RU40688U1

RU40688U1 - ZERO CURRENT RELAY

Info

Publication number: RU40688U1
Application number: RU2004115283/22U
Authority: RU
Inventors: И.П. Амурский; М.В. Вазюлин; Н.А. Дони; А.Н. Дони; В.М. Стрелков; Г.Г. Фокин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Экра"
Priority date: 2004-05-27
Filing date: 2004-05-27
Publication date: 2004-09-20

Abstract

Полезная модель относится к релейной защите энергосистем и может быть использована, в частности, в устройствах однофазного автоматического повторного включения линий электропередачи. Задача полезной модели - исключение ложных срабатываний реле при близких двухфазных КЗ на землю и необходимости реализации нелинейной характеристики срабатывания. Реле тока нулевой последовательности, содержит формирователь рабочего напряжения, пропорционального току нулевой последовательности, и формирователь тормозного напряжения, пропорционального среднему по величине фазному току, подключенные выходами к входам первого порогового элемента. В устройство введены второй пороговый элемент и логический элемент запрета, который включен в выходную цепь первого порогового элемента и подключен запрещающим входом к выходу формирователя тормозного напряжения через второй пороговый элемент. Полезной моделью предусмотрено выполнение второго порогового элемента с порогом срабатывания, соответствующим 3,5-4,7 А вторичного тока, формирующего тормозное напряжение.The utility model relates to the relay protection of power systems and can be used, in particular, in devices for single-phase automatic re-inclusion of power lines. The objective of the utility model is the elimination of false relay trips with close two-phase short to ground and the need to implement a non-linear response characteristic. The zero sequence current relay contains a driver of the operating voltage proportional to the zero sequence current, and a brake voltage driver proportional to the average phase current, connected by the outputs to the inputs of the first threshold element. A second threshold element and a prohibition logic element are introduced into the device, which is included in the output circuit of the first threshold element and is connected by the inhibit input to the output of the brake voltage driver through the second threshold element. The utility model provides for the implementation of the second threshold element with a threshold that corresponds to 3.5-4.7 A of the secondary current forming the braking voltage.

Description

Область техникиTechnical field

Полезная модель относится к релейной защите энергосистем и может быть использована, в частности, в устройствах однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ) линий электропередачи.The utility model relates to the relay protection of power systems and can be used, in particular, in devices for single-phase automatic repeated switching (OAPV) of power lines.

Уровень техники Реле тока нулевой последовательности используются в релейной защите для того, чтобы отличать однофазные короткие замыкания (КЗ) на землю от других видов КЗ (в том числе двухфазных КЗ на землю). Например, в устройствах ОАПВ такие реле должны блокировать действие защиты на отключение всех фаз линии в случае однофазных КЗ на землю, но не препятствовать ему в других случаях. Для этого чувствительность реле тока нулевой последовательности должна быть выше, чем чувствительность защиты, действующей на отключение всех фаз линии. Это приводит к необходимости использования в таких реле различных видов торможения, которое должно обеспечивать нелинейную характеристику срабатывания для отстройки от двухфазных КЗ на землю и КЗ без земли.BACKGROUND OF THE INVENTION Zero-sequence current relays are used in relay protection in order to distinguish single-phase short circuits (short-circuits) to ground from other types of short-circuits (including two-phase short-circuits to ground). For example, in OAPV devices, such relays must block the protection effect on the disconnection of all phases of the line in the case of single-phase short-circuit to ground, but not interfere with it in other cases. For this, the sensitivity of the zero sequence current relay must be higher than the sensitivity of the protection acting on the disconnection of all phases of the line. This leads to the need to use various types of braking in such relays, which should provide a non-linear response characteristic for detuning from two-phase short-circuit to ground and short-circuit without ground.

Известно реле тока нулевой последовательности, в котором торможение осуществляется от напряжения прямой последовательности [1]. Однако, при близких КЗ и питании линии от мощных источников это реле может срабатывать при междуфазных КЗ без земли.A zero sequence current relay is known in which braking is performed from a direct sequence voltage [1]. However, with close faults and power supply to the line from powerful sources, this relay can operate with interphase faults without ground.

Известно реле тока нулевой последовательности с торможением от фазных токов [2]. Однако его чувствительность недостаточна для выявления удаленных однофазных КЗ.Known current relay zero sequence with braking from phase currents [2]. However, its sensitivity is insufficient to detect remote single-phase faults.

Известно реле тока нулевой последовательности, в котором торможение осуществляется от среднего по величине фазного тока линии [3]. Это реле, выбранное в качестве прототипа, содержит формирователь рабочего напряжения, пропорционального току нулевой последовательности, и формирователь тормозного напряжения, пропорционального среднему по величине фазному току, подключенные к входам порогового элемента. Срабатывание порогового элемента используется для блокирования действия защиты на отключение всех трех фаз линии.A zero sequence current relay is known in which braking is effected from the average phase line current [3]. This relay, selected as a prototype, contains a driver of the operating voltage proportional to the zero sequence current, and a driver of the brake voltage proportional to the average phase current connected to the inputs of the threshold element. The triggering of the threshold element is used to block the protection action on the shutdown of all three phases of the line.

Реле-прототип позволяет обеспечить чувствительность, необходимую для его надежного срабатывания при удаленных однофазных КЗ на землю.The prototype relay allows you to provide the sensitivity necessary for its reliable operation with remote single-phase short circuit to ground.

Недостаток прототипа - возможность ложного срабатывания реле при близких двухфазных КЗ на землю, а также сложность реализации требуемой нелинейной характеристики срабатывания в большом диапазоне вторичных токов (1,5-30,0 А).The disadvantage of the prototype is the possibility of false triggering of the relay at close two-phase short to ground, as well as the difficulty of implementing the required non-linear response characteristics in a large range of secondary currents (1.5-30.0 A).

Задача полезной модели - исключение ложных срабатываний реле при близких двухфазных КЗ на землю и необходимости реализации нелинейной характеристики срабатывания реле.The objective of the utility model is the elimination of false relay trips with close two-phase short to ground and the need to implement a nonlinear relay tripping characteristic.

Раскрытие полезной модели Utility Model Disclosure

Предметом полезной модели является реле тока нулевой последовательности, содержащее формирователь рабочего напряжения, пропорционального току нулевой последовательности, и формирователь тормозного напряжения, пропорционального среднему по величине фазному току, подключенные выходами к входам первого порогового элемента, отличающееся, согласно полезной модели, тем, что введены второй пороговый элемент и логический элемент запрета, который включен в выходную цепь первого порогового элемента и подключен запрещающим входом к выходу формирователя тормозного напряжения через второй пороговый элемент.The subject of a utility model is a zero-sequence current relay containing a driver of the operating voltage proportional to the zero-sequence current, and a brake voltage driver proportional to the average phase current, connected by the outputs to the inputs of the first threshold element, which differs, according to the utility model, in that the second a threshold element and a logic inhibit element, which is included in the output circuit of the first threshold element and is connected by a inhibit input to the output rmirovatelya braking voltage through the second threshold element.

Такое решение позволяет надежно исключить срабатывание реле при близких двухфазных КЗ на землю без снижения его чувствительности.This solution allows you to reliably exclude the relay when close two-phase short circuit to ground without reducing its sensitivity.

Уточнение предусматривает выбор порога срабатывания второго порогового элемента в пределах 3,5-4,7 А вторичного тока, формирующего тормозное напряжение.The refinement provides for the selection of the threshold for the operation of the second threshold element within 3.5-4.7 A of the secondary current forming the braking voltage.

Это позволяет ограничить характеристику срабатывания реле ее линейной частью.This allows you to limit the response of the relay to its linear part.

Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation

На фиг.1 приведена функциональная блок-схема предлагаемого устройства. На ней обозначены:Figure 1 shows the functional block diagram of the proposed device. On it are indicated:

- формирователь 1 рабочего напряжения, пропорционального току нулевой последовательности (току 31₀ в нулевом проводе трехфазной системы токов);- shaper 1 operating voltage proportional to the zero sequence current (current 31 ₀ in the neutral wire of the three-phase current system);

- формирователь 2 тормозного напряжения, пропорционального среднему по величине фазному току;- shaper 2 braking voltage proportional to the average phase current;

- первый пороговый элемент 3, к входам которого подключены выходы формирователей 1 и 2;- the first threshold element 3, to the inputs of which the outputs of the shapers 1 and 2 are connected;

- второй пороговый элемент 4;- second threshold element 4;

- логический элемент 5 запрета.- logical element 5 of the prohibition.

Элемент 5 включен в выходную цепь элемента 3. Запрещающий вход 6 элемента 5 подключен к выходу формирователя 2 через элемент 4.Element 5 is included in the output circuit of element 3. The inhibitory input 6 of element 5 is connected to the output of the former 2 through element 4.

В состав формирователя 2 входят преобразователи 7, 8, 9 токов в напряжения. Выходы преобразователей 7, 8, 9 подключены к входам блока 10, осуществляющего выбор среднего по величине входного напряжения и его подключение к элементам 3 и 4.The shaper 2 includes converters 7, 8, 9 currents in voltage. The outputs of the converters 7, 8, 9 are connected to the inputs of the block 10, which selects the average input voltage and connects it to the elements 3 and 4.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Напряжение на выходе формирователя 1, пропорциональное поданному на его вход вторичному току 31₀ в нулевом проводе, поступает The voltage at the output of the shaper 1, proportional to the secondary current 31 ₀ supplied to its input in the neutral wire, is supplied

на первый вход 11 элемента 3. При отсутствии напряжения на втором входе 12 элемент 3 работает как пороговый элемент без торможения.to the first input 11 of the element 3. In the absence of voltage at the second input 12, the element 3 works as a threshold element without braking.

К формирователям 7, 8, 9 подводятся вторичные токи I_A, I_B, I_C, соответствующих фаз. На выходах этих формирователей и соответствующих входах блока 10 появляются напряжения, пропорциональные этим токам.Secondary currents I _A , I _B , I _C , corresponding phases are supplied to the shapers 7, 8, 9. At the outputs of these formers and the corresponding inputs of block 10, voltages proportional to these currents appear.

Блок 10 выбирает среднее по величине входное напряжение и может быть выполнен, например, так, как описано в [3].Block 10 selects the average input voltage and can be performed, for example, as described in [3].

Напряжение с выхода блока 10 поступает на второй вход 12 порогового элемента 3, который реагирует на положительную разность между напряжениями на его входах 11 и 12, а также на вход порогового элемента 4.The voltage from the output of block 10 is supplied to the second input 12 of the threshold element 3, which responds to a positive difference between the voltages at its inputs 11 and 12, as well as to the input of the threshold element 4.

Порог срабатывания элемента 4 выбирается так, чтобы он соответствовал значению вторичного тока. формирующего тормозное напряжение, в диапазоне 3,5-4,7 А. Как показали проведенные исследования, значение среднего по величине вторичного фазного тока при однофазных КЗ на линиях 220-750 кВ (соответствующее току одной из неповрежденных фаз) не превышает указанной величины. Ее превышение средним по величине вторичным током свидетельствует о наличии междуфазного КЗ, при котором реле тока нулевой последовательности не должно срабатывать.The threshold of the element 4 is selected so that it matches the value of the secondary current. forming the braking voltage, in the range of 3.5-4.7 A. As the studies showed, the average value of the secondary phase current for single-phase short-circuit on 220-750 kV lines (corresponding to the current of one of the intact phases) does not exceed the specified value. Its excess by the average secondary current indicates the presence of an interphase fault, in which the zero-sequence current relay should not operate.

В нормальном режиме ток 31₀ отсутствует, а фазные токи невелики. Поэтому на выходе формирователя 1 напряжение отсутствует, а на выходах преобразователей 7-9 и на выходе блока 10 напряжения весьма малы. Вследствие этого пороговые элементы 3 и 4 не срабатывают и сигнал реле на выходе элемента 5 отсутствует.In normal mode, there is no current 31 ₀ , and phase currents are small. Therefore, there is no voltage at the output of the shaper 1, and the voltage at the outputs of the converters 7-9 and at the output of the block 10 is very small. As a result, the threshold elements 3 and 4 do not work and the relay signal at the output of element 5 is absent.

При однофазных замыканиях на землю токи 31₀, I_A, I_B, I_Свозрастают, что приводит к появлению напряжений на выходах формирователей 1 и 2. На выходе формирователя 2 блок 10 формирует напряжение торможения, With single-phase earth faults, the currents 31 ₀ , I _A , I _B , I _C increase, which leads to the appearance of voltages at the outputs of the drivers 1 and 2. At the output of the driver 2, block 10 generates a braking voltage,

однако, оно меньше напряжения на входе 11 и порога элемента 4. В результате пороговый элемент 3 срабатывает, а пороговый элемент 4 не подает сигнал на запрещающий вход 6 элемента 5. Реле срабатывает, фиксируя однофазное КЗ на землю.however, it is less than the voltage at the input 11 and the threshold of element 4. As a result, the threshold element 3 is triggered, and the threshold element 4 does not provide a signal to the inhibitory input 6 of element 5. The relay is activated, fixing a single-phase short circuit to ground.

При междуфазных КЗ без участия земли напряжение торможения от формирователя 2 превалирует над напряжением формирователя 1, обусловленным токами небаланса в нулевом проводе. В результате элемент 3 и реле в целом не срабатывают.With interphase short-circuit without ground, the braking voltage from the shaper 2 prevails over the voltage of the shaper 1, due to the unbalance currents in the neutral wire. As a result, element 3 and the relay as a whole do not work.

Технический результат полезной модели проявляется при близких двухфазных КЗ на землю, особенно тяжелых для энергосистемы. В этих случаях напряжение на выходе блока 10 (и формирователя 2) недостаточно для торможения порогового элемента 3 из-за большой величины тока 31₀ небаланса в нулевом проводе, но достаточно для срабатывания элемента 4, так как вторичные токи короткозамкнутых фаз превышают 3,5-4,7 А.The technical result of the utility model is manifested when close two-phase short-circuit to ground, especially heavy for the power system. In these cases, the voltage at the output of block 10 (and shaper 2) is not enough to brake the threshold element 3 due to the large current value 31 ₀ unbalance in the neutral wire, but enough to operate element 4, since the secondary currents of the short-circuited phases exceed 3.5- 4.7 A.

Элемент 4, срабатывая подает сигнал на запрещающий вход элемента 5, который не пропускает сигнал сработавшего элемента 3 на выход реле. Реле не срабатывает, фиксируя отсутствие режима однофазного КЗ на землю.Element 4, when triggered, provides a signal to the inhibitory input of element 5, which does not pass the signal of the triggered element 3 to the relay output. The relay does not work, fixing the absence of a single-phase short circuit to ground.

Предложенное реле обеспечивает высокую чувствительность к однофазным КЗ на землю и надежный запрет срабатывания при всех видах междуфазных КЗ, включая близкие двухфазные КЗ на землю.The proposed relay provides high sensitivity to single-phase short-circuit to ground and reliable prohibition of operation for all types of interphase short-circuit, including close two-phase short-circuit to ground.

Как видно из изложенного, вторичные токи, при которых срабатывают пороговые элементы предложенного реле, не превышают 3,5-4,7 А. Это позволяет ограничить характеристику срабатывания реле начальной, близкой к линейной частью передаточной характеристики измерительных трансформаторов тока, что упрощает реализацию устройства и повышает точность установки порогов срабатывания.As can be seen from the foregoing, the secondary currents at which the threshold elements of the proposed relay operate do not exceed 3.5-4.7 A. This allows you to limit the response of the relay to the initial, close to linear part of the transfer characteristic of the measuring current transformers, which simplifies the implementation of the device and improves the accuracy of setting the thresholds.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Проведенные в OOO НПП «ЭКРА» экспериментальные исследования показали, что предлагаемое решение может быть реализовано в широко применяемых устройствах АПВ типа ПДЭ-2004.01 и ПДЭ-2004.03 путем модернизации одного из модулей упомянутых устройств, причем для этого потребуются только серийно выпускаемые элементы.Experimental studies carried out at NPP EKRA OOO showed that the proposed solution can be implemented in widely used automatic reclosure devices such as PDE-2004.01 and PDE-2004.03 by upgrading one of the modules of the mentioned devices, and for this, only commercially available elements will be required.

В микропроцессорных устройствах, программно реализующих задаваемые функции, предлагаемое техническое решение может быть реализовано путем соответствующего выполнения программируемых элементов.In microprocessor devices that programmatically implement the set functions, the proposed technical solution can be implemented by appropriate execution of programmable elements.

В настоящее время описанная полезная модель реализована в микропроцессорных терминалах защиты ШЭ 2710 521 и ШЭ 2710 582, намеченных к выпуску НПП «ЭКРА».At present, the described utility model is implemented in microprocessor protection terminals ШЭ 2710 521 and ШЭ 2710 582, scheduled for release of NPP EKRA.

Источники информации.Sources of information.

1. Сборник «Опыт эксплуатации релейной защиты и электроавтоматики в энергосистемах», М., Энергия, вып.2, 1970, с.120.1. The collection of "Experience in the operation of relay protection and electroautomatics in power systems", M., Energy, issue 2, 1970, p.120.

2. Авт. свид. СССР №662997 Н 01 Н 83/02, Н 02 Н 3/16, 1979 г.2. Auth. testimonial. USSR No. 662997 H 01 H 83/02, H 02 H 3/16, 1979

3. Патент РФ №2100889 Н 01 Н 83/02, Н 02 Н 3/16, 1997 г.3. RF patent №2100889 Н 01 Н 83/02, Н 02 Н 3/16, 1997

Claims

1. A zero sequence current relay comprising a driver of the operating voltage proportional to the zero sequence current, and a brake voltage driver proportional to the average phase current, connected by outputs to the inputs of the first threshold element, characterized in that a second threshold element and a logic inhibit element are introduced, which is included in the output circuit of the first threshold element and is connected by a inhibitory input to the output of the brake voltage driver through the second threshold e ement.

2. The relay according to claim 1, characterized in that the second threshold element is made with a response threshold corresponding to 3.5-4.7 A of the secondary current generating the braking voltage.