SU1626306A1 - Способ блокировки действи защит и автоматики смежных участков при неполнофазных режимах линий электропередачи переменного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехни ке а именно к релейной защите Цель изо бретени  - повышение селективности и чувствительности действи  блокировки Способ блокировки основан на измерении разности фаз тока НУЛРРОП iu i т п,. ности и опорного нап  ж м t г i ic токов нулевой и обоатнои npf ецон чг и i стей фиксации резуттаю i, / i . : . указанных разностей ошемаюаш/ i n t HI лам времени 0 02-0 По и О 1 0 1 ь .i к превышени  токои ну РПОИ г i j.,j ч ности уставки u 1 1 гт HI защиты нулевой пмгпг,,о а и, и- г ( кирующии (игнал выл ск1 п п ДРУХ 3 1ФИКС1 рОВЭНЧ IX J i I i И т т BCKTOpODTOKOB С 1Н, взтельностеи i tn ной величины a paanoi TI знг фаз векторов Toi-a Hvrrr HI ногти и опорного напрч -t-снип сетстоующси jcupniu 1 he i u того блокирую1цпй си пап , личине тока обратном r nt )Т ниже заданной 1 з п {  м 1 и i If.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к релейной защите и предназ начаетс  дл  блокировани  срабатывани  устройств защиты и автоматики смежных присоединений от токов неполнофазного режима работы на линии электропередачи переменного тока

Целью изобретени   вл етс  повышение селективности и чувствительности действи  блокировки, а такжз расширение области использовани  при плановом переводе линии электропередачи переменного тока в неполнофазный режим

На фиг. 1 приведены векторные диаграммы отвечающие однофазному короткому замыканию (КЗ), неполнофазному режиму и двухфазным КЗ на землю на фиг 2 - схема электропередачи в которой

исследовано испол1 зование спогибэ бюкг ровки, на фиг 3 - запнсимости п г - л углов 0 между векторами i ,1 нулевой последовательности p,ii i-t г лов у между векторами то ти, i а .п сч i довательности и опорного nanpq csiq от места КЗ на линии электропередач (Вп) на фиг 4 - блок-схема устройства р апизую щего дачный способ

Осуществление непопнофазн го i и ма на лини х предполагаетс  при н тли in на ВЛ устойчивых однофазны поврпжде- ний

Пугть на ли ии электропрргд1чи СПИ произошло однофазное КЗ (С ) например на фазе А На фиг 1 а изобрч i.etn векторна  диаграмма, отвечающа  этому режиму оки обратной 2 и нулевой lo последов .тельноо

,ю о со ,о о

стей наход тс  в фазе и составл ют некоторый угол р с вектором опорного напр жени  0.

Возможны следующие варианты развити  аварии.

Сохранение режима 1C . В этом случае в между векторами h и о не мен етс , но с течением времени вектора токов будут поворачиватьс  относительно опорного напр жени  О из-за разворота ЭДС генераторов, вызванного электромеханическим переходным процессом. Выполн   функции дальнего резервировани , релейна  защита примыкающих присоединений должна действовать на отключение своих выключателей.

Переход однофазного КЗ в неполнофаз- ный режим. Поврежденна  фаза отключаетс  с двух сторон выключател ми в цикле паузы однофазного автоматического повторного включени  (ОАПВ). Предполагаетс , что панель ОАПВ содержит устройство контрол  за погасанием дуги подпитки, которое дает информацию о состо нии отключенной фазы. В случае сохранени  замыкани  на отключенной фазе лини  продолжает работу в неполнофазном режиме. Векторна  диаграмма, отвечающа  непол- нофазному режиму, приведена на Фиг. 1 б. Видно, что вектора токов обратной Ь и нулевой 1о последовательностей также наход тс  в фазе, но они поворачиваютс  относительно вектора опорного напр жени  U на 90°, т.е. угол увеличиваетс  на 90°. В этом случае последние ступени направленных токовых защит нулевой последовательности (ТНЗНП) и резервных защит, регулирующих на J2, примыкающих присоединений должны быть блокированы.

Переход Ю в двухфазное КЗ на землю (К(1Л)).К(1) на фазе А может перейти в К(1 1) фаз А и В (фиг. 1 в) либо фаз А и С (фиг. 1 г). В обоих случа х угол в между векторами токов обратной и нулевой последовательностей увеличиваетс  с нул  до 120° за счет того, что токи обратной и нулевой последовательности разворачиваютс  в разные стороны относительно опорного напр жени  на 90 и 30°.

В этом случае последние ступени указанных защит примыкающих присоединений также должны действовать на отключение своих выключателей.

Неполнофазный режим отличаетс  от режимов однофазного и двухфазного КЗ на землю величинами углов р и 0. Переход от режима однофазного КЗ в неполнофазный режим может быть определен по изменению во времени величин р лО . Дл  этого

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

необходимо измерить и запомнить величины в отрезок времени, отвечающий возникновению на линии короткого замыкани  до отключени  выключателей, и в отрезок времени, соответствующий переходу в полнофазный режим. По величинам разностей зафиксированных величин можно оп- ределигь, сохранилось ли на линии короткое замыкание или осуществилс  переход в неполнофазный режим.

Блокировка действует следующим образом . В течение одного-трех периодов промышленной частоты после превышени  величиной 3 IQ установки срабатывани  последней ступени.

ТНЗНП измер ютс  угол б между векторами 12 и lo и угол р между вектором опорного напр жени  U и to. В качестве вектора опорного напр жени  может быть прин то, например, напр жение пр мой последовательности Ch. Измеренные величины $н и рн запоминаютс . Врем  Дт выбираетс  таким образом, чтобы оно было достаточным дл  отключени  поврежденной фазы с двух концов и чтобы за врем  Ат изменение угла р, обусловленное разворотом ЭДС генераторов , было незначительным Согласно расчетам оно составл ет дл  электропередач 220-1150 кВ 0,1-014 с. Формируютс  величины Д0 0-0 и Ду . которые сравниваютс  с уставками А,ст и соответственно /.Ст . Если Лб«9уст ) Д(/5(, то на линии сохранилс  режим . В этом случае блокирующий сигнал не выдаетс . Если Д(вуСт ,а то режим однофазного КЗ перешел в неполнофазный режим. Формируетс  сигнал, который выдаетс  в цепи соответствующих релейных защит дл  блокировки их последних ступеней.

Если Д0 $/ст, то однофазно КЗ перешло в двухфазное. При этом блокирующий сигнал не выдаетс .

Работу блокировки рассмотрим на примере электропередачи, схема которой приведена на фиг. 2. На системообразующей линии ВЛ1 500 кВ предусмотрено осуществление неполнофазных режимов в случае неуспешного ОАПВ, При этом могут ложно сработать последние ступени - ТНЗНП на лини х ВЛ2, ВЛЗ, ВЛ4 и ВЛ5. Дл  определени  эффективности способа блокировки проведены расчеты однофазных КЗ в начале , середине и конце ВЛ1 с учетом разворотов векторов ЭДС , расчеты двухфазных КЗ на землю и неполнофазных режимов на ВЛ1. При этом анализировались фазовые соотношени  на удаленных от

ВЛ1 концах В Л 2-5, где предполагаетс  установка блокировок.

Расчеты (рн и в осуществл лись на ВЛ2-5 в течение первого периода промышленной частоты после возникновени  к 1 на ВЛ1. Через A t 0,1 и 0,3 с на указанных лини х определ лись А $ и &р, отвечающие сохранению режима однофазного КЗ, переходу в неполнофазный режим, а также Д$, отвечающее переходу от режима к 1 в режим К(1Л)на ВЛ1.

Результаты расчетов сведены в табл. 1-5.

В табл, 5 сведены величины Д0, отвечающие переходу от в режим к 1 Ч Точка КЗ вз та в середине ВЛ1, так как по расчетам параметр Д$в данном случае практически не зависит от места КЗ на В Л1.

Из приведенных данных видно что переход однофазного КЗ в неполнофпзный режим можно вы вить по величине Агл котора  составл ет в этом случае 80-115 в зависимости от места КЗ на линии 1 и выбранной величине At.

Переход в режим двухфазного КЗ на землю можно вы вить по величине Д$ ко- тора  составл ет в этом случае примерно 120°.

Сохранение на линии режима однофазного КЗ (как, впрочем, и двухфазного КЗ н t землю) характеризуетс  нулевыми значе- ни ми Д$ и малыми величинами р (табл. 1 и 2).

На фиг. 3 представлены зависимости от места КЗ на ВЛ1, определенные дл  ВЛ5. Зависимости, соответствующие сохранению на ВЛ1 однофазного КЗ изображены сплошными лини ми, пере/о ду в неполнофазный режим - пунктирными лини ми и переходу в двухфазное КЗ на землю - штрихпунктирными лини ми. Приведенные зависимости построены при Дт -- 0,3с.

Выбира  уставки устройства блокировки дл  данной линии 50° и I/VT 40, можно обеспечить необходимую чувствительность и селективность работы устройства блокировки, установленного на ВЛ5.

В некоторых случа х перевод линии в неполнофазный режим может осуществл тьс  и без возникновений на них КЗ: дл  пофазного ремонта линий, трансформаторов , а также в режиме плавки гололеда, В этом случае неполнофззному режиму непосредственно не предшествует режим КЗ, поэтому не может быть использован предложенный принцип работы блокировки. Мощность, передаваема  в неполнофаэном режиме, ограничиваетс  уровнем несимметрии в нагрузке и генераторах. При этом

токи нулевой последовательности в примыкающих присоединени х будут ниже устав ки срабатывани  последних ступеней ТНЗНП. Однако мощность, передаваема  в 5 неполнофазном режиме по услови м допустимой несимметрии в генераторах и на грузке, может быть увеличена при использовании средств симметрировани  например, с помощью шунтирующих реак0 торов. В этом случае токи обратной последовательности в электропередаче сниз тс , а токи нулевой последовательности возрастут и могут превысить уставки срабатывани  последних ступеней ТНЗНП

5 примыкающих присоединений JTC обсто тельство может быть использовало дл  вы влени  неполнофазного режима Как известно, последние ступени ТНЗНП пред назначены дл  резервировани  отк 13ов

0 релейных защит примыкающих присоединений при замыкани х на землю В с пи токи 12 и Jo в месте КЗ равны (при к ), о в присоединени х , примыкающих к поврежденным , величина 12 ужо с щегтвсннп

5 превышает 1о. Это происходит за счгч тот, что болыиач часть токгв К Зг -мыкаыс0 в соединенных треугольником обмотках трансформаторов, установлении., мл под станци х неполнофазной линии К пока

0 зали расчеты, при K IJ и Ю1 на лини х В Л1, токи 12 в ВЛ2 - 5 в 3 - 4 раза превьчиЗ ОТ длительно допустимые токи обратной по следовательности в нагрузочных и (ечесэ торных узлах примыкающих к укай-пнь

5 лини м. В неполнофазных режим -, -, обратной последовательности не ,п.о г in i;x- вышать величину длительно допустимы/, токов обратной последовательности в нагрузках и генераторах. Таким образом, не0 п о л н о ф а з н ы и нагрузочный ре х и м с применением симметрировани  можно отличить от любых видов несимметричных КЗ по уровню токов обратной последовательности ,

5Если токи нулевой последовательности

превысили уставку срабатывани  поспед- ней ступени ТНЗНП, а токи обратной последовательности не превышают длительно допустимого значени  в примыкающих ул

0 лах, то на электропередаче имеет место неполнофазный н а г р у з о ч н ыи рели м с применением симметрировани  О этом случае должен выдаватьс  сигнал, блокирующий работу последней ступени ТНЗНП.

5Блок-схема устройства, реализующа 

способ блокировки (фиг. 4), содержит фильтр 1 тока обратной последовательности; фильтр 2 тока нулевой последовательности; фильтр 3 оперного напр жени ; блоки 4-7 сравнени ; элементы НЕ 8 и 9;

элементы И 10 и 11; элемент ИЛИ 12, блоки

13и 14 измерени  разности фаз; ключи 15- 18, элементы 19-22 Пам ть,блок23управлени .

Фильтры 1-3 предназначены дл  выце- лени  из состава фазных токов и напр жени  контролируемой линии токов обратной и нулевой последовательностей и вектгра опорного напр жени . Последний может быть получен и от другого синхронно враща- ющегос  источника напр жени , например от трансформатора собственных нужд

Блок 23 управлени  представл ет собой таймер с регулируемыми выдержками времени ti, t2. t3, причем 1з t2 ti. Блок начинает работать после подачи на его вход разрешающего сигнала. При исчезновении разрешающего сигнала блок 23 возвращаетс  в исходное состо ние.

Блок 23 управлени  осуществл ет уп- равление работой блокировки за счет разделени  по времени выдачи управл ющих импульсов на ключи 16, 17 и 15 18 а также на элемент И 11

Устройство работает следующим обра- зом.

При по влении токов нулевой .оследо- вательности больше значени  низших ступеней ТНЗНП блок 5 сравнени  выдает управл ющий сигнал на элемент И 10 и блок 23 сравнени . Одновременно в блоках 13 и

14измерени  разности фаз происходит измерение разности фаз между векторами тока нулевой и обратной последовательности (угол в) и вектором тока нулевой последо- вательности и вектором опорного напр жени  (угол р). Результаты измерений поступают на входы ключей 15-18. По истечении первого заданного интервала времени , лежащего в диапазоне 0,01-0,06 с, на управл ющие входы ключей 16 и 17 поступает отпирающий сигнал от блока 23 управлени  и измеренные значени  углов поступают через указанные ключи соответственно на элементы 20 и 21 пам ти Через врем  действи  отпирающего импульса управл ющий сигнал с ключей 16 и 17 снимаетс  и результаты измерени  фазовых соотношений больше на элементы 20 и 21 пам ти не поступают. Таким образом в ука- занных бликах фиксируютс  измеренные значени  углов , отвечающие пер.юму моменту времени.

Через интервал времени, лежащий в диапазоне 0,1-0,4 с, блок 23 управлени  вы- даст управл ющий сигнал на свой второй выход, который поступает на управл ющие входы ключей 15 и 18. В результате измеренные фазовые соотношени  поступают в

элементы 19 и 22 пам ти Через врем  действи  отпирающего импульса управл ющий сигнал с ключей 15 и 18 снимаетс  и в элементах 19 и 22 пам ти фиксируютс  значени  фазовых соотношений отвечающих второму заданному моменту времени С выходов элементов 19 и 20 пам ти величины измеренных значений угла $ поступают на блок б сравнени , а с выходов элементов 21 и 22 пам ти оначйни  углов р поступают в блок 7 сравнени  При положительных результатах сравнени  с выходов этих блоков сравнени  управл ющие сигналы поступают на соответствующие входы элемента И 11 Через заданное врзм  с блока 23 управлени  на третий пход элемента И 11 поступает управл ющий сигнал и при наличии на двух других его входах управл ющих сигналов этот элемент формирует выходной сигнал , который через эле -ч нт ИЛ 1 12 выдаст блокирующий сигнал дл  чащи г и автоматики Выдержка времени гоитьего управл ющего выхода С юм 23 управлени  больше двух предыдущих выдержек и необходима дл  исключени  ложной работы блокировки в интервале времени когда на блоки 6 и 7 сравнени  поступают сигналы от элементов 20 и 21 пам тч L отсутствуют сигналы от элементов 19 и 22

Если хот  бы на одном из входов эпе- мента И 11 не будет управл ющего сигнала тс блокирующего сигнала не по витс 

Если з /оде работы блокировки ток нулевой последовательности снизитс  ниже значени  уставки, го снимаютс  управл ющие сигналы блока 5 сравнени  с блока 23 управлени , элемента И 10 и через элемент НЕ 9 осуществл етс  обнуление пам ти во всех элементах Пам ть

При переводе линии в неполнофазный режим часть блокировки, осуществл юща  измерение фазовых соотношений токов обратной и нулевой последовательностей и опорного напр жени , не работает, так как нет изменени  измеренных угловых соотношений , отвечающих различным интервалам времени из-за отсутстви  режима короткого замыкани . В этом случае, г ми величина тока обратной последовательности меньше заданного значени , то от блока л сравнени  не поступает управл ющий сигнал на элемент НЕ 8, в результате его по вл етс  управл ющий сигнал на первом входе элемента И 10. Если ток нулевой последовательности превышает заданное значение, то от блока 5 сравнени  управл ющий сиг нал поступает на второй вход элемента И 10. От элемента 1/1 10 через элемент ИЛИ 12

поступает блокирующий сигнал нэ действие релейной защиты.

Блокировка оказываетс  введенной в работу в течение всего времени, пока ток нулевой последовательности превышает заданную уставку.

Эффективность изобретени  определ етс  повышением надежности работы комплекса защит и автоматики электропередач на которых предусмотрены неполнофазные режимы.

В табл, 1 приведены параметры ДО и Д|/} при сохранении на ВЛ1 режима однофазного КЗ (At 0,1 с).

В табл. 2 приведены параметры ДО и Ду при сохранении на ВЛ1 режима однофазного КЗ (At 0,3 с).

В табл. 3 приведены параметры ДО и при переходе однофазного КЗ в нопол- нофазный режим (At 0,1 с)

В табл. 4 приведены параметры ДО и Д.р при переходе однофазного КЗ в непол- нофазный режим (Д t 0.3 с).

В табл. 5 приведен параметр ДО при переходе однофазного КЗ в двухфазное (At 0,3 с).

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Способ блокировки действи  защьт и автоматики смежных участков при неполно- фазных режимах линий электропередачи переменного тока, включающий в себ  измерение тока нулевой последовательности и напр жени  пр мой последовательности линии, определение разности фаз между вектором тока нулевой последовательности линии и опорным, синхронно вращающимс  вектором напр жени  пр мой последовательности , сравнение тока нулевой последовательности с заданной величиной и

   выдачу блокирующего сигнала по результатам сравнени  измеренной разности фаз с заданной величиной при величине тока нулевой последовательности больше мини- 5 мального значени  уставки действи  защит или автоматики, отличающийс  тем, что, с целью повышени  селективное i и и чувствительности действи  блокировки, измер ют ток обратной последовательности

   0 линии и определ ют разности фаз между векторами токов нулевой и обратной последовательности , при этом Фиксируют результаты двух измерений указанных разностей, отвечающих интервалам времени 002-0,06

   5 и 0,1-0 4 с после поевышзени  током нулевой последовательности .к(; самой чуо ствительной ступени токовой направленной защиты нулевой ПОГПРДОГ Т РЛЬНОСТИ, п если разность двух за иксгпопг.нн. ix иий сдвига фаз векторов обратной и нулевой последовательности меныио заданной величины , а разность на тшрл СДВР: а фаз векторов тока нулевой поглелопатглыюсти и опорного напр жени пр мей псследова5 тельности окажетс  в-1а.:н заданной величины , то формируют блокирующий сигнал на выходе устройс ва згмиитп
2. 2. Способ по п 1 г т i и а п щ . и с   тем, что с целью par-.i inviim ( Спасти ис0 пользовани  пр. плановом мг реппдр линии электропередачи переменно;с т JKS в непо/i- нофазный режим,дополнительно сравнивают с заданном значением септиму тока обратной последовательности лгниг и фор5 мисуют бло ируюили сигнал на действие релейной защиты при полемике тока обратной последовг.трльноптн ниже заданного значени  и величине токг- нулевой гюслрдо- вательности больше мингмального зизче0 ни  уставки защиты.

   Таблица 1

   ЛЛ5

   О 3,4

   О 2,5 .

   О 1,55

   Таблица 2

   Таблица 3

   Таблица 4

   Таблица 5

   12 I

   9-0 .

   ID

   Фиг 1

   ,Z

   Ь

   «Pjtf,

   г/етд ,i

   /с .

   К 3 ф/п Л u

   f J. фаз .А и 8

   4Р.

   ал

   :}

   Ј8

   ив

   0,5 Рг/г.Д

   1 ЬЮ