RU2565060C2 - Method of centralised selective earth-fault protection in electrical distribution system - Google Patents

Method of centralised selective earth-fault protection in electrical distribution system Download PDF

Info

Publication number
RU2565060C2
RU2565060C2 RU2013141283/07A RU2013141283A RU2565060C2 RU 2565060 C2 RU2565060 C2 RU 2565060C2 RU 2013141283/07 A RU2013141283/07 A RU 2013141283/07A RU 2013141283 A RU2013141283 A RU 2013141283A RU 2565060 C2 RU2565060 C2 RU 2565060C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
currents
signal
connection
connections
zero
Prior art date
Application number
RU2013141283/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013141283A (en
Inventor
Александр Витальевич Булычев
Владимир Николаевич Козлов
Александр Валерьевич Агельский
Игорь Валерьевич Соловьев
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Межрегиональная распределительная сетевая компания Юга" (ОАО "МРСК Юга")
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 Открытое акционерное общество "Межрегиональная распределительная сетевая компания Юга" (ОАО "МРСК Юга") filed Critical Открытое акционерное общество "Межрегиональная распределительная сетевая компания Юга" (ОАО "МРСК Юга")
Priority to RU2013141283/07A priority Critical patent/RU2565060C2/en
Publication of RU2013141283A publication Critical patent/RU2013141283A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2565060C2 publication Critical patent/RU2565060C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention is used in the field of electric engineering and power engineering. According to the method the zero sequence currents of all outgoing connections are measured, the currents of connections exceeding the minimum pre-set level are selected, the basic signal is formed. The measured zero sequence currents of all outgoing connections are compared in the line of the basic signal if the direction of current of one connection is close to the direction of the basic signal, then the signal of damage of this connection is formed.. If directions of currents of all connections are close to the direction of the basic signal, the signal of damage on buses or in a winding of the feeding transformer is formed.
EFFECT: improvement of reliability and increase level of selectivity of earth-fault protection.
3 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики, в частности к релейной защите, обеспечивающей выявление элементов с однофазным замыканием на землю в электрической сети с изолированной или заземленной через индуктивное, активное или комбинированное сопротивление.The invention relates to the field of electrical engineering and electric power industry, in particular to relay protection, which provides for the identification of elements with a single-phase earth fault in an electrical network with isolated or grounded through inductive, active or combined 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 соответствие 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 is measured at the operating frequency of the network, the results of measurements 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 направления тока нулевой последовательности в отходящих присоединениях по отношению к направлению тока питающего фидера, кодируются как логическая единица при синфазности сравниваемых токов или как логический ноль при их противофазности или малом уровне токов присоединений. Мгновенные значения сигналов от датчиков тока нулевой последовательности отходящих линий перемножаются с мгновенным значением от датчика тока нулевой последовательности питающей узел линии. Время интегрирования выбирается из условия отстройки от помех, например вызванных коммутациями сети. Положительный сигнал на выходе указывает на синфазность токов, отрицательный - на противофазность. 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 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 supply feeder, while there is no need to directly measure the currents and select the appropriate settings, as is the case in other protections . The essence of the algorithm is that the directions of the zero sequence current in the outgoing connections with respect to the direction of the current of the supply feeder are encoded as a logical unit when the compared currents are in phase or as a logical zero when they are out of phase or have a low level of connection currents. 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 condition of detuning from interference, for example, caused by network switching. A positive signal at the output indicates the out-of-phase currents, a negative signal indicates antiphase. 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 поврежденный элемент при однофазном замыкании на шинах или в обмотке питающего трансформатора, соединенной с шиной. При этом условия выбора поврежденного присоединения не выполняются ни для одного из отходящих присоединений, и защита может работать некорректно, т.к. возникает неопределенность: однофазное замыкание на землю в сети есть, а поврежденное присоединение не определено.However, the known method does not allow to identify a damaged element during a single-phase circuit on the tires or in the winding of the supply transformer connected to the bus. In this case, the conditions for choosing a damaged connection are not met for any of the outgoing connections, and the protection may not work correctly, because uncertainty arises: there is a single-phase earth fault in the network, and a damaged connection is not defined.

Целью предложенного способа является повышение надежности и степени селективности защиты от замыканий на землю.The aim of the proposed method is to increase the reliability and selectivity of protection against earth faults.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе централизованной селективной защиты от замыканий на землю в распределительной электрической сети, при котором измеряются токи нулевой последовательности всех отходящих присоединений, выбираются токи присоединений, превышающие минимальный установленный уровень, формируется базовый сигнал, измеренные токи нулевой последовательности всех отходящих присоединений сравниваются с базовым сигналом, определяется поврежденное отходящее присоединение, при определении элемента электрической сети с однофазным замыканием на землю, выполняется новая операция: если условия выбора поврежденного присоединения не выполняются ни для одного из отходящих присоединений, то принимается решение, что замыкание на землю произошло на шинах или в обмотке питающего трансформатора.This goal is achieved by the fact that in the known method of centralized selective protection against earth faults in a distribution electric network, in which zero-sequence currents of all outgoing connections are measured, connection currents exceeding the minimum set level are selected, a basic signal is generated, measured zero-sequence currents of all outgoing connections the connections are compared with the base signal, the damaged outgoing connection is determined when determining the element mains with a single-phase earth fault, a new operation is performed: if the conditions for choosing a damaged connection are not met for any of the outgoing connections, it is decided that the earth fault occurred on the busbars or in the winding of the supply transformer.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показал, что заявленный способ отличается от известного тем, что в случае замыкания на землю на шинах или в обмотке питающего трансформатора, условия выбора поврежденного присоединения не выполняются ни для одного из отходящих присоединений, и принимается решение, что замыкание на землю произошло на шинах или в обмотке питающего трансформатора. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию «новизна».A comparative analysis of the proposed solution with the prototype showed that the claimed method differs from the known one in that in case of an earth fault on the tires or in the winding of the supply transformer, the conditions for selecting a damaged connection are not fulfilled for any of the outgoing connections, and it is decided that the circuit is closed ground has occurred on the busbars or in the winding of the supply transformer. Thus, the claimed method meets the criterion of "novelty."

На фиг.1 представлена функциональная схема способа определения поврежденного присоединения.Figure 1 presents a functional diagram of a method for determining a damaged connection.

На фиг.2 приведена векторная диаграмма токов нулевой последовательности присоединений при повреждении на первом отходящем присоединении. На векторных диаграммах приняты следующие обозначения: Iw1, Iw2, Iwn - векторы токов нулевой последовательности первого, второго и n-го присоединений, соответственно, IБ - вектор базового сигнала.Figure 2 shows a vector diagram of the currents of the zero sequence of connections in case of damage at the first outgoing connection. The following notation is used on vector diagrams: I w1 , I w2 , I wn are the current vectors of the zero sequence of the first, second and nth connections, respectively, I B is the vector of the base signal.

На фиг.3 приведена векторная диаграмма токов нулевой последовательности при повреждении на шинах.Figure 3 shows the vector diagram of the currents of the zero sequence when damaged on the tires.

Способ централизованной селективной защиты от замыканий на землю в распределительной электрической сети может быть реализован цифровым устройством в соответствии с функциональной схемой, показанной на фиг.1. Токи нулевой последовательности всех фидеров измеряются цифровым измерительным преобразователем (блок 1). При этом цифровой измерительный преобразователь может быть реализован как с индивидуальными измерительными модулями, расположенными в ячейках фидеров, так и с измерительными модулями, расположенными в самом блоке 1.The method of centralized selective protection against earth faults in a distribution electric network can be implemented by a digital device in accordance with the functional diagram shown in figure 1. Zero-sequence currents of all feeders are measured by a digital transmitter (block 1). In this case, the digital measuring transducer can be implemented both with individual measuring modules located in the feeder cells, and with measuring modules located in the block 1 itself.

В блоке 2 выбираются токи присоединений, превышающие установленный уровень. Блок 2 является пусковым органом. При превышении хотя бы одним из контролируемых токов установленного уровня, начинают выполняться операции определения поврежденного присоединения.In block 2, connection currents exceeding the set level are selected. Block 2 is the starting body. If at least one of the monitored currents exceeds the set level, operations to determine the damaged connection begin to be performed.

В блоке 3 формируется базовый сигнал.In block 3, a basic signal is generated.

В блоке 4 измеренные токи нулевой последовательности всех отходящих присоединений сравниваются с базовым сигналом, и определяется номер поврежденного отходящего присоединения.In block 4, the measured zero sequence currents of all outgoing connections are compared with the base signal, and the number of the damaged outgoing connection is determined.

Если однофазное замыкание на землю произошло в одном из отходящих присоединений, например на линии W1 (точка К1), то в блоке 4 определяется номер поврежденного отходящего присоединения и формируется соответствующий этому номеру сигнал. При этом, например, направление вектора тока нулевой последовательности поврежденного присоединения W1 Iw1 будет близко к направлению вектора базового сигнала IБ (фиг.2).If a single-phase earth fault occurred in one of the outgoing connections, for example, on line W1 (point K1), then in block 4 the number of the damaged outgoing connection is determined and a signal corresponding to this number is generated. In this case, for example, the direction of the zero-sequence current vector of the damaged connection W1 I w1 will be close to the direction of the vector of the basic signal I B (Fig.2).

Если же однофазное замыкание на землю произошло на шинах подстанции (в точке К2) или в обмотке трансформатора Т (точка К3), соединенной с этой шиной, то номер поврежденного отходящего присоединения не будет определен в блоке 4, и на его выходе не будет сформирован сигнал. Направления векторов тока нулевой последовательности всех присоединений при этом будет близки к направлению вектора базового сигнала IБ (фиг.3). В этом случае в блоке 5 принимается решение, что однофазное замыкание на землю произошло на шинах или в обмотке трансформатора, и формируется соответствующий сигнал.If a single-phase earth fault occurred on the substation's tires (at point K2) or in the transformer winding T (point K3) connected to this bus, then the number of the damaged outgoing connection will not be determined in block 4, and no signal will be generated at its output . The direction of the zero-sequence current vectors of all the connections in this case will be close to the direction of the base signal vector I B (Fig. 3). In this case, in block 5, a decision is made that a single-phase earth fault has occurred on the buses or in the transformer winding, and the corresponding signal is generated.

Использование предлагаемого способа определения поврежденного фидера при однофазном замыкании на землю позволяет повысить надежность функционирования защиты в условиях, когда возможны повреждения на шинах питающей подстанции и в обмотке питающего трансформатора, связанной с шиной.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 is possible on the buses of the power substation and in the winding of the power transformer connected to the bus.

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. Shk., 1991, p. 213.

2. Авторское свидетельство СССР №792421, Н02Н 3/16, 1980.2. USSR author's certificate No. 792421, Н02Н 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 (1)

Способ централизованной селективной защиты от замыканий на землю в распределительной электрической сети, при котором измеряются токи нулевой последовательности всех отходящих присоединений, выбираются токи присоединений, превышающие минимальный установленный уровень, формируется базовый сигнал, измеренные токи нулевой последовательности всех отходящих присоединений сравниваются по направлению с базовым сигналом, если направление тока одного присоединения близко к направлению базового сигнала, то формируется сигнал о повреждении этого отходящего присоединения, отличающийся тем, что если направления токов всех присоединений близки к направлению базового сигнала, то формируется сигнал о повреждении на шинах или в обмотке питающего трансформатора. A method of centralized selective protection against earth faults in a distribution electric network, in which zero-sequence currents of all outgoing connections are measured, connection currents exceeding the minimum set level are selected, a basic signal is generated, measured zero-sequence currents of all outgoing connections are compared in direction with the basic signal, if the direction of the current of one connection is close to the direction of the base signal, a damage signal is generated this exhaust connection, characterized in that the directions of the currents if all electrical connections close to the direction of the base signal, the signal formed of the damage to the tires or in the winding of the supply transformer.
RU2013141283/07A 2013-09-10 2013-09-10 Method of centralised selective earth-fault protection in electrical distribution system RU2565060C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013141283/07A RU2565060C2 (en) 2013-09-10 2013-09-10 Method of centralised selective earth-fault protection in electrical distribution system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013141283/07A RU2565060C2 (en) 2013-09-10 2013-09-10 Method of centralised selective earth-fault protection in electrical distribution system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013141283A RU2013141283A (en) 2015-03-20
RU2565060C2 true RU2565060C2 (en) 2015-10-20

Family

ID=53285376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013141283/07A RU2565060C2 (en) 2013-09-10 2013-09-10 Method of centralised selective earth-fault protection in electrical distribution system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2565060C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU210822U1 (en) * 2022-01-19 2022-05-05 Алексей Алексеевич Кокарев Protection device against single-phase earth fault in the power line of a three-phase network with isolated neutral

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0267500A1 (en) * 1986-11-10 1988-05-18 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for the location of an earth fault in a conductor in a three-phase electrical power system
RU2122268C1 (en) * 1997-07-30 1998-11-20 Малафеев Сергей Иванович Power-mains directional ground-fault protective device
RU2254586C1 (en) * 2003-12-24 2005-06-20 Новосибирский государственный технический университет Method of finding feeder with single-phase arc fault to ground in radial distribution cable circuits
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
EP0267500A1 (en) * 1986-11-10 1988-05-18 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for the location of an earth fault in a conductor in a three-phase electrical power system
RU2122268C1 (en) * 1997-07-30 1998-11-20 Малафеев Сергей Иванович Power-mains directional ground-fault protective device
RU2254586C1 (en) * 2003-12-24 2005-06-20 Новосибирский государственный технический университет Method of finding feeder with single-phase arc fault to ground in radial distribution cable circuits
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
RU210822U1 (en) * 2022-01-19 2022-05-05 Алексей Алексеевич Кокарев Protection device against single-phase earth fault in the power line of a three-phase network with isolated neutral

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013141283A (en) 2015-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cairoli et al. Fault detection and isolation in medium-voltage DC microgrids: Coordination between supply power converters and bus contactors
US10739414B2 (en) Determining status of electric power transmission lines in an electric power transmission system
EP2192416B1 (en) Method and apparatus for detecting a phase-to-earth fault
US9368957B2 (en) Protection method and device of an electrical network for aircraft
CN106663933B (en) Transient protection for multi-terminal HVDC grid
US10247767B2 (en) Fault detection and direction determination
RU2410812C2 (en) Device of fast-acting selective protection against single-phase ground faults in distribution networks with possibility of emergency-free load transfer
US20120062239A1 (en) Directional fault sectionalizing system
US10191102B2 (en) Automatic current transformer polarity correction
Conti et al. Innovative solutions for protection schemes in autonomous MV micro-grids
Ukil et al. Smart distribution protection using current-only directional overcurrent relay
US20160020601A1 (en) Power bay protection device and a method for portecting power bays
MX2014010385A (en) Leveraging inherent redundancy in a multifunction ied.
CN111226363B (en) Method and device for identifying fault sections in a multi-terminal hybrid line
Cairoli et al. Coordination between supply power converters and contactors for fault protection in multi-terminal MVDC distribution systems
CN112534280A (en) System and method for locating faults on a multi-phase electrical network using positive and negative sequence voltage variations
Biswas et al. A communication based infeed correction method for distance protection in distribution systems
Hossam-Eldin et al. Combined traveling wave and fuzzy logic based fault location in multi-terminal HVDC systems
RU2581607C1 (en) Method of protection from breaks of phase and neutral wires of four-wire overhead line of electric mains voltage of 380 v and device therefor
Dewadasa et al. An inverse time admittance relay for fault detection in distribution networks containing DGs
Conti Protection issues and state of the art for microgrids with inverter-interfaced distributed generators
RU2565060C2 (en) Method of centralised selective earth-fault protection in electrical distribution system
Laaksonen Protection scheme for island operated medium-voltage microgrid
CA3015588A1 (en) Improvements in or relating to electrical power systems
CN109038513B (en) A kind of intelligent processing method of the broken string ground connection for failure phase transfer earthing or grounding means

Legal Events

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

Effective date: 20160911