SU1385184A1

SU1385184A1 - Устройство дл релейной защиты от коротких замыканий линии электропередачи в неполнофазном режиме

Info

Publication number: SU1385184A1
Application number: SU864073050A
Authority: SU
Inventors: Аркадий Александрович Калюжный; Михаил Львович Левинштейн
Original assignee: Сибирский научно-исследовательский институт энергетики
Priority date: 1986-04-11
Filing date: 1986-04-11
Publication date: 1988-03-30

Abstract

Устройство относитс к электро- технике, а именно к релейной защите и автоматике линий электропередачи, , и позвол ет повысить надежность работы комплекса защит и автоматики линий, на которых предусмотрены ОАПВ и длительные неполнофазные режимы. Работа устройства основана на измерении режимных параметров неповрежденных фаз, формировании сигнала, про- порционайьного разности отношений измеренных фазных величин, и сравнении уровн этого сигнала с заданной величиной. При отключении фазы линии информаци о неполнофазном режиме поступает на коммутирующий блок, осуществл ющий подключение соответствующих фаз линии к датчикам активных мощностей и токов. Реле тока осуществл ют сравнение токов фаз и формируют модули фазных токов, датчики ак- тившлс мощностей фаз сравнивают их с уставкой. Релейный блок осуществл ет деление модулей фазных токов на соответствующие активные мощности. CyhMaTop релейного блока формирует разность модулей отношени токов фаз к активным мощност м, сравнивающий орган осуществл ет их сравнение с уставкой. 3 Ш1. § (Л со СХ) ел 00

Description

Изобретение относитс к электротехнике , н частности к релейной защите и автоматике линий электропередачи , на которых предусмотрено одно- фазное автоматическое повторное включение (ОАЛВ) и длительные (минутные и часовые) неполнофазные режимы.

Цель изобретени - повышение чувствительности защиты ко всем видам коротких замыканий (КЗ) на неотклю- ченньк фазах линии электропередачи.

На фиг.1 приведена функциональна схема устройства дл релейной защиты от КЗ линии электропередачи в непол- нофазном режиме; на фиг.2 - схема релейного блока; на фиг.З - графики зависимостей параметра /j и тока в фазе В на приемной подстанции от угла электропередачи d .

Устройство дл защиты линии от КЗ в неполнофазном режиме содержит включенной в линию 1, отход щую от шин подстанции 2, линейный выключатель 3, трансформаторы 4 тока, транс- форматор 5 напр жени , блок 6 по влени неполнофазного режима, выполненный , например, на основе реле положени выключател , коммутирующие блоки 7 и 8, датчики 9 и 10 актив- ной мощности, датчики 1 и 12 модулей фазных токов, реле 13 и 14 тока, реле 15 и 16 мощностей, релейный орган 17, элементы И 18-20, элемент 21 ЗАПРЕТ, элементы ИЛИ 22 и 23 и 24 реле времени. Выход логического элемента И 20 соединен с цепью отключени вьжлючател 3.

Релейный блок 17 (фиг.2) включает два делител , инвертор, сумматор, двухполупериодный выпр митель, орган сравнени - компаратор.

Устройство работает следующим образом .

При отключении фазы, например, А линии 1 информаци об отключении фазы А вьшлючател 3 поступает на вход блока 6 вы влени неполнофазного режима 6. Блок 6 подает сигнал на вторые входы коммутирующих блоков 7 и 8 и через реле 24 времени на первый вход элемента И 18.

Реле 24 времени имеет уставку по времени, несколько превышающую врем каскадного отключени первого одно- фазного КЗ. Наличие в устройстве указанного реле обеспечивает ввод защит в ;с(ействие только после отключени поврежденной фазы с двух сторон. При

получении сигнала с выхода блока 6 комь{утирующий блок 7 подключаетс к фазам В и С трансформатора 5 напр жени , а коммутирующий блок 8 подключаетс к измерительным трансформаторам тока, установленным в фазах В и С линии. Ток ig с первого выхода коммутирующего блока 8 поступает на входы реле 13 тока и датчика 11 модулей фазных токов, а также на первый вход датчика 9 активных мощностей . Ток IP с второго выхода коммутирующего блока 8 поступает на входы реле. 14 тока и датчика 12 модулей фазных токов, а также на первый вход датчика 10 активных мощностей.

На вторые входы датчиков 9 и 10 активных мощностей поступают напр жени UB и Uc соответственно с первого и второго выходов коммутирующего блока 7.

Реле 13 и 14 тока осуществл ют сравнение величин токов IB и 1 с уставкой I ус.т . Датчики 1 1 и 1 2 модулей фазных токов формируют модули фазных токов Ig и 1. Датчики 9 и 10 активных мощностей формируют сигналы пропорциональные величине и направлению фазных мощностей, соответствен но Pg и Pf-С выходов датчиков активных мощностей мощности Р и Р поступают на входы реле 15 и 16 мощности , где осуществл етс сравнение их величин с установкой Р , и на втот- рые входы релейного органа 17, На первые входы указанного релейного ;органа поступают модули токов IB и IP с выходов датчиков 11 и 12 модулей фазных токов соответственно. Делитель релейного органа осуществл ет деление модулей фазных токов на отвечающие им активные мощности: Ig/Pg и I(./PC« Сумматор релейного органа формирует разность Iд/Р g - сравнивающий орган осуществл ет сравнение модул указанной разности с величиной /ь,,ет .

Параметр / представл ет собой модуль разности отношений величин фазных токов к мощност м фаз, При отключении фазы А линии параметр может быть записан следующим образом

ИБ/РВ - IC/PC,

где Pg,P j.,Ig,Ij - соответственно активные мощности и модули фазных токов неотклю.ченнык фаз В и С линии. В неполнофазном режиме при отсутствии замыканий на неотключенных фазах линии отличие /5 от нул объ сн етс неравенством мощностей в неповрежденных фазах линии. Указанное неравенство обусловлено индуктивными

фаз и зависит от угла расхождени

между ЭДС энергосистемы.

г

Дл упрощени схемы электропередачи , включающей в себ работающую двум фазами линию, котора соедин ет две системы шин неизменного напр жени , при неучете емкостной св

и емкостными св з ми неповрежденных ю зи между фазами линии можно записать

1

Хфф

ХА X

1 иоЛ т Ч- ф4 ч п )

и

Ком

- номинальное напр жение

электропередачи; - угол между векторами напр жений отправной и приемной систем;

Таким образом, использу 1 при

х индуктивные сопротивлени 20 малых величинах фазных мощностей Рф само- и взаимоиндукции и при больших значени х Р, можно линии.обеспечить чувствительность защиты

Видно, что / в основном определ - ко всем видам КЗ при изменении угла етс сопротивлением взаимоиндукции и (С. При отключенной, например, фазе

А линии измер ютс мощности фаз Pg и PC и сравниваютс с уставкой Р уст Если Р Р ст и Р с Р VCT то осуществл етс сравнение /i с Если jt, Луст то на отключенных фазах

ее величина растет с увеличением угла rf .

При возникновении однофазных пов- реждений на неотключенных фазах ВЛ величина /J значительно возрастает за

счет увеличени тока в одной из фаз 30ВЛ имеетс короткое замыкание. В том

при одновременном снижении мощностислучае, когда хот бы одна из фазных

в той же фазе. При двухфазных повреж-мощностей меньше Р ст. производитс

дени х (на землю и без земли) пара-сравнение токов Ig и I с с уставкой

метр /1 также значительно возрастаетI чет . Если хот бы в одной фазе

за счет увеличени тока в обеих фазах 35I I уст то это также свидетельВЛ и за счет того, что активные мощ-ствует о наличии замыкани на неотности в обеих фазах направлены встречно. При этом разность отношений становитс их суммой:

1в + 1с .

IP

IPr

Однако измерение параметра при малых значени х активных мощностей в фазах линии в неполнофазном нагрузочном режиме вл етс технически трудно реализуемым. Если мощность по фазам ВЛ не передаетс , то отношение 1ф/Рф стремитс к бесконечности, величину Ug/Pft - I невозможно точно измерить. Поэтому в режиме холостого хода возможны ложные срабатывани устройства, реагирующего на величину /Ь .

Режим короткого замыкани на не40 по сним с помощью фиг.З, на которой приведены зависимости величины тока в фазе В на приемной подстанции и параметров / от угла электропередачи /. Указанные зависимости опре45 делены дл конкретной электропередачи , включанщей в себ магистральную линию 500 кВ длиной 360 км, работающую фазами В и С при отключенной фазе А.

Угол электропередачи « измен етс от О до 112 (предельный угол при качани х в неполнофазном режиме). Зависимости р, в неполнофазном нагрузочном режиме ( от cf совпа50

полнофазной линии от неполнофазного дают дл обеих подстанций. воз- нагрузочного режиме при малых углах растает с увеличением угла сГ , и J можно отличить по величине фазного тока 1. Из фиг.З видно, что при угпри

,112 ft , 0,8 о.е.

Принима уставку дл /i , равную

1

Хфф

ХА X

1лах : 20°, фазный ток в неполно- фазном нагрузочном режиме I днр намного меныйе фазного тока при КЗ в середине ВЛ .

Таким образом, использу 1 при

малых величинах фазных мощностей Рф и при больших значени х Р, можно обеспечить чувствительность защиты

ключенных фазах.

Выбор величин уставок Р и дл предлагаемого устройства

по сним с помощью фиг.З, на которой приведены зависимости величины тока в фазе В на приемной подстанции и параметров / от угла электропередачи /. Указанные зависимости определены дл конкретной электропередачи , включанщей в себ магистральную линию 500 кВ длиной 360 км, работающую фазами В и С при отключенной фазе А.

Угол электропередачи « измен етс от О до 112 (предельный угол при качани х в неполнофазном режиме). Зависимости р, в неполнофазном нагрузочном режиме ( от cf совпа

дают дл обеих подстанций. воз- растает с увеличением угла сГ , и

при

,112 ft , 0,8 о.е.

Принима уставку дл /i , равную

- , . - 12 o.e., можно отстроитьс от значений /а в неполнофазном нагрузочном режиме,

На фиг.З приведены зависимости параметра jb дл отправной и приемной подстанции ( л |, и ;/} ц) при КЗ , в середине ВЛ на фазе, отстающей от отключенной, от угла сГ . Выбор указанного вида повреждени обусловлен тем, что оно характеризуетс небольшим рнижением параметра /% с увеличением угла cf по сравнению с другими видами повреждений. Видно, что , и и / | | превьппают значение (ь,ст во всем диапазоне угла t/. При этом чувствительность устройства, использующего параметр /5, к указанному виду КЗ обеспечиваетс при всех возможных углах f с обеих сторон линии,

При угле cf , равном 12°, величины фазных мощностей в иеполнофазном нагрузочном режиме достаточно велики дл расчетов параметра f , Например, на приемном конце ВЛ Р 0,567 Р,,, ,0767 Р, где PN - натуральна мощность линии. При этом наибольший ток на приемной подстанции I g Ра

КЗ в неполнофа

вен 0,3 If,, где 1 - натуральный ток линии. Указанна величина фазного тока значительно меньше фазных токов, отвечающих режимам КЗ на неотключенных фазах. Принима Р-уст Р в Р, Ivcr l,5 1вднр 1„, можно обеспечить чувствительность устройства при малых углах cf к коротким замыкани м в неполнофазном режиме.

Дл исследуемой электропередачи, работающей в неполнофазном режиме с углом f, равным 51 , произведены расчеты всех видов КЗ на неотключенных фазах магистральной ВЛ 500 кВ, При одинаковых уставках полукомплектов защит на отправной и приемной подстанци х: р ст 1 ,2 о. е., Р уст 0,567 Р, I ,45 1, определены коэффициенты чувствительности этих полукомплектов. Если мощность хот бы одной фазы ВЛ была меньше , то коэффициент чувствительности защиты (К 4) определ лс как отношение наибольшего фазного тока к . Если мощности в обеих фазах превьппали Pv«r то К4 Л/ . Результаты расчетов приведены в таблице.

режиме

Релейньш блок 17 может быть выполнен следующим образом.

Он включает в себ два делител , инвертор, сумматор, двухполупериод- ный вьшр митель, компаратор (фиг.2). Делители осуществл ют деление модул фазного тока 1 на соответствующую фазную мощность Рф. На входы первого делител поступают сигнал, пропорцио нальный величине фазного тока I, с блока П и сигнал, пропорциональный фазной мощности Р с блока 9, причем пол рность этого сигнала характери- зует напр жение передачи мощности ГУ. На BXOfUJ второго делител с блоков 12 и 10 поступают сигналы, пропорциональные Ij и Р, С выхода второго делител сигнал, пропорциональный Ij/P, поступает на вход инвер- тора, где преобразуетс в сигнал . С выходов первого делител и инвертора сигналы, пропорциональны и , поступают на входы сумматора, где происходит формирова- ние величины II/PI - . С выхода сумматора указанный сигнал поступает на вход двухполупериодного вьшр ми- тел , где происходит его преобразование в сигнал положительной пол р- ности IIi/P, -Ij/P.. Этот сигнал поступает на вход компаратора, где происходит его сравнение с уставкой

СТ . Если II ,/Р , -I j/P.jl 7/р,,сТ,: то

сигнал с выхода компаратора доступа- ет на второй вход элемента И 20.

Делители могут быть выполнены в виде аналоговьк делителей на опера- ционньк усилител х (401УД2) и дифференциальном каскаде.- Симметрична структура схемы обеспечивает ее работу в двух квадрантах, что позвол ет использовать ее дл делени модулей фазных токов на соответствующие фазные мощности, значени которых могут быть как положительными, так и отрицательными в зависимости от направлени мощностей в линии. Сумматор , инвертор, двухполупериодный выпр митель и орган сравнени (компа ратор) также могут быть выполнены на базе операционных усилителей, это известные стандартные схемы, ,

Работу логической части устройства рассмотрим применительно к че- тырем режимам работы ВЛ 1.

1. Неполнофазный нагрузочный режим , tf 12°. При этом хот бы одна из фазных мощностей меньще . На выходе элемента И 19, входы которого подключены к выходам реле 15 и 16 мощности, сигнал отсутствует , поэтому отсутствует сигнал на блокирующем входе элемента ЗАПРЕТ 21 и на первом входе элемента И 20, на второй вход которого поступает сигнал с выхода релейного органа 17. При этом даже в случае неправильной работы релейного органа, обусловлен- .ной малыми величинами фазных мощностей Pg и PC, сигнал на отключение выключател 3 не выдаетс . Так как , токи в фазах В и С по величине меньше уставки, поэтому сигналы на выходе элемента ИЛИ 22, элемента ИЛИ 23 и элемента И 18 отсутствуют и выключатель 3 линии 1 остаетс включенным двум фазами,

2. Неполнофазный нагрузочный режим , сГ 7 12°. В этом режиме величины обеих фазных мощностей превьшзаю т

Vcr

На выходе элемента И 19 по вл етс сигнал, поступающий на блокирующий вход элемента ЗАПРЕТ и на первый вход элемента И 20,

При этом сигнал, что ток хот бы в одной из фаз ВЛ превышает I ст , с выхода элемента ИЛИ 22 не поступает на вход элемента ИЛИ 23, В этом режиме величина 1 - - . /4„ст поэтому ( fc

сигнал на втором входе элемента И 20, а следовательно, и на его выходе отсутствует . Сигнал на выходе элемента И 18 также отсутствует, и выключатель 3 линии 1 остаетс включенным двум фазами,

3, На неотключенных фазах ВЛ воз- никает неудаленное КЗ. При этом величина мощности в одной из фаз меньше Р ст Сигналы на первом входе элемента И 20 и на блокирующем входе элемента ЗАПРЕТ отсутствуют. При неудаленном КЗ ток хот бы в одной фазе превьшает I ,ст, Сигнал об этом с выходов реле 13 и 14 тока поступает через элементы ИЛИ 22 и ЗАПРЕТ 21 на второй вход элемента ИЛИ 23. С выхода элемента ИЛИ 23 сигнал поступает на первый вход элемента И 18, на второй вход которого поступает сигнал с блока 6 вы влени неполнофаз- ного режима, через реле 24 времени, В результате на выходе элемента И 18 по вл етс логический сигнал и выключатель 3 линии 1 отключаетс трем фазами..

4. На неотключенных фазах ВЛ возникает КЗ при котором величины мощ- ностей в обеих фазах ВЛ превышают

VCT

. На выходе элемента И 19 по вл етс логический сигнал, поступающий на блокирующий вход .элемента ЗАПРЕТ и на первый вход элемента И 20. При этом сигнал, что ток зсот бы в одной из фаз ВЛ превышает I ет , с выхода элемента ИЛИ 22 не поступает на вход элемента ИЛИ 23. На второй вход элемента И 20 поступает сигнал, что Ilg/Ppe- ,.. Логический сигнал с выхода элемента И 20 поступает на первый вход элемента ИЛИ 23, с выхода которого сигнал поступает на первый вход элемен- та И 18. При наличии на в тором входе элемента И 18 сигнала с выхода блока 6 вы влени неполнофазного режима: на выходе элемента И 18 по вл етс логический сигнал и выключатель 3 линии 1 отключаетс трем фа зами.

По принципу действи защита не вл етс селективной. Это допустимо

при использовании защиты в цикле

ОАПВ, когда маловеро тны внешние КЗ. Защита может быть также использована в длительных неполнофазных режимах линий электропередачИ5 соедин ющих изолированную нагрузку с шинами станции , так как при этом внешние КЗ также маловеро тны.

Эффективность изображени определ етс повьш1ением надежности работы комплекса защит и.автоматики линий, на которых предусмотрены ОАПВ и длительные неполнофаз1-пз1е режимы.

Claims

Формула изобретени

Устройство дл релейной защиты от коротких замыканий линии электропере- дачи в неполнофазном режиме, содержащее трансформаторы тока, предназначенные дл подключени к фазам линии датчики модулей фазных токов, пер- вьй коммутирующий блок, первые входы которого св заны с трансформаторами тока лийии, блок вы влени неполно

г

10 5

518410

фазного режима, вход которого предназначен дл подключени к контактам реле положени выключател , выход подключен через реле времени к первому входу первого элемента И, выход которого подключен к цепи отключени трех фаз выключател линии, о т0 5

5

0

5

0

5

0

личающеес тем, что, с целью повышени чувствительности защиты ко всем видам коротких замыканий на неотключенных фазах ВЛ, дополнительно введены трансформатор напр жени линии,, второй коммутирующий блок, два датчика активной мощности , два реле тока и мощности, второй и третий элементы И, два элемента ИЛИ, элемент ЗАПРЕТ, релейный блок, при этом трансформатор напр жени предназначен дл подключени к фазам линий, вторичные обмотки которого соединены с первыми входами второго коммутирующего блока, вторые входы

первого и второго коммутирующих блоков подключены к выходу блока вы влени неполнофазного режима, входы первого датчика активной мощности подключены к первым выходам обоих коммутирующих блоков, а выходы второго - к вторым выходам указанных . блоков, входы двух реле тока также, как и входы двух датчиков модулей фазных токов, подключены к выходам первого коммутирующего блока, входы двух реле мощности подключены к вы- ;ходам квух датчиков активной мощ- , кости и входам релейного блока, дру 1гие входы которого подключены к выходам датчиков модулей фазных токов, к двум входам второго элемента И подключены выходы двух реле мощности, а выход второго элемента И подключен к блокирующему входу элемента ЗАПРЕТ и первому входу третьего элемента И, к второму входу которого подключен выход релейного блока, выход третьего элемента И подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, к второму входу которого через элемент ЗАПРЕТ подключен выход второго элемента ИЛИ, входы которого подключены к выходам двух реле тока, выход первого элемента ИЛИ подключен к первому входу первого элемента И.

I

На отнлючение &ынаючател Фиг.1

ени Фи

Jt.

I

оэ

i

ii

M

у

S

K-N

I

N

Va

(о.е) В и„о„(о.е)

во

т 120 од

йО60

Фиг.З

Составитель Л.Куликова Редактор А.Огар Техред М.Дидык Корректор Г.Решетник

Заказ 1416/49 Тираж 650Подписное

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

во

т 120 од