RU2761509C1 - Method for adaptive single-phase automatic reclosing of power transmission lines - Google Patents

Method for adaptive single-phase automatic reclosing of power transmission lines Download PDF

Info

Publication number
RU2761509C1
RU2761509C1 RU2021111938A RU2021111938A RU2761509C1 RU 2761509 C1 RU2761509 C1 RU 2761509C1 RU 2021111938 A RU2021111938 A RU 2021111938A RU 2021111938 A RU2021111938 A RU 2021111938A RU 2761509 C1 RU2761509 C1 RU 2761509C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
emergency
current
short
line
Prior art date
Application number
RU2021111938A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Татьяна Германовна Красильникова
Кароматулло Азизович Махмудов
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования «Новосибирский Государственный Технический Университет»
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования «Новосибирский Государственный Технический Университет» filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования «Новосибирский Государственный Технический Университет»
Priority to RU2021111938A priority Critical patent/RU2761509C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2761509C1 publication Critical patent/RU2761509C1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/06—Details with automatic reconnection

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: according to the method, in the circuits connecting two power systems, two zones adjacent to the corresponding systems are preliminarily determined on the line. Unilateral activation of the emergency phase is carried out for a short time from the side of the first system, if a single-phase short circuit (SPSC) is detected in the second zone adjacent to the second system, or from the side of the second system if the SPSC is detected in the first zone adjacent to the first system. The effective value of the emergency phase current at the switched-on end is measured and compared with the setpoint. If the current is higher than the setpoint, then a short circuit or arc fault is fixed in the phase and a shutdown command is given.
EFFECT: increase in the reliability of adaptive single-phase automatic re-activation (SPAR) of power transmission lines.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к автоматике электроэнергетических систем, и может быть использовано для обеспечения высокой надежности адаптивного однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ) линий электропередачи, оснащенных любым числом шунтирующих реакторов (ШР). The invention relates to electrical engineering, in particular, to the automation of electric power systems, and can be used to ensure high reliability of adaptive single-phase automatic reclosing (OAPV) of power lines equipped with any number of shunt reactors (SHR).

Известен способ адаптивного ОАПВ линий электропередачи (Авторское свидетельство СССР №792398, кл. H02 H3/06, 1979), основанный на измерении модулей напряжений по концам отключенной фазы линии и сравнении их с заданными уставками. Когда оба напряжения превышают заданные уставки, то это означает исчезновение замыкания.The known method of adaptive OAPV power lines (USSR author's certificate No. 792398, class H02 H3 / 06, 1979), based on the measurement of voltage modules at the ends of the disconnected phase of the line and comparing them with the specified settings. When both voltages exceed the preset values, this means the disappearance of the short circuit.

Недостатком способа является низкая надежность адаптивного ОАПВ в тех случаях, когда линия не оснащена ШР или оснащена неполным их числом. Кроме того, при реализации способа требуется организация высокочастотного канала связи между полукомплектами устройства, установленными по концам линии.The disadvantage of this method is the low reliability of the adaptive OAPV in cases where the line is not equipped with SR or equipped with an incomplete number of them. In addition, the implementation of the method requires the organization of a high-frequency communication channel between the semi-sets of the device installed at the ends of the line.

Также известен способ адаптивного ОАПВ линий электропередачи (патент на изобретение № 2688144, кл. H02 H3/06, 2019г), являющийся прототипом предлагаемого изобретения и основанный на кратковременном (в пределах 0,1 сек) одностороннем включении аварийной фазы со стороны слабой промежуточной системы, когда измеряют действующее значение тока этой фазы на включенном конце и сравнивают с заданной уставкой; если ток выше уставки, то на фазе фиксируют короткое или дуговое замыкание и далее дают команду на отключение линии, в противном же случае замыкание на фазе отсутствует, и она успешно включается на работу с другой стороны.Also known is the method of adaptive OAPV of power lines (patent for invention No. 2688144, class H02 H3 / 06, 2019), which is a prototype of the proposed invention and based on a short-term (within 0.1 sec) one-way switching on of the emergency phase from the side of a weak intermediate system, when the effective value of the current of this phase at the switched-on end is measured and compared with the given setting; if the current is higher than the setting, then a short or arc circuit is recorded on the phase and then a command is given to disconnect the line, otherwise there is no short circuit on the phase, and it is successfully switched on to work on the other side.

Недостаток этого способа состоит в том, что он пригоден лишь в схемах со слабой промежуточной системой.The disadvantage of this method is that it is suitable only in circuits with a weak intermediate system.

Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является создание высокой надежности адаптивного ОАПВ линий электропередачи в схемах без слабой промежуточной системы, когда линия электропередачи связывает непосредственно станцию и энергосистему или две энергосистемы.The objective (technical result) of the present invention is to create a high reliability of the adaptive OAPV of power lines in circuits without a weak intermediate system, when the power line directly connects the station and the power system or two power systems.

Поставленная задача достигается тем, что если в известном способе после паузы ОАПВ осуществляют кратковременное одностороннее включение аварийной фазы со стороны промежуточной системы, измеряют действующее значение тока этой фазы на включенном конце и сравнивают с заданной уставкой, то в предлагаемом способе предварительно определяют на линии две зоны, примыкающие к соответствующим системам, и осуществляют кратковременное одностороннее включение аварийной фазы со стороны первой системы, если однофазное короткое замыкание (ОКЗ) обнаружено во второй зоне, примыкающей ко второй системе, и соответственно одностороннее включение аварийной фазы со стороны второй системы, если ОКЗ обнаружено в первой зоне, примыкающей к первой системе. Далее измеряют действующее значение тока аварийной фазы на включенном конце и сравнивают с заданной уставкой; если ток выше уставки, то на фазе фиксируют короткое или дуговое замыкание и дают команду на отключение, в противном же случае замыкание на фазе отсутствует, и она успешно включается на работу с другой стороны.The task is achieved by the fact that if in the known method, after a pause of the OAPV, a short-term one-sided switching on of the emergency phase from the side of the intermediate system is carried out, the effective value of the current of this phase at the switched-on end is measured and compared with a given setting, then in the proposed method two zones are preliminarily determined on the line, adjacent to the corresponding systems, and carry out a short-term one-way switching on of the emergency phase from the side of the first system, if a single-phase short circuit (OKZ) is detected in the second zone adjacent to the second system, and, accordingly, one-way switching on of the emergency phase from the side of the second system, if an OKZ is detected in the first zone adjacent to the first system. Next, measure the effective value of the emergency phase current at the switched on end and compare it with a given setting; if the current is higher than the setting, then a short or arc circuit is fixed on the phase and a trip command is given, otherwise there is no short circuit on the phase, and it is successfully switched on to work on the other side.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства, реализующая предлагаемый способ (для примера, при аварии в зоне 2), которая содержит примыкающие системы 1 и 2, подсоединенные к линии 3 с помощью выключателей 4 и 5. На любой из фаз линии 3 возможно возникновение повреждения 6. Figure 1 shows a block diagram of a device that implements the proposed method (for example, in case of an accident in zone 2), which contains adjoining systems 1 and 2, connected to line 3 using switches 4 and 5. On any of the phases of line 3, the occurrence of damage 6.

Способ осуществляется следующим образом. Двусторонне отключенная аварийная фаза линии 3 может находиться в одном из трёх состояний. При сопротивлении повреждения 6 Rав = Rокз < 10 Ом имеет место неустранившееся однофазное короткое замыкание, при Rав = Rд > 200 Ом имеет место дуговое замыкание и при Rав→∞ повреждение на фазе отсутствует. Однако в последнем случае нет полной гарантии, что ОАПВ будет успешным. Действительно, в случае перекрытия одной из фаз в пролете на дерево, дуга погаснет после двустороннего отключения аварийной фазы, и прочность промежутка восстановится, но последующее включение фазы приведёт к повторному перекрытию промежутка, поскольку имеет место скрытое слабое место на линии, которое невозможно обнаружить на двусторонне отключенной аварийной фазе. Двусторонне отключенную аварийную фазу линии 3 включают односторонне выключателем 5 со стороны системы 1, если авария обнаружена в зоне 2 (аварийная фаза односторонне включается выключателем 4, если авария обнаружена в зоне 1), измеряют действующее значение тока этой фазы на включенном конце

Figure 00000001
и сравнивают с заданной уставкой
Figure 00000002
. Если измеренный ток выше уставки
Figure 00000003
 >
Figure 00000004
, то на фазе имеется короткое или дуговое замыкание, и дается команда на отключение линии. В противном случае замыкание на фазе отсутствует, и она успешно включается с другой стороны.The method is carried out as follows. The bi-directionally disconnected emergency phase of line 3 can be in one of three states. With a damage resistance of 6 Raw = Rokz <10 Ohm, an unresolved single-phase short-circuit occurs, at Raw = Rd > 200 Ohm, an arc fault occurs and at Raw→ ∞ there is no damage in the phase. However, in the latter case, there is no complete guarantee that the OAP will be successful. Indeed, in the case of overlap of one of the phases in the span of a tree, the arc will extinguish after a two-way disconnection of the emergency phase, and the strength of the gap will be restored, but the subsequent switching on of the phase will lead to repeated overlapping of the gap, since there is a hidden weak point on the line that cannot be detected bilaterally. disconnected emergency phase. The two-sided disconnected emergency phase of line 3 is switched on one-way by switch 5 from the side of system 1, if an error is detected in zone 2 (the emergency phase is unilaterally switched on by switch 4, if an error is detected in zone 1), measure the effective value of the current of this phase at the closed end
Figure 00000001
 and compared with the given setpoint
Figure 00000002
... If the measured current is higher than the setting
Figure 00000003
 >
Figure 00000004
, then there is a short or arcing on the phase, and a command is given to turn off the line. Otherwise, there is no short circuit on the phase, and it is successfully switched on on the other side.

Заданная уставка по току выбирается из условия отстройки от наибольшего тока

Figure 00000005
, определяемого на односторонне включенном конце фазы при отсутствии поврежденияThe preset current setting is selected from the condition of detuning from the highest current
Figure 00000005
 determined at the unilaterally connected end of the phase in the absence of damage

Figure 00000006
,
Figure 00000006
 ,

где

Figure 00000007
=1,1 – коэффициент надежности,
Figure 00000008
=1,25 - коэффициент чувствительности.where
Figure 00000007
 = 1.1 - safety factor,
Figure 00000008
 = 1.25 - sensitivity coefficient.

Для линий сверхвысокого напряжения в интервале длин 100-500 км в зависимости от числа ШР на линии уставка составляет не более 250 А для линий 500 кВ и 550 А для линий 750 кВ, в то время как возможный диапазон токов на включенном конце аварийной фазы при наличии ОКЗ или дуги составляет не менее 800 А для линий 500 кВ и 1200 А для линий 750 кВ, что более чем в 3 раза превосходит уставку для линий 500 кВ и более чем в 2 раза - уставку для линий 750 кВ. Таким образом, имеет место надежная гарантия идентификации повреждения.For extra-high voltage lines in the range of lengths 100-500 km, depending on the number of SHRs on the line, the setting is no more than 250 A for 500 kV lines and 550 A for 750 kV lines, while the possible range of currents at the switched on end of the emergency phase in the presence of OKZ or arc is at least 800 A for 500 kV lines and 1200 A for 750 kV lines, which is more than 3 times higher than the setting for 500 kV lines and more than 2 times the setting for 750 kV lines. Thus, there is a reliable guarantee of the identification of damage.

На фиг. 2 приведены зависимости аварийных токов, воздействующих на системы, от места аварии на линии при одностороннем включении аварийной фазы со стороны системы 1 (кривая

Figure 00000009
) и соответственно со стороны системы 2 (кривая
Figure 00000010
) для схемы напряжением 500 кВ со следующими параметрами: длина линии - 500 км, сопротивления систем X1=100 Ом, X2=30 Ом. Точка пересечения приведенных кривых определяет границу между зонами 1 и 2. Как следует из фиг. 2, ток, воздействующий на систему 1 при одностороннем включении с её стороны при наличии на аварийной фазе короткого замыкания, находится в диапазоне 1,1 - 2,3 кА, и соответственно ток, воздействующий на систему 2 при одностороннем включении с её стороны при наличии на аварийной фазе короткого замыкания, находится в диапазоне 2,0 - 2,3 кА. Приведённые токи существенно меньше токов, воздействующих на системы при первоначальном ОКЗ в исходной схеме и равных соответственно для системы 1 - 4,3 кА, а для системы 2 – 10,3 кА. Таким образом, предлагаемый способ адаптивного ОАПВ не представляет опасности для оборудования, если ОКЗ сохраняется на линии.FIG. 2 shows the dependences of the emergency currents acting on the systems on the place of the accident on the line when the emergency phase is switched on one-sided from the side of system 1 (curve
Figure 00000009
 ) and, accordingly, from the side of system 2 (curve
Figure 00000010
 ) for a 500 kV circuit with the following parameters: line length - 500 km, system resistance X 1 = 100 Ohm, X 2 = 30 Ohm. The intersection point of these curves defines the boundary between zones 1 and 2. As follows from FIG. 2, the current acting on system 1 with one-sided switching on from its side in the presence of a short circuit in the emergency phase is in the range of 1.1 - 2.3 kA, and accordingly the current acting on system 2 when one-sided switching on from its side in the presence of in the emergency phase of a short circuit, it is in the range of 2.0 - 2.3 kA. The reduced currents are significantly less than the currents affecting the systems at the initial OKZ in the original circuit and equal, respectively, for system 1 - 4.3 kA, and for system 2 - 10.3 kA. Thus, the proposed method of adaptive OAPV does not pose a danger to the equipment if the OAP is kept on the line.

Техническим результатом является обеспечение высокой степени надежности адаптивного ОАПВ линий электропередачи, поскольку предлагаемый способ гарантирует надежную идентификацию дугового повреждения, которое невозможно обнаружить на двусторонне отключенной аварийной фазе.The technical result is to ensure a high degree of reliability of the adaptive OAPV of power transmission lines, since the proposed method guarantees reliable identification of an arc fault that cannot be detected in a two-sided disconnected emergency phase.

Claims (1)

Способ адаптивного однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ) линий электропередачи, при котором после паузы ОАПВ осуществляют кратковременное (в пределах 0,1 сек) одностороннее включение аварийной фазы со стороны промежуточной системы, измеряют действующее значение тока этой фазы на включенном конце и сравнивают с заданной уставкой, отличающийся тем, что в схемах при отсутствии промежуточной системы предварительно определяют на линии две зоны, примыкающие к соответствующим системам, и осуществляют кратковременное одностороннее включение аварийной фазы со стороны первой системы, если однофазное короткое замыкание (ОКЗ) обнаружено во второй зоне, примыкающей ко второй системе, и соответственно одностороннее включение аварийной фазы со стороны второй системы, если ОКЗ обнаружено в первой зоне, примыкающей к первой системе; далее измеряют действующее значение тока аварийной фазы на включенном конце и сравнивают с заданной уставкой; если ток выше уставки, то на фазе фиксируют короткое или дуговое замыкание и дают команду на отключение линии, в противном же случае замыкание на фазе отсутствует, и она успешно включается на работу с другой стороны.The method of adaptive single-phase automatic reclosing (OAPV) of power lines, in which, after a pause, the OAPV carries out a short-term (within 0.1 sec) one-sided activation of the emergency phase from the intermediate system, the effective value of the current of this phase at the turned-on end is measured and compared with the specified setting , characterized in that in the circuits, in the absence of an intermediate system, two zones adjacent to the corresponding systems are preliminarily determined on the line, and a short-term one-way switching on of the emergency phase from the side of the first system is carried out, if a single-phase short circuit (SCC) is detected in the second zone adjacent to the second system, and, accordingly, one-sided switching on of the emergency phase from the side of the second system, if APS is detected in the first zone adjacent to the first system; then the effective value of the emergency phase current at the switched-on end is measured and compared with the given setting; if the current is higher than the setting, then a short or arc circuit is fixed on the phase and a command is given to disconnect the line, otherwise there is no short circuit on the phase, and it is successfully switched on to work on the other side.
RU2021111938A 2021-04-27 2021-04-27 Method for adaptive single-phase automatic reclosing of power transmission lines RU2761509C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021111938A RU2761509C1 (en) 2021-04-27 2021-04-27 Method for adaptive single-phase automatic reclosing of power transmission lines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021111938A RU2761509C1 (en) 2021-04-27 2021-04-27 Method for adaptive single-phase automatic reclosing of power transmission lines

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2761509C1 true RU2761509C1 (en) 2021-12-09

Family

ID=79174319

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021111938A RU2761509C1 (en) 2021-04-27 2021-04-27 Method for adaptive single-phase automatic reclosing of power transmission lines

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2761509C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0041202A1 (en) * 1980-05-31 1981-12-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Reclosing device for transmission line
SU1356095A1 (en) * 1985-06-07 1987-11-30 Сибирский научно-исследовательский институт энергетики Method of automatic repeated connection of electric transmission line
RU2535654C1 (en) * 2013-07-30 2014-12-20 Ооо Научно-Производственное Предприятие "Энергоконсалт" Method of adaptive single-phase automatic reclosing of overhead ac power transmission lines
RU2688144C1 (en) * 2018-04-11 2019-05-20 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" Method of adaptive single-phase automatic reconnection of power transmission lines

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0041202A1 (en) * 1980-05-31 1981-12-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Reclosing device for transmission line
SU1356095A1 (en) * 1985-06-07 1987-11-30 Сибирский научно-исследовательский институт энергетики Method of automatic repeated connection of electric transmission line
RU2535654C1 (en) * 2013-07-30 2014-12-20 Ооо Научно-Производственное Предприятие "Энергоконсалт" Method of adaptive single-phase automatic reclosing of overhead ac power transmission lines
RU2688144C1 (en) * 2018-04-11 2019-05-20 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" Method of adaptive single-phase automatic reconnection of power transmission lines

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107966633B (en) Method and system for rapidly judging single-phase earth fault line of power distribution network of power supply system
US9178348B2 (en) DC voltage line circuit breaker
EP3306766B1 (en) Direct current power transmission system, central server of same, and method for restoring direct current power transmission pathway after failure
EP3373317A1 (en) Method for closing a mechatronic circuit breaker
US20190267198A1 (en) Bidirectional power valve and control method therefor and hybrid multi-terminal hvdc system using the same
CN108134376B (en) High-voltage bus fault rapid protection device and protection method
Kasztenny et al. Circuit breaker ratings—A primer for protection engineers
CN110291603A (en) Breaker control
RU2761509C1 (en) Method for adaptive single-phase automatic reclosing of power transmission lines
RU2688144C1 (en) Method of adaptive single-phase automatic reconnection of power transmission lines
CN210608530U (en) Arc suppression cabinet and small current grounding system
JPH01503033A (en) Overcurrent protection device for power supply of indoor electrical equipment such as houses and factories
US11848557B2 (en) Utility distribution fault restoration system
RU2727792C1 (en) Method of adaptive single-phase automatic re-connection of power transmission lines
Solangi et al. Selective Coordination of GaN-Based Solid State Circuit Breakers
CN113595040A (en) Annular direct-current micro-grid single-ended current type distance measurement method based on control and protection cooperation
RU171206U1 (en) DEVICE FOR PROTECTING ELECTRIC TRANSMISSION LINES FROM SINGLE-PHASE EARTH CLOSES IN A THREE-PHASE NETWORK WITH INSULATED NEUTRAL
EP2575152B1 (en) Portable arc preventing device
Hernandes et al. Delayed current zeros in FPSO offshore units
CN116609650B (en) Direct current transfer test system and method
Naumkin et al. Methods of Performance Assurance for SF6 Circuitbreakers at Switchings of Compensated 500–1150 kV Overhead Power Lines
US11342742B2 (en) Set of electrical protection devices with two levels that are connected in series
US20220065914A1 (en) Hybrid switch for substation and other applications and methods of operating same
Ivanov et al. Controlled switching for fault interruption in transport and distribution lines
Samorodov et al. An adaptive single-phase reclosing of line in the scheme with intermediate system