RU4637U1

RU4637U1 - DEVICE FOR PROTECTING HIGH VOLTAGE LINES

Info

Publication number: RU4637U1
Application number: RU96104843/20U
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Деведжиев
Original assignee: Владимир Александрович Деведжиев
Priority date: 1996-03-19
Filing date: 1996-03-19
Publication date: 1997-07-16

Abstract

Устройство для защиты линий высокого напряжения, содержащее цепи напряжения и тока, каждая из которых состоит из последовательно соединенных датчиков напряжения и тока соответственно, аналого-цифрового преобразователя и блока сравнения напряжения и тока соответственно, отличающееся тем, что в цепи напряжения и тока введены блоки распознавания аварийных треугольников соответственно напряжения и тока, блок определения взаимного расположения этих треугольников, блок заданных треугольников и выдержек времени, соответствующих видам аварийных ситуаций, блок изменения или блокирования уставки и блок отключения выключателя от линии, при этом входы блоков распознавания аварийных треугольников напряжения и тока соединены с выходами блоков сравнения напряжения и тока соответственно, а их выходы подключены к входам блока определения взаимного расположения аварийных треугольников, выход которого соединен с первым входом блока заданных треугольников и выдержек времени, соответствующих аварийным ситуациям, второй вход которого соединен с выходом блока изменения или блокирования уставки, а выход блока заданных треугольников и выдержек времени, соответствующих аварийным ситуациям, соединен с блоком отключения выключателя от линии, а входы блока изменения или блокирования уставки соединены соответственно с выходами аналого-цифровых преобразователей цепей напряжения и тока и входом внешней информации устройства.A device for protecting high voltage lines, containing voltage and current circuits, each of which consists of series-connected voltage and current sensors, respectively, an analog-to-digital converter and a voltage and current comparison unit, respectively, characterized in that recognition blocks are introduced into the voltage and current circuit emergency triangles, respectively, voltage and current, a unit for determining the relative position of these triangles, a block of predetermined triangles and time delays corresponding to the types of emergency situations, the unit for changing or blocking the setpoint and the unit for disconnecting the circuit breaker from the line, while the inputs of the recognition units for emergency voltage and current triangles are connected to the outputs of the voltage and current comparison units, respectively, and their outputs are connected to the inputs of the unit for determining the relative location of emergency triangles, the output of which connected to the first input of the block of predetermined triangles and time delays corresponding to emergency situations, the second input of which is connected to the output of the change block or block settings, and the output of the set of triangles and time delays corresponding to emergency situations is connected to the circuit breaker disconnecting unit from the line, and the inputs of the setting or blocking setpoint block are connected respectively to the outputs of the analog-to-digital converters of voltage and current circuits and the input of external information of the device.

Description

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЛИНИЙ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯDEVICE FOR PROTECTING HIGH VOLTAGE LINES

Полезная модель относится к электротехнике и касается защиты пиний высокого напряжения.The utility model relates to electrical engineering and relates to the protection of high voltage pins.

Известно, что к защитам линий электропередач высокого напряжения в настоящее время предъявляются все более высокие требования в части их надежности, способности реагировать на все виды коротких замыканий, аварийных режимов, как, например, недопустимое повышение напряжения, безаварийности, и возможности применения их как дублирующих защит на другом принципе к уже существующим.It is known that the protection of high voltage power lines is currently making ever greater demands in terms of their reliability, the ability to respond to all types of short circuits, emergency conditions, such as an unacceptable increase in voltage, trouble-free, and the possibility of using them as redundant protection on another principle to existing ones.

Известно устройство для защиты линий высокого напряжения, содержащее цепи измерения напряжения, аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователи, блоки сравнения измеряемых величин, подключенные как к аналого-цифровому, так и к цифро-аналоговому преобразователю, а также блок отключения Л.1.A device for protecting high voltage lines containing voltage measurement circuits, analog-to-digital and digital-to-analog converters, units for comparing measured values connected to both an analog-to-digital and digital-to-analog converters, as well as a blocking unit L.1.

Указанное устройство характеризуется довольно сложным конструктивным выполнением, а способ защиты пиний посредством этого устройства обладает низкими функциональными возможностями.The specified device is characterized by a rather complex design, and the method of protecting pins by means of this device has low functionality.

Полезной моделью решается задача создания устройства защиты пиний высокого напряжения, характеризующегося более широкими функциональными возможностями, обладающего способностью определять не только недопустимое повышение напряжения на пинии, но и любой вид коротких замыканий, происходящих на линиях электропередач.A useful model solves the problem of creating a device for protecting high-voltage pins, characterized by wider functional capabilities, with the ability to determine not only an unacceptable increase in voltage on the pins, but also any kind of short circuits occurring on power lines.

Для решения поставленной задачи в устройство для защиты линий высокого напряжения, содержащее цепи измерения тока и напряжения, аналого-цифровой преобразователь, блок сравнения измеряемых величин, подключенный к аналого-цифровому преобразователю, и блок отключения, предложено, согласно настоящей полеМПК Н02Н 3/3§,To solve this problem, a device for protecting high-voltage lines, containing circuits for measuring current and voltage, an analog-to-digital converter, a unit for comparing measured values connected to an analog-to-digital converter, and a shutdown unit, are proposed according to this field MPK Н02Н 3 / 3§ ,

зной модели, ввести блок распознавания аварийных треугольников, блок определения взаимного расположения этих треугольников, блок заданных треугольников и выдержек времени, соответствующих видам аварийных ситуаций, блок изменения или блокировки уставки, при этом вход блока распознавания аварийных треугольников соединен с блоком сравнения измеряемых величин, а его выход подключен к входу блока определения взаимного расположения аварийных треугольников, выход которого соединен с входом блока заданных треугольников и выдержек времени, соответствующих режиму аварийной ситуации, который соединен с блоком изменения или блокировки уставки, а выход блока заданных треугольников и выдержек времени, соответствующих режиму аварийной ситуации, соединен с блоком отключения.knowing the model, enter the recognition unit for emergency triangles, the unit for determining the relative position of these triangles, the unit for the set triangles and time delays corresponding to the types of emergency situations, the unit for changing or blocking the set point, while the input for the recognition unit for emergency triangles is connected to the unit for comparing the measured values, and its the output is connected to the input of the unit for determining the relative position of emergency triangles, the output of which is connected to the input of the set of triangles and time delays, corresponding to the emergency mode, which is connected to the unit for changing or blocking the setpoint, and the output of the block of predetermined triangles and time delays corresponding to the emergency mode is connected to the shutdown unit.

Полезная модель поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена функциональная схема заявляемой полезной модели; на фиг. 2 представлены возможные варианты выполнения аварийных треугольников при различных видах аварийных ситуаций; на фиг. 3 - заданные треугольники для трехфазного короткого замыкания и для определения соответствующей характеру короткого замыкания выдержки времени.The utility model is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a functional diagram of the claimed utility model; in FIG. 2 presents possible options for the implementation of emergency triangles for various types of emergency situations; in FIG. 3 - set triangles for a three-phase short circuit and for determining the time delay corresponding to the nature of the short circuit.

Устройство содержит датчик 1 напряжения и датчик 2 тока, блоки 3, 4, 5, относящиеся к измеряемому напряжению, и блоки 6, 7, 8, относящиеся к измеряемому току; в частности: блоки 3 и 6 - аналого-цифровые преобразователи соответственно напряжения и тока, блоки 4 и 7 - блоки сравнения измеряемых величин соответственно напряжения и тока, блоки 5 и 8 - блоки распознавания аварийных треугольников также соответственно напряжения и тока. Кроме того, устройство содержит блок 9 взаимного расположенияThe device comprises a voltage sensor 1 and a current sensor 2, blocks 3, 4, 5, related to the measured voltage, and blocks 6, 7, 8, related to the measured current; in particular: blocks 3 and 6 - analog-to-digital converters, respectively, voltage and current, blocks 4 and 7 - blocks comparing the measured values, respectively, voltage and current, blocks 5 and 8 - recognition blocks of emergency triangles, respectively, voltage and current. In addition, the device contains a block 9 relative position

аварийных треугольников, блок 10 заданных треугольников и выдержек времени, соответствующих аварийным ситуациям, блок 11 изменения или блокировки уставки, блок 12 отключения выключателя 13 линии 14.emergency triangles, block 10 of the set triangles and time delays corresponding to emergency situations, block 11 changes or locks the setpoint, block 12 trips the circuit breaker 13 of line 14.

режима имеет свои аварийные треугольники, состоящие из векторов тока и напряжения.mode has its emergency triangles, consisting of current and voltage vectors.

При коротком замыкании на высоковольтной линии треугольник напряжений всегда уменьшается, а треугольник токов - всегда увеличивается. Кроме того, учитывая индуктивный характер сопротивления линии, треугольники тока и напряжения поворачиваются друг относительно друга определенным образом. При коротком замыкании за спиной положение векторов тока на поврежденных фазах меняется на 180. Изменения треугольников происходят в зависимости от вида короткого замыкания, его удаленности от места установки защиты, от схемы питающей сети в момент короткого замыкания. В некоторых случаях треугольники токов и напряжений могут превращаться в прямые пинии.With a short circuit on the high voltage line, the voltage triangle always decreases, and the current triangle always increases. In addition, given the inductive nature of the line resistance, the current and voltage triangles rotate relative to each other in a certain way. In the event of a short circuit behind, the position of the current vectors on the damaged phases changes by 180. Triangles occur depending on the type of short circuit, its distance from the installation of the protection, and the mains circuit at the time of the short circuit. In some cases, the triangles of currents and voltages can turn into straight pines.

Треугольники напряжений и токов в месте установки защиты в нормальном, номинальном и в аварийных режимах выглядят так, как показано на фиг. 2. На фиг. 2 изображены возможные варианты аварийных треугольников при различных видах аварийных ситуаций, где IH и Utf соответственно номинальные значения тока и напряжения, IQ , If, Ъ; - линейные токи, a U, , - линейные напряжения, уменьшаемые до фазных или до нуля, в частности, на фиг. 2а представлены треугольники номинальных значений напряжений и токов: на фиг. 26 - треугольники напряжений и токов однофазного короткого замыкания, при котором значения тока поврежденной фазы значительно больше номинального, т.е. 10 на фиг. 2в - треугольники напряжений и токов двухфазного короткого замыкания, при котором ток поврежденных фаз значительно больше номинального, т.е. , ; на фиг. 2г - треугольники двухфазного короткого замыкания на землю, при котором ток поврежденных фаз значительно превышает номинальный, т.е. 1С 1ц , на фиг. 2д - треугольники напряжений и токов трехфазного короткого замыкания, при котором токи поврежденных фаз значительно больше номинального, т.е. I//, , на фиг. 2е - треугольники напряжений и токов при повышении напряжения на холостой линии, при котором напряжение больше номинапьного, ток меньше номинапьного, т.е. U#, , I a 1 , Ic Ia , Ig I# ; на фиг. 2ж - треугольники напряжений и токов при обрыве провода или в цикле ОАПВ, когда значения напряжений и токов - в пределах номинальных, на фиг. 2з - треугольники напряжений и токов при включении одной фазы, выключателя на короткое замыкание, когда ток поврежденной фазы а значительно бопьше номинапьного значения, а напряжение - значительно меньше номинального, т.е. , н The voltage and current triangles in the place of installation of the protection in normal, nominal and emergency conditions look like that shown in FIG. 2. In FIG. 2 shows the possible options for emergency triangles for various types of emergency situations, where IH and Utf, respectively, the nominal values of current and voltage, IQ, If, b; - linear currents, a U,, - linear voltages, reduced to phase or to zero, in particular, in FIG. 2a shows triangles of the nominal values of voltages and currents: in FIG. 26 - triangles of voltages and currents of a single-phase short circuit, at which the values of the current of the damaged phase are much higher than the nominal, i.e. 10 in FIG. 2c - triangles of voltages and currents of a two-phase short circuit, at which the current of the damaged phases is much higher than the nominal, i.e. ,; in FIG. 2d - triangles of a two-phase short circuit to ground, at which the current of the damaged phases significantly exceeds the nominal, i.e. 1C 1c, in FIG. 2e - triangles of voltages and currents of a three-phase short circuit, in which the currents of the damaged phases are much higher than the nominal, i.e. I //,, in FIG. 2e - triangles of voltages and currents with increasing voltage on the idle line, at which the voltage is greater than the rated current, the current is less than the rated one, i.e. U #,, I a 1, Ic Ia, Ig I #; in FIG. 2g - triangles of voltages and currents in the event of a wire break or in the OAPV cycle, when the values of voltages and currents are within the nominal range, in FIG. 2h - triangles of voltages and currents when one phase is turned on, a circuit breaker for short circuit, when the current of the damaged phase a is much larger than the rated value, and the voltage is much less than the rated one, i.e. , n

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Непрерывно напряжение и ток преобразуются в цифровые значение в блоках 3 и 6 аналого-цифровых преобразователей напряжения и тока, затем преобразованные значения попадают в блоки 4 и 7 сравнения измеряемых величин соответственно напряжения и тока, где происходит сравнение текущих фазных и линейных значений напряжений и токов между собой соответственно. Попадая по пути следования на входы блоков 5 и 8, значения измеряымых величин преобразовываются в треугольники номинальных значений напряжения и тока. Если треугольники текущих значений (измеряемых величин) тока и напряжения отличаются от номинальных, то они распознаются как аварийные.The voltage and current are continuously converted to digital values in blocks 3 and 6 of analog-to-digital voltage and current converters, then the converted values fall into blocks 4 and 7 of the measured values of voltage and current, respectively, where the current phase and linear values of voltages and currents are compared between themselves, respectively. Getting along the route to the inputs of blocks 5 and 8, the values of the measured values are converted into triangles of the nominal values of voltage and current. If the triangles of the current values (measured values) of the current and voltage differ from the nominal, then they are recognized as emergency.

С блоков 5 и 8 распознавания аварийных треугольников соответственно напряжения и тока треугольники напряжения и тока попадают в блок 9 взаимного расположения аварийных треугольников, где они ориентируются относительно фазы напряжения, например, U , чем одновременно ориентируются друг относительно друга.From blocks 5 and 8 for recognition of emergency triangles of voltage and current, respectively, voltage and current triangles fall into block 9 of the mutual arrangement of emergency triangles, where they are oriented relative to the voltage phase, for example, U, which simultaneously are oriented relative to each other.

Ориентированность треугольников, если они аварийные, позволяет сигнализировать о виде короткого замыкания, о поврежденных фазах, о наличии короткого замыкания или за спиной, или в линии. Далее ориентированные треугольники попадают в блок 10 заданных треугольников.The orientation of the triangles, if they are emergency, allows you to signal about the form of a short circuit, about damaged phases, about the presence of a short circuit either behind your back or in line. Next, the oriented triangles fall into the block 10 of the given triangles.

нии, где значение напряжения U наименьшее, а тока I наибольшее (треугольники окрашены в черный цвет), устройство отключает пинию с нулевой выдержкой времени. Более удаленное короткое замыкание (соответствует более светлой, простой, штриховке треугольников) и отключается с выдержкой времени, большей, чем при менее удаленном коротком замыкании (соответствующем более темной, крестообразной, штриховке).where the voltage U is the smallest, and the current I is the largest (the triangles are colored black), the device disconnects the line with zero time delay. A more distant short circuit (corresponds to a lighter, simpler, hatching of triangles) and is disabled with a time delay greater than with a less distant short circuit (corresponding to a darker, cross-shaped, hatching).

Отключение линии 14 может запретить блок 11, в котором напряжение и ток дифференцируются, т.е. определяется скорость их изменения.Disabling line 14 may inhibit block 11, in which voltage and current are differentiated, i.e. the rate of their change is determined.

Если скорость изменения не превысит какую-либо заданную величину, что означает медленное изменение тока и напряжения, свойственное качаниям, то отключение при симметричном режиме блокируется. Блок 11 выполняет еще функции изменения заданных треугольников напряжения и тока в блоке 10 либо при получении сигналов извне о состоянии сети и переходе ее в максимальный или минимальный режим, либо при получении с противоположной стороны линии сигнала о направлении тока в линию, что позволяет произвести ускоренное отключение, либо при получении сигнала об изменении заданных треугольников и выдержек времени с пульта управления.If the rate of change does not exceed any given value, which means a slow change in current and voltage inherent in the swings, then the shutdown is blocked in symmetric mode. Block 11 also performs the function of changing the specified voltage and current triangles in block 10, either when receiving external signals about the state of the network and its transition to maximum or minimum mode, or when receiving from the opposite side of the line a signal about the direction of the current in the line, which allows for an accelerated shutdown , or when receiving a signal about the change of the set triangles and time delays from the control panel.

Таким образом, предложенное устройство характеризуется более широкими функциональными возможностями по сравнению с известными устройствами защиты пиний высокого напряжения, исключает возможность ложных срабатываний защиты во время качаний, и в то же время обеспечивает отключение линий при всех видах коротких замыканий. Кроме того, наличие блока 11 изменения или блокировки уставки позволяет выполнить защиту более чувствительной благодаря набору различных заданных треугольников под максимальный и минимальный режимы, а также в случае необходимости использовать определение скорости изменения входных параметров для автоматического прекращения асинхронного режима. Логика распознаваний аварийных треугольников легко может дополнять защиту уст#е№уггзThus, the proposed device is characterized by wider functional capabilities in comparison with the known high-voltage pin protection devices, eliminates the possibility of false protection trips during swings, and at the same time provides disconnection of lines for all types of short circuits. In addition, the presence of a block 11 for changing or blocking the setpoint allows protection to be more sensitive due to the set of different preset triangles for maximum and minimum modes, and also, if necessary, use the determination of the rate of change of input parameters to automatically end the asynchronous mode. The logic of recognition of emergency triangles can easily complement the protection of the device # е№uggs

ройствами ОАПВ и ТАПВ, что также способствует расширению функциональных возможностей всего устройства в целом.the properties of OAPV and TAPV, which also contributes to the expansion of the functionality of the entire device as a whole.

ЛИТЕРАТУРА:LITERATURE:

1. Авт. свид. СССР № 1781762, МПК Н02Н 9/ОД, 1992 г.1. Auth. testimonial. USSR No. 1781762, IPC Н02Н 9 / ОД, 1992

Claims

A device for protecting high voltage lines, containing voltage and current circuits, each of which consists of series-connected voltage and current sensors, respectively, an analog-to-digital converter and a voltage and current comparison unit, respectively, characterized in that recognition blocks are introduced into the voltage and current circuit emergency triangles, respectively, voltage and current, a unit for determining the relative position of these triangles, a block of predetermined triangles and time delays corresponding to the types of emergency situations, the unit for changing or blocking the setpoint and the unit for disconnecting the circuit breaker from the line, while the inputs of the recognition units for emergency voltage and current triangles are connected to the outputs of the voltage and current comparison units, respectively, and their outputs are connected to the inputs of the unit for determining the relative location of emergency triangles, the output of which connected to the first input of the block of predetermined triangles and time delays corresponding to emergency situations, the second input of which is connected to the output of the change block or block settings, and the output of the set of triangles and time delays corresponding to emergency situations is connected to the circuit breaker disconnecting unit from the line, and the inputs of the setting or blocking setpoint block are connected respectively to the outputs of the analog-to-digital converters of voltage and current circuits and the input of external information of the device.