SU1343493A1

SU1343493A1 - Способ резервной защиты от короткого замыкани электроподстанции

Info

Publication number: SU1343493A1
Application number: SU843686018A
Authority: SU
Inventors: Владимир Викторович Бабыкин; Элеонора Исааковна Басс; Виктор Владимирович Будкин; Виктор Гаврилович Дорогунцев; Римма Васильевна Темкина
Original assignee: Московский энергетический институт
Priority date: 1984-01-04
Filing date: 1984-01-04
Publication date: 1987-10-07

Abstract

Изобретение относитс к области электротехники, в частности к резервированию защиты подстанции, электроэнергетических систем и электроэнергетических объектов. Цель изобретени - повышение надежности функционировани путем увеличени быстродействи . Устройство резервной защиты подстанции содержит измерительные органы тока и напр жени , установленные на всех сторонах автотрансформатора (трансформатора), измерительные Органы тока и органы направлени мощности обратной и нулевой последова- тельностей, установленные на сторонах высшего (среднего) напр жени автотрансформатора . Новым в устройстве вл етс то, что в нем дополнительно установлен пусковой орган, дополнительно установлены на всех сторонах автотрансформаторов (трансформаторов ) , на отход щих лини х и в цеп х секционных (шиносоединительных) выключателей измерительные органы сопротивлени двухстороннего, действи , органы тока и направлени мощности двухстороннего действи обратной и нулевой последовательностей, логические элементы НЕ, ИЛИ, И. Устройство может быть использовано дл резервной защиты подстанций и станций с любой схемой коммутации. 4 ил. (Л 00 4 СО 4: Х СО

Description

11343493

Изобретение относитс к автоматике и релейной защите энергетических систем, в частности к способам резервных защит электроэнергетических объектов

Целью изобретени вл етс повышение надежности функционировани путем увеличени быстродействи .

S

На фиг.1 представлена функциональ- Ю стороне 110 кВ, при отрицательных

1В

знаках V и V g - на стороне 10 кВ, так как отрицательные знаки указанных углов свидетельствуют о направлении токов КЗ к соответствующим шинам. При положительном знаке д ток КЗ направлен от шин в линию 33. Поэтому фиксируют повреждение на линии 33 или в направлении этой линии и привод т в действие ее резервную защиту (ЗЛ), тока 220 кВ, трансформаторы 23-27 то- 20 При отказе ЗЛ, когда сохран ет поло- ка 110 кВ, трансформаторы 28-32 тока жительный знак , подают с выдерж- 10 кВ., линии 220 KB 33 и 34, перва . кой времени на ступень большей выдер- 35 и втора 36 секции сборных шин жки времени чувствительной ступени 220 кВ, линии 110 кВ 37 и 38, перва ЗЛ сигнал на отключение секционного

на схема подстанции,

На фиг.2 - блок-схема устройства, реализующа способ резервной защиты подстанции, на фиГсЗ и 4 - блок-схемы отдельных блоков устройства.

Устройство содержит автотрансформаторы 1 и 2, выключатели 220 кВ 3-7, выключатели 110 кВ 8-12, выключате--. ли 10 кВ 13-17, трансформаторы 18-22

выключател 4 и выключател 6 этой стороны автотрансформатора 1, чем уменьшают врем отключени последнего . Аналогично действуют при положительном знаке .

39 и втора 40 секции сборных шин 110 кВ, линии 10 кВ 41 и 42, перва 43 и втора 44 секции сборных шин 10 кВ, трансформаторы 45 и 46 напр жени 220 кВ, трансформаторы 47 и 48 напр жени 110 кВ, трансформаторы 49 и 50 напр жени 10 кВ.

Стрелками указаны условные положительные направлени токов 1 в каждой из контролируемых цепей, положительному направлению тока поставлен в соответствие положительньш знак угла V , определ емого как угол между этим током и некоторым опорным напр жением Uon. В качестве Uon используетс напр жение от трансформатора напр жени той секции к которой подключен элемент с контролируе- МЬПУ током. Знак угла считаетс положительным , если ток имеет активно-индуктивный характер.

Дл нахождени поврежденного присоединени или направлени с поврежденным присоединением определ ют знак угла Ч , наход т по нему направление мощности КЗ, и далее сравнивают знаки углов в различных цеп х. При положи30

При отрицательных знаках углов на лини х 33 и 34 и в цепи секционного выключател 4, учитыва ранее вы вленное повреждение на стороне 220 кВ, фиксируют повреждение на пер35 вой секции 35 шин 220 кВ и посылают без вьщержки времени сигнал на отключение всех присоединений этой секции Аналогично определ ют повреждение на лини х и шинах других напр жений.

40 Дл определени направлени мощности нулевой последовательности в элементах напр жением 220 кВ в качестве опорного напр жени принимаетс максимальное из напр жений Uo, полу-

45 чаемых от трансформаторов 45 46, дат определени направлени мощности в элементах 110 кВ в качестве Uc, принимаетс максимальное из U от трансформаторов 47 и 48.

50

тельных знаках углов V

V в

Дл определени направлени мощности обратной последовательности Von выбираетс аналогично (по U).

цеп х высшего, среднего и низшего на- Дополнительно дл определени направ- пр женшЧ автотрансформатора 1 фикси- 55 лени мощности обратной последовательности на стороне низшего напр жени используетс UOKI от Т U, установленных на этой стороне (трансформаторы 49 и 50),

руют повреждение, при этом токи КЗ направлены внутрь поврежденного элемента и имеют положительное направление , и посылают без выдержки врем€;ни

сигнал на отклю.чен11е всех его выключателей ,,

При положительных знаках % , 4f и аналогично определ ют повреждение в автотрансформаторе 2. При отрицательных знаках , и фиксируют повреждение на стороне 220 кВ, при

отрицательных знаках Vj и V,. - на

S

стороне 110 кВ, при отрицательных

знаках V и V g - на стороне 10 кВ, так как отрицательные знаки указанных углов свидетельствуют о направлении токов КЗ к соответствующим шинам. При положительном знаке д ток КЗ направлен от шин в линию 33. Поэтому фиксируют повреждение на линии 33 или в направлении этой линии и привод т в действие ее резервную защиту (ЗЛ), При отказе ЗЛ, когда сохран ет поло- жительный знак , подают с выдерж- кой времени на ступень большей выдер- жки времени чувствительной ступени ЗЛ сигнал на отключение секционного

0

При отрицательных знаках углов на лини х 33 и 34 и в цепи секционного выключател 4, учитыва ранее вы вленное повреждение на стороне 220 кВ, фиксируют повреждение на пер5 вой секции 35 шин 220 кВ и посылают без вьщержки времени сигнал на отключение всех присоединений этой секции Аналогично определ ют повреждение на лини х и шинах других напр жений.

0 Дл определени направлени мощности нулевой последовательности в элементах напр жением 220 кВ в качестве опорного напр жени принимаетс максимальное из напр жений Uo, полу-

5 чаемых от трансформаторов 45 46, дат определени направлени мощности в элементах 110 кВ в качестве Uc, принимаетс максимальное из U от трансформаторов 47 и 48.

0

В защите может использоватьс дистанционный принцип.

Углы .определ ют при токах, больших порога срабатывани 1,, прин того равным току С5 абатывани чувствительной ступени резервной защиты или току точной работы дистанционной защиты . Если какие-либо токи меньше 1,,

ние с повреждением определ ют беа учета знака угла элементов, а в которых ток меньше „ - только по знакам углов остальных сравниваемых токово Так, например, при 1 1 пов- 15 реждение на первой системе шин (35) 220 кВ определ ют только по отрицательным знакам / и Vg.; Защита снабжена пусковым органом, обеспечивающим пуск защиты при всех КЗ. Пуско- 20 вой орган исключает возможность излишнего срабатывани защиты в нагрузочных режимах при токах, меньших „ Дл повышени чувствительности к несимметричным КЗ, исключени вли ни токов нагрузки и токов: в. КЗ в неповрежденных фазах за щиту выполн ют то- ковой нулевой последовательности при КЗ на землю и либо фазной (трех- системной) дистанционной, либо токовой обратной последовательности совместно с односистемной дистанционной при междуфазных КЗ, Вли ние токов нагрузки при трехфазных КЗ исключают использованием органа сопротивлени с двум четырехугОльнвми характерисвыходе f - при контролируемом ;, меньшем порогового значени .

то поврежденный элемент или направле- IQ значени или знак его положительньй,

а на токе,

или при отрицательном его знаке. Во всех остальных случа х сигналы на соответствующих выходах нулевые. Таким образом , если контролируемый ток превьш1ает пороговое значение, единичные сигналы имеют место на выходе П и одном из выходов Vf. или V , если же меньше порогового значени , то на выходе П сигнал нулевой, а на обоих

выходах V и - единичные,

На фиго 4 представлена структура одного из блоков 66-76. Каждый из

25 них включает в себ конъюнкторы 83, дизъюнктор 84 и конъюнктор 85. На входы конъюнктора 83 подаютс сигналы , несущие информацию о знаках контролируемых т оков, а на входы дизъюнкЗд тора 84 - сигналы о результатах сопоставлени их значений с пороговыми с соответствующих выходов П(фиг.З). Таким образом, единичный сигнал на выходе рассматриваемого блока может иметь .место только тогда, когда все сигналы на входе конъюнктора 83 и хот бы один из сигналов на входе дизъюнктора 84 единичные, в противном случае сигнал будет нулевым.

тиками, направленными в I и ГЦ квадранты

Дл вьшолнени защиты нулевой по- следовательнтэсти определ ют и сравнивают знаки углов У лишь на сторонах 220 и 110 кВ подстанции.

На фиг,2 показан один из вариантов блок-схемы устройства, реализующего предлагаемый способ. Устройство содержит N (по числу контролируемых токов) идентичных блоков 51-65, выполн ющих функции пороговых и вы вл ющих знак угла органов, а также блоков . 66-76, определ ющих поврежденный элемент или зону с повреждением. Кроме того, в устройство входит блок 77, формирующий опорные напр жени .

На фиг,3 представлена структура блоков 51-65. Каждый такой блок включает пороговый элемент 78, фазосрав- нивающий элемент 79 двухстороннего действи , инвертор 80 и дизъюнкторы 81 и 82о У блоков по два входа: I дл контролируемого тока и U - дл опорного напр жени , а также три выхода . На выходе П единичный сигнал . имеет место при значени х контролируемого тока, больших его порогового значени , на выходе f единичный сигнал имеет место при условии, что кон- тролируемьм ток меньше порогового

выходе f - при контролируемом ;, меньшем порогового значени .

,

5 0

выходах V и - единичные,

0

5 них включает в себ конъюнкторы 83, дизъюнктор 84 и конъюнктор 85. На входы конъюнктора 83 подаютс сигналы , несущие информацию о знаках контролируемых т оков, а на входы дизъюнкд тора 84 - сигналы о результатах сопоставлени их значений с пороговыми с соответствующих выходов П(фиг.З). Таким образом, единичный сигнал на выходе рассматриваемого блока может иметь .место только тогда, когда все сигналы на входе конъюнктора 83 и хот бы один из сигналов на входе дизъюнктора 84 единичные, в противном случае сигнал будет нулевым.

Входы I, и блоков 51-65 подключены к трансформаторам 18-32 тока и выходу блока 77 (фиг,2), Выходы П блоков 51-65 соединены с соответствующими входами блоков 66-76,

Выходы У блоков 51-53 соединены с входами блока 66, блоков 54-56 - с входами 67, выходы VL блоков 51 и .54 - с входами 68, блоков 52 и 55 - с входами 69, блоков 53 и 56 - с входами 70. Выход блока 68, выходы VL блоков 57 и 58 соединены с входами

71,а выход блока 68, выход V блока 57 и V - блока 59 - с входами блока

72.Св зи между блоками 69,60,61,62 и 73 и 74, а также блоками 70,63,64, 65 и 75,76 ВЫПОЛН.ЯЮТСЯ аналогично.

Выходы блоков 66 и 67 подключены к цеп м отключени автотрансформаторов 1 и 2 соответственно,выходы 71 и 72 - к цеп м

5

0

5

отключени первой 55 и второй 36 секций шин 220 кВ, выходы 73 и 74 - к цеп м отключени первой 40 и второй 39 секций шин 110 кВ, выходы 75 и 76 - к цеп м отключени секций 10 кВ Выходы Ч блоков 59,61,62,64 и 65 подключены к цеп м пуска ступенчатых защит линий 33,34,37,38,41 и 42 соответственно .

Устройство работает следующим об- разомо

При КЗ в автотрансформаторе 1, когда включены все его выключатели и токи 1 , Ij. и 1 больше пороговых единичные сигналы имеют место на вы- ходах П и V блоков 51-53, тогда как на их выходах сигналы нулевые Поэтому на выходе блока 66 имеет мес то единичный сигнал на отключение поврежденного автотрансформатора 1. На выходах блоков 68-70 сигналы нулевые Нулевым вл етс сигнал и на выходе блока 67, поскольку при включенном автотрансформаторе 2 на выходе / хот бы одного из блоков 54-56 присутствует нулевой сигнал, а при отключенном - сигналы на выходах П всех блоков 54-56 нулевые. Если же имеет место КЗ в автотрансформаторе 1, когда включены не все его выключатели , например в режиме опробовы- вани только выключатель 6, токи 1 и I, равны нулю (т.е. меньше пороговых ) , на обоих выходах V и V блоков 52 и 53 имеют место единичные, а выходах П нулевые сигналы. При этом на выходах П к ff блока 51 сигналы единичные, на выходе - нулевой. Поэтому на выходе блока 66 имеет место единичный сигнал на отключение, а на выходе блока 68 - нулевой. Если в указанном режиме автотрансформаторы 1 и 2 включены параллельно на стороне 320 кВ, т.е. включены выключатели 4 и 7, то при подпитке в месте КЗ со стороны 110 кВ и 10 кВ через . автотрансформатор 2 имеет место такое распределение токов, что знаки токов Ij- и Ig положительные, а знак

тока I. отрицательный. Поэтому сигиа;лы на выходах блоков 67,69 и 70 нулевые .

Аналогично при КЗ в автотрансформаторе 2 имеют место единичные сигналы на выходах V блоков 54-56, что приводит к по влению на выходе блока 67 сигнала на отключение автотрансформатора 2.

При КЗ на стороне 220 кВ возникают единичные сигналы на выходах V. . блоков 51 и-54, что приводит к по влению единичного сигнала на выходе блока 68. При наличии этого сигнала и сигналов на выходах v блоков 57 и 58 по вл етс сигнал на выходе блока 71 на отключение первой секции 35 teiH 220 кВ, а при наличии сигнала на выходе блока 68, выходе V блока 57 и выходе VL блока 59 по вл етс сигнал на выходе блока 72 на отключение второй секции 36 шин 220 кВ„

5 При КЗ на стороне 110 кВ возникают единичные сигналы на выходах VL блоков 52 и 55, что приводит к по влению сигнала на выходе элемента 69. При наличии этого сигнала и сигналов

0 на выходах блоков 60 и 61 по вл етс сигнал на выходе элемента 73 на отключение первой се-кции 40 шин 110 кВ, а при наличии сигналов на выходе блока 69, выходах . , f- блоков 60 и 62

5 соответственно по вл етс сигнал на выходе элемента 74 на отключение второй секхщи 39 шин 110 кВ.

При КЗ на стороне 10 кВ возникают единичные сигналы на выходах бло0 ков 55 и 56, что приводит к по влению сигнала на выходе элемента 70. При наличии этого сигнала и сигналов на вьрсодах V блоков 63 и 64 по вл етс сигнал на выходе элемента 75 на отog ключение первой секции 43 шин .10 кВ, а при наличии сигна пов на выходе блока 70, выходах V , ( блоков 63 и 65 соответственно по вл етс сигнал на .выходе элемента 76 на отключение вто40 рой секции 44 шин 10 кВ.

При КЗ на лини х 33,34,37,38,41 и 42 по вл ютс сигналы на выходах i- блоков 58.,59,61,62,64 и 65 соответственно , что приводит к пуску в

g действие резервных защит (ЗЛ),

Наиболее просто предлагаемый способ реализуетс при программном выполнении защиты,

Способ может быть использован дл 50 резервных защит подстанций и станций с любой схемой электрических соединений ,

55

Claims

Формула изобретени

Способ резервной защиты от короткого замыкани элекгроподстанции с трансформаторами, сборными шинами и подключенными к ним лини ми электро

передачи, снабженными защитами и ши- носоединительными выключател ми (ШСВ по которому измер ют на одной сторо- не любого трансформатора электропод станции величины токов, напр жений и угол между этими параметрамиt преобразуют их в величины, пропорциональные мощности и определ ют положи тельньш или отрицательный знак этой мощности, сравнивают величины токов и знак мощности с заданными уставками , по результатам сравнени определ ют факт короткого замыкани и формируют сигнал отключени данной сто- РОНЫ трансформатора электроподстанции , отличающийс тем, что, с целью повышени надежности функционировани путем увеличени быстродействи , дополнительно изме- р ют величины токов, напр жений и углов между этими параметрами на всех других сторонах калсдого трансформатора электроподстанции определ ют без вьщержки времени поврежденный трансформатор электроподстанции и действуют на его отключение, в случае наличи отрицательных знаков мощности короткого замыкани на сторонах трансформаторов электроподстанции по от- рицательнь1м знакам мощности короткого замыкани всех трансформаторов электроподстанции определ ют поврежденную сторону электроподстанции, затем дополнительно измер ют на поврежденной стороне электроподстанции токи, напрг ени и углы между этими параметрами во всех лини х электропередачи и ШСВ, вы вл ют знак мощности короткого замыкани в указанных элементах электроподстанции, в случае отрицательного знака мощности короткого замь1кани всех элементов данных сборных шин определ ют без выдержки времени поврежденные сборные шины и действуют на отключение выключателей

тора электроподстанции, вы вл ют знак мощности короткого замыкани на каж- 25 этих сборных шин в том числе ШСВ, в дои стороне каждого трансформатора случае положительного знака мощности электроподстанции, в случае положи- короткого замыкани в одной из упом - тельных знаков мощности короткого за- нутых линий электропередачи формиру- мыкани на всех сторонах трансформа- ют сигнал на пуск защит данной линии.

J3

тора электроподстанции определ ют без вьщержки времени поврежденный трансформатор электроподстанции и действуют на его отключение, в случае наличи отрицательных знаков мощности короткого замыкани на сторонах трансформаторов электроподстанции по от- рицательнь1м знакам мощности короткого замыкани всех трансформаторов электроподстанции определ ют поврежденную сторону электроподстанции, затем дополнительно измер ют на поврежденной стороне электроподстанции токи, напрг ени и углы между этими параметрами во всех лини х электропередачи и ШСВ, вы вл ют знак мощности короткого замыкани в указанных элементах электроподстанции, в случае отрицательного знака мощности короткого замь1кани всех элементов данных сборных шин определ ют без выдержки времени поврежденные сборные шины и действуют на отключение выключателей

этих сборных шин в том числе ШСВ, в случае положительного знака мощности короткого замыкани в одной из упом - нутых линий электропередачи формиру- ют сигнал на пуск защит данной линии.

I3V

I/C

Фиг.З

Нвылодан

/t

.

к выходам т

Редактор Н.Лазаренко

Составитель Л.Корнеева Техред Л.Сердюкова

Заказ 4832/53Тираж 617Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул,Проектна ,4

Корректор И. Муска