous mode in the power system. The aforementioned inaccuracy of the reflection of the aperiodic process through the envelope of the voltage u output short-circuit (t) in the initial time interval for the appearance of this voltage is explained by the presence of a transient process in identifier 7 of the aperiodic component, with the help of which the fact of the presence of a detecting sign of fault in the signal u input short-circuit ( t).

Предлагаемый способ получения выявительного признака о коротком замыкании на линии электропередачи при перегрузках, качании и асинхронном режиме в энергосистеме может быть реализован с использованием известных способов и приемов обработки аналоговых электрических сигналов, используемых в электронике и технике построения измерительных органов релейной защиты.The proposed method of obtaining a detecting sign of a short circuit on the power line during overloads, rocking and asynchronous mode in the power system can be implemented using known methods and techniques for processing analog electrical signals used in electronics and techniques for constructing measuring relay protection bodies.

Claims (1)

Способ получения выявительного признака короткого замыкания на линии электропередачи при перегрузке, качании и асинхронном режиме в энергосистеме трехфазного переменного тока, отличающийся тем, что формируют аналоговый электрический сигнал uвх.кз(t), являющийся суммой трех аналоговых электрических сигналов
uвх.кз.(t)=k1·iА.кз(t)+k2·iВ.кз(t)+k3·iС.кз(t),
где uвх.кз(t) - аналоговый электрический сигнал; k1, k2, k3 - постоянные коэффициенты; iА.кз(t), iВ.кз(t); iС.кз(t) - фазные токи линии при коротком замыкании на трехфазной линии электропередачи, причем постоянные коэффициенты k1, k2 и k3 выбирают такими, чтобы при всех видах коротких замыканий на линии, сопровождающихся протеканием хотя бы в одной из фаз линии тока короткого замыкания, вышеуказанный аналоговый электрический сигнал содержал в своей структуре апериодическую составляющую переходного процесса, и присутствие в сформированном электрическом сигнале uвх.кз(t) апериодической составляющей используют как выявительный признак, по наличию которого делают заключение о возникновении короткого замыкания на трехфазной линии электропередачи.
A method of obtaining a detecting sign of a short circuit on a power line during overload, swing and asynchronous mode in a three-phase alternating current power system, characterized in that an analog electrical signal u input short circuit (t) is formed, which is the sum of three analog electrical signals
u input (t) = k 1 · i.k.z. (t) + k 2 · i V.k.z (t) + k 3 · i S.k.z (t),
where u input circuit protection ( t) is an analog electrical signal; k 1 , k 2 , k 3 - constant coefficients; i A.kz (t), i V.kz (t); i S.kz (t) - phase currents of the line during a short circuit on a three-phase power line, and the constant coefficients k 1 , k 2 and k 3 are chosen such that for all types of short circuits on the line, accompanied by the flow of at least one of the phases short-circuit current line, said analog electrical signal contained in its structure a transient aperiodic component, and the presence in the generated electric signal vh.kz u (t) the aperiodic component is used as a mist sign by Nali which uw conclude the occurrence of a short circuit in the three-phase power line.
RU2008150878/09A 2008-12-22 2008-12-22 Method for acquisition of detecting criterion of short circuit on power transmission line in case of overload, oscillation and asynchronous mode in power system RU2389116C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008150878/09A RU2389116C1 (en) 2008-12-22 2008-12-22 Method for acquisition of detecting criterion of short circuit on power transmission line in case of overload, oscillation and asynchronous mode in power system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008150878/09A RU2389116C1 (en) 2008-12-22 2008-12-22 Method for acquisition of detecting criterion of short circuit on power transmission line in case of overload, oscillation and asynchronous mode in power system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2389116C1 true RU2389116C1 (en) 2010-05-10

Family

ID=42674044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008150878/09A RU2389116C1 (en) 2008-12-22 2008-12-22 Method for acquisition of detecting criterion of short circuit on power transmission line in case of overload, oscillation and asynchronous mode in power system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2389116C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2510768C1 (en) * 2012-11-13 2014-04-10 Закрытое акционерное общество "Курский электроаппаратный завод" (ЗАО "КЭАЗ") Method of protection from currents of remote short circuits

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2510768C1 (en) * 2012-11-13 2014-04-10 Закрытое акционерное общество "Курский электроаппаратный завод" (ЗАО "КЭАЗ") Method of protection from currents of remote short circuits

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bollen et al. Characterization of three-phase unbalanced dips (as easy as one-two-three?)
EP0241832B1 (en) Method and device for directional detection of a fault on a power transmission line
US7180300B2 (en) System and method of locating ground fault in electrical power distribution system
Chauhan et al. A novel distribution-level phasor estimation algorithm using empirical wavelet transform
RU2557017C2 (en) Fault identification and directional detection in three-phase power system
Zadeh et al. Combination of Kalman filter and least-error square techniques in power system
US20070136013A1 (en) Methods and systems for measuring a rate of change of requency
EP2698920A1 (en) Phase-locked loop
KR101952063B1 (en) Leakage current detection device
JP2018183034A (en) Protector for power supply system and system comprising the same
CN107276025A (en) Earth detector
Sidhu et al. A power transformer protection technique with stability during current transformer saturation and ratio-mismatch conditions
US8395871B2 (en) Device and method for detecting faulted phases in a multi-phase electrical network
KR101986036B1 (en) Protection relay device
RU2389116C1 (en) Method for acquisition of detecting criterion of short circuit on power transmission line in case of overload, oscillation and asynchronous mode in power system
JP6419492B2 (en) Disconnection detection device, disconnection detection method, and disconnection section identification system
US5710542A (en) Method of measuring the A.C. current in a conductor in an A.C. power transmission network
US20010013771A1 (en) Phase failure monitoring
Phadke et al. A Microcomputer Based Ultra-High-Speed Dostance Relay: Field Tests
EP2372376A1 (en) Method and arrangement for estimating angular frequency
US20130204551A1 (en) Apparatus for use in estimating a fault level in a network providing an electrical power supply to consumers
Pigazo et al. $3\phi-3w $ Signal Model for Power System Harmonics and Unbalance Identification Using Kalman Filtering
JP2011045215A (en) Ground fault distance protective relay device
RU57018U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THE LOCATION OF DAMAGE TO THE ELECTRICAL VOLTAGE NETWORK OF 6 (10) -35 KV WITH ISOLATED OR COMPENSATED NEUTRAL
JP2997525B2 (en) Disconnection / open phase detection device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101223