RU2792285C1 - Method of protection of power line from magnetizing current surges at power transformer - Google Patents
Method of protection of power line from magnetizing current surges at power transformer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2792285C1 RU2792285C1 RU2022101996A RU2022101996A RU2792285C1 RU 2792285 C1 RU2792285 C1 RU 2792285C1 RU 2022101996 A RU2022101996 A RU 2022101996A RU 2022101996 A RU2022101996 A RU 2022101996A RU 2792285 C1 RU2792285 C1 RU 2792285C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- blocks
- protection
- module
- block
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к релейной защите и автоматике (РЗА) линий электропередачи (ЛЭП) при возникновении в сети броска тока намагничивания (БТН) силового трансформатора. Решает проблему неселективного срабатывания высокочастотной (ВЧ) дифференциально-фазной защиты (ДФЗ) или направленной ВЧ защиты (НВЧЗ) с абсолютной селективностью линий электропередачи в режиме включения силового трансформатора на ответвительных подстанциях защищаемой линии или за ее пределами.The invention relates to the electric power industry, in particular to relay protection and automation (RPA) of power lines (TL) in the event of a magnetizing current inrush (BTN) of a power transformer in the network. Solves the problem of non-selective operation of high-frequency (HF) differential-phase protection (DFZ) or directional HF protection (HFZ) with absolute selectivity of power lines in the mode of switching on the power transformer at branch substations of the protected line or outside it.
Согласно [1], на ЛЭП высокого и сверхвысокого напряжения с двухсторонним питанием устанавливаются быстродействующие защиты с абсолютной селективностью. Применение для этих целей ДФЗ или НВЧЗ оказывается проблематичным из-за возможного неселективного срабатывания защиты в режимах БТН. Ситуация осложняется, когда в качестве второго, третьего или последующего полукомплекта защиты линии с абсолютной селективностью применяется устройство на электромеханической или микроэлектронной элементной базе, в которых отсутствуют модули выявления БТН. На практике БТН в защитах линий определяют по величине второй гармоники в сигнале броска [2], а в дифференциальной защите трансформатора контролируется еще и форма кривой броска тока [3]. Для идентификации БТН в ЛЭП применим только информационный параметр по величине второй гармоники.According to [1], high-speed protection with absolute selectivity is installed on high-voltage and ultra-high voltage power lines with two-sided power supply. The use of DFZ or NVChZ for these purposes turns out to be problematic due to the possible non-selective operation of the protection in the BTN modes. The situation becomes more complicated when a device based on an electromechanical or microelectronic element base is used as the second, third or subsequent half-set of line protection with absolute selectivity, in which there are no BTN detection modules. In practice, the BTN in line protection is determined by the magnitude of the second harmonic in the inrush signal [2], and in the differential protection of the transformer, the shape of the inrush current curve is also controlled [3]. To identify the CTN in the power transmission line, only the information parameter by the magnitude of the second harmonic is applicable.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ, описанный в [3], где для исключения неселективного действия защиты при БТН предлагается использовать специальный модуль, который по величине тока второй гармоники или на основе отношения тока второй гармоники, например тока нулевой последовательности, к току первой гармоники этой же последовательности выявляет БТН и на время блокирует действие защиты на отключение. Этот способ выбран в качестве прототипа изобретения. Его недостаток заключается в том, что такой модуль, установленный на полукомплект защиты, блокирует только свой полукомплект ДФЗ (НВЧЗ) и может срабатывать неселективно при насыщении измерительных трансформаторов тока (ИТТ) или промежуточных трансформаторов тока (ПТТ) в самом устройстве защиты. При отсутствии такого модуля в устройстве защиты на других концах линии или его недостаточной чувствительности возможно неселективное срабатывание полукомплектов других концов линии, например, выполненных на электромеханической или микроэлектронной элементных базах. Кроме того, модуль выявления БТН по второй гармонике может отказать при повреждениях на линии, сопровождающихся насыщением ИТТ или ПТТ полукомплекта защиты, заблокировав его действие на отключение повреждения в линии со своего конца.The closest to the claimed technical solution is the method described in [3], where, in order to eliminate the non-selective action of protection during BT, it is proposed to use a special module that, by the value of the second harmonic current or based on the ratio of the second harmonic current, for example, the zero sequence current, to the first harmonic current harmonics of the same sequence are detected by the BTN and temporarily blocks the protection action for shutdown. This method is chosen as a prototype of the invention. Its disadvantage lies in the fact that such a module, installed on the protection half-set, blocks only its half-set DPF (NVCHZ) and can operate non-selectively when the measuring current transformers (ITT) or intermediate current transformers (PTT) in the protection device itself are saturated. In the absence of such a module in the protection device at other ends of the line or its insufficient sensitivity, non-selective operation of semi-sets of other ends of the line, for example, made on electromechanical or microelectronic element bases, is possible. In addition, the second harmonic detection module can fail in case of line faults, accompanied by saturation of the ITT or PTT of the protection half-set, blocking its action to turn off the line fault from its end.
Цель изобретения - обеспечение селективной работы высокочастотных защит с абсолютной селективностью при БТН на силовых трансформаторах сети и при насыщении измерительных или промежуточных трансформаторов тока. Поставленная цель достигается тем, что при выявлении БТН происходит блокирование всех полукомплектов защиты линии, а сам модуль выявления БТН выполнен трехканальным с блоками пофазного выявления БТН в каждой фазе и с контролем величины тока в фазе, блоком выбора блокирующего сигнала мажоритарным органом, блоком выявления типа насыщения в зависимости от вида соединения вторичных обмоток силового трансформатора и блоком выявления насыщения тока во всех фазах при симметричных трехфазных повреждениях, который деблокирует выходной сигнал модуля обеспечения селективности при БТН.The purpose of the invention is to ensure the selective operation of high-frequency protection with absolute selectivity at BTN on power transformers of the network and at saturation of measuring or intermediate current transformers. This goal is achieved by blocking all semi-sets of line protection when detecting a BTN, and the BTN detection module itself is made three-channel with blocks for phase-by-phase detection of BTN in each phase and with control of the current in the phase, a blocking signal selection block by a majority body, a block for detecting the type of saturation depending on the type of connection of the secondary windings of the power transformer and a block for detecting current saturation in all phases in case of symmetrical three-phase faults, which unblocks the output signal of the module for ensuring selectivity in case of BTN.
Осуществление способа иллюстрирует представленная на фиг. 1 блок-схема логики функционирования полукомплекта защиты, установленного на одном из концов ЛЭП, которая включается в работу при формировании команды на пуск ВЧ-приемопередатчика. Блок-схема по фиг. 1 содержит следующие блоки и элементы:The implementation of the method is illustrated in Fig. 1 is a block diagram of the operation logic of a protection half-set installed at one of the ends of the power transmission line, which is put into operation when a command is generated to start the RF transceiver. The block diagram of FIG. 1 contains the following blocks and elements:
- идентичные блоки 1, 2 и 3 выявления БТН соответственно в токах фаз А, В и С, каждый из которых состоит из фильтров ортогональных составляющих (ФОС) 1-й и 2-й гармоник; выход ФОС 1-й гармоники поступает на два измерительных органа (ИО), первый из которых является максимальным реле тока (РТ) уставка которого адаптивно формируется по значениям предшествующего режима, а выход РТ через элемент времени с выдержкой на срабатывание Т1 поступает на первый вход элемента памяти (ЭП), собранного на логических элементах «ИЛИ» D1 и «И» D2, выход которого является первым выходом A1 (B1, С1) блока 1 (2, 3); выход ФОС 1-й гармоники совместно с выходом ФОС 2-й гармоники поступают на 2-й ИО блока 1 (2, 3), который по отношению величин модуля тока 2-й гармоники к модулю тока 1-й гармоники превышающему значение уставки, определяет наличие БТН в сети, а выход этого ИО, поступая на второй вход логического элемента «И» D2 ЭП, инициирует срабатывание и является вторым выходом А2 (В2, С2) блока 1 (2, 3); кроме того, выход ФОС 1-й гармоники является третьим выходом A3 (В3, С3) блока 1 (2, 3);-
- блок 4 блокировки ВЧ-канала сплошным ВЧ-сигналом при выявлении БТН не менее, чем в двух фазах, состоящий из мажоритарного органа, собранного на логических элементах «И» D3, D4 и D5 и элементе «ИЛИ» D6, выход которого поступает на первый вход логического элемента «И» D7, на другие входы которого поступают сигнал «Пуск ВЧ ДФЗ» («Пуск ВЧ НВЧЗ») от модуля защиты ДФЗ (НВЧЗ), выход блока 5 и деблокирующий сигнал с выхода блока 6 на инверсный вход элемента «И» D7, а его выход является выходом модуля и поступает на приемопередатчик для блокирования ВЧ-канала сплошным ВЧ-сигналом при выявлении БТН в сети;-
- блок 5, выявляющий БТН во всех трех фазах при соединении вторичных обмоток силового трансформатора в «треугольник» в схеме и состоящий из логического элемента «И» D8 и программируемой накладки HI; на входы элемента «И» D8 поступают вторые выходы А2, В2, С2 соответственно с блоков 1, 2, 3, а его выход через программируемую накладку H1, оперативно включенного в положение «0-1», поступает на вход логического элемента «И» D7 блока 4. При соединении вторичных обмоток силового трансформатора в «звезду» в схеме на вход логического элемента «И» D7 блока 4 с программируемой накладки HI, оперативно включенного в положение «0-2», поступает сигнал логической "1";-
- блок 6, выявляющий путем сравнения величин токов в фазах А, В, и С либо симметричный нагрузочный режим, либо трехфазное КЗ без насыщения или с насыщением во всех фазах и состоящий из трех аналогичных ИО, которые по отношению уровней модулей токов фаз, находящихся в заданном диапазоне, например, где ν=A, В, С, различают БТН и насыщение во всех трех фазах при КЗ; на входы этих трех ИО поступают третьи выходы A3, ВЗ и СЗ блоков 1, 2 и 3 соответственно, а их выходы, объединенные по схеме «И» на логическом элементе D9, деблокируют посредством инверсного входа элемента «И» D7 блока 4 пуск ВЧ-сигнала для блокировки полукомплектов защит при БТН.-
Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.
Модуль постоянно контролирует три фазы сети и по результатам работы ФОС 1-й гармоники определяет скачки токов в линии посредством максимального РТ Если величина тока с учетом коэффициента отстройки, равного Kотс=1.2÷1.5, превышает модуль этого же тока, взятого за 1 или 2 периода ранее, то происходит срабатывание РТ и подготовка к срабатыванию ЭП. При этом происходит запоминание значения модуля предшествующего тока на время до 0.1÷0.5 сек.The module constantly monitors three phases of the network and, based on the results of the operation of the FOS of the 1st harmonic, determines current surges in the line by means of the maximum RT If the current value, taking into account the detuning factor equal to K ots =1.2÷1.5, exceeds the module of the same current, taken 1 or 2 periods earlier, then the RT is triggered and the EA is prepared for triggering. In this case, the value of the module of the previous current is stored for up to 0.1÷0.5 sec.
Этого времени должно быть достаточно для окончания переходного процесса в ФОС 1-й и 2-й гармоник и надежного срабатывания ИО, реагирующего на отношение уровней модуля тока 2-й гармоники к модулю тока 1-й гармоники. Для отстройки от времени срабатывания и возврата указанного ИО в момент перехода от одного режима в другой, например, происходящего при коммутациях нагрузки или при возникновении КЗ в сети, когда из-за переходного процесса в ФОС возможно неселективное срабатывание ИО действие выхода максимального РТ задерживается на элементе времени Т1 с уставкой на срабатывание до 50 мс. Появление сигнала на выходе ЭП может быть только лишь при условии срабатывания ИО т.е. при выявлении в фазном токе составляющих 2-й гармоники, которые появляются в сигналах тока либо при БТН в сети, либо при глубоком насыщении ИТТ или ПТТ; выход ИО поступает на вход элемента «И» D2 ЭП, а его выход является первым выходом A1 (B1, С1) блока 1 (2, 3). Таким образом, на выходах A1, В1 и С1 блоков 1, 2 и 3 соответственно и, как следствие, на выходе всего модуля будет активный сигнал только лишь при появлении в цепях тока устройства составляющих второй гармоники, превышающих уставку срабатывания ИО, реагирующего на отношение уровней модуля тока 2-й гармоники к модулю тока 1-й гармоники.This time should be sufficient for the end of the transient process in the FOS of the 1st and 2nd harmonics and reliable operation of the EUT, which reacts to the ratio of the levels of the current module of the 2nd harmonic to the current module of the 1st harmonic. For detuning from the response time and return of the specified IO at the moment of transition from one mode to another, for example, occurring during load switching or in the event of a short circuit in the network, when due to the transient process in the FOS, non-selective operation of the IO is possible the action of the maximum PT output is delayed by the time element T1 with a trip setting of up to 50 ms. The appearance of a signal at the output of the EA can be only if the IO is triggered those. when the components of the 2nd harmonic are detected in the phase current, which appear in the current signals either during the BTN in the network, or during deep saturation of the ITT or PTT; IO output enters the input of the element "AND" D2 EP, and its output is the first output A1 (B1, C1) block 1 (2, 3). Thus, at the outputs A1, B1 and C1 of
В наличии в сети включаемых силовых трансформаторов с соединением обмоток по схеме «звезда/треугольник» накладка H1 должна быть оперативно переведена в положение «0-1». При возникновении несимметричного КЗ в линии, сопровождающегося насыщением измерительных трансформаторов тока, и условии установки программируемой накладки HI в положение «0-1» срабатывания модуля не произойдет, т.к. для этого должно наблюдаться насыщение во всех трех фазах тока с появлением в них составляющих 2-й гармоники. При симметричных КЗ с насыщением ИТТ во всех фазах срабатывания модуля также не будет, т.к. в отличие от насыщения при КЗ в трех фазах при БТН ток в одной фазе будет иметь периодический характер и будет значительно меньше по величине относительно величин токов в двух других фазах. Поэтому в данном режиме даже в случае идентификации 2-й гармоники во всех фазах и, как следствие, появления в сигналах А2, В2 и С2 блоков 1, 2 и 3 соответственно логических единиц на входе элемента D8 блока 5, сопровождающегося его срабатыванием и поступлением логической единицы на вход элемента D7 блока 4, срабатывания блока 4 и всего модуля в целом не произойдет, т.к. одновременно с этим действием при симметричном КЗ срабатывают все три ИО блока 6, и от элемента «И» D9 этого блока поступит сигнал на инверсный вход элемента «И» D7 блока 4, блокирующий передачу сплошного ВЧ-сигнала в ВЧ-канал.Available in the network of switched-on power transformers with the connection of the windings according to the "star / delta" scheme pad H1 must be promptly moved to position "0-1". If an asymmetric short circuit occurs in the line, accompanied by saturation of the measuring current transformers, and if the programmable HI overlay is set to the “0-1” position, the module will not operate, because for this, saturation should be observed in all three phases of the current with the appearance of the components of the 2nd harmonic in them. In case of symmetrical short circuits with saturation of the ICT, there will also be no operation of the module in all phases, since in contrast to saturation during a short circuit in three phases, with a BTN, the current in one phase will have a periodic character and will be much smaller in magnitude relative to the currents in the other two phases. Therefore, in this mode, even in the case of identifying the 2nd harmonic in all phases and, as a result, the appearance of logical units in the signals A2, B2 and C2 of
При наличии в схеме сети силовых трансформаторов с соединением обмоток по схеме «звезда/звезда» БТН может наблюдаться только в двух фазах, поэтому на выходе элемента «И» D8 блока 5 будет логический «0». Однако оперативный перевод накладки HI в положение «0-2», соответствующий соединению обмоток силового трансформатора по схеме «звезда/звезда» обеспечит при БТН надежную блокировку всех полукомплектов защиты.If there are power transformers in the network diagram with the connection of the windings according to the "star / star" scheme BTN can be observed only in two phases, so the output of the element "AND"
Таким образом, по принципу своего действия предложенный способ позволяет обеспечивать селективность действия защиты линии с абсолютной селективностью с ВЧ-каналами при насыщении трансформаторов тока и отстраиваться от бросков тока намагничивания силовых трансформаторов в сети.Thus, according to the principle of its operation, the proposed method makes it possible to ensure the selectivity of the line protection with absolute selectivity with RF channels when the current transformers are saturated and to detune from the magnetizing current surges of power transformers in the network.
Источники информацииInformation sources
1. Правила устройства электроустановок, 7 изд., утв. Приказом Минэнерго России от 08.07.2002 №204.1. Rules for the installation of electrical installations, 7th ed., Approved. Order of the Ministry of Energy of Russia dated July 8, 2002 No. 204.
2.. Федосеев A.M., Федосеев М.А. Релейная защита электроэнергетических систем: Учеб. для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1992.2. Fedoseev A.M., Fedoseev M.A. Relay protection of electric power systems: Proc. for universities. - M.: Energoatomizdat, 1992.
3. Дмитренко A.M. Дифференциальная защита трансформаторов и автотрансформаторов. - Электричество, 1975, N 2, с. 1 - 9.3.3. Dmitrenko A.M. Differential protection of transformers and autotransformers. - Electricity, 1975,
4. Терминал дифференциально-фазной защиты линии 110-220 кВ типа «ТОР 300 ДФЗ 51 х». Руководство по эксплуатации. Описание функций защит.АИПБ.656122.011-013 РЭ2.4. Terminal for differential-phase protection of the 110-220 kV line of the "TOR 300 DFZ 51 x" type. Manual. Description of protection functions AIPB.656122.011-013 RE2.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2792285C1 true RU2792285C1 (en) | 2023-03-21 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4530025A (en) * | 1982-11-19 | 1985-07-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Current ratio-differential relay |
RU2082270C1 (en) * | 1994-03-25 | 1997-06-20 | Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова | Method for separation of inrush of magnetization current and short-circuit current |
RU2589716C1 (en) * | 2015-05-22 | 2016-07-10 | Роман Александрович Шестак | Method for offset of magnetisation current rush during connection under voltage for transformer differential protection |
RU2752848C1 (en) * | 2021-01-26 | 2021-08-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Релематика" | Method for differential-phase protection of power lines |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4530025A (en) * | 1982-11-19 | 1985-07-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Current ratio-differential relay |
RU2082270C1 (en) * | 1994-03-25 | 1997-06-20 | Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова | Method for separation of inrush of magnetization current and short-circuit current |
RU2589716C1 (en) * | 2015-05-22 | 2016-07-10 | Роман Александрович Шестак | Method for offset of magnetisation current rush during connection under voltage for transformer differential protection |
RU2752848C1 (en) * | 2021-01-26 | 2021-08-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Релематика" | Method for differential-phase protection of power lines |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Дмитриенко А.М., Дифференциальная защита трансформаторов и автотрансформаторов, "Электричество", 1975, N2, с.1-9. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3863123B2 (en) | 3-phase circuit load unbalance elimination control system | |
KR102381846B1 (en) | Series compensator and control method | |
CN107611937B (en) | Overvoltage protection circuit and method of direct current breaker | |
JP7273813B2 (en) | A circuit arrangement to protect the load from both temporary and transient overvoltages | |
CN110794355A (en) | Bus current transformer disconnection identification method, differential protection method and device | |
RU157512U1 (en) | COMPLETE COMBINED RELAY PROTECTION AND AUTOMATION DEVICE ON AC VARIABLE CURRENT FOR CONNECTIONS OF 6-35 kV ELECTRICAL DISTRIBUTION DEVICE | |
CN112514192A (en) | AC/DC converter | |
CN104813555A (en) | Method of operate is-limiters in ring systems | |
RU168114U1 (en) | CENTRALIZED RELAY PROTECTION AND CONTROL UNIT FOR SUBSTATION WITH HIGH-VOLTAGE DISTRIBUTION DEVICE PERFORMED BY BRIDGE CIRCUIT BREAKERS WITH LINE AND REPAIR CHAINS | |
RU2792285C1 (en) | Method of protection of power line from magnetizing current surges at power transformer | |
RU2340062C1 (en) | Method of formation and adjustment of transformer and autotransformer differential current protection | |
RU2159980C1 (en) | Method and device for directional overcurrent protection of two parallel lines in three-phase electrical installation | |
Vukolov et al. | Improvement of algorithms for voltage circuits fault detection in relay protection terminal of 6-35 kV electrical networks | |
GB2521143A (en) | An improved ring main unit | |
RU2176123C1 (en) | Method and device for differential current protection of three-phase transformer | |
RU2780734C1 (en) | Method for ensuring the selectivity of high-frequency protection of power transmission lines upon successful reclosing | |
RU18808U1 (en) | DEVICE FOR CURRENT DIRECTIONAL PROTECTION OF TWO PARALLEL LINES OF THREE-PHASE ELECTRICAL INSTALLATION (OPTIONS) | |
RU2171002C1 (en) | Method and device for differential protection of three-phase power installation buses | |
Mekić et al. | Adaptive Features of Numerical Differential Relays | |
RU2653365C1 (en) | Device for overcurrent protection of connections from double ground faults | |
RU2317623C1 (en) | Device for selective protection from one-phased and multi-phased ground short circuits of electric cable network with isolated neutral | |
RU2159490C1 (en) | Method and device for directional differential protection of two parallel three-phase lines | |
RU1831746C (en) | Electrical substation | |
RU1800543C (en) | Device of differential current protection of buses of network with insulated or compensated neutral | |
RU22274U1 (en) | THREE-PHASE ELECTRICAL INSTALLATION PROTECTION SYSTEM |