RU2529684C2 - Method of selective protection from earth-faults in electrical network with small earth-fault currents - Google Patents

Method of selective protection from earth-faults in electrical network with small earth-fault currents Download PDF

Info

Publication number
RU2529684C2
RU2529684C2 RU2012137331/07A RU2012137331A RU2529684C2 RU 2529684 C2 RU2529684 C2 RU 2529684C2 RU 2012137331/07 A RU2012137331/07 A RU 2012137331/07A RU 2012137331 A RU2012137331 A RU 2012137331A RU 2529684 C2 RU2529684 C2 RU 2529684C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
currents
signal
current
earth
base signal
Prior art date
Application number
RU2012137331/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012137331A (en
Inventor
Александр Витальевич Булычев
Владимир Николаевич Козлов
Александр Валерьевич Агельский
Владимир Святославович Петров
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "НПП Бреслер" (ООО "НПП Бреслер")
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 Общество с ограниченной ответственностью "НПП Бреслер" (ООО "НПП Бреслер") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "НПП Бреслер" (ООО "НПП Бреслер")
Priority to RU2012137331/07A priority Critical patent/RU2529684C2/en
Publication of RU2012137331A publication Critical patent/RU2012137331A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2529684C2 publication Critical patent/RU2529684C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention is used in electrical engineering. According to the method the zero-sequence currents of all outgoing connections are measured, the connection currents exceeding a minimum established level are selected, the phase shifts of zero-sequence currents of all outgoing connections with reference to the base signal are determined, the signal with minimum phase shift with reference to the base signal is determined, the decision is made regarding the feeder, where the current has minimum phase shift, is damaged, meanwhile the instantaneous values of zero-sequence currents of all connections are summarised, and the base signal is formed on the basis of this sum. In case of presence in the network of earthing inductor, resistor or their combination, the current in the grounding circuit is measured, and this current in the grounding circuit, is accepted as a base signal.
EFFECT: reliability improvement.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики, в частности, к релейной защите, обеспечивающей выявление присоединений с однофазным замыканием на землю в электрической сети с изолированной или заземленной через индуктивное, активное или активно-индуктивное сопротивление нейтралью.The invention relates to the field of electrical engineering and electric power industry, in particular, to relay protection, providing detection of connections with a single-phase earth fault in an electrical network with isolated or grounded through inductive, active or active-inductive neutral resistance.

В релейной защите используется способ определения поврежденного присоединения при однофазных замыканиях на землю в сетях с изолированной нейтралью или нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор или резистор, основанный на сравнении величин токов нулевой последовательности в каждом фидере [1]. Но токи, возникающие при замыкании на землю на поврежденных и неповрежденных элементах, особенно в компенсированной сети, обладают недостаточно четкими и устойчивыми различиями.In relay protection, a method is used to determine the damaged connection during single-phase earth faults in networks with isolated neutral or neutral, grounded through an arcing reactor or resistor, based on a comparison of the values of zero sequence currents in each feeder [1]. But the currents that occur when an earth fault occurs on damaged and undamaged elements, especially in a compensated network, do not have sufficiently clear and stable differences.

Также известен способ направленной защиты от однофазных замыканий на землю в распределительных сетях переменного тока, который реализован в устройстве для направленной защиты нулевой последовательности от однофазных замыканий на землю [2]. В соответствии со способом измеряют разность фаз между сигналами тока и напряжения нулевой последовательности на рабочей частоте сети, сравнивают результаты измерений с заданным интервалом углов сдвига фаз. Указанный способ имеет такой недостаток, как низкая надежность цепей напряжения, при неисправности которых метод теряет свойство направленности.Also known is a method of directional protection against single-phase earth faults in AC distribution networks, which is implemented in a device for directional protection of a zero sequence from single-phase earth faults [2]. In accordance with the method, the phase difference between the current and voltage signals of the zero sequence at the operating frequency of the network is measured, the measurement results are compared with a given interval of phase angle angles. The specified method has such a disadvantage as low reliability of voltage circuits, in case of malfunction of which the method loses its directivity property.

Наиболее близким техническим решением является способ быстродействующей селективной защиты от однофазных замыканий на землю [3], использующий только направления токов нулевой последовательности присоединений относительно тока питающего фидера. При этом отсутствует необходимость в непосредственном измерении величины токов и выборе соответствующих уставок, как это принято в других защитах. Суть алгоритма заключается в том, что знаки тока нулевой последовательности в отходящих присоединениях по отношению к знаку тока питающего фидера, кодируются как логическая единица при совпадении знаков сравниваемых токов или как логический ноль при их не совпадении или малом уровне токов присоединений.The closest technical solution is the method of high-speed selective protection against single-phase earth faults [3], using only the directions of the currents of the zero sequence of connections relative to the current of the feeder. At the same time, there is no need to directly measure the magnitude of the currents and select the appropriate settings, as is customary in other protections. The essence of the algorithm is that the signs of the zero sequence current in the outgoing connections with respect to the sign of the current of the supply feeder are encoded as a logical unit when the signs of the compared currents coincide or as a logical zero if they do not match or the connection currents are low.

Мгновенные значения сигналов от датчиков тока нулевой последовательности отходящих линий перемножаются с мгновенным значением от датчика тока нулевой последовательности, питающего узел линии. Время интегрирования выбирается из условия отстройки от помех, например, вызванных коммутациями сети. Положительный сигнал на выходе указывает на совпадение знаков токов, отрицательный - на их несовпадение. Кодирование сигналов осуществляется путем сравнения каждого с уставкой небаланса тока нулевой последовательности, выбранной в зависимости от типа датчиков, и параметров защищаемой распределительной сети. Если значение сигнала меньше или равно уставке, то он принимается равным нулю, если больше, то сигнал нормируется до значения 1. Поврежденным считается отходящий фидер, кодирование результата произведения которого дает единицу при условии, что кодирование остальных дает нуль.The instantaneous values of the signals from the zero sequence current sensors of the outgoing lines are multiplied with the instantaneous value from the zero sequence current sensor supplying the line node. The integration time is selected from the conditions of detuning from interference, for example, caused by network switching. A positive signal at the output indicates the coincidence of the signs of the currents, a negative signal indicates their mismatch. The coding of signals is carried out by comparing each with a zero sequence current unbalance setting, selected depending on the type of sensors, and the parameters of the protected distribution network. If the signal value is less than or equal to the setting, then it is assumed to be zero, if it is more, then the signal is normalized to a value of 1. Damaged is considered to be an outgoing feeder, the encoding of the result of which gives one, provided that the encoding of the others gives zero.

Однако известный способ не позволяет выявить поврежденное присоединение при потере питания со стороны ввода, ток которого используется как базовый сигнал, или переводе питания на другой источник, устройство теряет свою функцию направленности. При потере направленности защита может некорректно сработать при замыкании на землю на одном из присоединений, т.к. токи, возникающие при замыкании на землю на поврежденных и неповрежденных элементах, особенно в компенсированной сети, обладают недостаточно четкими и устойчивыми различиями.However, the known method does not allow to detect a damaged connection when the power is lost on the input side, the current of which is used as the basic signal, or when the power is transferred to another source, the device loses its directivity function. In case of loss of direction, the protection may not work correctly when it is shorted to ground at one of the connections, because currents arising from earth faults on damaged and undamaged elements, especially in a compensated network, have insufficiently clear and stable differences.

Целью предложенного способа является повышение надежности направленной защиты от замыканий на землю за счет использования независимого базового сигнала.The aim of the proposed method is to increase the reliability of directional protection against earth faults through the use of an independent base signal.

Поставленная цель достигается тем, что при определении присоединения с однофазным замыканием на землю для оценки фазовых сдвигов токов нулевой последовательности присоединений используется специальный базовый сигнал. Если сеть выполнена с изолированной нейтралью, то за специальный базовый сигнал принимается сумма мгновенных значений тонов нулевой последовательности всех отходящих присоединений данной секции. Если нейтраль заземлена через активное, индуктивное или активно-индуктивное сопротивление, то за базовый сигнал принимается ток цепи заземления.This goal is achieved by the fact that when determining the connection with a single-phase earth fault, a special basic signal is used to evaluate the phase shifts of the currents of the zero sequence of connections. If the network is made with isolated neutral, then the sum of instantaneous values of tones of the zero sequence of all outgoing connections of this section is taken as a special basic signal. If the neutral is grounded through active, inductive or active-inductive resistance, then the ground signal is taken as the basic signal.

Данный способ позволяет обходиться без введения в устройство дополнительного сигнала напряжения либо тока питающего фидера, относительно которого определяется фаза тока каждого фидера, что позволяет повысить надежность устройства.This method allows you to do without introducing into the device an additional voltage signal or current of the supply feeder, relative to which the current phase of each feeder is determined, which improves the reliability of the device.

На фиг.1 представлена функциональная схема способа определения поврежденного присоединения, состоящая из блока 1 аналого-цифрового преобразователя, который преобразует вторичные токи (i0_1- i0_n) трансформаторов тока {ТА1-ТАn) всех фидеров в цифровой сигнал, блока 2 определения действующих значений (l0_1- l0_ n) и фаз сигналов (φ0_10_ n), блока 3 пускового органа, блока 4 выбора сигналов с величиной выше минимального заданного уровня, блока 5 формирования виртуального базового сигнала, блока 6 определения сигнала с минимальным фазовым сдвигом относительно базового сигнала.Figure 1 presents a functional diagram of a method for determining a damaged connection, consisting of unit 1 of an analog-to-digital converter that converts the secondary currents (i 0_1 - i 0_n ) of current transformers {TA1-TAn) of all feeders into a digital signal, unit 2 for determining the effective values (l 0_1 - l 0_ n ) and phases of signals (φ 0_10_ n ), block 3 of the starting element, block 4 of the selection of signals with a value higher than the minimum specified level, block 5 of the formation of the virtual base signal, block 6 of the signal definition with the minimum phase shear relative to the base signal.

На фиг.2 изображена векторная диаграмма нахождения базового сигнала.Figure 2 shows a vector diagram of the location of the base signal.

На фиг.3 приведена векторная диаграмма определения фазовых сдвигов токов фидеров относительно виртуального базового сигнала.Figure 3 shows a vector diagram of determining the phase shifts of the currents of the feeders relative to the virtual base signal.

Токи всех фидеров в блоке 1 преобразуются в цифровые сигналы. В блоке 2 определяются действующие значения токов и фазы сигналов всех фидеров.The currents of all feeders in block 1 are converted to digital signals. In block 2, the effective values of the currents and phases of the signals of all feeders are determined.

Блок 3 является пусковым органом. При превышении одним из токов уровня уставки, соизмеримой с током однофазного замыкания, на землю подается сигнал на определение поврежденного присоединения.Block 3 is the starting body. If one of the currents exceeds the setting level, commensurate with the current of a single-phase circuit, a signal is sent to the ground to determine the damaged connection.

Далее в блоке 4 выделяются сигналы, уровень которых выше заданного минимального уровня. Из этих сигналов путем сложения их мгновенных значений в блоке 5 формируется виртуальный базовый сигнал IΣ.Next, in block 4, signals are selected whose level is higher than a specified minimum level. From these signals, by adding their instantaneous values in block 5, a virtual basic signal I Σ is formed .

В блоке 6 определяется сигнал, фазовый сдвиг которого имеет минимальное значение относительно виртуального базового сигнала. Фидер с этим током считается поврежденным. Если значение фазового сдвига превышает 180°, то он не является минимальным и его значение заменяется на значение (360-φ)°. Фидер, фазовый сдвиг сигнала которого имеет наименьшее значение относительно базового сигнала, является поврежденным.In block 6, a signal is determined whose phase shift has a minimum value relative to the virtual base signal. A feeder with this current is considered damaged. If the value of the phase shift exceeds 180 °, then it is not the minimum and its value is replaced by the value (360-φ) °. The feeder whose phase shift is the smallest relative to the base signal is damaged.

Использование предлагаемого способа определения поврежденного фидера при однофазном замыкании на землю позволяет повысить надежность функционирования защиты в условиях, когда возможны повреждения цепей напряжения и перевод питания контролируемых присоединений на другой источник. Кроме этого отсутствует необходимость в датчике тока нулевой последовательности и сигнального кабеля питающего фидера.Using the proposed method for determining a damaged feeder during a single-phase earth fault allows to increase the reliability of the protection in conditions where damage to voltage circuits and the transfer of power of controlled connections to another source are possible. In addition, there is no need for a zero-sequence current sensor and a signal cable for the feeder.

Источники информацииInformation sources

1. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учеб. Для вузов - 3-е изд. - М.: Высш.Шк., 1991, с.213.1. Andreev V.A. Relay protection and automation of power supply systems: Textbook. For universities - 3rd ed. - M.: Higher School, 1991, p. 213.

2. Авторское свидетельство, СССР, №792421, H02H 3/16, 1980.2. Copyright certificate, USSR, No. 792421, H02H 3/16, 1980.

3. Патент РФ №2410812, Н02Н 3/16, 10.03.2009.3. RF patent No. 2410812, Н02Н 3/16, 03/10/2009.

Claims (2)

1. Способ определения поврежденного фидера при однофазном замыкании на землю в сети с малыми токами замыкания на землю, в котором измеряются токи нулевой последовательности всех отходящих присоединений, выбираются токи присоединений, превышающие минимальный установленный уровень, определяются фазовые сдвиги токов нулевой последовательности всех отходящих присоединений относительно базового сигнала, выявляется сигнал с минимальным фазовым сдвигом относительно базового сигнала, принимается решение о том, что фидер, в котором ток имеет минимальный фазовый сдвиг, является поврежденным, отличающийся тем, что суммируются мгновенные значения токов нулевой последовательности всех отходящих присоединений и из этой суммы формируется базовый сигнал.1. A method for determining a damaged feeder during a single-phase earth fault in a network with low earth fault currents, in which zero sequence currents of all outgoing connections are measured, connection currents exceeding the minimum set level are selected, phase shifts of zero sequence currents of all outgoing connections relative to the base are determined signal, a signal with a minimum phase shift relative to the base signal is detected, a decision is made that the feeder, in which the current has t the minimum phase shift is damaged, characterized in that the instantaneous values of the zero sequence currents of all outgoing connections are summed up and a basic signal is generated from this sum. 2. Способ определения поврежденного фидера при однофазном замыкании на землю в сети с малыми токами замыкания на землю, отличающийся тем, что при наличии в сети заземляющего реактора, резистора или их комбинации измеряется ток в заземляющей цепи и этот ток в заземляющей цепи принимается в качестве базового сигнала. 2. A method for determining a damaged feeder during a single-phase earth fault in a network with low earth fault currents, characterized in that in the presence of a grounding reactor, resistor or combination thereof, the current in the grounding circuit is measured and this current in the grounding circuit is taken as the base signal.
RU2012137331/07A 2012-08-31 2012-08-31 Method of selective protection from earth-faults in electrical network with small earth-fault currents RU2529684C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012137331/07A RU2529684C2 (en) 2012-08-31 2012-08-31 Method of selective protection from earth-faults in electrical network with small earth-fault currents

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012137331/07A RU2529684C2 (en) 2012-08-31 2012-08-31 Method of selective protection from earth-faults in electrical network with small earth-fault currents

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012137331A RU2012137331A (en) 2014-03-10
RU2529684C2 true RU2529684C2 (en) 2014-09-27

Family

ID=50191420

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012137331/07A RU2529684C2 (en) 2012-08-31 2012-08-31 Method of selective protection from earth-faults in electrical network with small earth-fault currents

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2529684C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2733202C1 (en) * 2020-02-18 2020-09-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Костромская государственная сельскохозяйственная академия" Device for disconnection of line with ground fault in network with insulated neutral

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4566053A (en) * 1984-07-10 1986-01-21 Westinghouse Electric Corp. Ground-fault protective relay
RU2089031C1 (en) * 1995-06-29 1997-08-27 Василий Федорович Бухтояров ,50,69 single-phase ground fault protective device for insulated-neutral lines
RU2244992C1 (en) * 2003-05-07 2005-01-20 "Компания "МИР" Device for detecting single-phase ground faults in insulated-neutral networks
RU2410812C2 (en) * 2009-03-10 2011-01-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" Device of fast-acting selective protection against single-phase ground faults in distribution networks with possibility of emergency-free load transfer

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4566053A (en) * 1984-07-10 1986-01-21 Westinghouse Electric Corp. Ground-fault protective relay
RU2089031C1 (en) * 1995-06-29 1997-08-27 Василий Федорович Бухтояров ,50,69 single-phase ground fault protective device for insulated-neutral lines
RU2244992C1 (en) * 2003-05-07 2005-01-20 "Компания "МИР" Device for detecting single-phase ground faults in insulated-neutral networks
RU2410812C2 (en) * 2009-03-10 2011-01-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" Device of fast-acting selective protection against single-phase ground faults in distribution networks with possibility of emergency-free load transfer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2733202C1 (en) * 2020-02-18 2020-09-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Костромская государственная сельскохозяйственная академия" Device for disconnection of line with ground fault in network with insulated neutral

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012137331A (en) 2014-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8300369B2 (en) System and method for polyphase ground-fault circuit-interrupters
RU2491563C2 (en) Technique and device for detection of phase-to-ground fault
Muda et al. Sequence currents based adaptive protection approach for DNs with distributed energy resources
US10859639B2 (en) Fault-type identification in an electric power delivery system using composite signals
Tziouvaras et al. Protecting mutually coupled transmission lines: Challenges and solutions
Conti et al. Innovative solutions for protection schemes in autonomous MV micro-grids
CA2969546C (en) Fault detection and direction determination
US10191102B2 (en) Automatic current transformer polarity correction
CN107735690A (en) The method of the earth-fault protection of three-phase electrical network
Vogelsang et al. Real-time adaption of dead time for single-phase autoreclosing
Masoud et al. Protection scheme for transmission lines based on alienation coefficients for current signals
US20150124358A1 (en) Feeder power source providing open feeder detection for a network protector by shifted neutral
Alasali et al. Advanced coordination method for overcurrent protection relays using new hybrid and dynamic tripping characteristics for microgrid
Paul et al. High-resistance grounded power-system equivalent circuit damage at the line–ground fault location—Part II
RU2529684C2 (en) Method of selective protection from earth-faults in electrical network with small earth-fault currents
Elkalashy et al. Decentralized earth fault selectivity using transient front slopes for unearthed mv networks
Nikander Development of modern phase earthing system for improving quality of supply in the MV network
Ristanovic et al. Bus differential protection in industrial systems with generators connected directly to the main distribution bus
CN109038513B (en) A kind of intelligent processing method of the broken string ground connection for failure phase transfer earthing or grounding means
RU2484570C2 (en) Method for determination of damaged feeder on bus section of three-phase grid with insulated neutral in case of single phase earth faults
Wilson et al. Detecting open phase conductors
Lauria et al. Protection system studies for ENEL Distribuzione's MV loop lines
Venkata et al. Advanced and adaptive protection for active distribution grid
RU2565060C2 (en) Method of centralised selective earth-fault protection in electrical distribution system
RU2552528C2 (en) Capacitor bank protection method and device for its implementation