RU2406204C1

RU2406204C1 - Method of arrangement and adjustment of high frequency directional relay line protection

Info

Publication number: RU2406204C1
Application number: RU2009133296/07A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Васильевич Шмойлов (RU); Анатолий Васильевич Шмойлов
Priority date: 2009-09-04
Filing date: 2009-09-04
Publication date: 2010-12-10

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: hardware operating at high voltage potential, and primary winding of power supply transformers are connected to each line end in parallel to the interval of each power wire. Voltage drop is measured from current flowing in this interval from each line end deep into the circuit. High carrying frequency generators are started for the given protected line to operate during each positive half-cycle of industrial current relative to line ends. Then voltage is supplied to opposite ends of fault wire and primary winding of power supply transformer is connected at each line end in parallel to power wire. The secondary windings are used to form electrically isolated d.c. outputs. Each power wire current is measured at each line ends by means of by-pass. Current exceeding levels are monitored. High-frequency signal is selected from the resultant current and high-frequency component is filtered out. As a result, pulses and logical signal of level exceeding are isolated by means of electronic and optical transformation. Rectangular pulses during industrial current half-cycles and logical signal on safe signal near earth are used as a pause between intervals, which are no less than the given value of industrial frequency period. In order to detect faulty line, logical pause signal exceeding the given value is logically multiplied by the exceeding signal of the given current value. The result is used to turn off switches of the given ends.

EFFECT: simplifying signal scaling, measuring and transformation operations for line power currents.

2 dwg

Description

Изобретение относится к релейной защите и может быть использовано для построения релейной защиты линий электрических сетей.The invention relates to relay protection and can be used to build relay protection of lines of electrical networks.

Известен способ построения и настройки дифференциально-фазной релейной защиты линии, выбранный в качестве прототипа, например линий 110-330 кВ [1. Шкаф дифференциально-фазной защиты линий типа ШЭ2607 081: Руководство по эксплуатации // Фирма ЭКРА 656453.029 РЭ, 2008. - 102 л.].There is a method of constructing and configuring differential-phase relay protection of the line, selected as a prototype, for example, lines 110-330 kV [1. Cabinet for differential-phase protection of lines of type ШЭ2607 081: Operation manual // Firm EKRA 656453.029 RE, 2008. - 102 l.].

Известный способ состоит в том, что сравнивают направления вторичных токов по концам линии относительно шин подстанций на этих концах путем фиксации существенно несовпадающих по углу практически противоположных положительных полупериодов промышленного тока при внешних коротких замыканиях (КЗ), для чего модулируют высокочастотный (ВЧ) сигнал генераторов несущей частоты на концах линии указанными положительными полупериодами промышленного тока и передают по силовым проводам линии на все ее противоположные концы, благодаря чему обеспечивают наличие высокой несущей частоты в течение как положительных, так и отрицательных полупериодов токов на всех концах линии, а при КЗ на линии вследствие совпадения положительных полупериодов промышленного тока противоположных концов с положительным полупериодом каждого конца линии или отсутствия токов КЗ от противоположных концов появляются паузы высокочастотного сигнала, которые являются признаками внутреннего КЗ на линии.The known method consists in comparing the directions of the secondary currents at the ends of the line relative to substation buses at these ends by fixing substantially opposite angles of practically opposite positive half-periods of the industrial current during external short circuits, for which the high-frequency (HF) signal of the carrier generators is modulated the frequencies at the ends of the line with the indicated positive half-periods of the industrial current and transmit along the power wires of the line to all its opposite ends, so that The presence of a high carrier frequency during both positive and negative half-periods of currents at all ends of the line, and during short-circuit on the line due to the coincidence of positive half-periods of the industrial current of opposite ends with a positive half-period of each end of the line or the absence of short-circuit currents from opposite ends, pauses of the high-frequency signal which are signs of internal fault on the line.

Недостатком существующего способа является необходимость сравнения вторичных токов, содержащих погрешности трансформаторов тока, которые являются нерегулярными и могут быть большими в переходных процессах. Другим недостатком этого способа является использование дорогостоящего высоковольтного оборудования измерительных трансформаторов, чтобы обеспечить работу контролирующей аппаратуры на безопасном потенциале, близком к потенциалу земли, а также силового и высоковольтного оборудования заградителей, конденсаторов связи и фильтров присоединения, специализированных панелей с источниками сигналов высокой несущей частоты.The disadvantage of the existing method is the need to compare secondary currents containing errors of current transformers, which are irregular and can be large in transients. Another disadvantage of this method is the use of expensive high-voltage equipment for measuring transformers to ensure that the control equipment operates at a safe potential close to the ground potential, as well as power and high-voltage equipment of traps, coupling capacitors and connection filters, specialized panels with high carrier frequency signal sources.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение операций масштабирования, измерения и преобразования сигналов о силовых токах линии, также формирования и передачи высокочастотных сигналов информационного обмена между комплектами на концах защищаемой линии путем выполнения данных операций непосредственно на высоковольтном потенциале каждого защищаемого провода фазы линии.The objective of the invention is to simplify the operations of scaling, measuring and converting signals about power currents of the line, as well as generating and transmitting high-frequency signals of information exchange between sets at the ends of the protected line by performing these operations directly on the high-voltage potential of each protected wire of the phase of the line.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в предлагаемом способе, так же как и в прототипе, передают высокочастотную несущую по проводам линии и используют для определения места КЗ на линии или вне ее дифференциально-фазный принцип модуляции указанной несущей положительными относительно схемы подключения аппаратуры на концах линии полупериодами силовых токов промышленной частоты.The solution to this problem is achieved by the fact that in the proposed method, as well as in the prototype, a high-frequency carrier is transmitted through the wire of the line and used to determine the location of the short circuit on the line or outside its differential-phase principle of modulating the specified carrier positive relative to the equipment connection circuit at the ends of the line half periods of power currents of industrial frequency.

Согласно изобретению на каждом конце защищаемой линии одновременно измеряют падение напряжения от протекания тока на промежутке силового высоковольтного провода фазы линии от каждого ее конца вглубь линии, и запускают генераторы заданной для защищаемой линии высокой несущей частоты для работы в течение каждого положительного полупериода промышленного тока относительно концов линии, и передают на противоположные концы поврежденного силового высоковольтного провода фазы линии, подключают параллельно этому проводу на каждом конце линии первичную обмотку трансформатора блока питания, а его вторичные обмотки используют для формирования электрически развязанных выходов постоянного тока, на каждом конце линии измеряют ток силового высоковольтного провода фазы с помощью или шунта, или байпаса, на потенциале высоковольтного провода фазы каждого конца линии контролируют превышение величиной этого тока заданной уставки, из полученного таким путем тока выделяют высокочастотный сигнал, отфильтровывают высокочастотную несущую, получая прямоугольные импульсы в течение полупериодов промышленной частоты, развязывают полученные импульсы и логический сигнал превышения величиной тока линии заданной уставки от высокого потенциала силового провода путем электронно-оптического преобразования, передачи оптического сигнала по оптоволоконной линии и обратного оптоэлектронного преобразования, полученные при этом прямоугольные импульсы в течение полупериодов промышленной частоты и логический сигнал на безопасном потенциале у земли используют в виде паузы между прямоугольными импульсами, не меньшей заданной величины периода промышленной частоты, для определения повреждения линии, логический сигнал паузы, превышающей заданную величину, логически умножают на сигнал превышения величиной тока линии заданной уставки, а результат используют для отключения выключателей линии данного конца.According to the invention, at each end of the protected line, the voltage drop from the current flow across the gap of the high-voltage power phase wire from each end of the line deep into the line is measured, and the generators of the high carrier frequency set for the protected line are run for operation during each positive half-period of the industrial current relative to the ends of the line , and transfer to the opposite ends of the damaged high-voltage power wire phase of the line, connect parallel to this wire at each end the primary winding of the transformer of the power supply, and its secondary windings are used to form electrically isolated DC outputs, the current of the high-voltage phase wire is measured at each end of the line using either a shunt or bypass, the excess of this value is monitored on the potential of the high-voltage phase wire of each end of the line current of a given setting, a high-frequency signal is extracted from the current obtained in this way, the high-frequency carrier is filtered off, receiving rectangular pulses for half-cycles of industrial frequency, the received pulses are decoupled and the logical signal of exceeding the current value of the line of the given setpoint from the high potential of the power wire by means of electron-optical conversion, transmission of the optical signal via the optical fiber line and inverse optoelectronic conversion, rectangular pulses obtained during half-periods of industrial frequency and logical a signal at a safe potential near the earth is used in the form of a pause between rectangular pulses of at least a given th magnitude of a power frequency, for determining damage to the line, the logical pause signal exceeding a predetermined value is logically multiplied by a signal exceeding the predetermined set current value line, and the result is used to turn off the switches of the line end.

Предлагаемый способ позволяет беспрепятственно использовать как наиболее отстроенный от помех дифференциально-фазный принцип (нереагирование на режимы качаний и неполнофазные режимы). Благодаря организации обмена информацией между комплектами защиты на концах линии по полному току провода каждой фазы устраняются аппаратурно-фильтровые погрешности, свойственные существующим высокочастотным фильтровым дифференциально-фазным защитам. Вследствие того что отработку операций предложенного способа осуществляют на потенциале высоковольтного силового провода фазы, фактически с первичными электрическими величинами, не требуется трансформация последних во вторичные величины и, следовательно, исключаются трансформаторы тока, а значит и их погрешности. Реализация генерации несущей частоты на потенциале высоковольтного силового провода фазы позволяет изменить и упростить традиционный способ передачи высокочастотного несущего сигнала по высоковольтным проводам. Вместо использования панелей с управляемыми источниками и приемниками сигналов высокой несущей частоты и другими приборами на потенциале земли, организации канала передачи с помощью высоковольтного оборудования (заградителей, емкостных делителей напряжения), фильтров присоединения на каждом конце линии, обеспечено непосредственно глухое соединение выводов генераторов высокой несущей частоты, находящихся на высоковольтном потенциале провода фазы на концах линии. Высокочастотный несущий сигнал заданной частоты благодаря этому свободно распространяется по проводу фазы всей сети, в том числе по проводу этой же фазы защищаемой линии, и величина его на каждом противоположном конце будет определяться параметрами линии до этого конца и сети, примыкающей к данному концу. Выявление тока этого сигнала осуществляется на высоковольтном проводе фазы каждого конца линии с помощью шунта или байпаса и частотно-фильтровой обработки на высоковольтном потенциале провода относительно заданной высокой несущей частоты. Изоляционная развязка обработанного сигнала от потенциала высоковольтного провода реализуется с помощью электронно-оптического преобразования, оптоволоконного канала (жилы или линии) и оптоэлектронного преобразования. Причем не каждого значения измеряемых токов, а после их обработки на высоковольтном потенциале без погрешностей трансформаторов тока и аппаратно-фильтровой погрешности и получения логического сигнала, который практически не восприимчив к погрешностям.The proposed method allows you to freely use as the most detuned from interference, the differential-phase principle (non-response to swing modes and incomplete phase modes). Due to the organization of the exchange of information between the protection sets at the ends of the line for the total current of the wire of each phase, the instrument-filter errors inherent in the existing high-frequency filter differential-phase protections are eliminated. Due to the fact that the development of the operations of the proposed method is carried out at the potential of a high-voltage power phase wire, in fact with primary electrical quantities, the transformation of the latter into secondary quantities is not required and, therefore, current transformers are excluded, and hence their errors. The implementation of the generation of the carrier frequency at the potential of the high-voltage power phase wire allows you to change and simplify the traditional way of transmitting the high-frequency carrier signal through high-voltage wires. Instead of using panels with controlled sources and receivers of high carrier frequency signals and other devices on the ground potential, organizing a transmission channel using high-voltage equipment (traps, capacitive voltage dividers), connection filters at each end of the line, a direct connection to the terminals of the high carrier frequency generators is provided located at the high voltage potential of the phase wire at the ends of the line. Due to this, the high-frequency carrier signal of a given frequency freely propagates through the phase wire of the entire network, including the wire of the same phase of the protected line, and its value at each opposite end will be determined by the parameters of the line to this end and the network adjacent to this end. The current of this signal is detected on the high-voltage phase wire of each end of the line using a shunt or bypass and frequency-filtering at the high-voltage potential of the wire relative to a given high carrier frequency. Isolation isolation of the processed signal from the potential of the high-voltage wire is realized by means of electron-optical conversion, a fiber optic channel (core or line) and optoelectronic conversion. Moreover, not every value of the measured currents, but after processing them at a high voltage potential without errors of current transformers and apparatus-filter errors and receiving a logical signal that is practically not susceptible to errors.

На фиг.1 представлена схема комплекта релейной защиты фазы линии на одном из ее концов по заявленному способу. На фиг.2 приведены кривые измеряемых и преобразуемых сигналов: а) при внешних КЗ относительно концов защищаемой двухконцевой линии и б) при внутреннем КЗ на этой линии.Figure 1 presents a diagram of a set of relay protection phase of the line at one of its ends according to the claimed method. Figure 2 shows the curves of the measured and converted signals: a) with external short circuit relative to the ends of the protected double-end line and b) with internal short circuit on this line.

На проводе фазы концевого участка 1 линии, соединяющего сборные шины 2 и выключатель 3, размещен комплект аппаратуры релейной защиты. Комплект содержит орган генерации несущей частоты и ее манипуляции 4 (ОГМ) положительным полупериодом промышленной частоты, байпас 5, датчика тока 6 (ДТ) несущей и промышленной частоты на высоковольтном потенциале, блок преобразователей 7 (НП) на потенциале земли, блок питания 8 (БП) на высоковольтном потенциале, аккумуляторную батарею 9 (АБ)), оптоволоконные линии 10 и 11. Орган генерации несущей частоты и ее манипуляции 4 (ОГМ) содержит двуханодный стабилитрон 12, операционный усилитель-компаратор 13 и генератор несущей частоты 14 (ГНЧ). Датчик тока 6 (ДТ) содержит непрерывный измерительный орган высокочастотного модулированного тока 15 (ИОВМ), релейный измерительный орган промышленного тока 16 (ИОПТ), фильтр выделения высокой несущей частоты 17 (ФВВЧ) из импульсов положительного полупериода промышленной частоты, фильтр режекции высокой несущей частоты 18 (ФРВЧ) и электронно-оптические преобразователи 19 (ЭОП1) и 20 (ЭОП2). Блок преобразователей 7 (НП) содержит оптоэлектронные преобразователи 21 (ОЭП1) и 22 (ОЭП2), блок сравнения времени совпадения с заданным 23 (СВСЗ), элемент заданного времени 24 (ЭЗВ), релейный элемент 25 (РЭ), двухвходовую комбинационную схемы 26 (И). Блок питания 8 (БП) включает первичную обмотку 27, сердечник 28, вторичные обмотки 29 и 30 трансформатора соответственно с включенными на их выходы электронные схемы выпрямления, сглаживания и стабилизации постоянного напряжения 31 (БПВ1) и 32 (БПВ2), в состав которых входят также аккумуляторы и реле обратного тока.On the phase wire of the end section 1 of the line connecting the busbars 2 and the switch 3, a set of relay protection equipment is placed. The kit contains an organ for generating a carrier frequency and manipulating it 4 (OGM) with a positive half-cycle of industrial frequency, bypass 5, a current sensor 6 (DT) of carrier and industrial frequency at a high voltage potential, a converter unit 7 (NP) at the ground potential, a power supply 8 (PSU ) at high voltage potential, the battery 9 (AB)), fiber optic lines 10 and 11. The carrier frequency generating and manipulation unit 4 (OGM) contains a two-anode zener diode 12, an operational amplifier-comparator 13, and a carrier frequency generator 14 (LFO). The current sensor 6 (DT) contains a continuous measuring body of high-frequency modulated current 15 (IOVM), a relay measuring body of industrial current 16 (IOPT), a filter for selecting a high carrier frequency 17 (HPF) from pulses of a positive half-cycle of an industrial frequency, a notch filter of a high carrier frequency 18 (HFDF) and electron-optical converters 19 (EOP1) and 20 (EOP2). The block of converters 7 (NP) contains optoelectronic converters 21 (OEP1) and 22 (OEP2), a unit for comparing the coincidence time with a predetermined 23 (SHSZ), a set time element 24 (EZV), a relay element 25 (RE), a two-input combinational circuit 26 ( AND). The power supply unit 8 (PSU) includes a primary winding 27, a core 28, secondary windings 29 and 30 of a transformer, respectively, with electronic circuits for rectifying, smoothing and stabilizing DC voltage 31 (BPV1) and 32 (BPV2) included in their outputs, which also include batteries and reverse current relays.

Входы органа генерации несущей частоты и ее манипуляции 4 (ОГМ), являющиеся одновременно неинвертирующим и инвертирующим входами операционного усилителя-компаратора 13, подключены через шунтирующий эти входы двуханодный стабилитрон 12 к концевому промежутку концевого участка 1 высоковольтного провода фазы линии между шиной 2 и точкой высоковольтного провода на заданную величину промежутка вглубь линии. Выход операционного усилителя-компаратора 13 через генератор несущей частоты 14 (ГНЧ) соединен непосредственно с шиной 2, от которой отходит концевой участок 1 высоковольтного провода фазы линии.The inputs of the carrier frequency generating body and its manipulation 4 (OGM), which are both non-inverting and inverting inputs of the operational amplifier-comparator 13, are connected through a two-anode zener diode 12 shunting these inputs to the end gap of the end portion 1 of the high-voltage line phase wire between the bus 2 and the point of the high-voltage wire by a given amount of space deep into the line. The output of the operational amplifier-comparator 13 through the carrier frequency generator 14 (LFO) is connected directly to the bus 2, from which the end section 1 of the high-voltage phase phase wire departs.

Параллельно другому концевому промежутку концевого участка 1 высоковольтного провода фазы линии между шиной 2 и точкой высоковольтного провода на другую заданную величину промежутка вглубь линии подключен байпас 5. В рассечку последнего включены непрерывный измерительный орган высокочастотного модулированного тока 15 (ИОВМ) и релейный измерительный орган промышленного тока 16 (ИОПТ), выходы которых соответственно через фильтр выделения высокой несущей частоты 17 (ФВВЧ), фильтр режекции высокой несущей частоты 18 (ФРВЧ), электронно-оптический преобразователь 19 (ЭОП1), оптоволоконную линию 10 и через электронно-оптический преобразователь 20 (ЭОП2), оптоволоконную линию 11, соединены с входами оптоэлектронных преобразователей 21 (ОЭП1) и 22 (ОЭП2). Выход оптоэлектронного преобразователя 21 (ОЭП1) соединен с одним из входов блока сравнения времени совпадения с заданным 23 (СВСЗ), другой вход которого соединен с выходом элемента заданного времени 24 (ЭЗВ), а выход через релейный элемент 25 (РЭ) - с одним из входов двухвходовой комбинационной схемы 26 (И), другой вход которой соединен с выходом оптоэлектронного преобразователя 22 (ОЭП2). Выход двухвходовой комбинационной схемы 26 (И) соединен с выключателем 3.Parallel to the other end gap of the end portion 1 of the high voltage wire of the phase of the line between the bus 2 and the point of the high voltage wire, a bypass 5 is connected to another specified amount of the gap deep into the line. A continuous measuring organ of high-frequency modulated current 15 (IOMM) and a relay measuring organ of industrial current 16 are included (IOPT), the outputs of which, respectively, through the filter of the allocation of high carrier frequency 17 (HPF), a notch filter of high carrier frequency 18 (HPF), electron-optical The first converter 19 (EOP1), the optical fiber line 10 and through the electron-optical converter 20 (EOP2), the optical fiber line 11 are connected to the inputs of the optoelectronic converters 21 (OEP1) and 22 (OEP2). The output of the optoelectronic converter 21 (OEP1) is connected to one of the inputs of the coincidence time comparison unit 23 (SVSZ), the other input of which is connected to the output of the preset time element 24 (EZV), and the output through the relay element 25 (RE) is connected to one of the inputs of the two-input combinational circuit 26 (I), the other input of which is connected to the output of the optoelectronic converter 22 (OEP2). The output of the two-input combinational circuit 26 (I) is connected to the switch 3.

Параллельно третьему концевому промежутку концевого участка 1 высоковольтного провода фазы линии между шиной 2 и точкой высоковольтного провода на третью заданную величину промежутка вглубь линии подключена первичная обмотка 27 блока питания 8 (БП). Выходы электронных схем выпрямления, сглаживания и стабилизации постоянного напряжения 31 (БПВ1) и 32 (БПВ2) блока питания 8 (БП) подключены для электропитания приборов соответственно датчика тока 6 (ДТ) и органа генерации несущей частоты и ее манипуляции 4 (ОГМ). Выход аккумуляторной батареи 9 (АБ) подключен для электропитания приборов блока преобразователей 7 (НП).Parallel to the third end gap of the end portion 1 of the high-voltage wire of the phase of the line between the bus 2 and the point of the high-voltage wire, the primary winding 27 of the power unit 8 (PSU) is connected to the third predetermined amount of a gap deep into the line. The outputs of the electronic circuits for rectification, smoothing and stabilization of direct voltage 31 (BPV1) and 32 (BPV2) of the power supply unit 8 (BP) are connected to power the devices, respectively, of the current sensor 6 (DT) and the carrier frequency generating body and its manipulation 4 (OGM). The output of the battery 9 (AB) is connected to power the devices of the converter unit 7 (NP).

Приборы органа генерации несущей частоты и ее манипуляции 4 (ОГМ), датчика тока 6 (ДТ) и блока питания 8 (БП) находятся под высоковольтным потенциалом защищаемого провода концевого участка 1 фазы линии. Электрические цепи компонентов этих блоков имеют незначительную изоляцию относительно высоковольтного провода. Приборы блока преобразователей 7 (НП), выключатель 3 и аккумуляторная батарея 9 (АБ) функционируют на низковольтном потенциале у земли.The devices of the carrier frequency generating body and its manipulation 4 (OGM), current sensor 6 (DT) and power supply unit 8 (BP) are under the high-voltage potential of the protected wire of the end section of the phase 1 line. The electrical circuits of the components of these units have little insulation relative to the high voltage wire. The devices of the converter unit 7 (NP), switch 3 and battery 9 (AB) operate at a low-voltage potential near the ground.

Реализация электронной части органа генерации несущей частоты и ее манипуляции 4 (ОГМ), датчика тока 6 (ДТ), блока преобразователей 7 (НП) и их составляющих: двуханодного стабилитрона 12, усилителя-компаратора 13, генератора несущей частоты 14 (ГНЧ), непрерывного измерительного органа высокочастотного модулированного тока 15 (ИОВМ), релейного измерительного органа промышленного тока 16 (ИОПТ), фильтра выделения высокой несущей частоты 17 (ФВВЧ), фильтра режекции высокой несущей частоты 18 (ФРВЧ), электронно-оптических преобразователей 19 (ЭОП1) и 20 (ЭОП2), оптоэлектронных преобразователей 21 (ОЭП1) и 22 (ОЭП2), блока сравнения времени совпадения с заданным 23 (СВСЗ), элемента заданного времени 24 (ЭЗВ), релейный элемента 25 (РЭ), двухвходовой комбинационной схемы 26 (И), электронных схем выпрямления, сглаживания и стабилизации постоянного напряжения 31 (БПВ1) и 32 (БПВ2) может быть осуществлена, например, на основе аналоговых компонентов Analog Device и на базе логических электронных элементов серии КР-1554 или ATMEL. Для построения электронно-оптического и обратного оптоэлектронного преобразований могут быть использованы электрические цепи соответственно со светодиодами и фотодиодами. Передача оптического сигнала от светодиодов к фотодиодам осуществляется по защищенным от оптических помех оптоволоконным жилам.Implementation of the electronic part of the carrier frequency generating body and its manipulation 4 (OGM), current sensor 6 (DT), converter unit 7 (NP) and their components: two-anode zener diode 12, amplifier-comparator 13, carrier frequency generator 14 (LFO), continuous measuring body of high-frequency modulated current 15 (IOVM), relay measuring body of industrial current 16 (IOPT), high-carrier frequency filter 17 (HPFM), high-carrier frequency notch filter 18 (HFMF), electron-optical converters 19 (EOP1) and 20 (Image intensifier tube 2 ), optoelectronic converters 21 (OEP1) and 22 (OEP2), a unit for comparing the coincidence time with a predetermined 23 (SHSZ), a set time element 24 (EZV), a relay element 25 (RE), a two-input combinational circuit 26 (I), electronic circuits Rectification, smoothing and stabilization of direct voltage 31 (BPV1) and 32 (BPV2) can be carried out, for example, on the basis of analog components of the Analog Device and on the basis of logical electronic elements of the KR-1554 or ATMEL series. To build electron-optical and inverse optoelectronic conversions, electrical circuits with LEDs and photodiodes, respectively, can be used. The transmission of the optical signal from the LEDs to the photodiodes is carried out via fiber optic cables protected from optical interference.

На фиг.2 скомпонованы на одной оси времени мгновенные падения напряжения на концевых промежутках концевых участков 1 защищаемого высоковольтного провода фазы двухконцевой линии 220 кВ от протекания токов по обоим концевым участкам 1 защищаемого высоковольтного провода фазы линии: сплошные синусоиды u₁ на одном конце и пунктирные синусоиды u₂ на другом конце при однополярном подключении и измерении относительно шин (концов) защищаемой линии: а) при внешнем и б) при внутреннем КЗ. Также представлен освобожденный от промышленной частоты сигнал u₁₇ (фиг.2) высокой несущей частоты на выходе фильтра выделения высокой несущей частоты из импульсов положительного полупериода промышленной частоты 17 (ФВВЧ) на одном из концевых участков 1 защищаемого высоковольтного провода фазы линии (фиг.1). В составе этого сигнала сплошные синусоиды большой амплитуды являются высокочастотными колебаниями генератора несущей частоты на одном конце линии, а синусоиды из точек меньшей амплитуды колебаниями генератора несущей частоты - на противоположном конце линии, ослабленной затуханием при передаче по защищаемому проводу. Наконец, показан сигнал u₁₈ огибающей высокочастотной несущей на выходе фильтра режекции высокой частоты 18 (ФРВЧ) (большая величина сигнала соответствует синусоидам несущей с большой амплитудой, т.е. генерируемой в комплекте на одном конце, а меньшая - генерируемой в комплекте на противоположном конце и переданной с затуханием на первый конец).In Fig. 2, instantaneous voltage drops at the end gaps of the end sections 1 of the protected high-voltage wire of the phase of the double-ended 220 kV line from the flow of currents along both end sections 1 of the protected high-voltage wire of the phase line are arranged on one axis of time: solid sinusoids u ₁ at one end and dashed sinusoids u ₂ at the other end with unipolar connection and measurement with respect to the tires (ends) of the protected line: a) with external and b) with internal short circuit. Also presented is a freed from industrial frequency signal u ₁₇ (FIG. 2) of a high carrier frequency at the output of a filter for extracting a high carrier frequency from pulses of a positive half-cycle of industrial frequency 17 (HPF) at one of the end sections 1 of the protected high-voltage line phase wire (FIG. 1) . As part of this signal, solid large-amplitude sinusoids are high-frequency oscillations of the carrier frequency generator at one end of the line, and sinusoids from points of lower amplitude by the carrier-frequency oscillations are at the opposite end of the line, attenuated by attenuation during transmission through the protected wire. Finally, the signal u _{18 of the} envelope of the high-frequency carrier at the output of the high-frequency rejection filter 18 (HFDF) is shown (a large value of the signal corresponds to sinusoids of the carrier with a large amplitude, i.e., generated in the set at one end, and a smaller one - generated in the set at the opposite end and transmitted with attenuation to the first end).

Сигналы u₁₇ и u₁₈, (фиг.2), представленные соответственно а) для внешнего КЗ и б) внутреннего КЗ защищаемой линии, существуют в течение положительного полупериода своего (сплошные линии) и противоположного (линии из точек) концов, определяемого направлением тока относительно каждого конца. При внутреннем КЗ на всех концах линии положительные полупериоды существуют в одно и то же время, т.е. совпадают, а при внешних КЗ они сдвинуты приблизительно на 180°. Неточности совпадения обусловлены передачей высокочастотного сигнала в течение положительного периода с противоположной стороны и погрешностями, возникающими при этом. Также передача высокочастотного сигнала противоположной стороны при внутреннем КЗ осуществляется через место КЗ, обусловливающее более существенное затухание.The signals u ₁₇ and u ₁₈ , (FIG. 2), presented respectively a) for the external short circuit and b) the internal short circuit of the protected line, exist for a positive half-period of its own (solid lines) and the opposite (line of dots) ends determined by the direction of the current relative to each end. With internal short circuit at all ends of the line, positive half-periods exist at the same time, i.e. coincide, and with external short-circuit they are shifted by approximately 180 °. Inaccuracies in coincidence are due to the transmission of a high-frequency signal during a positive period on the opposite side and the errors that arise. Also, the transmission of the high-frequency signal of the opposite side with internal short-circuit is carried out through the short-circuit location, causing a more significant attenuation.

В режимах сквозного тока рабочих состояний или при внешних КЗ (кривые а) фиг.2) первичные токи промышленной частоты одного и того физического направления проходят через однородные по материалу и одинаковые по длине промежутки обоих концов поврежденного провода и поэтому дают практически одинаковые падения напряжения u₁, u₂. Некоторые отличия падений напряжений на концевых промежутках обусловлены поперечными параметрами силового высоковольтного провода линии и конечной скоростью передачи электромагнитных сигналов по проводам. Поэтому видно отличие от 180° сдвига положительных синусоид промышленной частоты, высокочастотного сигнала u₁₇ и огибающей u₁₈ в положительные полупериоды разных концов. Данную картину обеспечивают органы генерации несущей частоты и ее модуляции 4 (ОГМ) на концевых промежутках поврежденного провода фазы каждого конца линии (фиг.1). В органах генерации несущей частоты и ее манипуляции 4 (ОГМ) каждого конца линии на входы операционного усилителя 13, работающего в режиме компаратора, подаются падения напряжения с концевых промежутков провода. Благодаря показанному подключению неинвертирующего и инвертирущего входов усилителя-компаратора 13 относительно сборных шин на всех концах защищаемого высоковольтного провода однозначно выделяются положительные полупериоды падений напряжений при направлении токов в проводах фаз от шин вглубь линии. Положительные и отрицательные полупериоды синусоидальных падений напряжений промышленной частоты на концевых промежутках поврежденного провода фазы противоположных концов линии при сквозном токе наглядно представлены кривыми а) фиг.2. Они подаются на входы операционных усилителей 13 через двуханодные стабилитроны 12 на каждом конце линии, которые обеспечивают ограничение их амплитуд. Усилитель-компаратор 13 на каждом конце линии настроен так, что в положительные полупериоды падения напряжения на одном конце u₁ (сплошные синусоиды) и на противоположном конце u₂ (пунктир) на выходе усилителей-компараторов 13 возникают логический сигнал единицы, а в отрицательный - нулевой логический сигнал. Таким образом, сигналы логической единицы в свой положительный полупериод силового тока по защищаемому проводу на каждом конце линии активизируют работу генераторов несущей частоты 14 (ГНЧ), а в отрицательный полупериод последние не работают. Такой режим работы генераторов несущей частоты 14 (ГНЧ) в отрицательные и положительный полупериоды тока промышленной частоты можно рассматривать как режим модуляции, а модулятором при этом является усилитель-компаратор 13. Благодаря включению в положительный полупериод генераторов несущей частоты 14 (ГНЧ) эти генераторы выдают сигналы высокочастотной несущей на защищаемый высоковольтный провод, которые распространяются по сети, в том числе по байпасу 5 на каждом конце линии. Поэтому в байпасе защищаемого провода фазы каждого конца линии кроме тока своего генератора протекает также ток от генератора противоположного конца, переданный по высоковольтному проводу в течение своего положительного полупериода. На каждом конце положительный полупериод зависит от направления тока. При рассматриваемом внешнем КЗ направление тока промышленной частоты на противоположном конце провода является противоположным. Поэтому положительный полупериод этой частоты будет сдвинут почти на 180°. Таким образом, ток, например, в промежутке одного конца и пропорциональный ему в байпасе 5 этого конца кроме синусоидальной составляющей промышленной частоты, которая обеспечивает падение напряжения u₁ (сплошные кривые), содержит также высокочастотную составляющую генератора несущей частоты 14 (ГНЧ) своего конца (сплошная большая высокочастотная синусоида) и высокочастотную составляющую противоположного конца (меньшая высокочастотная синусоида (кривая из точек), обусловленная затуханием при передаче с противоположного конца). Смесь этих токов в байпасе 5 проходит через непрерывный измерительный орган высокочастотного модулированного тока 15 (ИОВМ) и релейный измерительный орган промышленного тока 16 (ИОПТ), включенные в рассечку байпаса 5. Данные измерительные органы преобразуют названную смесь токов в напряжение. Подавляющей составляющей при этом являются синусоиды промышленной частоты, на значения которых наложены высокочастотные составляющие несущей своего и противоположного концов. Выход непрерывного измерительного органа высокочастотного модулированного тока 15 (ИОВМ) благодаря фильтру выделения высокой несущей частоты 17 (ФВВЧ) освобождается от промышленной частоты, и на выходе последнего имеет место высокочастотный сигнал u₁₇. Данный сигнал проходит через фильтр режекции несущей частоты 18 (ФРВЧ), на выходе которого формируется огибающая высокочастотного сигнала u₁₈ (в виде сигналов постоянного тока) в течение положительных полупериодов промышленной частоты со своего конца линии (большая сплошная величина) и противоположного конца (меньшая величина из точек). В полученном сигнале постоянного тока возникает небольшая пауза, обусловленная погрешностями при передаче высокочастотной несущей с противоположного конца. При отсутствии погрешностей паузы не должно быть. Электронный сигнал u₁₈ с выхода фильтра режекции несущей частоты 18 (ФРВЧ) поступает на электронно-оптический преобразователем 19 (ЭОП1), на выходе которого преобразуется в излучение. Через оптоволоконную линию 10 излучение с высоковольтного потенциала передается на оптоэлектронный преобразователь 21 (ОЭП1), находящийся на потенциале земли. На выходе преобразователя 21 (ОЭП1) лучистый сигнал преобразуется снова в электронный сигнал. Время паузы последнего сравнивается с заданным временем 3-4 мс, составляющим несколько меньшее четверти периода промышленного тока и вырабатываемым элементом заданного времени 24 (ЭЗВ). Время 3-4 мс вполне перекрывает возможные фазовременные погрешности при передаче модулированного положительными полупериодами промышленной частоты высокочастотного сигнала с противоположного конца линии при внешнем КЗ. Поэтому при заданном времени 3-4 мс сигнал на выходе блока сравнения времени совпадения с заданным 23 (СВНЗ) не позволит сработать релейному элементу 25 (РЭ) и на его выходе будет сигнал логического нуля.In the modes of the through current of operating states or with external short-circuit (curves a) of FIG. 2), primary currents of industrial frequency of the same physical direction pass through gaps of both ends of the damaged wire that are uniform in material and equal in length and therefore give almost identical voltage drops u ₁ , u ₂ . Some differences in voltage drops at the end gaps are due to the transverse parameters of the power high-voltage line wire and the finite transmission speed of electromagnetic signals through the wires. Therefore, a difference from the 180 ° shift of the positive sinusoids of industrial frequency, the high-frequency signal u ₁₇ and the envelope u ₁₈ to the positive half-periods of different ends is seen. This picture is provided by the bodies of the carrier frequency generation and its modulation 4 (OGM) at the end gaps of the damaged phase wire of each end of the line (Fig. 1). In the organs of generation of the carrier frequency and its manipulation 4 (OGM) of each end of the line to the inputs of the operational amplifier 13 operating in the comparator mode, voltage drops are applied from the end gaps of the wire. Due to the shown connection of the non-inverting and inverting inputs of the amplifier-comparator 13 relative to the busbars at all ends of the protected high-voltage wire, positive half-periods of voltage drops are unambiguously distinguished when the currents in the phase wires go from the busbars deep into the line. The positive and negative half-periods of sinusoidal voltage drops of industrial frequency at the end gaps of the damaged phase wire of the opposite ends of the line with a through current are clearly represented by curves a) of FIG. 2. They are fed to the inputs of operational amplifiers 13 through two-anode zener diodes 12 at each end of the line, which provide a limitation of their amplitudes. The amplifier-comparator 13 at each end of the line is configured so that in the positive half-periods of the voltage drop at one end u ₁ (solid sinusoids) and at the opposite end u ₂ (dashed line) at the output of the amplifier-comparators 13 a logical signal of unity appears, and in the negative - zero logic signal. Thus, the signals of a logical unit in their positive half-cycle of the power current through the protected wire at each end of the line activate the operation of the carrier frequency generators 14 (LFO), and the latter do not work in the negative half-cycle. This mode of operation of the carrier frequency generators 14 (LF) in the negative and positive half-periods of the industrial frequency current can be considered as a modulation mode, and the modulator is the amplifier-comparator 13. Due to the inclusion of the carrier frequency generators 14 (LFO) in the positive half-cycle, these generators give signals high-frequency carrier to the protected high-voltage wire, which are distributed over the network, including bypass 5 at each end of the line. Therefore, in the bypass of the protected phase wire of each end of the line, in addition to the current of its generator, current also flows from the generator of the opposite end, transmitted through the high-voltage wire during its positive half-cycle. At each end, a positive half-cycle depends on the direction of the current. With the external short circuit under consideration, the direction of the industrial frequency current at the opposite end of the wire is opposite. Therefore, the positive half-period of this frequency will be shifted by almost 180 °. Thus, the current, for example, in the interval of one end and proportional to it in the bypass 5 of this end, in addition to the sinusoidal component of the industrial frequency, which provides a voltage drop u ₁ (solid curves), also contains the high-frequency component of the carrier frequency generator 14 (LF) of its end ( solid large high-frequency sinusoid) and the high-frequency component of the opposite end (smaller high-frequency sinusoid (a curve of dots) due to attenuation during transmission from the opposite end). The mixture of these currents in bypass 5 passes through a continuous measuring body of high-frequency modulated current 15 (IOVM) and a relay measuring body of industrial current 16 (IOPT), included in the cut-out of bypass 5. These measuring bodies convert the named mixture of currents into voltage. The overwhelming component in this case is the industrial frequency sinusoids, the values of which are superimposed on the high-frequency components of the carrier of its and opposite ends. The output of the continuous measuring body of the high-frequency modulated current 15 (IOVM) due to the filter selection of the high carrier frequency 17 (HPF) is freed from the industrial frequency, and the output of the latter has a high-frequency signal u ₁₇ . This signal passes through the carrier frequency notch filter 18 (HFDF), the output of which is the envelope of the high-frequency signal u ₁₈ (in the form of DC signals) during positive half-periods of the industrial frequency from its end of the line (large solid value) and the opposite end (smaller value) from points). A small pause occurs in the received DC signal due to errors in the transmission of a high-frequency carrier from the opposite end. In the absence of errors, there shall be no pause. The electronic signal u ₁₈ from the output of the carrier frequency rejection filter 18 (HFDF) is fed to the electron-optical converter 19 (EOP1), the output of which is converted into radiation. Through the optical fiber line 10, the radiation from the high voltage potential is transmitted to the optoelectronic converter 21 (OEP1) located on the ground potential. At the output of the converter 21 (OEP1), the radiant signal is converted again into an electronic signal. The pause time of the latter is compared with a predetermined time of 3-4 ms, which is slightly less than a quarter of the industrial current period and the generated element of a given time 24 (ESW). A time of 3-4 ms completely covers possible phase-time errors when transmitting a high-frequency signal modulated by positive half-periods of the industrial frequency from the opposite end of the line with an external fault. Therefore, for a given time of 3-4 ms, the signal at the output of the unit for comparing the coincidence time with the given 23 (SVNZ) will not allow the relay element 25 (RE) to operate and there will be a logic zero signal at its output.

Релейный измерительный орган промышленного тока 16 (ИОПТ) срабатывает и вырабатывает логический сигнал единицы при превышении током байпаса заданной величины, которая в свою очередь больше максимального значения параметра реагирования рабочих режимов в 2,5 раза, как это предписывается руководящими указаниями релейной защиты для отключающих или пусковых релейных измерительных органов промышленных российских релейных комплексов с высокочастотным обменом информацией между комплектами аппаратуры на концах линии.The relay measuring device for industrial current 16 (IOPT) activates and generates a logic signal of a unit when the bypass current exceeds a predetermined value, which in turn is 2.5 times greater than the maximum value of the response parameter of operating modes, as prescribed by the guidelines for relay protection for tripping or starting relay measuring bodies of industrial Russian relay complexes with high-frequency information exchange between sets of equipment at the ends of the line.

Логический сигнал с выхода релейного измерительного органа промышленного тока 16 (ИОПТ) на высоковольтном потенциале поступает на электронно-оптический преобразователь 20 (ЭОП2), в котором преобразуется в излучение, передаваемое по оптоволоконной линии 11 на оптоэлектронный преобразователь 22 (ОЭП2), который функционирует на потенциале у земли. На выходе оптоэлектронного преобразователя 22 (ОЭШ) формируется логический сигнал нуль или единица, повторяющая логический сигнал на выходе релейного измерительного органа промышленного тока 16 (ИОПТ).The logic signal from the output of the relay measuring organ of industrial current 16 (IOPT) at a high voltage potential is fed to an electron-optical converter 20 (EOP2), which is converted into radiation transmitted via fiber optic line 11 to an optoelectronic converter 22 (OEP2), which operates on the potential near the ground. At the output of the optoelectronic converter 22 (OES), a logical signal of zero or one is formed, repeating the logical signal at the output of the relay measuring organ of industrial current 16 (IOPT).

Таким образом, при рассматриваемом сквозном токе: в рабочих режимах линии непрерывные измерительные органы высокочастотного модулированного тока 15 (ИОВМ) по цепи 17 (ФВВЧ), 18 (ФРВЧ), 19 (ЭОП1), 21 (ОЭП1), 23 (СВНЗ), 25 (РЭ), а релейные измерительные органы промышленного тока 16 (ИОПЧ) по цепи 20 (ЭОП2), 22 (ОЭП2) выдают на входы логического элемента И или комбинационной схемы 26 (И) нулевые логические сигналы и на выходе этой схемы имеет место также нулевой логический сигнал. При внешнем КЗ первая цепь по-прежнему выдает на вход комбинационной схемы 26 (И) нулевой сигнал, а вторая, как правило, выдает логическую единицу, т.к. при КЗ релейный измерительный орган промышленного тока 16 (ИОПТ) срабатывает. Однако на выходе комбинационной схемы 26 (И) будет по-прежнему нулевой сигнал, т.к. на один из входов этой схемы по цепи 15 (ИОВМ) 17 (ФВВЧ), 18 (ФРВЧ), 19 (ЭОП1), 21 (ОЭП1), 23 (СВНЗ), 25 (РЭ) приходит нулевой логический сигнал. Поэтому не будет никакого воздействия на выключатель 3.Thus, with the through current under consideration: in the operating modes of the line, continuous measuring bodies of high-frequency modulated current 15 (IOVM) along circuit 17 (high-frequency filter), 18 (high-frequency filter), 19 (EOP1), 21 (OEP1), 23 (SVNZ), 25 (RE), and the relay measuring organs of industrial current 16 (IOPCH) along the circuit 20 (EOP2), 22 (OEP2) give zero logical signals to the inputs of the logical element And or combinational circuit 26 (I) and the output of this circuit also has zero logical signal. With an external short circuit, the first circuit still gives a zero signal to the input of the combinational circuit 26 (I), and the second, as a rule, gives a logical unit, because during short circuit, the relay measuring body of industrial current 16 (IOPT) is triggered. However, the output of the combination circuit 26 (I) will still be a zero signal, because one of the inputs of this circuit in circuit 15 (IOVM) 17 (HPF), 18 (HPF), 19 (EOP1), 21 (OEP1), 23 (SVNZ), 25 (RE) receives a zero logic signal. Therefore, there will be no effect on switch 3.

При внутреннем КЗ на защищаемом проводе фазы линии первичные токи промышленной частоты на каждом конце линии (защищаемого провода фазы линии) проходят в одном и том же направлении к месту КЗ на линии относительно сборных шин каждого конца. Благодаря этому положительные полупериоды промышленных токов и падений напряжений на промежутках всех концов одного и того высоковольтного провода практически совпадают в токах и падениях напряжения. Отличие обусловлено разными расстояниями от концов линии до места КЗ, также отличиями сопротивлений от концов линии до источников промышленной частоты, посылающих токи КЗ через данные концы. Данные различия невелики, поэтому совпадения положительных полупериодов токов и падений напряжений на разных концах будут близкими. Кривые б) фиг.2 показывают, что бестоковая пауза увеличивается и при отсутствии погрешностей могла бы достигнуть полупериода промышленной частоты. Следовательно, пауза по цепи 15 (ИОВМ), 17 (ФВВЧ), 18 (ФРВЧ), 19 (ЭОП1), 10, 21 (ОЭШ), 23 (СВНЗ) увеличится и превысит заданное время на выходе 24 (ЭЗВ). На выходе блока сравнения времени совпадения с заданным 23 (СВНЗ) возникнет положительный сигнал, который при воздействии на релейный элемент 25 (РЭ) обеспечит логический сигнал, подаваемый на один из входов комбинационной схемы 26 (И). При внутреннем КЗ на линии благодаря большому току промышленной частоты по байпасу 5 на каждом конце линии произойдет срабатывание релейного измерительного органа промышленного тока 16 (ИОПТ) и логический сигнал единицы по цепи 16 (ИОПТ), 20 (ЭОП2), 11, 22 (ОЭП2) будет подан на другой вход комбинационной схемы 26 (И). Благодаря совместной подаче логических сигналов единицы на оба входа комбинационной схемы 26 (И) на выходе этой схемы возникнет также сигнал логической единицы, который, воздействуя на привод выключателя 3, обеспечит его отключение.With an internal short circuit on the protected phase phase wire, the primary currents of industrial frequency at each end of the line (the protected phase phase wire) pass in the same direction to the short circuit location on the line relative to the busbars of each end. Due to this, the positive half-periods of industrial currents and voltage drops at the gaps of all ends of the same high-voltage wire practically coincide in currents and voltage drops. The difference is due to different distances from the ends of the line to the location of the short circuit, as well as differences in resistances from the ends of the line to sources of industrial frequency that send short-circuit currents through these ends. These differences are small, so the coincidence of the positive half-periods of currents and voltage drops at different ends will be close. Curves b) of Fig. 2 show that the dead time pause increases and, in the absence of errors, could reach a half-period of industrial frequency. Consequently, the pause on the circuit 15 (IOVM), 17 (HPF), 18 (HPF), 19 (EOP1), 10, 21 (OES), 23 (SVNZ) will increase and exceed the specified time at the output 24 (ESV). At the output of the unit for comparing the coincidence time with a predetermined 23 (SVNZ), a positive signal will arise, which, when exposed to the relay element 25 (RE), will provide a logical signal supplied to one of the inputs of the combinational circuit 26 (I). With internal short circuit on the line, due to the large industrial frequency current by bypass 5, at each end of the line, the relay measuring organ of industrial current 16 (IOPT) and the unit logical signal on circuit 16 (IOPT), 20 (EOP2), 11, 22 (OEP2) will be fed to another input of the combinational circuit 26 (I). Due to the joint supply of logical signals of the unit to both inputs of the combinational circuit 26 (I), the output of this circuit will also generate a signal of the logical unit, which, acting on the drive of the switch 3, will ensure its shutdown.

Электропитание активных элементов органа генерации несущей частоты и ее манипуляции 4 (ОГМ) и датчика тока 6 (ДТ), находящихся на высоковольтном потенциале защищаемого высоковольтного провода, осуществлено от блока питания 8 (БП), функционирующего также на высоковольтном потенциале, т.е. потенциалы взаимодействующих компонентов устройства, реализующего заявленный способ, согласованы, что обеспечивает правильность и безопасность работы. Активные компоненты обобщенного блока преобразователей 7 (НП), находящиеся на потенциале земли, питаются от аккумуляторной батареи 9 (АБ), работающей на этом же потенциале.Power supply of the active elements of the carrier frequency generating organ and its manipulation 4 (OGM) and current sensor 6 (DT) located at the high voltage potential of the protected high voltage wire is carried out from a power supply unit 8 (BP), which also functions at a high voltage potential, i.e. the potentials of the interacting components of the device that implements the claimed method, agreed, which ensures the correctness and safety of work. The active components of the generalized block of converters 7 (NP), located on the ground potential, are powered by a rechargeable battery 9 (AB) operating at the same potential.

Падения напряжения на концевых промежутках концевых участков 1 высоковольтного защищаемого провода фазы линии определяются сопротивлениями этих промежутков и силовыми токами, протекающими по ним. Сопротивления проводов зависят от видов КЗ и увеличиваются при КЗ на землю. Расщепление проводов в фазе также повышает сопротивление каждого провода. Увеличение падений напряжений на концевых промежутках проводов благодаря стабилитрону 12 никаких помех в работе датчиков тока 6 (ДТ) на разных концах линии не вызывает. Поэтому при настройке целесообразно ориентироваться на наименьшее сопротивление прямой последовательности при симметричных и других свободных от нулевой последовательности видах КЗ. При этом длину концевых промежутков для падений напряжений на концах участка 1 высоковольтного защищаемого провода фазы линии следует принимать в пределах конструкторской целесообразности, например одного метра.The voltage drop at the end gaps of the end sections 1 of the high-voltage shielded wire phase of the line is determined by the resistances of these gaps and power currents flowing through them. Resistance wires depend on the types of short-circuit and increase when short-circuit to ground. Splitting the wires in phase also increases the resistance of each wire. The increase in voltage drops at the end gaps of the wires due to the zener diode 12 does not cause any interference with the operation of the current sensors 6 (DT) at different ends of the line. Therefore, when setting up, it is advisable to focus on the least resistance of the direct sequence with symmetrical and other types of short circuits free from zero sequence. At the same time, the length of the end gaps for voltage drops at the ends of section 1 of the high-voltage shielded wire phase of the line should be taken within the design feasibility, for example, one meter.

Затухание передачи сигнала несущей частоты при внешних КЗ следует учитывать при исправном состоянии высоковольтного защищаемого провода, т.к. передача высокочастотной несущей, модулированной положительными полупериодами падений напряжений промышленной частоты на противоположные концы линии, осуществляется через концы неповрежденного провода фазы линию. При внутреннем КЗ на линии передача несущей частоты с противоположных концов осуществляется через место КЗ. Поэтому затухание существенно увеличивается. Однако с точки зрения правильной работы защиты это обстоятельство является благоприятным, т.к. уменьшение амплитуды высокочастотного сигнала несущей частоты на противоположных концах линии вследствие затухания при передаче через КЗ снижает временную погрешность бестоковой паузы, приближая паузу к максимальному значению полупериода промышленной частоты при внутреннем КЗ.The attenuation of the transmission signal of the carrier frequency with external short-circuit should be taken into account when the high-voltage protected wire is in good condition, because transmission of a high-frequency carrier modulated by positive half-periods of voltage drops of industrial frequency to opposite ends of the line is carried out through the ends of the intact phase line wire. With an internal short circuit on the line, the carrier frequency is transmitted from opposite ends through the short circuit location. Therefore, attenuation increases significantly. However, from the point of view of the correct operation of the defense, this circumstance is favorable, since a decrease in the amplitude of the high-frequency signal of the carrier frequency at opposite ends of the line due to attenuation during transmission through a short circuit reduces the time error of a dead time pause, bringing the pause closer to the maximum value of the half-period of the industrial frequency with internal short circuit.

Благодаря представленному техническому решению по выявлению ВЧ сигнала через преобразование тока байпаса на высоковольтном потенциале каждого провода линии исключаются заградители, конденсаторы связи и фильтры присоединения традиционной организации ВЧ канала по проводам линии. Логика действия и недействия защиты по предлагаемому способу после существенного превышения силовым током промышленной частоты максимального рабочего тока линии становится более четкой и однозначной. Это обусловлено тем, что углы синусоидальных составляющих первичных токов и падений напряжений на концевых промежутках высоковольтного защищаемого провода фазы линии как при внешних, так и внутренних КЗ относительно вызывающих их ЭДС оказываются более выровненными и поэтому угловые погрешности указанных падений напряжений становятся меньшими. Действительно, при внешних КЗ сквозной ток определяется одной ЭДС и одним и тем же сопротивлением линии. Угловая погрешность при этом у токов и падений напряжений на концах линии вызвана только поперечными параметрами защищаемой линии, которые незначительны по сравнению с продольными параметрами короткозамкнутой цепи, и синусоиды падений напряжений на концевых промежутках высоковольтного защищаемого провода по концам линии будут расходиться практически на 180°. А при внутреннем КЗ токи и падения напряжения на концах линии будут определяться разными ЭДС и сопротивлениями примыкающих сетей к концам линии и разными сопротивлениями самой линии от шин к месту КЗ на линии. Однако удельные сопротивления примыкающих сетей и защищаемой линии как компоненты одной и той же высоковольтной сети будут практически одинаковыми. Поэтому практически с одинаковыми углами окажутся и сопротивления короткозамкнутых цепей для всех ЭДС за сопротивлениями примыкающих сетей и, следовательно, сами ЭДС и углы токов. Поэтому углы токов на концах линии и падений напряжений на концевых промежутках защищаемого силового провода также будут практически одинаковыми, т.е. практически совпадать. Показанные на фиг.2 возможные отклонения углов падений напряжений, пропорциональных токам на концах линии, при внешних КЗ - отклонение кривых а) от 180° и при внутренних КЗ - отклонение кривых б) от 0°, в реальных сетях и длин линий в большинстве случаев будут существенно меньше.Due to the presented technical solution for detecting an RF signal by converting the bypass current at the high voltage potential of each line wire, barriers, communication capacitors, and filters for connecting the traditional organization of the RF channel via line wires are eliminated. The logic of the action and inaction of the protection according to the proposed method after a significant excess of the maximum frequency of the line operating current by the power current of the industrial frequency becomes more clear and unambiguous. This is due to the fact that the angles of the sinusoidal components of the primary currents and voltage drops at the end gaps of the high-voltage shielded wire of the line phase both at external and internal short-circuits with respect to the emf causing them turn out to be more aligned and therefore the angular errors of the indicated voltage drops become smaller. Indeed, with external short-circuit, the through current is determined by one EMF and one and the same line resistance. In this case, the angular error in currents and voltage drops at the ends of the line is caused only by the transverse parameters of the protected line, which are insignificant in comparison with the longitudinal parameters of the short-circuited circuit, and the sinusoids of the voltage drops at the ends of the high-voltage protected wire at the ends of the line will diverge by almost 180 °. And with internal short-circuit, currents and voltage drops at the ends of the line will be determined by different EMF and the resistances of the adjacent networks to the ends of the line and by different resistances of the line itself from the buses to the short-circuit point on the line. However, the resistivities of the adjacent networks and the protected line as components of the same high-voltage network will be almost the same. Therefore, with almost the same angles, the resistance of the short-circuited circuits for all EMFs will be behind the resistances of the adjacent networks and, consequently, the EMF themselves and the current angles. Therefore, the angles of currents at the ends of the line and voltage drops at the end gaps of the protected power wire will also be almost the same, i.e. almost match. The possible deviations of the angles of voltage drops, proportional to the currents at the ends of the line shown in Fig. 2, for external short-circuit - deviation of curves a) from 180 ° and for internal short-circuit - deviation of curves b) from 0 °, in real networks and line lengths in most cases will be significantly less.

Отбираемый ВЧ сигнал в байпасе 5 является частью модулированных сигналов генераторов несущей частоты 14 (ГНЧ) своего и противоположных концов, т.к. ВЧ сигналы (токи) при выдаче их на линию распространяются по всей сети. Полезный ВЧ токовый сигнал на всех концах высоковольтного защищаемого провода фазы линии при внутреннем КЗ определяется распределением тока генераторов несущей частоты 14 (ГНЧ) между короткозамкнутой линией от каждого конца до места КЗ и соответствующими внешними примыкающими к концам сетями; при внешних КЗ - аналогично распределением тока генераторов несущей частоты 14 (ГНЧ) между короткозамкнутой цепью соответственно от удаленного и ближнего к месту КЗ конца линии до места КЗ. Распределение тока можно осуществлять приближенно по сосредоточенным параметрам. Распределенный таким образом ВЧ ток должен быть разделен на коэффициент затухания всей или части линии (при внутреннем КЗ) и умножен на коэффициент байпаса. Вследствие волнового распределения тока по пространству линии, случайного изменения параметров примыкающих сетей и мест КЗ на защищаемой линии и внешних элементах величина тока в байпасе будет существенно меняться. Поэтому целесообразно предусмотреть резонансное выполнение фильтра выделения высокой частоты 17 (ФВВЧ), что обеспечит наибольшую амплитуду ВЧ сигнала u₁₇, однако время паузы останется неизменным.The selected RF signal in the bypass 5 is part of the modulated signals of the generators of the carrier frequency 14 (LF) of its own and opposite ends, because HF signals (currents), when issued to the line, are distributed throughout the network. A useful HF current signal at all ends of the high-voltage shielded wire of the line phase with internal short circuit is determined by the current distribution of the carrier frequency generators 14 (LFO) between the short-circuited line from each end to the short circuit point and the corresponding external networks adjacent to the ends; with external faults - similarly to the current distribution of the carriers of the carrier frequency 14 (LFO) between the short-circuited circuit, respectively, from the end of the line that is remote and closest to the fault location to the fault location. The current distribution can be carried out approximately by lumped parameters. The RF current distributed in this way should be divided by the attenuation coefficient of all or part of the line (with internal short circuit) and multiplied by the bypass coefficient. Due to the wave distribution of current over the space of the line, accidental changes in the parameters of adjacent networks and fault locations on the protected line and external elements, the current value in the bypass will change significantly. Therefore, it is advisable to provide a resonant implementation of the high-frequency filter 17 (HPF), which will provide the greatest amplitude of the RF signal u ₁₇ , however, the pause time will remain unchanged.

Традиционный случай построения ВЧ защиты благодаря заградителю на каждом конце линии существенно снижает рандомизацию распределительных параметров примыкающих сетей и остаточной мощности ВЧ сигнала после его затухания в линии, и последняя в достаточно регулярном виде поступает через конденсатор связи в фильтр присоединения - измерительный орган приемника. Поэтому величина ВЧ напряжения в этом случае может обеспечить большую величину отношения сигнал - помехи по сравнению с аналогичным отношением ВЧ тока в байпасе, протекающего под действием ВЧ напряжения генератора несущей частоты 14 (ГНЧ) через указанный байпас. Однако данное превосходство не может быть радикальным, т.к. ВЧ токи на концах линии зависят не только от параметров примыкающих сетей, но также и окружающего эти сети эфира, что не может быть устранено заградителями.The traditional case of constructing RF protection thanks to a suppressor at each end of the line significantly reduces the randomization of the distribution parameters of the adjacent networks and the residual power of the RF signal after it attenuates in the line, and the latter in a fairly regular form passes through the coupling capacitor to the connection filter, the measuring organ of the receiver. Therefore, the magnitude of the RF voltage in this case can provide a larger signal-to-noise ratio compared to the same ratio of the RF current in the bypass flowing under the influence of the RF voltage of the carrier frequency generator 14 (VLF) through the specified bypass. However, this superiority cannot be radical, because The RF currents at the ends of the line depend not only on the parameters of the adjacent networks, but also on the ether surrounding these networks, which cannot be eliminated by traps.

Отличительной особенностью защит, построенных по заявленному способу, основанному на дифференциально-фазном принципе, является абсолютная отстроенность от неполнофазных, асинхронных режимов, качаний, передача высокочастотных сигналов для блокирования при внешних КЗ осуществляется только по неповрежденным проводам линии, а при внутреннем КЗ затухание ВЧ сигналов через место КЗ способствует лучшему обнаружению повреждения на линии.A distinctive feature of the protections built according to the claimed method based on the differential-phase principle is the absolute detuning from non-phase, asynchronous modes, swings, the transmission of high-frequency signals for blocking with external short-circuit is carried out only through undamaged wires of the line, and during internal short-circuit the attenuation of RF signals through short circuit location helps to better detect damage on the line.

Claims

A method of constructing and tuning high-frequency relay protection of a line, which consists in transmitting a high-frequency carrier along the wires of the line and using it to determine a short circuit on the line or outside its differential-phase principle of modulating the specified carrier positive with respect to the equipment connection circuit at the ends of the line with half-periods of industrial power currents frequency, characterized in that at the same time measure the voltage drop from the flow of current on the gap of the power high-voltage wire phase phase and from each end of the line into the line, the generators of the high carrier frequency specified for the protected line are started for operation during each positive half-period of the industrial current relative to the ends of the line and transferred to the opposite ends of the damaged high-voltage power wire phase of the line, connected in parallel to this wire at each end of the line the winding of the transformer of the power supply, and its secondary windings are used to form electrically isolated DC outputs at each end of the They measure the current of the high-voltage power wire of the phase using either a shunt or bypass, on the potential of the high-voltage wire the phases of each end of the line control the excess of the current value of the specified setting, the high-frequency signal is extracted from the current obtained in this way, the high-frequency carrier is filtered out, receiving rectangular pulses during half-periods of industrial frequency, the received pulses are decoupled and a logical signal of excess of the current value of the line of the preset setpoint from the high potential of the power wire An ode by means of electron-optical conversion, transmission of an optical signal via a fiber optic line and reverse optoelectronic conversion, the rectangular pulses obtained during this half-periods of industrial frequency and a logical signal at a safe potential near the earth are used as a pause between rectangular pulses, not less than a specified value of the industrial period frequency, to determine the damage to the line, the logical pause signal exceeding the specified value is logically multiplied by the excess signal elichinoy current setpoint line, and the result is used to turn off the switches of the line end.