SU1636917A1

SU1636917A1 - Устройство дифференциально-фазной высокочастотной защиты

Info

Publication number: SU1636917A1
Application number: SU874307058A
Authority: SU
Inventors: Юрий Сергеевич Беляков
Original assignee: Карельское Районное Энергетическое Управление
Priority date: 1987-09-21
Filing date: 1987-09-21
Publication date: 1991-03-23

Description

(21)430705.8/07

(22)21.09.87

(46) 23.03.91. Бюл. № 11

(71)Карельское районное энергетическое управление

(72)Ю.С.Бел ков

(53) 621.316.925(088.8) (56) Федосеев A.M. Релейна защита электроэнергетических систем. - М.: Энергоатомиздат, 1964, с. 479.

(54) УСТРОЙСТВО ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ФАЗНОЙ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ЗАЩИТЫ (57) Иэооретение относитс к электротехнике и предназначено дл использовани в качестве быстродействующей

защиты воздушных линий электропередач напр жением 110-500 кВ от всех видов коротких замыканий. Цель изобретени - повышение селективности и надежности функционировани дифференциально-фазной защиты. Цель достигаетс путем осуществлени непрерывного контрол высокочастотного тракта защиты. Дл этого в устройстве осуществл етс непрерывный обмен высокочастотными сигналами обоих полукомплектов защиты . Исправное состо ние полукомплектов защиты контролируют пороговые элементы 9 и 10.При съеме состо ни этих пороговых элементов с выдержкой времени производитс блокировка действи защиты элементом 13. 1 ил.

(Л

I

л/v

kw-

3

со о со

LIU

Tr.-jИзобретение относитс к релейной защите электрических систем и может использоватьс в качестве быстродействующей защиты воздушных линий электропередачи напр жением 110-500кВ от всех видов коротких замыканий (к.з

Целью изобретени вл етс повышение селективности дифференциально- фазной высокочастотной защиты (ДФВЗ) и повышение надежности функционировани путем непрерывного контрол высокочастотного тракта защиты.

На чертеже представлена-блок-схема устройства ДФВЗ.

Устройство ДФВЗ содержит фильтр 1 тока манипул ции, который св зан с датчиками тока,орган 2 манипул ции , пусковой блок 3, который св зан с датчиками тока и напр жени U, высокочастотный передатчик 4, высокочастотный приемник 5, орган 6 сравнени фаз, исполнительный блок 7, элемент И 8, первый пороговый элемент 9, второй пороговый элемент 10, третий пороговый элемент 11, элемент ПАМЯТЬ 12, ключевой элемент 13. Кроме того, на чертеже изображены не относ щиес непосредственно к ДФВЗ, но имеющие с ней св зь, выключатель 14 и другие устройства 15 блокировки.

Устройство ДФВЗ работает следующим образом.

По концам линии электропередачи располагаютс два одинаковых полукомплекта защиты. В нормальном режиме передачи мощности по линии между полукомплектами , точнее между парой передатчик --ВЧ приемник (4-5) идет непрерывный обмен сигналами. Фильтр 1 тока манипул ции выдел ет необходимые симметричные составл ющие-тока I,.получаемого от датчиков тока. Фильтр, как правило, комбинированный, например , он может быть фильтром токов пр мой и обратной последовательности. В тех случа х, когда защищаема лини электропередачи достаточно длинна , фильтр может содержать устройство компенсации, которое преобразует токи датчиков или токи выделенных последовательностей в некоторые условные токи, соответствующие какой-либо точке, линии, например, середине. Такое преобразование необходимо поскольку емкостна проводимость длинной линии делает токи по концам линии неодинаковыми, условный ток, приведенный , например, к середине линии,

5

0

5

0

5

0

5

0

5

будет одинаковый. Ток из фильтра 1 попадает в орган 2 манипул ции, который преобразует ток в напр жение такой величины, которой удобно управл ть ВЧ передатчиком 4, который в результате посылает ВЧ манйпулированный сигнал на противоположный конец линии. На обоих концах линии передатчики посто нно заг- пущены, но не на полную мощность (максимальную), обеспечива этим запас по отношению к затуханию, при котором защита становитс неработоспособной . В манипулировэнном сигнале содержитс информаци о фазе тока, получаемого от датчиков тока. Описанный процесс происходит на обоих концах линии электропередачи.

На вход приемника 5 поступают два сигнала, один от собственного передатчика 4, другой от передатчика 4, расположенного на противоположном конце линии. Поскольку каждый из этих сигналов манйпулированный, он состоит из чередующихс ВЧ-импульсов и пауз. При этом возможны два варианта настройки приемопередатчиков 4 и 5. Первый вариант, выделенным полупериодам тока линии, например положительным , соответствует отсутствие ВЧ-сиг- нала на выходе ВЧ передатчика 4 и отсутствие тока выхода (тока приема) ВЧ приемника 5, и наоборот отрицательным полупериодам тока линии или отсутствию его соответствует наличие ВЧ-сигнала на выходе передатчика 4 и наличие тока выхода приемника 5. Така система общеприн та, в принципе она применима и дл предлагаемого устройства ДФВЗ. Однако дл предлагаемого устройства ДФВЗ предпочтительным вл етс другое соответствие и натсройка ВЧ приемника 5, и ВЧ передатчика 4. Выделенным полупериодам тока линии, например положительным, соответствует наличие ВЧ сигнала на выходе передатчика 4 и наличие тока выхода приемника 5, и наоборот, отрицательным попупериодам тока линии или отсутствию его соответствует отсутствие ВЧ-сигнала на выходе передатчика 4 и отсутствие тока выхода приемника 5. Преимущество такого соответстви заключаетс в том, что наличию тока линии электропередачи соответствует наличие тока приема и люба неисправность в любом элементе будет приводить к уменьшению или исчезновению тока приема, а это будет служить информацией о возникшей неисправности .

Если прин ть второй вариант соответстви , то в рассматриваемом нор- мальном режиме передачи мощности ток выхода приемника 5 будет максимален, посто нен по величине, т.е. он не будет содержать переменной составл ющей . Пороговый элемент 9, реагирующий на величину тока приема, будет в сработавшем состо нии, а пороговый элемент 10, реагирующий на наличие переменной составл ющей тока приема, будет в несработанном состо нии. Такое состо ние элементов 9 и 10 будет говорить об несправности устройства ДФВЗ в целом и о его готовности к действию. Выход пороговых элементов 9 и 10 действует на элемент ПАМЯТЬ 12 который помнит нормальное состо ние пороговых элементов 9 и 10 в течение заданного времени, достаточного дл действи ДФВЗ. В свою очередь элемент ПАМЯТЬ 12 подает разрешающую команду в ключевой элемент 13 на все врем запоминани . Таким образом осуществл етс непрерывный контроль исправности всего тракта ДФВЗ от источников тока I одного полукомплек- та защиты, расположенного на одном конце линии электропередачи,до источников тока I другого полукомплекта, расположенного на другом конце линии Така система непрерывного контрол позвол ет отказатьс от чувствительных пусковых органов известной защиты осуществл ющих пуск высокочастотных передатчиков 4, и перевести передат-, чики 4 в непрерывный режим работы.. При возникновении неисправности в любом месте тракта на нее немедленно реагируют элементы 9 и 10, снимают сигнал с элемента ПАМЯТЬ 12, который снимает разрешающий сигнал с ключевого элемента 13, который после этого блокирует прохождение команд через него, одновременно он может.давать предупреждающий звуковой или

световой сигнал. i

Дл исключени необоснованного вывода из работы ДФВЗ при режимах работы линии электропередачи с малыми и нулевыми нагрузками, при которых токи I станов тс по величине недостаточными дл надежной манипул ции, используетс третий пороговый элемент 11, который в случае снижени

1636917

или исчезновени тока линчи, а следовательно и напр жени манипул ции воздействует на элемент ПАМЯТЬ 12 так, , что он предотвращает блокировку защиты через ключевой элемент 13.

При возникновении внешнего к.з. в токе линии по вл ютс симметричные составл ющие, характерные дл данного вида к.з. Они выдел ютс фильтром 1 тока манипул ции, при необходимости там же преобразуютс в условные токи линци, в органе 2 манипул ции токи преобразуютс в напр жение которым

5 удрбно управл ть (манипулировать) ВЧ-сигналом передатчика 4. Аналоговый процесс происходит и на другом конце линии.Поскольку токи противоположных концов короткой линии электро0 передачи или условные токи длинной линии электропередачи равны по величине и противоположны по фазе (по крайней мере в пределах допустимой погрешности), то суммарный ВЧ-сиг5 нал на входе приемника 5 не имеет пауз и ток его выхода без скважностей и максимальный. Это означает, что первый и второй пороговые элементы 9 и 10 не измен ют своего состо ни .

0 Отключени линии однако не происходит , потому что не срабатывает орган 6 сравнени фаз, поскольку гоки I по концам линии наход тс в зоне блокировки . И хот пусковой блок 3 может сработать с одной из сторон линии электропередачи или даже с двух сторон, элемент И не передает сигнал, так как дл его срабатывани необходим подвод сигналов с двух сторон одновременно. Дл повышени надежности несрабатывани ДФВЗ при внешний к.з. предусмотрено воздействие пускового блока 3 на увеличение мощности высокочастотного передатчика 4.

5 Если к.з. возникает на самой защищаемой линии, то симметричные составС-

л ющие тока I, выдел емые фильтром 1 - тока манипул ции, также преобразуютс в напр жение в органе 2 манипул ции, Q которое управл ет ВЧ-сигналом передатчика 4. Аналогичные процессы происход т и на другом конце линии. Однако теперь токи I разных концов линии отличаютс по величине, а по фазе отличие

5

0

близко к J80 , т.е. они близки к про- тивофа зе. В частном случае ток одного из концов линии может быть равен нулю, если лини тупикова , а нагрузка не создает токов к.з. Важно то,

10

что в любом случае „.суммарный ВЧ-сиг- нал на входе высокочастотного приемника 5 теперь имеет скважности,следовательно , имеет скважности и ток выхода приемника 5. При таком токе приемника) срабатывают орган 6 сравнени фагГ и второй пороговый элемент 10, посколь ку наличие скважностей говорит о по- влении переменной составл ющей тока приема. Первый пороговый элемент 9 может перейти в несработавшее состо ние , поскольку при этом средн величина тока приема снижаетс . Этим снимаетс сигнал с элемента ПАМЯТЬ 12,jj но последний в течение заданного времени не снимает разрешающего сигнала с ключевого элемента 13. В течение этого времени успевают сработать пусковой блок 3 и орган 6 сравнени фаз., 2Q Получив одновременно два сигнала, элемент И 8 посылает сигнал к ключевому элементу 13 и, поскольку с него еще не сн т разрешающий сигнал от элемента ПАМЯТЬ 12, через него идет 25 сигнал на исполнительный блок 7, который производит отключение линии или запуск других устройств защиты и автоматики, например устройства однофазного автоматического повтор- 0 ного включени (ОАПВ). Если перед возникновением к.з. лини была с нулевой нагрузкой, то третий пороговый элемент 11, контролирующий в конечном итоге переток по линии, обеспечивает срабатывание элемента ПАМЯТЬ 12 и дальнейшее функционирование ДФВЗ.

Если лини оборудована ОАПВ, то действие ЦФВЗ при междуфазных к.з. происходит на отключение трех фаз ли нии. При однофазном к.з. на землю ДФВЗ действует на ОАПВ, через которое отключаетс поврежденна фаза и лини переходит в неполиофазный режим.В этом режиме, несмотр на наличие всех симметричных составл ющих и запуск пускового блока 3,отклкН чени не происходит,поскольку токи | манипул ции наход тс близко к проти- вофазе и орган 6 сравнени фаз надежно не работает. При возникновении к.з. в неполнофазном режиме немедленно срабатывает орган 6 сравнени фаз и происходит отключение поврежденной линии.

При трехфазном двухстороннем отключении линии электропередачи токи линии в принципе равны нулю. Если измерительные трансформаторы напр же16369178

ни (датчики напр жени ) подключены к линии, то напр жение манипул ции будет равно нулю даже на длинной линии , где испольуютс условные токи, компенсированные напр жением. В этом случае поведение ДФВЗ будет полностью соответствовать состо нию линии. Если же трансформаторы напр жени подключены к шинам, от которых отходит лини электропередачи, то поведение ДФЗ не будет соответствовать состо 35

40

45

50

ные токи манипул ции. Действительно при отсутствии тока 1 в фильтр 1 тока манипул ции будет подаватьс напр жение U, необходимое дл получени условных токов, в результате будет формироватьс какое-то напр жение манипул ции в органе 2 и осуществл тьс управление высокочастотным передатчиком 4. -Дл устранени такого несоответстви предусмотрено воздействие отключенного выключател линии 14 на орган 2 манипул ции, снима-- ющее с него напр жение полностью.

Если происходит подача напр жени на холостую линию и если она оказа- - лась поврежденной, то срабатывают пусковой блок 3 и орган 6 сравнени фаз. При таком сочетании сигналов элемент И 8 формирует сигнал на выходе и через ключевой элемент 13 даетс команда на срабатывание исполнительного блока 7. Ключевой элемент 13 разрешает прохождение сигнала, поскольку элемент ПАМЯТЬ 12, име сигнал об отсутствии напр жени манипул ции от третьего порогового элемента 11, дает разрешающую команду в ключевой элемент 130

Ключевой элемент 13 может воспринимать сигналы от других органов и устройств 15, не вход щих в состав основных элементов ДФВЗ. В зависимости от конкретного исполнени они могут быть разными, например, если предложенное устройство ДФВЗ выполнено на базе известного устройства ДФЗ-503, то другим устройством блокировки будет устройство, контролирующее исправность цепей напр жени .

Claims

Формула изобретени

Устройство дифференциально-фазной высокочастотной зашиты, содержащее датчики токов и напр жений защищаемой линии, выходы которых подключены

j Q 5 0

5

0

5

0

ные токи манипул ции. Действительно при отсутствии тока 1 в фильтр 1 тока манипул ции будет подаватьс напр жение U, необходимое дл получени условных токов, в результате будет формироватьс какое-то напр жение манипул ции в органе 2 и осуществл тьс управление высокочастотным передатчиком 4. -Дл устранени такого несоответстви предусмотрено воздействие отключенного выключател линии 14 на орган 2 манипул ции, снима-- ющее с него напр жение полностью.

Если происходит подача напр жени на холостую линию и если она оказа- - лась поврежденной, то срабатывают пусковой блок 3 и орган 6 сравнени фаз. При таком сочетании сигналов элемент И 8 формирует сигнал на выходе и через ключевой элемент 13 даетс команда на срабатывание исполнительного блока 7. Ключевой элемент 13 разрешает прохождение сигнала, поскольку элемент ПАМЯТЬ 12, име сигнал об отсутствии напр жени манипул ции от третьего порогового элемента 11, дает разрешающую команду в ключевой элемент 130

Ключевой элемент 13 может воспринимать сигналы от других органов и устройств 15, не вход щих в состав основных элементов ДФВЗ. В зависимости от конкретного исполнени они могут быть разными, например, если предложенное устройство ДФВЗ выполнено на базе известного устройства ДФЗ-503, то другим устройством блокировки будет устройство, контролирующее исправность цепей напр жени .

Формула изобретени

Устройство дифференциально-фазной высокочастотной зашиты, содержащее датчики токов и напр жений защищаемой линии, выходы которых подключены

-9163

к входам пускового блока, выход которого подключен к первому входу элемента И, к выходу датчиков тока защищаемой линии подключены последоват тельно соединенные комбинированный фильтр тока пр мой и обратной последовательности и орган манипул ции, выход которого подключен к входу высокочастотного передатчика, выход ко-J торого и вход высокочастотного прием- ника предназначены дл подключени к высокочастотному каналу, выход высокочастотного приемника соединен с входом органа сравнени фаз, выход которого соединен с вторым входом элемента И, исполнительный блок, выход которого вл етс выходом устройств ва, отличающеес тем, что,. с целью повышени селективности и на- 2 дежности функционировани путем не

7

10

прерывного контрол высокочастотного тракта защиты, дополнительно введены первый, второй и третий пороговые элементы , выпр митель, ключевой элемент и элемент ПАМЯТЬ, причем к выходу высокочастотного приемника подключены вход первого порогового элемента и через выпр митель вход второго порогового элемента, выходы первого, второго и третьего пороговых элементов объединены и подключены к входу . мента ПАМЯТЬ, выход которого соединен с управл ющим входом ключевого элемента, который . включен между выходом элемента И и входом исполнительного блока, вход третьего порогового элемента соединен с входом высокочастотного передатчика, управл ющий вход которого соединен с выходом пускового блока.