RU49388U1 - COMBINED RELAY PROTECTION DEVICE FOR SINGLE-PHASE EARTH CLOSES - Google Patents
COMBINED RELAY PROTECTION DEVICE FOR SINGLE-PHASE EARTH CLOSES Download PDFInfo
- Publication number
- RU49388U1 RU49388U1 RU2005120305/22U RU2005120305U RU49388U1 RU 49388 U1 RU49388 U1 RU 49388U1 RU 2005120305/22 U RU2005120305/22 U RU 2005120305/22U RU 2005120305 U RU2005120305 U RU 2005120305U RU 49388 U1 RU49388 U1 RU 49388U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- inputs
- outputs
- protection
- Prior art date
Links
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к технике релейной защиты и противоаварийной автоматики и предназначена для селективного отключения линий при однофазных устойчивых и неустойчивых замыканиях на землю, в том числе дуговых. Цель изобретения - создание комбинированного устройства релейной защиты, которое, при использовании хорошо проверенных методов селективного определения поврежденного присоединения:The utility model relates to techniques for relay protection and emergency automation and is designed to selectively disconnect lines with single-phase stable and unstable earth faults, including arc faults. The purpose of the invention is the creation of a combined relay protection device, which, when using well-tested methods for the selective determination of damaged connections:
- уменьшает вероятность излишнего действия направленной защиты;- reduces the likelihood of excessive action of directional protection;
автоматизирует действия защиты контролирующей высокочастотные составляющие тока 3I0;automates the actions of protection controlling the high-frequency components of the current 3I 0 ;
- обеспечивает непрерывность действия при устойчивых ОЗЗ;- provides continuity of action with sustainable OZZ;
- регистрирует одиночные и повторно-кратковременные ОЗЗ;- registers single and intermittent short-term emergency zones;
- имеет максимально возможную чувствительность и быстродействие. Комбинированное устройство релейной защиты от однофазных замыканий на землю содержит реле направления мощности, блоки гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения, два компаратора, блок частотных фильтров, аналого-цифровой преобразователь, два элемента И и микропроцессорную систему управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты. Предложенное устройство может быть использовано для защиты от однофазных замыканий на землю на распределительных подстанциях 6-35 кВ с изолированной нейтралью, на электростанциях и на тяговых подстанциях железных дорог.- Has the highest possible sensitivity and speed. The combined device for relay protection against single-phase earth faults contains power direction switches, galvanic isolation blocks and preliminary scaling of the input signals in the form of current and voltage, two comparators, a frequency filter unit, an analog-to-digital converter, two I elements, and a microprocessor control system for output relays and alarm in accordance with protection algorithms. The proposed device can be used to protect against single-phase earth faults at distribution substations 6-35 kV with insulated neutral, at power plants and traction substations of railways.
Description
Изобретение относится к технике релейной защиты и противоаварийной автоматики и предназначено для селективного отключения отходящих от секции распределительного устройства 6-35 кВ линий при однофазных устойчивых и неустойчивых замыканиях на землю (ОЗЗ), в том числе дуговых.The invention relates to techniques for relay protection and emergency automation, and is intended for selective shutdown of outgoing from the section of the switchgear 6-35 kV lines with single-phase stable and unstable earth faults (OZZ), including arc.
Известное устройство защиты при однофазных замыканиях на землю ЗЗП-1М [Алексеев B.C., Варганов Г.П., Панфилов Б.И., Розенблюм P.З. "Реле защиты" М., Энергия, 1976. Стр.371] [1], содержащее согласующий трансформатор, схему ограничения, усилитель переменного тока, фазочувствительный усилитель и исполнительный орган представляет собой направленную защиту в сетях с изолированной нейтралью и селективно срабатывает при металлических и устойчивых дуговых замыканиях, но при наличии дугогасящего реактора направленная защита не действует из-за подавления основной составляющей тока 3I0, либо действует заведомо неселективно при перекомпенсации. При перемежающихся дуговых замыканиях направленная защита также либо не действует, либо срабатывает неселективно.The known protection device for single-phase earth faults ZZP-1M [Alekseev BC, Varganov GP, Panfilov BI, Rosenblum P.Z. "Protection Relay" M., Energia, 1976. P. 371] [1], containing a matching transformer, a limiting circuit, an alternating current amplifier, a phase-sensitive amplifier and an actuator are directional protection in networks with isolated neutral and selectively operates with metallic and stable arc faults, but in the presence of an arcing reactor, directional protection does not work due to suppression of the main component of the current 3I 0 , or acts deliberately non-selective during overcompensation. In intermittent arc faults, directional protection also either does not work or works non-selectively.
Известное устройство защиты при однофазных замыканиях на землю УСЗ-3М [Шабад М.А. "Защита от однофазных замыканий на землю" - конспект лекций, Кафедра релейной защиты и автоматики электрических станций, сетей и энергосистем, 1997. Стр.21, 32-34] и [Шуин В.А., Гусенков А.В. "Защита от замыканий на землю в электрических сетях 6-10 кВ" - Библиотечка электротехника - приложение к журналу "Энергетик" 2001. Стр.64] [2] содержащее согласующий трансформатор, шунтирующий фильтр LC, фильтр RC, выпрямитель, два резистора, конденсатор и электроизмерительный прибор позволяет персоналу подстанции методом поочередного сравнения определить фидер с наибольшим значением суммы высших гармоник в токе 3I0 и вручную отключить этот фидер, но действует только при устойчивом однофазном замыкании на землю, имеет длительный ручной процесс определения поврежденного фидера и необходимость в большом количестве контрольных кабелей от фидерных ячеек КРУ до места установки УСЗ-3М.Known protective device for single-phase earth fault USZ-3M [Shabad MA "Protection against single-phase earth faults" - lecture notes, Department of relay protection and automation of power plants, networks and power systems, 1997. Pages 21, 32-34] and [Shuin VA, Gusenkov AV "Protection against earth faults in electric networks 6-10 kV" - Library of Electrical Engineering - supplement to the journal "Energetik" 2001. P.64] [2] containing a matching transformer, LC bypass filter, RC filter, rectifier, two resistors, capacitor and an electrical measuring device allows substation personnel to determine the feeder with the highest value of the sum of the highest harmonics in the current 3I 0 by a method of comparison and manually disconnect this feeder, but it only works with a stable single-phase earth fault, it has a long manual process deterioration of the damaged feeder and the need for a large number of control cables from the feeder cells of the switchgear to the installation site USZ-3M.
Наиболее близким техническим решением является устройство - "Микропроцессорная система защиты" [Патент RU №22173924 Н 02 Н 7/26 Б.И. №26 от 20.09.2001] содержащее блоки гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения, формирователь сигналов контроля и The closest technical solution is the device - "Microprocessor protection system" [Patent RU No. 22173924 N 02 N 7/26 B.I. No. 26 dated 09/20/2001] containing blocks of galvanic isolation and preliminary scaling of input signals in the form of current and voltage, a shaper of control signals and
диагностики, блок частотных фильтров, аналого-цифровой преобразователь и микропроцессорную систему управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты.diagnostics, a block of frequency filters, an analog-to-digital converter and a microprocessor-based control system for output relays and alarms in accordance with protection algorithms.
Недостатком прототипа является возможность излишнего (неселективного) срабатывания при:The disadvantage of the prototype is the possibility of excessive (non-selective) operation when:
-однофазных замыканиях на землю (ОЗЗ) в сетях с перекомпенсацией;- single-phase earth faults (OZZ) in networks with overcompensation;
- перемежающихся (прерывистых) дуговых однофазных замыканиях на землю в сетях с изолированной нейтралью.- intermittent (intermittent) single-phase arc faults to earth in networks with isolated neutral.
Цель изобретения - при использовании хорошо проверенных методов селективного определения поврежденного присоединения:The purpose of the invention is when using well-tested methods for the selective determination of damaged attachments:
- уменьшение вероятности излишнего действия направленной защиты;- reducing the likelihood of excessive action of directional protection;
- автоматизация действия защиты контролирующей высокочастотные составляющие тока 3I0;- automation of the protection action controlling the high-frequency components of the current 3I 0 ;
- обеспечение непрерывности действия при устойчивых ОЗЗ;- ensuring the continuity of action with sustainable health protection;
- регистрация одиночных и повторно-кратковременных ОЗЗ;- registration of single and intermittent short-term emergency zones;
- получение максимально возможной чувствительности и быстродействия;- obtaining the maximum possible sensitivity and speed;
- получение широкого диапазона уставок по времени и по углу срабатывания (для направленной защиты).- obtaining a wide range of settings in time and in response angle (for directional protection).
Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство содержащее блоки гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения, блок частотных фильтров, аналого-цифровой преобразователь и микропроцессорную систему управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты, причем группы выходов блоков гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения соединены, соответственно, с первой и второй группой входов блока частотных фильтров, группа выходов которого соединена с группой входов аналого-цифрового преобразователя, группа входов-выходов которого соединена с первой группой входов-выходов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты, введены реле направления мощности, два компаратора и два элемента И, причем микропроцессорная система управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты содержит набор шинных формирователей, центральный процессор, супервизор, два оперативных запоминающих устройства, постоянное запоминающее устройство, часы, два набора буферных This goal is achieved by the fact that in the known device containing blocks of galvanic isolation and preliminary scaling of the input signals in the form of current and voltage, a block of frequency filters, an analog-to-digital converter and a microprocessor control system for output relays and signaling in accordance with protection algorithms, moreover, the group of outputs of the blocks galvanic isolation and preliminary scaling of the input signals in the form of current and voltage are connected, respectively, with the first and second group of inputs block of frequency filters, the group of outputs of which is connected to the group of inputs of an analog-to-digital converter, the group of inputs and outputs of which is connected to the first group of inputs and outputs of a microprocessor control system for output relays and alarm in accordance with protection algorithms, power direction relays, two comparators and two element And, moreover, the microprocessor control system of the output relays and the alarm system in accordance with protection algorithms contains a set of bus drivers, a central processor, a soup examiner, two random access memory devices, read-only memory device, clock, two sets of buffer
регистров, мини-дисплей и индикаторы, клавиатуру, микропроцессор, устройство аналогового ввода-вывода, устройство дискретного ввода-вывода, драйвер для связи с АСУ и драйвер для связи с ПЭВМ, причем группы входов блоков гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения являются, соответственно, первыми и вторыми группами входов устройства, первая, вторая и третья группа входов-выходов которого является, соответственно, второй, третьей и четвертой группой входов-выходов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты, первый вход которой соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом реле направления мощности, первый и второй входы которого являются выходами из групп выходов блоков гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения, соответственно, второй вход первого элемента И соединен с выходом первого компаратора, первый вход которого соединен с первым выходом из группы выходов блока частотных фильтров, второй выход из группы выходов которого соединен с первым входом второго компаратора и с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго компаратора, выход второго элемента И соединен со вторым входом микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты, вторые входы первого и второго компараторов соединены с цепями первого и второго опорных напряжений, соответственно.registers, mini-display and indicators, keyboard, microprocessor, analogue input-output device, discrete input-output device, driver for communication with automatic control systems and driver for communication with PC, moreover, groups of inputs of galvanic isolation units and preliminary scaling of input signals in the form of current and voltages are, respectively, the first and second groups of inputs of the device, the first, second and third group of inputs and outputs of which is, respectively, the second, third and fourth group of inputs and outputs of the microprocessor th control system of output relays and alarm in accordance with protection algorithms, the first input of which is connected to the output of the first AND element, the first input of which is connected to the output of the power direction relay, the first and second inputs of which are outputs from the output groups of galvanic isolation units and preliminary scaling of input signals in the form of current and voltage, respectively, the second input of the first element And is connected to the output of the first comparator, the first input of which is connected to the first output from the group output s block of frequency filters, the second output of the group of outputs of which is connected to the first input of the second comparator and the first input of the second element And, the second input of which is connected to the output of the second comparator, the output of the second element And is connected to the second input of the microprocessor control system of output relays and signaling according to protection algorithms, the second inputs of the first and second comparators are connected to the circuits of the first and second reference voltages, respectively.
На фиг.1 приведена структурная схема устройства.Figure 1 shows the structural diagram of the device.
На фиг.2 - характеристика зависимости времени срабатывания токовой защиты высоких частот от тока 3I0ВЧ.Figure 2 - characteristic dependence of the response time of the current protection of high frequencies from the current 3I 0 RF.
На фиг.3 - пример реализации аналого-цифрового преобразователя.Figure 3 is an example implementation of an analog-to-digital Converter.
На фиг.4 - пример реализации блока гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока.Figure 4 is an example implementation of a block of galvanic isolation and preliminary scaling of the input signals in the form of current.
На фиг.5 - пример реализации микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты.Figure 5 is an example implementation of a microprocessor control system for output relays and alarm in accordance with protection algorithms.
На фиг.6 - пример реализации блока гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде напряжения.6 is an example implementation of a block of galvanic isolation and preliminary scaling of the input signals in the form of voltage.
На фиг.7 - пример реализации блока частотных фильтров7 is an example implementation of a block of frequency filters
На фиг.1 обозначены:Figure 1 marked:
1 - блок гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока;1 - block galvanic isolation and preliminary scaling of the input signals in the form of current;
2 - блок гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде напряжения;2 - block galvanic isolation and preliminary scaling of the input signals in the form of voltage;
3 - реле направления мощности типа РБМ-178/1 или РБМ-178/2 или аналогичное;3 - power direction relay type RBM-178/1 or RBM-178/2 or similar;
4 - блок частотных фильтров;4 - block frequency filters;
5, 6 - компараторы типа 554 САЗ или аналогичные;5, 6 - comparators of type 554 SAZ or similar;
7 - аналого-цифровой преобразователь;7 - analog-to-digital Converter;
8, 9 - элементы И типа КР1554ЛИ1 или аналогичные;8, 9 - elements And type KR1554LI1 or similar;
10 - микропроцессорная система управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты;10 - microprocessor control system of output relays and alarm in accordance with protection algorithms;
11 - группа токовых сигналов защищаемого объекта;11 - a group of current signals of the protected object;
12 - группа сигналов напряжения защищаемого объекта;12 - group of voltage signals of the protected object;
13 - цепь тока 3I0 от трансформатора тока защищаемого объекта;13 - current circuit 3I 0 from the current transformer of the protected object;
14 - цепь напряжения 3U0 от трансформатора напряжения защищаемого объекта;14 - voltage circuit 3U 0 from the voltage transformer of the protected object;
15 - цепь сигнала действующего значения основной гармоники тока нулевой последовательности (3I050);15 - signal circuit of the effective value of the fundamental harmonic of the zero sequence current (3I 0 50);
16 - цепь сигнала действующего значения высокочастотной составляющей нулевой последовательности в полосе частот от 150 до 650 Гц (3I0ВЧ);16 is a signal circuit of the effective value of the high-frequency component of the zero sequence in the frequency band from 150 to 650 Hz (3I 0 RF);
17 - шина связи с АСУ;17 - communication bus with ACS;
18 - группа входов - выходов для связи с внешними устройствами, т.е. входы-выходы устройства аналогового ввода-вывода и входы-выходы устройства дискретного ввода-вывода;18 - a group of inputs - outputs for communication with external devices, i.e. inputs / outputs of an analog input-output device and inputs / outputs of a discrete input-output device;
19 - шина связи с ПЭВМ.19 - communication bus with a PC.
UОП1 и UОП2 - цепи первого и второго опорного напряжения.U OP1 and U OP2 - the circuit of the first and second reference voltage.
На фиг.2 обозначены:Figure 2 marked:
3I0ВЧmax - наибольшее значение собственного емкостного тока любого неповрежденного присоединения;3I 0 HF max - the largest value of the own capacitive current of any intact connection;
∑3I0BЧ - суммарное значение емкостных токов всех присоединений секции.∑3I 0 VCH - the total value of the capacitive currents of all connections of the section.
На фиг.3 обозначены:Figure 3 marked:
20 - мультиплексор, может быть реализован на микросхеме типа ADG4288A или аналогичной;20 - multiplexer, can be implemented on a chip type ADG4288A or similar;
21 - аналого-цифровой преобразователь, может быть реализован на микросхемах типа AD677AD и REF-01CP или аналогичных;21 - analog-to-digital Converter, can be implemented on microcircuits like AD677AD and REF-01CP or similar;
22 - микропроцессорное устройство, может быть реализовано на микросхеме типа ADSP-2115BP-66 с памятью М27С256 или аналогичной;22 - microprocessor device, can be implemented on a chip type ADSP-2115BP-66 with memory M27C256 or similar;
23 - буферные регистры, могут быть реализованы на микросхеме типа 74HC374N или аналогичной.23 - buffer registers, can be implemented on a chip type 74HC374N or similar.
На фиг.4 обозначены:In figure 4 are indicated:
24 - операционный усилитель, микросхема типа QP177GP или аналогичная;24 - operational amplifier, chip type QP177GP or similar;
R - резисторы типа С2-33 или аналогичные;R - resistors type C2-33 or similar;
Т - трансформатор тока типа ТТ-1Т...ТТ-5Т или аналогичный;T - current transformer type TT-1T ... TT-5T or similar;
Д - диоды типа 2D510A или аналогичные;D - diodes of the type 2D510A or similar;
V1 - транзистор типа BD135 или аналогичный;V1 - transistor type BD135 or similar;
V2 - транзистор типа BD136 или аналогичный.V2 - transistor type BD136 or similar.
На фиг.5 обозначены:Figure 5 marked:
25 - набор шинных формирователей типа КР1554АП5 или 74НС244 или аналогичных;25 - a set of bus formers of the type KR1554AP5 or 74NS244 or similar;
26 - центральный процессор типа AT89C52-24PI или аналогичный (для упрощения схемы не показаны резонатор и цепи управления);26 - a central processor of the type AT89C52-24PI or similar (to simplify the circuit, a resonator and control circuits are not shown);
27 - супервизор типа ADM693AN фирмы "ANALOG DEVICES" или аналогичный;27 - supervisor type ADM693AN firm "ANALOG DEVICES" or similar;
28 - набор буферных регистров типа КР1554ИР23 или аналогичных;28 - a set of buffer registers of the type KR1554IR23 or similar;
29 - мини-дисплей и индикаторы;29 - mini-display and indicators;
30 - клавиатура;30 - keyboard;
31 - часы реального времени типа RTC72423B фирмы "EPSON" или аналогичные;31 - real-time clock type RTC72423B of the company "EPSON" or similar;
32, 33 - ОЗУ типа SRM2A256LLCT или аналогичные;32, 33 - RAM type SRM2A256LLCT or similar;
34 - ПЗУ типа АТ28С256 или аналогичное;34 - ROM type AT28S256 or similar;
35 - набор буферных регистров типа КР1554ИР23 или аналогичных;35 - a set of buffer registers type KR1554IR23 or similar;
36 - микропроцессор типа AT89C52-24PI или аналогичный (для упрощения схемы не показаны резонатор и цепи управления);36 - microprocessor type AT89C52-24PI or similar (to simplify the circuit, the resonator and control circuits are not shown);
37, 38 - устройства аналогового и дискретного ввода-вывода;37, 38 - devices of analog and discrete input-output;
39, 40 - драйверы для связи с АСУ и ПЭВМ типа ADM232AAN фирмы "ANALOG DEVICES" или аналогичные.39, 40 - drivers for communication with automatic control systems and personal computers of the ADM232AAN type by ANALOG DEVICES or similar.
На фиг.6 обозначены:Figure 6 marked:
41 - операционный усилитель, микросхема типа QP177GP или аналогичная;41 - operational amplifier, chip type QP177GP or similar;
R - резисторы типа С2-33 или аналогичные;R - resistors type C2-33 or similar;
Т - трансформатор тока типа ТТ-1Т...ТТ-5Т или аналогичный;T - current transformer type TT-1T ... TT-5T or similar;
Д - диоды типа 2D510A или аналогичные.D - diodes type 2D510A or similar.
На фиг.7 обозначены:7 marked:
R - резисторы типа С2-29В или аналогичные;R - resistors type C2-29V or similar;
С - конденсаторы типа К73-39 или аналогичные;C - capacitors type K73-39 or similar;
L - индуктивности (дроссели) типа SMCC фирмы "FASTRON" или отечественные типа ДМ, ДПМ или аналогичные.L - inductors (inductors) type SMCC firm "FASTRON" or domestic type DM, DPM or similar.
На фиг.1 подробно не показаны, как не влияющие на работу устройства и приведенные в описаниях элементов, цепи реле направления мощности 3 и компараторов 5, 6 (входные цепи 13-16, цепь замыкающего контакта, цепи питания, опоры и т.д.). Описание реле направления мощности приведено в [В.М.Елфимов "Реле направления мощности" 1966 Стр.4-30] [3].In Fig. 1, they are not shown in detail how they do not affect the operation of the device and are given in the descriptions of the elements, power direction relay 3 circuits and comparators 5, 6 (input circuits 13-16, make contact circuit, power circuits, supports, etc. ) A description of the power direction switch is given in [V.M.Elfimov "Power direction switch" 1966 p. 4-30] [3].
Сигналы с выходов элементов И 8 и 9 поступают в порт Р1 (на фиг.5 не показан) центрального процессора 26 микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 10.The signals from the outputs of the elements And 8 and 9 are fed to port P1 (not shown in FIG. 5) of the central processor 26 of the microprocessor control system of the output relay and alarm in accordance with protection algorithms 10.
Комбинированное устройство релейной защиты от однофазных замыканий на землю содержит блоки гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока 1 и напряжения 2, реле направления мощности 3, блок частотных фильтров 4, компараторы 5 и 6, аналого-цифровой преобразователь 7, элементы И 8, 9 и микропроцессорную систему управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 10, группы входов 11 и 12 блоков гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока 1 и напряжения 2 являются, соответственно, первыми и вторыми группами входов устройства, первая 17, вторая 18 и третья 19 группа входов-выходов которого является, соответственно, второй, третьей и четвертой группой входов-выходов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 10, первый вход которой соединен с выходом первого элемента И 8, первый вход которого соединен с выходом реле направления мощности 3, входы 13 и 14 которого являются выходами групп выходов блоков гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока 1 и напряжения 2, соответственно, второй вход первого элемента И 8 соединен с выходом первого компаратора 5, первый вход которого соединен с первым выходом 15 из группы выходов блока частотных фильтров 4, второй выход из группы выходов 16 которого соединен с первым входом второго компаратора 6 ис первым входом второго элемента И 9, второй вход которого соединен с выходом второго компаратора 6, выход второго элемента И 9 соединен со вторым входом The combined device for relay protection against single-phase earth faults contains blocks of galvanic isolation and preliminary scaling of input signals in the form of current 1 and voltage 2, power direction switch 3, frequency filter unit 4, comparators 5 and 6, analog-to-digital converter 7, elements And 8 , 9 and a microprocessor control system for output relays and signaling in accordance with protection algorithms 10, groups of inputs 11 and 12 of galvanic isolation units and preliminary scaling of input signals in the form of ka 1 and voltage 2 are, respectively, the first and second groups of inputs of the device, the first 17, second 18 and third 19 groups of inputs and outputs of which are, respectively, the second, third and fourth group of inputs and outputs of the microprocessor-based control system for output relays and signaling in accordance with protection algorithms 10, the first input of which is connected to the output of the first element And 8, the first input of which is connected to the output of the power direction switch 3, the inputs 13 and 14 of which are the outputs of the groups of outputs of the galvanic time blocks language and preliminary scaling of the input signals in the form of current 1 and voltage 2, respectively, the second input of the first element And 8 is connected to the output of the first comparator 5, the first input of which is connected to the first output 15 from the group of outputs of the frequency filter unit 4, the second exit from the group of outputs 16 which is connected to the first input of the second comparator 6 and the first input of the second element And 9, the second input of which is connected to the output of the second comparator 6, the output of the second element And 9 is connected to the second input
микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 10, вторые входы первого 5 и второго 6 компараторов соединены с цепями первого UОП1 и второго UОП2 опорного напряжения, соответственно, группы выходов блоков гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока 1 и напряжения 2 соединены, соответственно, с первой и второй группой входов блока частотных фильтров 4, группа выходов которого соединена с группой входов аналого-цифрового преобразователя 7, группа входов-выходов которого соединена с первой группой входов-выходов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 10, микропроцессорная система управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 10 содержит набор шинных формирователей 25, центральный процессор 26, супервизор 27, два оперативных запоминающих устройства 32, 33, постоянное запоминающее устройство 34, часы 31, два набора буферных регистров 28 и 35, мини-дисплей и индикаторы 29, клавиатуру 30, микропроцессор 36, устройство аналогового ввода-вывода 37, устройство дискретного ввода-вывода 38, драйвер для связи с АСУ 39 и драйвер для связи с ПЭВМ 40.microprocessor control system of output relays and alarm in accordance with protection algorithms 10, the second inputs of the first 5 and second 6 comparators are connected to the circuits of the first U OP1 and second U OP2 reference voltage, respectively, of the group of outputs of the galvanic isolation units and preliminary scaling of the input signals in the form of current 1 and voltage 2 are connected, respectively, with the first and second group of inputs of the frequency filter unit 4, the group of outputs of which is connected to the group of inputs of the analog-to-digital converter 7, g the I / O I / O of which is connected to the first group of inputs and outputs of a microprocessor-based system for controlling output relays and alarm in accordance with protection algorithms 10, a microprocessor-based control system for output relays and alarm in accordance with protection algorithms 10 contains a set of bus drivers 25, a central processor 26, a supervisor 27, two random access memory devices 32, 33, read-only memory device 34, clock 31, two sets of buffer registers 28 and 35, mini-display and indicators 29, keyboard 30, micro a processor 36, an analog input-output device 37, a discrete input-output device 38, a driver for communication with ACS 39 and a driver for communication with a PC 40.
Комбинированная система защиты работает следующим образом:Combined security system works as follows:
1. Описание общего принципа1. Description of the general principle
Сигналы от первичных трансформаторов тока 11 и напряжения 12 защищаемого объекта поступают через резисторы R на промежуточные трансформаторы Т блоков гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока 1 и напряжения 2 (фиг.4 и 6).The signals from the primary current transformers 11 and voltage 12 of the protected object are fed through resistors R to the intermediate transformers T of the galvanic isolation units and preliminary scaling of the input signals in the form of current 1 and voltage 2 (Figs. 4 and 6).
Промежуточные трансформаторы Т обеспечивают гальваническую развязку и предварительное масштабирование входных сигналов. Первичные обмотки трансформаторов обеспечивают заданную термическую стойкость при перегрузках. Прецизионные усилители, реализованные на микросхемах 24 и 41, диодах Д, резисторах R, транзисторах V1 и V2 служат для точного масштабирования сигналов и согласования импедансов промежуточных трансформаторов и аналого-цифрового преобразователя. С выходов прецизионных усилителей сигналы поступают на входы аналоговых фильтров блока частотных фильтров 4. Фильтры нижних частот RC (фиг.7) пропускают составляющие тока и напряжения определенной частоты и не пропускают высокочастотные гармоники, являющиеся помехами, Intermediate transformers T provide galvanic isolation and preliminary scaling of the input signals. The primary windings of transformers provide the specified thermal stability during overloads. Precision amplifiers implemented on microcircuits 24 and 41, diodes D, resistors R, transistors V1 and V2 are used to accurately scale signals and match the impedances of intermediate transformers and an analog-to-digital converter. From the outputs of precision amplifiers, the signals are fed to the inputs of the analog filters of the frequency filter unit 4. The low-pass filters RC (Fig. 7) pass current and voltage components of a certain frequency and do not pass high-frequency harmonics, which are interference,
искажающими синусоиду тока и напряжения. Далее аналоговые сигналы поступают в аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 7 для изменения формы сигнала на дискретную (цифровую), т.к. последующая обработка сигналов будет производиться цифровыми микросхемами. Входные отфильтрованные сигналы по n-каналам группы сигналов поступают на мультиплексор 20, который производит последовательное подключение входа АЦП 21 к одному из n-каналов. Всей работой аналого-цифрового преобразователя 21 управляет микропроцессорное устройство 22, которое обеспечивает цифровую фильтрацию входных сигналов, расчет вторичных электрических параметров сети, а также поддерживает обмен с микропроцессорной системой управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 10 через буферные регистры 23. Микропроцессорная система управления выходными реле и сигнализацией 10 в соответствии с алгоритмами защиты получает значения электрических параметров защищаемого объекта из аналого-цифрового преобразователя 7 и информацию о состоянии дискретных входов от УДВВ 38. На основании этой информации, а также значений программных ключей и уставок, хранящихся в ППЗУ, вырабатываются команды управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты, которые поступают через УАВВ 37 на объекты управления и сигнализации. Помимо выполнения функций защиты и автоматики центральный процессор микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты управляет мини-дисплеем и индикаторами 29, обслуживает клавиатуру пульта 30, а также обеспечивает обмен с персональной ЭВМ и АСУ по каналам 19 и 17. Более подробная информация о работе микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты приведена в [Н.Н.Чернобровов, В.А.Семенов "Релейная защита энергетических систем" 1998 г. стр.778-783].distorting the sine wave of current and voltage. Next, the analog signals are fed to an analog-to-digital converter (ADC) 7 to change the waveform to discrete (digital), because subsequent signal processing will be performed by digital microcircuits. The input filtered signals through the n-channels of the signal group are fed to the multiplexer 20, which makes a serial connection of the input of the ADC 21 to one of the n-channels. The entire operation of the analog-to-digital converter 21 is controlled by a microprocessor device 22, which provides digital filtering of input signals, calculation of secondary electrical parameters of the network, and also supports exchange with a microprocessor control system of output relays and alarm in accordance with protection algorithms 10 through buffer registers 23. Microprocessor system control output relays and alarm 10 in accordance with the protection algorithms obtains the values of the electrical parameters of the protected object from of a tax-to-digital converter 7 and information about the status of digital inputs from the air-conditioning device 38. Based on this information, as well as the values of program keys and settings stored in the EPROM, control commands for the output relays and signaling are generated in accordance with the protection algorithms received through the air-conditioning system 37 to control and signaling facilities. In addition to performing protection and automation functions, the central processor of the microprocessor control system for output relays and signaling, in accordance with protection algorithms, controls the mini-display and indicators 29, maintains the keypad 30, and also provides exchange with a personal computer and ACS via channels 19 and 17. More detailed information on the operation of the microprocessor control system of output relays and alarm in accordance with protection algorithms is given in [N.N. Chernobrovov, V.A.Semenov "Relay protection of energy systems" 19 98, pp. 778-783].
2. Направленная защита от однофазных замыканий на землю - НЗ50. Напряжение нулевой последовательности 3U0 и ток 3I0 по цепям 14 и 13 поступают на реле направления мощности 3, которое формирует сигнал, определяющий направление мощности нулевой последовательности. По этому сигналу, поступающему, при наличии сигнала от компаратора 5 с опорой UОП1 в микропроцессорную систему 10 через элемент И 8, выполняется алгоритм НЗ50. При выполнении этого алгоритма контролируется:2. Directional protection against single-phase earth faults - НЗ50. The zero sequence voltage 3U 0 and the current 3I 0 through circuits 14 and 13 are supplied to the power direction switch 3, which generates a signal that determines the direction of the zero sequence power. According to this signal, when there is a signal from the comparator 5 with the support U OP1 to the microprocessor system 10 through the element And 8, the algorithm NZ50 is executed. When executing this algorithm, it is controlled:
- действующее значение основной гармоники тока нулевой последовательности 3I050, которое поступает со вторичной обмотки - the effective value of the main harmonic of the zero sequence current 3I 0 50, which comes from the secondary winding
стандартного трансформатора тока нулевой последовательности (цепи 13 и 15);standard zero sequence current transformer (circuits 13 and 15);
- действующее значение основной гармоники напряжения нулевой последовательности 3U0, поступающего с "разомкнутого" треугольника трансформатора напряжения (цепь 14);- the effective value of the fundamental harmonic voltage of the zero sequence 3U 0 coming from the "open" triangle of the voltage transformer (circuit 14);
- угол между векторами основных гармоник 3I0 и 3U0.- the angle between the vectors of the fundamental harmonics 3I 0 and 3U 0 .
Выполняемая таким образом высокочувствительная быстродействующая направленнная защита НЗ50 кВ имеет следующие характеристики:The highly sensitive high-speed directional protection performed in this way, НЗ50 kV, has the following characteristics:
- чувствительность по току 3I050 - 2 мА;- current sensitivity 3I 0 50 - 2 mA;
- чувствительность по напряжению 3U0 - 5 В;- voltage sensitivity 3U 0 - 5 V;
- устойчивость к перегрузке по напряжению 3U0 - 350 В;- resistance to overload on voltage 3U 0 - 350 V;
- зону срабатывания между векторами 3I0 и 3U0 - ±85°;- response zone between the vectors 3I 0 and 3U 0 - ± 85 °;
- возможность задания диаграммы направленности в пределах от 0 до 360° с дискретностью 1°.- the ability to set the radiation pattern in the range from 0 to 360 ° with a resolution of 1 °.
- минимальное время срабатывания - 40 мс.- minimum response time - 40 ms.
3. Токовая защита высоких частот - ТЗВЧ3. Current protection of high frequencies - TZVCh
Обозначим действующее значение тока 3I0 в полосе частот от 150 до 650 Гц - 3I0ВЧ (цепь 16). При этом вклад в 3I0ВЧ дают не только гармоники частоты 50 Гц, но и любые "свободные" составляющие в спектре 3I0 при однофазных замыкания на землю, в том числе при неустойчивых дуговых замыканиях. В качестве пускового органа для регистрации аварийного параметра 3I0ВЧ используется компаратор 6 с опорой UОП2 от 10 В и временем срабатывания от 40 мс. После срабатывания компаратора 6 величина 3I0ВЧ поступая через блок фильтров 4, аналого-цифровой преобразователь 7 записывается в память 33 микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 10 и может использоваться:Denote the current value of the current 3I 0 in the frequency range from 150 to 650 Hz - 3I 0 RF (circuit 16). In this case, not only harmonics of the frequency of 50 Hz contribute to the 3I 0 HF, but also any “free” components in the 3I 0 spectrum for single-phase earth faults, including unstable arc faults. A comparator 6 with a support U ОP2 of 10 V and a response time of 40 ms is used as a trigger for registering the emergency parameter 3I 0 HF. After the comparator 6 is activated, the RFI 3I 0 value arriving through the filter unit 4, the analog-to-digital converter 7 is recorded in the memory 33 of the microprocessor control system of the output relays and alarm in accordance with protection algorithms 10 and can be used:
- для относительного замера по принципу [2] с передачей информации от токовой защиты всех фидеров диспетчеру и релейщику по каналу АСУ 17;- for relative measurement according to the principle [2] with the transfer of information from the current protection of all feeders to the dispatcher and relay through the ACS 17 channel;
- для селективного отключения поврежденного присоединения с помощью специальной время - токовой зависимости.- for selective disconnection of a damaged connection using a special time - current dependence.
В токовой защите высоких частот используется характеристика изображенная на фиг.2.In the current protection of high frequencies, the characteristic depicted in figure 2 is used.
Ток 3I0ВЧmax любого присоединения не должен превышать сумму токов 3I0ВЧ остальных присоединений секции. Работа токовой защиты высоких частот происходит следующим образом:The current 3I 0 HF max of any connection should not exceed the sum of the currents 3I 0 HF of the remaining connections of the section. The operation of the high frequency current protection is as follows:
во всех защитах на присоединениях секции КРУ устанавливаются одинаковые уставки. При однофазном замыкании на землю токи всех in all protections at the connections of the switchgear section, the same settings are set. With a single-phase earth fault, the currents of all
неповрежденных присоединений находятся на участке от 0 до 3I0ВЧmax (фиг.2) и время срабатывания ТЗВЧ на этих присоединениях составляет Тmax. Через поврежденное присоединение протекает суммарный ток всех неповрежденных присоединений (участок от 3I0ВЧmax до ∑3I0B4 на фиг.2). Защита на поврежденном участке сработает с временем от Тmin до Тmax. На остальных присоединениях произойдет возврат защит.undamaged connections are in the area from 0 to 3I 0 HF max (figure 2) and the response time TZVCh on these connections is T max . Through the damaged connection flows the total current of all undamaged connections (section from 3I 0 HF max to ∑3I 0 B4 in figure 2). Protection in the damaged area will work with time from T min to T max . The rest of the connections will return protection.
4. Комбинированная защита от однофазных замыканий на землю. В заявляемом устройстве создана комбинированная защита от однофазных замыканий на землю. Защита реализует вышеописанные алгоритмы НЗ50 и ТЗВЧ.4. Combined protection against single-phase earth faults. In the inventive device created a combined protection against single-phase earth faults. Protection implements the above algorithms NZ50 and TZVCh.
При этом, в зависимости от характера однофазных замыканий на землю, действует либо один, либо другой алгоритм:In this case, depending on the nature of the single-phase earth faults, either one or the other algorithm operates:
- при устойчивых замыканиях, в том числе дуговых, действует направленная защита НЗ50;- in case of stable faults, including arc faults, directional protection NZ50 applies;
- при неустойчивых дуговых однофазных замыканий на землю- with unstable arc single-phase earth faults
действует токовая защита ТЗВЧ.current protection TZVCh applies.
Пуск той или иной защиты осуществляется по результату спектрального анализа тока 3I0 в начальной стадии однофазного замыкания на землю. Признак устойчивости/неустойчивости замыкания - Кс.The start of this or that protection is carried out according to the result of spectral analysis of the current 3I 0 in the initial stage of a single-phase earth fault. The sign of stability / instability of the circuit - K with .
Кс=3I0/3I0ВЧK s = 3I 0 / 3I 0 HF
где Кс - коэффициент синусоидальности тока 3I0.where K c is the sinusoidal coefficient of the current 3I 0 .
Величина Кс приближается к нулю при кратковременных пробоях и дуговых прерывистых однофазных замыканий на землю, и стремиться к ∞ при устойчивых металлических замыканиях.The value of K c approaches zero for short-term breakdowns and intermittent arc single-phase earth faults, and tends to ∞ for stable metal faults.
Практически для применения Кс в качестве условия выбора защиты используется значение Кс от 0,2 до 1,0, которое задается в виде уставки Кс.п.Practically for the use of K with , the value of K s from 0.2 to 1.0 is used as a condition for choosing protection, which is set in the form of the setting of K cp
При Кс>Кс.п. активизируется направленная защита, контролирующая направление мощности нулевой последовательности - НЗ50.When K s > K s.p. directional protection is activated, which controls the direction of the zero sequence power - NC50.
При Кс<Кс.п защита НЗ50 блокируется и действует защита ТЗВЧ. Оба алгоритма могут действовать, как на отключение, так и на сигнализацию.At K s <K s.p. protection NZ50 is blocked and protection TZVCh is effective. Both algorithms can act both on shutdown and on alarm.
Таким образом, данное комбинированное устройство релейной защиты использует проверенные практикой принципы. Реализация устройства позволила усилить достоинства каждого из них и сократить недостатки. Каждый алгоритм имеет собственное выходное реле и может использоваться самостоятельно на отключение и/или на сигнализацию.Thus, this combined relay protection device uses proven principles. The implementation of the device allowed to strengthen the advantages of each of them and reduce the disadvantages. Each algorithm has its own output relay and can be used independently for tripping and / or signaling.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005120305/22U RU49388U1 (en) | 2005-06-29 | 2005-06-29 | COMBINED RELAY PROTECTION DEVICE FOR SINGLE-PHASE EARTH CLOSES |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005120305/22U RU49388U1 (en) | 2005-06-29 | 2005-06-29 | COMBINED RELAY PROTECTION DEVICE FOR SINGLE-PHASE EARTH CLOSES |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU49388U1 true RU49388U1 (en) | 2005-11-10 |
Family
ID=35866641
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005120305/22U RU49388U1 (en) | 2005-06-29 | 2005-06-29 | COMBINED RELAY PROTECTION DEVICE FOR SINGLE-PHASE EARTH CLOSES |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU49388U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2519277C1 (en) * | 2013-02-18 | 2014-06-10 | Открытое акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" | Device of protection aerial and cables lines of distributed network 6-35 kv from single line-to-earth fault |
-
2005
- 2005-06-29 RU RU2005120305/22U patent/RU49388U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2519277C1 (en) * | 2013-02-18 | 2014-06-10 | Открытое акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" | Device of protection aerial and cables lines of distributed network 6-35 kv from single line-to-earth fault |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2257410C (en) | Method and device for testing differential protection relays or differential protection relay systems | |
Perez et al. | Optimal computation of distance relays second zone timing in a mixed protection scheme with directional overcurrent relays | |
Momesso et al. | Adaptive directional overcurrent protection considering stability constraint | |
EP2335082A1 (en) | Method and apparatus for dynamic signal switching of a merging unit in an electrical power system | |
CN111337790A (en) | Distribution network real mirror test platform and detection method for primary and secondary fusion power distribution equipment | |
Fernandez et al. | A novel approach using a FIRANN for fault detection and direction estimation for high-voltage transmission lines | |
Bahari et al. | A new stabilizing method of differential protection against current transformer saturation using current derivatives | |
DE102006019467A1 (en) | Electrical network`s short-circuit detecting method for use in e.g. industry, involves determining actual values as intensity of current flowing in electrical network, and detecting short-circuit when threshold value exceeds threshold value | |
RU2771222C1 (en) | Method for determining a damaged feeder in case of single phase to ground fault in a distribution electrical network | |
RU49388U1 (en) | COMBINED RELAY PROTECTION DEVICE FOR SINGLE-PHASE EARTH CLOSES | |
CN108808640B (en) | Power distribution network zero line breakage protector and control method thereof | |
US6621672B2 (en) | Circuit breaker having analog override | |
RU56679U1 (en) | MICROPROCESSOR SYSTEM OF RELAY PROTECTION OF CELLS OF COMPLETE DISTRIBUTION DEVICES WITH ELEGAS INSULATION AND CONTROL OF A SECTIONAL SWITCH | |
Wang et al. | Quantification of transient current signals in the viewpoint of overcurrent relays | |
RU171206U1 (en) | DEVICE FOR PROTECTING ELECTRIC TRANSMISSION LINES FROM SINGLE-PHASE EARTH CLOSES IN A THREE-PHASE NETWORK WITH INSULATED NEUTRAL | |
Shobole et al. | Multi agent system based adaptive numerical relay design and development, Part II: Hardware | |
US7206177B2 (en) | Device and method for protection against overcurrents in an electrical energy distribution cabinet | |
Yuqin et al. | The method for automatic compensation and detection of earth faults in distribution network | |
EP4184179A1 (en) | Apparatus for measuring loop impedance and corresponding method | |
EP2186178B1 (en) | Protective device for protecting an electrotechnical unit and method for the operation thereof | |
Borscevskis et al. | Directional earthfault protection operation and setup aspects in medium voltage compensated network | |
EP3799670B1 (en) | Low-voltage power switch and arc fault detection unit with compensation due to phase shifting | |
CN219918406U (en) | Residual current protector capable of resisting impact current | |
KR101927847B1 (en) | a transformer with an insulator | |
RU2265860C1 (en) | Device for checking condition of three-phase equipment having capacitor-type paper-oil insulation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20060630 |