RU2580934C1 - Способ и устройство для идентификации короткого замыкания посредством дифференциальной токовой защиты - Google Patents
Способ и устройство для идентификации короткого замыкания посредством дифференциальной токовой защиты Download PDFInfo
- Publication number
- RU2580934C1 RU2580934C1 RU2014153075/07A RU2014153075A RU2580934C1 RU 2580934 C1 RU2580934 C1 RU 2580934C1 RU 2014153075/07 A RU2014153075/07 A RU 2014153075/07A RU 2014153075 A RU2014153075 A RU 2014153075A RU 2580934 C1 RU2580934 C1 RU 2580934C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- short
- circuit
- value
- currents
- short circuit
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
- G01R31/3277—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches
- G01R31/3278—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches of relays, solenoids or reed switches
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
- H02H3/28—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at two spaced portions of a single system, e.g. at opposite ends of one line, at input and output of apparatus
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
- H02H3/28—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at two spaced portions of a single system, e.g. at opposite ends of one line, at input and output of apparatus
- H02H3/283—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at two spaced portions of a single system, e.g. at opposite ends of one line, at input and output of apparatus and taking into account saturation of current transformers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/10—Measuring sum, difference or ratio
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение чувствительности, надежности и быстродействия защиты. Способ содержит измерение полных токов на двух концах системы с двухконцевой линией и вычисление соответствующих векторов тока КЗ; получение рабочего значения путем вычисления первой разности между абсолютной величиной суммы указанных векторов тока КЗ и первой заданной величиной Iset1; получение тормозного значения путем умножения второй разности на регулирующий коэффициент, при этом указанную вторую разность вычисляют между максимумом абсолютных величин указанных токов КЗ и второй заданной величиной Iset2 или между абсолютной величиной разности указанных токов КЗ и второй заданной величиной Iset2; и идентификацию КЗ как внешнего КЗ или внутреннего КЗ посредством сравнения указанного рабочего значения с указанным тормозным значением. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.
Description
Область техники
Настоящее изобретение относится к области дифференциальной токовой защиты и более конкретно к способу и устройству для идентификации короткого замыкания (КЗ) посредством дифференциальной токовой защиты.
Предшествующий уровень техники
В настоящее время дифференциальная токовая защита широко применяется в энергосистемах в качестве основного средства защиты вследствие ее хороших рабочих характеристик. Критерий идентификации для классической дифференциальной токовой защиты приведен ниже:
Такой критерий основан на полных токах, которые являются исходными измеренными токами, включающими на основе принципа суперпозиции нагрузочную составляющую тока и составляющую тока, относящуюся к КЗ; однако с этим решением связаны также следующие проблемы:
1) низкие чувствительность и скорость срабатывания при КЗ в условиях больших нагрузок или высоких сопротивлений;
2) возможность ложного срабатывания при внешнем КЗ в случае насыщения трансформатора тока (ТТ);
3) трудности в достижении баланса между чувствительностью, быстродействием и надежностью. При низком пороге срабатывания для обеспечения хорошей чувствительности и быстродействия снижается надежность. При высоком пороге срабатывания для достижения хорошей надежности ухудшаются чувствительность и быстродействие.
Для решения этих проблем исследователями и производителями была предложена дифференциальная защита на основе тока КЗ. Ниже приведен алгоритм типовой дифференциальной защиты на основе тока КЗ:
Можно видеть, что такое решение будет в общем случае иметь улучшенные чувствительность и быстродействие по сравнению с классическим дифференциальным токовым реле при КЗ в условиях больших нагрузок и высоких сопротивлений, поскольку из расчетов исключены токи нагрузки. Но существующая дифференциальная защита по току КЗ только в некотором смысле улучшает чувствительность и быстродействие, но не решает проблемы надежности при насыщении трансформатора тока; более того, не существует эффективного решения, которое обеспечивает хороший баланс между чувствительностью и надежностью.
Аналогичная ситуация и для классической дифференциальной защиты на основе полного тока; в классической дифференциальной токовой защите на основе тока КЗ возможны ложные срабатывания из-за внешнего КЗ при насыщении трансформатора тока. Кроме того, в обоих видах дифференциальной защиты трудно добиться хорошего баланса между чувствительностью, быстродействием и надежностью. Если улучшить чувствительность и быстродействие для идентификации внутреннего КЗ, это снизит надежность идентификации внешнего КЗ. С другой стороны, повышение надежности идентификации внешнего КЗ ведет к снижению чувствительности и быстродействия при идентификации внутреннего КЗ.
Следовательно, при использовании существующих решений, описанных выше, трудно одновременно обеспечить и чувствительность, и надежность дифференциальной защиты, а также быстродействие. Вследствие указанных выше проблем настоящее изобретение предлагает способ и устройство для идентификации КЗ посредством дифференциальной токовой защиты.
Сущность изобретения
Главной целью настоящего изобретения является улучшение чувствительности и быстродействия дифференциальной токовой защиты при внутренних КЗ и повышение надежности при внешних КЗ. Таким образом, настоящее изобретение направлено на создание способа и устройства для идентификации КЗ с помощью дифференциальной токовой защиты.
Согласно одному из аспектов настоящего изобретения предложен способ идентификации КЗ посредством дифференциальной токовой защиты. Способ включает: измерение полных токов на двух концах системы с двухконцевой линией и вычисление векторов соответствующих токов КЗ; получение рабочего значения путем вычисления первой разности между абсолютной величиной суммы векторов тока КЗ и первой заданной величиной Iset1; получение тормозного значения посредством умножения второй разности на регулирующий коэффициент, при этом указанную вторую разность вычисляют между максимумом абсолютных величин указанных токов КЗ и второй заданной величиной Iset2 или между абсолютной величиной разности токов КЗ и второй заданной величиной Iset2; и идентификацию КЗ как внешнего или внутреннего КЗ путем сравнения рабочего значения с тормозным значением.
Согласно другому предпочтительному варианту настоящего изобретения регулирующий коэффициент относится к фазовому углу между токами КЗ.
Согласно другому предпочтительному варианту настоящего изобретения регулирующий коэффициент будет иметь сравнительно большую положительную величину для внешнего КЗ и сравнительно небольшую положительную величину или даже отрицательную величину для внутреннего КЗ.
Согласно другому предпочтительному варианту настоящего изобретения, если рабочее значение меньше тормозного значения, КЗ идентифицируют как внешнее КЗ или отсутствие КЗ в системе; в других случаях будет идентифицировано внутреннее КЗ.
Согласно другому предпочтительному варианту настоящего изобретения предлагаемый способ может быть применен к многоконцевой системе посредством преобразования такой многоконцевой системы в виртуальную двухконцевую систему.
Согласно другому предпочтительному варианту настоящего изобретения способ дополнительно содержит: измерение полных токов на всех концах системы с многоконцевой линией и вычисление соответствующих векторов тока КЗ; выбор максимальной величины из совокупности вычисленных величин тока КЗ; вычисление суммы всех остальных вычисленных токов КЗ за исключением указанного максимума; и принятие максимальной величины и суммы в качестве двух токов на концах виртуальной системы с двумя концами.
Согласно другому предпочтительному варианту настоящего изобретения способ непосредственно использует векторы полных токов, соответствующих векторам тока КЗ, для идентификации КЗ.
Согласно другому предпочтительному варианту настоящего изобретения предложено устройство для идентификации КЗ посредством дифференциальной токовой защиты. Устройство включает в себя: измерительный модуль, выполненный с возможностью измерения полных токов на двух концах системы с двухконцевой линией; вычислительный модуль, выполненный с возможностью вычисления соответствующих векторов тока КЗ; получения рабочего значения путем вычисления первой разности между абсолютной величиной суммы векторов тока КЗ и первой заданной величиной Iset1; получения тормозного значения путем умножения второй разности на регулирующий коэффициент, при этом указанную вторую разность вычисляют между максимумом абсолютных величин указанных токов КЗ и второй заданной величиной Iset2 или между абсолютной величиной разности указанных токов КЗ и второй заданной величиной Iset2; и модуль идентификации, выполненный с возможностью идентификации КЗ как внешнего или внутреннего путем сравнения рабочего значения с тормозным значением.
Согласно другому предпочтительному варианту настоящего изобретения регулирующий коэффициент относится к фазовому углу между токами КЗ.
Согласно другому предпочтительному варианту настоящего изобретения регулирующий коэффициент будет иметь сравнительно большую положительную величину для внешнего КЗ и сравнительно небольшую положительную величину или даже отрицательную величину для внутреннего КЗ.
Согласно другому предпочтительному варианту настоящего изобретения модуль идентификации осуществляет идентификацию КЗ как внешнее КЗ или отсутствие КЗ в системе, если рабочее значение меньше тормозного значения; в противном случае будет идентифицировано внутреннее КЗ.
Согласно другому предпочтительному варианту настоящего изобретения предлагаемое устройство может быть применено к многоконцевой системе посредством преобразования указанной многоконцевой системы в виртуальную двухконцевую систему.
Согласно другому предпочтительному варианту настоящего изобретения измерительный модуль дополнительно выполнен с возможностью измерения полных токов на всех концах системы с многоконцевой линией и вычисления соответствующих векторов тока КЗ; вычислительный модуль дополнительно выполнен с возможностью выбора максимума из вычисленных токов КЗ и вычисления суммы всех остальных вычисленных токов КЗ за исключением указанного максимума; а преобразовательный модуль выполнен с возможностью считать указанные максимальную величину и сумму двумя токами на концах виртуальной системы с двумя концами.
Согласно другому предпочтительному варианту настоящего изобретения устройство непосредственно использует векторы полных токов, соответствующих векторам тока КЗ, для идентификации КЗ.
Варианты настоящего изобретения предлагают способ и устройство для идентификации КЗ посредством дифференциальной токовой защиты, обеспечивающие лучшие надежность, чувствительность и быстродействие, чем существующие системы дифференциальной токовой защиты.
Краткое описание чертежей
Предмет настоящего изобретения будет пояснен более подробно в последующем описании со ссылками на примеры предпочтительных вариантов, иллюстрируемые чертежами, на которых:
фиг. 1 - типовая двухконцевая система электропитания с внутренним КЗ (фиг. 1а) и соответствующая схема для тока КЗ (фиг. 1b);
фиг. 2 - логическая схема способа идентификации КЗ посредством дифференциальной токовой защиты в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 3а и 3b - рабочие характеристики дифференциального реле для внешнего КЗ и внутреннего КЗ соответственно;
фиг. 4а и 4b - векторные диаграммы токов КЗ для случаев внешнего КЗ и внутреннего КЗ соответственно;
фиг. 5 - векторные диаграммы для преобразования многоконцевой системы в виртуальную двухконцевую систему согласно настоящему изобретению; и
фиг. 6 иллюстрирует схему устройства для идентификации КЗ посредством дифференциальной токовой защиты в соответствии с одним из вариантов настоящего изобретения.
Варианты осуществления изобретения
Далее примеры вариантов осуществления настоящего изобретения описаны в сочетании с прилагаемыми чертежами. Для большей ясности и лаконизма в настоящем описании рассмотрены не все особенности реальных вариантов осуществления изобретения.
Предлагаемое изобретение относится к дифференциальной токовой защите, и разность фазовых углов (arg(ΔIRemote), arg(ΔILocal)) токов КЗ на разных концах системы отличается для внутреннего КЗ и внешнего КЗ. Для внутреннего КЗ разность фаз составляет около 0 градусов, а для внешнего КЗ - почти 180 градусов. Такая очевидная разница может быть использована для задания рабочего значения или тормозного значения, чтобы обеспечить широкие пределы рабочих характеристик. При таком подходе рабочий диапазон может изменяться в соответствии с условиями КЗ, и может быть очень узким для внешнего КЗ и очень широким для внутреннего КЗ. Тем самым можно добиться лучшей чувствительности для внутреннего КЗ и большей надежности для внешнего КЗ одновременно.
На фиг. 1а представлена типовая двухконцевая система электропитания с внутренним КЗ, и на фиг. 1b - схема для тока КЗ, соответствующая фиг. 1а.
Как показано на фиг. 1а,
и
представляют собой токи, измеренные дифференциальной защитой на двух концах М и N.
и
представляют собой токи КЗ, соответствующие этим двум концам.
На фиг. 2 представлена логическая схема способа идентификации КЗ посредством дифференциальной токовой защиты в соответствии с настоящим изобретением.
Как показано на фиг. 2, способ 200 идентификации КЗ посредством дифференциальной токовой защиты содержит следующие этапы.
Этап 202 измерения полных токов на двух концах системы с двухконцевой линией и вычисления соответствующих векторов тока КЗ. На фиг. 1b токи
и
могут быть вычислены на основе полных токов
и
. Ток КЗ предпочтительно содержит по меньшей мере один из следующих токов: фазный ток КЗ, ток КЗ прямой последовательности, обратной последовательности, нулевой последовательности.
Если оба тока
и
больше порогового значения Ilim, используемого для обеспечения точности вычисления фазового угла тока, продолжают выполнять следующие этапы.
На этапе 204 получают рабочее значение путем вычисления первой разности между абсолютной величиной суммы векторов тока КЗ и первой заданной величиной Iset1.
На этапе 206 получают тормозное значение путем умножения второй разности на регулирующий коэффициент F(θM, θN), где указанная вторая разность
вычисляется между максимумом абсолютных величин указанных токов КЗ и второй заданной величиной Iset2,
и
.
На этапе 208 идентифицируют КЗ как внешнее или внутреннее путем сравнения рабочего значения с тормозным значением.
Если неравенство справедливо, может быть идентифицировано внутреннее КЗ, и тогда сработает реле; в противном случае будет идентифицировано внешнее КЗ либо отсутствие КЗ в системе, и ложного срабатывания дифференциального токового реле не будет.
В другом варианте вторую разность
вычисляют между абсолютным значением разности токов КЗ и второй заданной величиной Iset2. В этом случае неравенство может быть переписано, как указано ниже:
Величины Iset1 и Iset2 представляют собой токовые параметры для управления началом наклонного участка рабочей характеристики. В одном из вариантов настоящего изобретения эти два параметра могут быть заданы как: Iset1≥0, Iset2≤0. Следует отметить, что специалист в рассматриваемой области может задать для величин Iset1 и Iset2 любые значения в соответствии с фактическим оборудованием.
На фиг. 3а и 3b представлены рабочие характеристики дифференциального реле для внешнего КЗ и внутреннего КЗ соответственно.
Как показано на фиг. 3а и 3b, ограничение приводит к тому, что начало (Iset2, Iset1) наклонного участка рабочей характеристики находится во втором квадранте, а штриховая линия показывает типовую рабочую характеристику классического дифференциального реле для сравнения.
На этом чертеже,
представляет рабочий ток, а
- тормозной ток. Функция F(θM, θN) является общей функцией фаз токов КЗ, которая должна иметь отрицательное или небольшое положительное значение для внутреннего КЗ и сравнительно большое положительное значение для внешнего КЗ. Таким образом, эта функция регулирует крутизну наклона рабочей характеристики. Т.е. она уменьшает рабочую область для внешнего КЗ и увеличивает рабочую область для внутреннего КЗ.
В предпочтительном варианте настоящего изобретения регулирующий коэффициент F(θM, θN) может быть равен К1-К2·cos(θM-θN). Следует отметить, что помимо этого примера при фактической реализации может быть использована любая функция, способная удовлетворить требованиям к F(θM, θN), приведенным выше.
На фиг. 4а и 4b представлены векторные диаграммы для токов КЗ в случае внешнего КЗ и внутреннего КЗ соответственно.
Как отмечено выше, наклон характеристики регулируется функцией F(θM, θN), например (K1-К2·cos(θM-θN)). В общем случае величина (θМ-θN) близка к 0° для внутреннего КЗ, как показано на фиг. 4b, и составляет почти 180° для внешнего КЗ, как показано на фиг. 4а.
Наклон (К1-К2·cos(θM-θN)) рабочей характеристики при надлежащей установке К1 и К2 будет иметь отрицательную величину или сравнительно небольшую положительную величину для внутреннего КЗ, в то время как при надлежащей установке К1 и К2 он будет иметь сравнительно большую положительную величину для внешнего КЗ. Здесь параметр К1 может обеспечить достаточно большое положительное значение для функции (К1-К2·cos(θM-θN)) даже при серьезном насыщении трансформатора тока в случаях внешнего КЗ (в этом случае угол (θM-θN) может быть большим, а не нулевым). К2 одновременно настраивает как чувствительность при внутреннем КЗ, так и надежность при внешнем КЗ. Другими словами, увеличение параметра К2 улучшит надежность при внешнем КЗ и чувствительность при внутреннем КЗ одновременно.
На фиг. 5 представлена векторная диаграмма для преобразования многоконцевой системы в виртуальную двухконцевую систему согласно настоящему изобретению.
Как показано на фиг. 5, для преобразования многоконцевой системы в виртуальную двухконцевую систему сначала измеряют полные токи на всех концах системы с многоконцевой линией и вычисляют соответствующие вектора тока КЗ. После этого выбирают максимум из вычисленных токов КЗ, вычисляют сумму всех остальных токов КЗ за исключением максимального тока; и затем считают указанный максимум и вычисленную сумму в качестве токов на двух концах указанной виртуальной двухконцевой системы.
После преобразования многоконцевой системы в виртуальную двухконцевую систему может быть применен способ, показанный на фиг. 1, для идентификации КЗ посредством дифференциальной токовой защиты.
Согласно предпочтительному варианту, если амплитуда по меньшей мере одного из токов слишком мала для измерения фазового угла, например
и/или
; может быть использован фиксированный регулирующий коэффициент К вместо адаптивного коэффициента F(θM, θN); иными словами, критерий будет переписан в виде В другом варианте вторую разность вычисляют между абсолютной величиной разности указанных токов КЗ и второй заданной величиной Iset2. Таким образом, неравенство будет переписано в виде
Из описания настоящего изобретения специалисту в рассматриваемой области должно быть очевидно, что для идентификации КЗ в способе непосредственно используются векторы полных токов, соответствующие векторам тока КЗ.
Подробнее, способ включает: измерение полных токов на двух концах системы с двухконцевой линией, т.е.
и
; получение рабочего значения путем вычисления первой разности между абсолютной величиной суммы векторов полных токов и первой заданной величиной Iset1; получение тормозного значения путем умножения второй разности на регулирующий коэффициент F(θM, θN), при этом указанную вторую разность вычисляют между максимумом абсолютных величин полных токов и второй заданной величиной Iset2; и идентификацию КЗ как внешнего КЗ или внутреннего КЗ посредством сравнения рабочего значения с тормозным значением. Иными словами, критерий выбора переписан в следующем виде:
В другом варианте вторую разность вычисляют между абсолютной величиной разности полных токов и второй заданной величиной Iset2. Таким образом, указанное неравенство будет записано следующим образом:
Следует отметить, что полный ток включает в себя полный фазный ток и/или фазный ток прямой последовательности. В этом случае регулирующий коэффициент F(θM, θN) относится к фазовому углу полных токов.
Согласно другому варианту настоящего изобретения, если амплитуда по меньшей мере одного из токов слишком мала для измерения фазового угла, можно использовать фиксированный регулирующий коэффициент К вместо коэффициента F(θM, θN), иными словами, критерий будет переписан в виде В другом варианте вторую разность вычисляют между абсолютной величиной разности указанных полных токов и второй заданной величиной Iset2. Таким образом, неравенство будет переписано в следующем виде:
На фиг. 6 представлена схема устройства для идентификации КЗ посредством дифференциальной токовой защиты согласно одному из вариантов настоящего изобретения.
Как показано на фиг. 6, устройство 600 для идентификации КЗ посредством дифференциальной токовой защиты главным образом содержит измерительный модуль 602, вычислительный модуль 604 и модуль 606 идентификации.
Измерительный модуль 602 выполнен с возможностью измерения полных токов на двух концах системы с двухконцевой линией.
Вычислительный модуль 604 выполнен с возможностью вычисления соответствующих векторов тока КЗ; получения рабочего значения путем вычисления первой разности между абсолютной величиной суммы векторов тока КЗ и первой заданной величиной Iset1; получение тормозного значения путем умножения второй разности на регулирующий коэффициент (регулирующий коэффициент относится к фазовому углу токов КЗ), при этом вторая разность вычисляется между максимумом абсолютных величин токов КЗ и второй заданной величиной Iset2 или между абсолютной величиной разности указанных токов КЗ и второй заданной величиной Iset2.
Модуль 606 идентификации выполнен с возможностью идентификации КЗ как внешнего КЗ или внутреннего КЗ посредством сравнения рабочего значения с тормозным значением. Конкретнее, модуль идентификации осуществляет идентификацию КЗ как внешнее КЗ или отсутствие КЗ в системе, если рабочее значение является меньшим; в другом случае идентифицируется внутреннее КЗ.
Если устройство применяется к многоконцевой системе, устройство дополнительно содержит преобразовательный модуль 608, выполненный с возможностью выбора максимума из вычисленных токов КЗ и вычисления суммы всех остальных величин вычисленных токов КЗ за исключением этой выбранной максимальной величины и считать указанный максимум и указанную сумму в качестве токов на двух концах указанной виртуальной двухконцевой системы. Тогда система с несколькими концами может быть преобразована в виртуальную двухконцевую систему.
На основе предложенного решения в соответствии с настоящим изобретением специалист в рассматриваемой области сможет спроектировать или изготовить дифференциальную токовую защиту, обладающую лучшими надежностью, чувствительностью и более высоким быстродействием по сравнению с существующими аналогами. Более того, алгоритм можно легко реализовать на существующей платформе (аппаратной и программной). Кроме того, для настоящего алгоритма не требуется более высокая частота дискретизации или большая точность измерений, что будет полезно с точки зрения экономии затрат на разработку.
Следует отметить, что способ и устройство для идентификации КЗ посредством дифференциальной токовой защиты, предлагаемые в настоящем изобретении, могут быть использованы, не ограничиваясь этим, в дифференциальной защите линий или дифференциальной защите основного оборудования, например защите генераторов, защите системы шин, защите конденсаторов, защите трансформаторов, защите электрических реакторов, защите двигателей или в других защитах на основе алгоритма дифференциального тока и т.п.
Специалист в рассматриваемой области сможет на основе этого описания примеров вариантов осуществления изобретения оценить преимущества настоящего изобретения:
1. В соответствии со способом и устройством для идентификации КЗ посредством дифференциальной токовой защиты, предлагаемыми в настоящем изобретении, имеется очень маленькая рабочая область для внешнего КЗ, что значительно повышает надежность даже в случае серьезного насыщения трансформаторов тока.
2. В соответствии со способом и устройством для идентификации КЗ посредством дифференциальной токовой защиты, предлагаемыми в настоящем изобретении, имеется очень большая рабочая область для внутреннего КЗ, что значительно повышает чувствительность при внутреннем КЗ даже в случаях больших нагрузок и высоких сопротивлений.
3. В соответствии со способом и устройством для идентификации КЗ посредством дифференциальной токовой защиты, предлагаемыми в настоящем изобретении, срабатывание реле защиты происходит быстрее по сравнению с существующими системами дифференциальной защиты на основе полных токов или токовых компонент, связанных с КЗ.
4. При организации дифференциальной токовой защиты в соответствии со способом и устройством для идентификации КЗ, предлагаемыми в настоящем изобретении, критерий оценки является простым и его легко регулировать на основе реального оборудования, а также его удобно применять к существующей платформе (аппаратное обеспечение, программное обеспечение, частота дискретизации и т.п.).
Хотя настоящее изобретение описано на основе некоторых предпочтительных вариантов, специалисты в рассматриваемой области должны понимать, что эти варианты никоим образом не ограничивают объем настоящего изобретения. Любые вариации и модификации этих вариантов, не отклоняющиеся от сущности и принципов настоящего изобретения, вполне доступны для понимания специалистов в рассматриваемой области и потому попадают в объем притязаний настоящего изобретения, ограниченного прилагаемой формулой изобретения.
Claims (14)
1. Способ идентификации короткого замыкания (КЗ) посредством дифференциальной токовой защиты, содержащий этапы, на которых
измеряют полный ток на двух концах системы с двухконцевой линией и вычисляют соответствующие векторы тока КЗ;
получают рабочее значение путем вычисления первой разности между абсолютной величиной суммы указанных векторов тока КЗ и первой заданной величиной Iset1;
получают тормозное значение путем умножения второй разности на регулирующий коэффициент, при этом указанную вторую разность вычисляют между максимумом абсолютных величин указанных токов КЗ и второй заданной величиной Iset2 или между абсолютной величиной разности указанных токов КЗ и второй заданной величиной Iset2; и
идентифицируют КЗ как внешнее КЗ или внутреннее КЗ посредством сравнения рабочего значения с тормозным значением.
измеряют полный ток на двух концах системы с двухконцевой линией и вычисляют соответствующие векторы тока КЗ;
получают рабочее значение путем вычисления первой разности между абсолютной величиной суммы указанных векторов тока КЗ и первой заданной величиной Iset1;
получают тормозное значение путем умножения второй разности на регулирующий коэффициент, при этом указанную вторую разность вычисляют между максимумом абсолютных величин указанных токов КЗ и второй заданной величиной Iset2 или между абсолютной величиной разности указанных токов КЗ и второй заданной величиной Iset2; и
идентифицируют КЗ как внешнее КЗ или внутреннее КЗ посредством сравнения рабочего значения с тормозным значением.
2. Способ по п. 1, в котором регулирующий коэффициент связан с фазовым углом токов КЗ.
3. Способ по п. 1, в котором регулирующий коэффициент имеет сравнительно большую положительную величину для внешнего КЗ и сравнительно небольшую положительную величину или отрицательную величину для внутреннего КЗ.
4. Способ по п. 1, в котором, если рабочее значение меньше тормозного значения, КЗ идентифицируют как внешнее КЗ или в системе отсутствует КЗ, в других случаях идентифицируют внутреннее КЗ.
5. Способ по п. 1, в котором для применения указанного способа к многоконцевой системе преобразуют указанную многоконцевую систему в виртуальную двухконцевую систему.
6. Способ по п. 5, в котором дополнительно
измеряют полные токи на всех концах системы с многоконцевой линией и вычисляют соответствующие векторы тока КЗ;
выбирают максимум из вычисленных токов КЗ;
вычисляют сумму всех остальных вычисленных токов КЗ за исключением указанного максимума; и
считают указанный максимум и указанную сумму в качестве токов на двух концах указанной виртуальной двухконцевой системы.
измеряют полные токи на всех концах системы с многоконцевой линией и вычисляют соответствующие векторы тока КЗ;
выбирают максимум из вычисленных токов КЗ;
вычисляют сумму всех остальных вычисленных токов КЗ за исключением указанного максимума; и
считают указанный максимум и указанную сумму в качестве токов на двух концах указанной виртуальной двухконцевой системы.
7. Способ по п. 1 или 6, в котором для идентификации КЗ непосредственно используют векторы полных токов, соответствующие указанным векторам тока КЗ.
8. Устройство для идентификации КЗ посредством дифференциальной токовой защиты, содержащее
измерительный модуль, выполненный с возможностью измерения полных токов на двух концах системы с двухконцевой линией;
вычислительный модуль, выполненный с возможностью вычисления соответствующих векторов тока КЗ, получения рабочего значения путем вычисления первой разности между абсолютной величиной суммы указанных векторов тока КЗ и первой заданной величиной Iset1, получения тормозного значения путем умножения второй разности на регулирующий коэффициент, при этом указанную вторую разность вычисляют между максимумом абсолютных величин указанных токов КЗ и второй заданной величиной Iset2 или между абсолютной величиной разности указанных токов КЗ и второй заданной величиной Iset2; и
модуль идентификации, выполненный с возможностью идентификации КЗ как внешнего КЗ или внутреннего КЗ посредством сравнения указанного рабочего значения с указанным тормозным значением.
измерительный модуль, выполненный с возможностью измерения полных токов на двух концах системы с двухконцевой линией;
вычислительный модуль, выполненный с возможностью вычисления соответствующих векторов тока КЗ, получения рабочего значения путем вычисления первой разности между абсолютной величиной суммы указанных векторов тока КЗ и первой заданной величиной Iset1, получения тормозного значения путем умножения второй разности на регулирующий коэффициент, при этом указанную вторую разность вычисляют между максимумом абсолютных величин указанных токов КЗ и второй заданной величиной Iset2 или между абсолютной величиной разности указанных токов КЗ и второй заданной величиной Iset2; и
модуль идентификации, выполненный с возможностью идентификации КЗ как внешнего КЗ или внутреннего КЗ посредством сравнения указанного рабочего значения с указанным тормозным значением.
9. Устройство по п. 8, в котором регулирующий коэффициент связан с фазовым углом токов КЗ.
10. Устройство по п. 9, в котором регулирующий коэффициент имеет сравнительно большую положительную величину для внешнего КЗ и сравнительно небольшую положительную величину или отрицательную величину для внутреннего КЗ.
11. Устройство по п. 8, в котором модуль идентификации выполнен с возможностью, в случае если рабочее значение меньше тормозного значения, идентифицировать КЗ как внешнее КЗ или как отсутствие КЗ в системе, а в других случаях идентифицировать КЗ как внутреннее КЗ.
12. Устройство по п. 8, которое выполнено с возможностью применения для многоконцевой системы путем преобразования указанной многоконцевой системы в виртуальную двухконцевую систему.
13. Устройство по п. 12, в котором
указанный измерительный модуль дополнительно выполнен с возможностью измерения полного тока на всех концах системы с многоконцевой линией и вычисления соответствующих векторов тока КЗ;
указанный вычислительный модуль дополнительно выполнен с возможностью выбора максимума из вычисленных токов КЗ и вычисления суммы всех остальных вычисленных токов КЗ за исключением указанного максимума; и
преобразовательный модуль выполнен с возможностью считать указанный максимум и указанную сумму в качестве токов на двух концах указанной виртуальной двухконцевой системы.
указанный измерительный модуль дополнительно выполнен с возможностью измерения полного тока на всех концах системы с многоконцевой линией и вычисления соответствующих векторов тока КЗ;
указанный вычислительный модуль дополнительно выполнен с возможностью выбора максимума из вычисленных токов КЗ и вычисления суммы всех остальных вычисленных токов КЗ за исключением указанного максимума; и
преобразовательный модуль выполнен с возможностью считать указанный максимум и указанную сумму в качестве токов на двух концах указанной виртуальной двухконцевой системы.
14. Устройство по п. 8 или 13, которое выполнено с возможностью непосредственно использовать вектора полных токов, соответствующие указанным векторам токов КЗ, для идентификации КЗ.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/CN2012/076525 WO2013181809A1 (en) | 2012-06-06 | 2012-06-06 | Method for identifying fault by current differential protection and device thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2580934C1 true RU2580934C1 (ru) | 2016-04-10 |
Family
ID=49711283
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014153075/07A RU2580934C1 (ru) | 2012-06-06 | 2012-06-06 | Способ и устройство для идентификации короткого замыкания посредством дифференциальной токовой защиты |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10393810B2 (ru) |
EP (1) | EP2859635B1 (ru) |
CN (1) | CN104364988B (ru) |
RU (1) | RU2580934C1 (ru) |
WO (1) | WO2013181809A1 (ru) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104251948B (zh) * | 2014-10-22 | 2016-09-07 | 华自科技股份有限公司 | 一种适用于差动保护检测ct饱和的测试装置及测试方法 |
EP3062410B1 (en) * | 2015-02-27 | 2021-05-05 | General Electric Technology GmbH | A protection apparatus |
CN104977488B (zh) * | 2015-06-30 | 2018-01-12 | 昆明理工大学 | 一种基于差动电流梯度角近似熵的变压器励磁涌流识别方法 |
CN105811380B (zh) * | 2016-02-03 | 2020-01-24 | 中国电力科学研究院 | 一种基于傅里叶递推算法的快速电流差动保护方法 |
CN106208000B (zh) * | 2016-09-22 | 2019-03-19 | 南京国电南自电网自动化有限公司 | 一种零差保护区外多相ct饱和分相与门闭锁方法 |
CN106451337B (zh) * | 2016-11-14 | 2018-07-13 | 国网天津市电力公司 | 一种利用故障分量动作的过流保护方法 |
EA033308B1 (ru) * | 2017-03-24 | 2019-09-30 | Белорусский Национальный Технический Университет | Способ определения вида короткого замыкания на линиях 6-35 киловольт |
CN107069681B (zh) * | 2017-04-27 | 2019-09-10 | 许继电气股份有限公司 | 一种多端线路差动保护方法及系统 |
US11280824B2 (en) | 2017-12-20 | 2022-03-22 | Hitachi Energy Switzerland Ag | High sensitive phase selection method |
CN110098601B (zh) * | 2019-05-21 | 2022-07-01 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种纵向故障有灵敏度的直流滤波器差动保护方法及系统 |
CN111030062B (zh) * | 2019-12-06 | 2022-08-30 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种区分平波电抗器内外故障的高压直流输电线路保护方法及装置 |
CN111060739B (zh) * | 2020-02-14 | 2021-10-12 | 东方电子股份有限公司 | 一种基于差动电流与故障特征量的故障类型识别方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5809045A (en) * | 1996-09-13 | 1998-09-15 | General Electric Company | Digital current differential system |
CN1233099A (zh) * | 1998-04-21 | 1999-10-27 | 东芝株式会社 | 系统保护继电装置 |
RU40545U1 (ru) * | 2004-02-26 | 2004-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно производственное предприятие "ЭКРА" | Микропроцессорный терминал дифференциальной защиты электроустановки |
RU2261510C1 (ru) * | 2004-02-26 | 2005-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Экра" | Способ дифференциальной защиты электроустановки |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3679937A (en) * | 1970-11-24 | 1972-07-25 | Novocherkassky Politekhmichesk | Method of and apparatus for blocking phase-comparison protection |
JPS596715A (ja) * | 1982-07-01 | 1984-01-13 | 三菱電機株式会社 | 差動保護継電装置 |
JPS60180421A (ja) * | 1984-02-27 | 1985-09-14 | 三菱電機株式会社 | 差動保護継電装置 |
JP2565870B2 (ja) * | 1986-06-11 | 1996-12-18 | 株式会社東芝 | 差動継電装置 |
JP2676704B2 (ja) * | 1989-08-30 | 1997-11-17 | 三菱電機株式会社 | 差動保護継電装置 |
US5963404A (en) * | 1998-06-16 | 1999-10-05 | Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. | Restricted earth fault protection for transformers using a directional element |
US6341055B1 (en) * | 1999-10-15 | 2002-01-22 | Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. | Restraint-type differential relay |
US6442010B1 (en) * | 2000-04-03 | 2002-08-27 | General Electric Company | Differential protective relay for electrical buses with improved immunity to saturation of current transformers |
US6829544B1 (en) * | 2000-04-10 | 2004-12-07 | General Electric Company | Line current differential protective relaying method and relay for in-zone tapped transformers |
US6442011B1 (en) | 2000-05-08 | 2002-08-27 | General Electric Company | Flux concentration adjustment mechanism and method for hall effect sensors and circuit breaker using same |
AU2001283487A1 (en) * | 2000-07-10 | 2002-01-21 | Igc-Superpower, Llc | Fault-current limiter with multi-winding coil |
US6590397B2 (en) | 2000-10-19 | 2003-07-08 | Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. | Line differential protection system for a power transmission line |
SE0303615D0 (sv) * | 2003-12-31 | 2003-12-31 | Abb Ab | Method and device for Fault Detection in Transformers |
JP2006014400A (ja) | 2004-06-22 | 2006-01-12 | Hitachi Ltd | 差電流監視装置 |
CN100373726C (zh) | 2005-11-17 | 2008-03-05 | 北京四方继保自动化股份有限公司 | 基于时间尺度的可变制动系数的比率制动方法 |
GB0713126D0 (en) * | 2007-07-06 | 2007-08-15 | Areva T & D Uk Ltd | Improvements in or relating to current differential protection relays |
DE102008016575B4 (de) * | 2008-04-01 | 2013-02-21 | Abb Ag | Voll-Schutzschalter und motorsteuerbarer Vollschutzschalter |
US8194374B2 (en) * | 2009-04-16 | 2012-06-05 | Schweitzser Engineering Laboratories, Inc. | Differential element with harmonic blocking and harmonic restraint operating in parallel |
FR2947976B1 (fr) * | 2009-07-07 | 2011-07-22 | Sagem Defense Securite | Circuit d'excitation de capteurs a courant continu |
FR2954613B1 (fr) | 2009-12-17 | 2013-06-07 | Schneider Electric Ind Sas | Dispositif et procede de protection differentielle et appareil electrique comportant un tel dispositif |
EP2424063B1 (en) | 2010-08-23 | 2020-09-30 | Nexans | Quench detection system for a superconductor fault current limiter |
-
2012
- 2012-06-06 RU RU2014153075/07A patent/RU2580934C1/ru not_active IP Right Cessation
- 2012-06-06 US US14/405,292 patent/US10393810B2/en active Active
- 2012-06-06 CN CN201280073738.XA patent/CN104364988B/zh active Active
- 2012-06-06 EP EP12878421.2A patent/EP2859635B1/en active Active
- 2012-06-06 WO PCT/CN2012/076525 patent/WO2013181809A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5809045A (en) * | 1996-09-13 | 1998-09-15 | General Electric Company | Digital current differential system |
CN1233099A (zh) * | 1998-04-21 | 1999-10-27 | 东芝株式会社 | 系统保护继电装置 |
RU40545U1 (ru) * | 2004-02-26 | 2004-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно производственное предприятие "ЭКРА" | Микропроцессорный терминал дифференциальной защиты электроустановки |
RU2261510C1 (ru) * | 2004-02-26 | 2005-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Экра" | Способ дифференциальной защиты электроустановки |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2013181809A1 (en) | 2013-12-12 |
CN104364988A (zh) | 2015-02-18 |
US10393810B2 (en) | 2019-08-27 |
EP2859635B1 (en) | 2019-08-07 |
CN104364988B (zh) | 2017-02-22 |
EP2859635A1 (en) | 2015-04-15 |
EP2859635A4 (en) | 2016-04-06 |
US20150160297A1 (en) | 2015-06-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2580934C1 (ru) | Способ и устройство для идентификации короткого замыкания посредством дифференциальной токовой защиты | |
RU2598903C1 (ru) | Способ дифференциальной защиты при преобразовании частоты для выходного трансформатора системы со статическим преобразователем частоты | |
WO2017128631A1 (zh) | 基于时差法的自适应半波长线路电流差动保护方法 | |
JP5618910B2 (ja) | 絶縁劣化監視システム | |
RU2649324C2 (ru) | Способ дифференциальной защиты преобразователя тока и устройство релейной защиты | |
CN105140893A (zh) | 一种差动保护ct饱和识别方法 | |
US20190187201A1 (en) | Method and Device for Detecting Faults in Transmission and Distribution Systems | |
US20110043045A1 (en) | Systems and methods for asynchronous sampling data conversion | |
JP7260056B2 (ja) | 電力変換装置 | |
KR20200093979A (ko) | 누전 차단기 및 그 누설 전류 검출 방법 | |
RU2538214C1 (ru) | Способ дифференциальной защиты электроустановки | |
CN116718848A (zh) | 基于电能数据的电压相序判别方法及装置、介质、终端 | |
CN109188181A (zh) | 电网电压互感器二次回路中性线虚接判断方法 | |
US9899830B2 (en) | Method for detecting fault and current differential protection system thereof | |
KR20180102433A (ko) | 인버터의 불평형이 발생한 상의 전압크기 추정장치 | |
JP3628143B2 (ja) | 地絡距離継電器 | |
JP2005227132A (ja) | 絶縁状態監視装置、および絶縁状態監視方法 | |
JP2003032895A (ja) | 潮流制御装置の損失測定方法とその利用方法 | |
US20040249876A1 (en) | Method for determining RMS values for grid-linked converters | |
US20210278447A1 (en) | Electric power system voltage monitoring and control with energy packets | |
RU2175138C1 (ru) | Способ измерения сопротивления изоляции силовой сети электроустановок транспорта под рабочим напряжением и устройство для его реализации | |
Dasika et al. | An on-line fault detection and a post-fault strategy to improve the reliability of matrix converters | |
JP4752006B2 (ja) | 三相三線式負荷模擬装置 | |
CN111337849A (zh) | 一种新型漏电流测量装置及其方法 | |
US11381084B1 (en) | Frequency measurement for load shedding and accurate magnitude calculation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170607 |