RU32328U1 - Микропроцессорный терминал дифференциально-фазной защиты линии электропередачи - Google Patents

Abstract

1. Микропроцессорный терминал дифференциально-фазной защиты линии электропередачи, содержащий подключенные к системной магистрали блок аналого-цифрового преобразования вторичных токов и напряжений, блок сопряжения с внешними устройствами и блок цифровой обработки, запрограммированный с возможностями компенсации емкостных токов в составе пускового тока защиты и тока манипуляции высокочастотного сигнала, установки порога пуска защиты на отключение и порога полной манипуляции высокочастотного сигнала, контроля цепей вторичного напряжения и блокирования компенсации емкостных токов при обнаружении неисправности цепей вторичного напряжения.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок цифровой обработки запрограммирован с возможностью повышения порога полной манипуляции высокочастотного сигнала при блокировании компенсации емкостных токов.3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что блок цифровой обработки запрограммирован с возможностью повышения порога пуска защиты на отключение при блокировании компенсации емкостных токов.

Description

Микропроцессорный терминал дифференциально-фазной защиты

линии электропередачи

Область техники

Полезная модель относится к электроэнергетике и, в частности, к защите линий электропередачи (ЛЭП).

Уровень техники

Дифференциально-фазная защита ЛЭП основана на сравнении фаз токов, сформированных полукомплектами защиты, установленными на противоположных концах защищаемой линии. Информация о фазе тока, сформированного на противоположном конце линии, переносится с помощью манипулированного током высокочастотного (ВЧ) сигнала.

Известен полукомплект дифференциально-фазной защиты линии электропередачи 1, содержащдш формирователь компенсированных токов, органы пуска ВЧ сигнала и пуска защиты на отключение с порогами срабатывания, орган манипуляции ВЧ сигнала с порогом полной манипуляции и блок контроля цепей вторичного напряжения. Формирователь компенсированных токов, используя вторичные токи и напряжения, формирует пусковой ток защиты и ток манипуляции ВЧ сигнала, в которых компенсирована составляющая емкостных токов линии (токов, обусловленных емкостной проводимостью линии). Компенсация емкостных токов осуществляется по условиям селективности защиты.

Блок контроля цепей вторичного напряжения контролирует цепи, участвующие в формировании тока компенсации. При неисправности цепей вторичного напряжения компенсация не соответствует ёмкостным токам линии и, во избежание неселективной работы, действие защиты на отключение блокируется. Для этого в устройстве 1 выход блока контроля цепей вторичного напряжения подключён к блокирующему входу органа пуска защиты на отключение.

Педостаток устройства 1 - выведение защиты из действия на время устранения неисправности цепей вторичного напряжения, З аствующих в формировании тока компенсации, что понижает надежность защиты линии.

Современные устройства защиты выполняют на базе микропроцессорных терминалов, программируемых для реализации функций соответствующей защиты.

Известен выбранный в качестве прототипа микропроцессорный терминал дифференциально-фазной защиты ЛЭП; содержащий подключённые к системной магистрали («общей шине) блок аналогоцифрового преобразования вторичных токов и напряжений, блок

Н02Н 3/28

цифровой обработки и блок сопряжения с внешними устройствами 2. Для реализации функций дифференциально-фазной защиты ЛЭП блок цифровой обработки в составе терминала соответств тощим образом программируется 3. При этом терминалом реализуются, в частности, функции компенсации емкостных токов в составе пускового тока защиты и тока манипуляции высокочастотного сигнала, установки порога пуска защиты на отключение и порога полной манипуляции высокочастотного сигнала, контроля вторичных цепей напряжения и блокировки пуска защиты на отключение при обнаружении их неисправности.

Недостаток прототипа, как и устройства 1, - вывод защиты из действия на время устранения неисправности цепей вторичного напряжения, участвующих в формировании тока компенсации, что понижает надежность защиты ЛЭП.

Задача полезной модели исключить необходимость выведения запщты из действия при неисправности цепей вторичного напряжения, участвующих в формировании тока компенсации, и, тем самым, повысить ее надежность.

Из уровня техники известно 4, что вышеописанный процесс компенсации емкостных токов не требуется, если длина L линии меньше Lnp. - предельной длины, определяемой для каждого класса ЛЭП по условию селективности защиты. Поэтому поставленная задача актуальна для защиты ЛЭП, длина L которых равна или превыщает Lnp.

Раскрытие полезной модели

Предметом полезной модели является микропроцессорный терминал дифференциально-фазной защрггы линии электропередачи, содержащий подключённые к системной магистрали блок аналогоцифрового преобразования вторичных токов и напряжений, блок сопряжения с внешними устройствами и блок цифровой обработки, запрограммированный с возможностями компенсации емкостных токов в составе пускового тока защиты и тока манипуляции высокочастотного сигнала, установки порога пуска защиты на отключение и порога полной манипуляции высокочастотного сигнала, контроля цепей вторичного напряжения и блокирования компенсации ёмкостных токов при обнаружении неисправности цепей вторичного напряжения.

Это позволяет при обнаружении неисправности цепей вторичного напряжения сохранять защиту в работе на линиях, длина которых лежит в пределах Lnp. L 2Lnp.

Полезная модель имеет развития, согласно которым блок цифровой обработки терминала может быть выполнен (запрограммирован) с возможностями повышения порогов полной

манипуляции высокочастотного сигнала и пуска защиты на отключение при блокировании компенсации емкостных токов.

Повышение порогов производится в соответствии с величиной недокомпенсированного емкостного тока ЛЭП.

Это позволяет расширить область применения полезной модели на ЛЭП длиной L 2Lnp.

Краткое описание фигур чертежей

Осуществление полезной модели с учётом ее развития иллюстрируют фиг.1 и 2. На фиг. 1 представлена структурная схема микропроцессорного терминала защиты, а на фиг. 2 - блок-схема, иллюстрирующая выполнение им функций дифференциально-фазной защиты ЛЭП.

Осуществление полезной модели

Структурная схема устройства на фиг. 1 содержит подключенные к системной магистрали («общей шине) 1:

блок 2 аналого-цифрового преобразования вторичных токов и

напряжений;

блок 3 сопряжения с внешними устройствами;

блок 4 цифровой обработки (программируемый).

Блок 4 запрограммирован с возможностью реализации, в частности, следуюших функций:

компенсации емкостных токов в составе пускового тока защиты и

тока манипуляции высокочастотного сигнала;

установки порога пуска защиты на отключение и порога полной

манипуляции высокочастотного сигнала;

контроля цепей вторичного напряжения;

блокирования компенсации ёмкостных токов при обнаружении

неисправности цепей вторичного напряжения.

Кроме того, на схеме фиг.1 показаны ВЧ передатчик 5 и ВЧ приемник 6, не входящие в состав терминала и поставляемые отдельно.

Иллюстрирующая работу терминала блок-схема на фиг. 2 содержит следующие функциональные блоки:

формирователь токов - 7;

орган пуска защиты на отключение - 8;

орган сравнения фаз токов по ковщам защищаемой ЛЭП - 9;

орган пуска ВЧ сигнала - 10;

блок установки порога полной манипуляции -11;

блок контроля цепей напряжения - 12.

Па фиг. 2 также показаны ВЧ передатчик - 5 и ВЧ приемник - 6. Функции блоков 7,8,9,10,11 и 12 реализованы программно на микропроцессорном терминале, входящем в состав полукомплекта дифференциально-фазной защиты, устанавливаемого на каждом конце линии.

Микропроцессорный терминал (см. фиг. 1) работает следующим образом.

На входы блока 2 поступают вторичные фазные токи Ц, IB, 1с и вторичные напряжения Пд (звезда), UA (разомкнутый треугольник) ЛЭП. Блок 2 преобразует входные аналоговые величины в цифровые значения, поступаюпще через магистраль 1 в блок 4. Блок 4 в соответствии с заложенной в него программой цифровой обработки использует цифровые значения вторичных токов и напряжений для осуществления функций дифференциально-фазной защиты, включая описанные выще. При этом он выдает на магистраль 1 команды управления блоком 3, который формирует соответствующие этим командам сигналы «Пуск и «Манипуляция на входах передатчика 5 и сигнал «Отключение на входе исполнительного элемента, действующего на отключение линии (на чертеже не показан).

Функции дифференциально-фазной защиты при работе устройства осуществляются следующим образом (см. фиг. 2).

Блок 7, используя значения вторичных фазных токов Ц, IB, 1с и вторичных напряжений U, Щ, формирует пусковой ток защиты InvcKa и ток манипуляции ВЧ сигнала 1манипуляции (далее «токи защиты) в виде их цифровых значений.

Вторичные фазные токи содержат составляющие емкостных токов линии. Для обеспечения селективности защиты линий (с длиной L, равной или превышающей Lnp.) соответствующие составляющие в составе токов защиты компенсируются. (При этом на каждой стороне ЛЭП компенсируются емкостные токи, приходящиеся на половину длины линии).

Компенсацию осуществляют с использованием вторичных напряжений U, Ид. Исправность вторичных цепей напряжения, участвующих в компенсации, контролируют в блоке 8.

Более подробно принципы компенсации емкостных токов, применяемые в дифференциально-фазной защите ЛЭП, описаны в 1.

От блока 7 в блоки 8 и 10 поступает цифровое значение пускового тока защиты, а в блок 11 - цифровое значение тока манипуляции ВЧ сигналом. Эти значения не содержат составляющей емкостных токов, которая скомпенсирована выше описанным образо.м.

Пусковой ток сравнивается в блоке 8 с порогом пуска защиты на отключение, а в блоке 10 - с порогом пуска ВЧ сигнала. Если пусковой ток превышает порог пуска ВЧ сигнала, установленный в блоке 10, то из блока 10 в передатчик 7 поступает сигнал, под действием которого передатчик 5 выдает в линию ВЧ сигнал, манипулированный сигналом, поступающим из блока 11.

Манипуляция сигнала осуществляется следующим образом. В те моменты времени, когда мгновенное значение тока манипуляции положительной полярности превышает порог манипуляции.

установленный в блоке 11, передатчик 5 прерывает посылку ВЧ сигнала в линию. Первоначально порог манипуляцрш устанавливают в виде некоторого положительного значения, исходя из отсутствия в токе манипуляции составляющей емкостных токов линии.

Манипулированный таким образом ВЧ сигнал передаётся полукомплекту защиты, установленному на противоположном конце линии, а также вместе с манипулированным ВЧ сигналом противоположного полукомплекта поступает через ВЧ приемник 6 в блок 9, осуществляюпщй сравнение фаз.

Превышение пусковым током, сформированным в блоке 7, порога пуска, установленного в блоке 8, разрешает действие защиты на отключение ЛЭП при соответствующем результате сравнения фаз в блоке 9.

При отсутствии КЗ или внешнем КЗ по отношению к защищаемой ЛЭП фазы токов манипуляции, формируемых противоположными комплектами защиты, таковы, что паузы двух манипулированных ВЧ сигналов, поступающих в блок 9, в основном не накладываются друг на друга. При этом длительность паузы в суммарном ВЧ сигнале, поступающем от приемника 6 в блок 9, не превышает установленного угла блокировки защиты.

При КЗ на защищаемой ЛЭП фазы токов противоположных комплектов таковы, что паузы двух манипулированных ВЧ сигналов, поступающих в блок 9, в основном накладываются друг на друга, что приводит к возникновению в суммарном ВЧ сигнале паузы, превышающей угол блокировки защиты, установленный в блоке 9.

Более подробно процесс функционирования дифференциальнофазной защиты в части, совпадающей с прототипом, описан в 1.

При неисправности цепей вторичного напряжения, участвующих в формировании токов в блоке 7, эти токи формируются неверно (компенсация не соответствует емкостным токам линии), что может привести к неселективной работе или отказу защиты.

В соответствии с предлагаемым техническим решением при обнаружении неисправности цепей вторичного напряжения компенсация блокируется, для чего блок 12 выдаёт управляющее воздействие 13 Блокировка при неисправности цепей напряжения в блок 7 (в отличие от прототипа, в котором воздействие 13 поступает из блока 12 только в блок 8, запрещая действие защиты на отключение).

В блоке 7 управляющее воздействие 13 блокирует функцию компенсации емкостных токов. Пусковой ток и ток манипуляции в этом случае формируются блоком 7 без компенсации емкостных токов линии. Это, как показывают расчеты, позволяет независимо от вида неисправности цепей вторичного напряжения сохранить селективность действия защиты, если длина L не превышает 2Lnp.

в результате действие защиты сохраняется (хотя и с уменьшенным запасом селективности), а не блокируется, как в прототипе.

Для ЛЭП, длина которых ., управляющий сигнал 13 используют для повыщения ранее установленного порога полной манипуляции ВЧ сигнала в блоке 11, тем самым, сокращая паузу в манипулированном ВЧ сигнале передатчика 5,

В этом же случае (.) воздействие 13 может быть использовано для повышения ранее установленного в блоке 8 порога пуска защиты на отключение.

Значение повыщенных порогов полной манипуляпии и пуска защиты на отключение рассчитывают, исходя из условий селективности с учетом недокомпенсированной части тока, обусловленного емкостной проводимостью защищаемой ЛЭП.

На противоположном конце ЛЭП соответствующее увеличение порога пуска запщты на отключение выполняют, воздействуя на блок 8 по входу 14. Это может осуществляться вручную (по команде диспетчера системы), либо автоматически (с использованием передачи команды по каналам противоаварийной автоматики 5).

Возврат защиты в исходное состояние после восстановления цепей вторичного напряжения осуществляется аналогично (по сигналу 13 - с одной стороны ЛЭП и по входу 14 - с другой).

Таким образом, использование полезной модели позволяет повысить надёжность функционирования дифференциально-фазной защиты путём сохранения её в работе при нарушениях цепей вторичного напряжения.

Источники информации

1.В.В. Кочетов, Е.Д. Сапир и Г.Г. Якубсон. Наладка и эксплуатация релейной части дифференциально-фазных высокочастотных защит линии 400-500 кВ. (ДФЗ-401 и ДФЗ-403). Госэнергоиздат, 1962.

2.Терминалы защиты серии БЭ2704. Руководство по эксплуатации. ЭКРА. Чебоксары. 2000 г.

3.Шкаф дифференциально-фазной защиты линии типа ШЭ2607. Руководство по эксплуатации. ЭКРА. Чебоксары. 2002 г.

4.Дони Н.А., Левиуш А.И., Тонких Е.В., Ужегов В.Т. О предельных длинах ВЛ, зашищаемых ДФЗ без устройства компенсации емкостных токов. Электрические станции, 2003, Х 2.

5.Г.В. Микуцкий, B.C. Скитальцев.-Высокочастотная связь по линиям электропередачи. М. Энергоатомиздат. 1967.

Claims (3)

1. Микропроцессорный терминал дифференциально-фазной защиты линии электропередачи, содержащий подключенные к системной магистрали блок аналого-цифрового преобразования вторичных токов и напряжений, блок сопряжения с внешними устройствами и блок цифровой обработки, запрограммированный с возможностями компенсации емкостных токов в составе пускового тока защиты и тока манипуляции высокочастотного сигнала, установки порога пуска защиты на отключение и порога полной манипуляции высокочастотного сигнала, контроля цепей вторичного напряжения и блокирования компенсации емкостных токов при обнаружении неисправности цепей вторичного напряжения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок цифровой обработки запрограммирован с возможностью повышения порога полной манипуляции высокочастотного сигнала при блокировании компенсации емкостных токов.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что блок цифровой обработки запрограммирован с возможностью повышения порога пуска защиты на отключение при блокировании компенсации емкостных токов.