SU970539A1

SU970539A1 - Device for longitudinal differential current protection of power transmission line

Info

Publication number: SU970539A1
Application number: SU813269852A
Authority: SU
Inventors: Юрий Иванович Кедяров
Priority date: 1981-04-01
Filing date: 1981-04-01
Publication date: 1982-10-30

Description

Изобретение относится к электротехнике, а конкретно к устройствам для продольной дифференциальной токовой защиты линии электропередачи с проводным каналом'связи.The invention relates to electrical engineering, and in particular to devices for longitudinal differential current protection of a power line with a wired communication channel

Известно устройство для продольной дифференциальной токовой защиты, содержащее два полукомплекта и соединительные провода,причем каждый полукомплект содержит комбинированный фильтр-преобразователь токов, дифференциальное реле и изолирующий трансформатор'[1].A device for longitudinal differential current protection, containing two half-sets and connecting wires, each half-set contains a combined filter-current converter, differential relay and isolation transformer '[1].

Однако при длине соединительных проводов более 5 км не удается достичь коэффициента чувствительности равного двум. ·However, when the length of the connecting wires is more than 5 km, it is not possible to achieve a sensitivity coefficient of two. ·

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для продольной дифференциальной токовой защиты линии электропередачи, обеспечивающее требуемый коэффициент чувствительности при длине соединительных проводов 5 - 10 км.Closest to the proposed technical essence is a device for longitudinal differential current protection of a power line, providing the required sensitivity coefficient with a length of connecting wires of 5 - 10 km.

Это устройство содержит соединительные провода и два полукомплекта, каждый из- которых содержит подключенный к трансформаторам тока защищаемой линии входной преобразователь токов с вторичной обмоткой, конец которой подключен к одному из зажимов соединительных проводов, промежуточный трансформатор тока, первичная обмотка которого подключена между входным преобразователем токов, и зажимом соединительных проводов, первая.вторичная обмотка подключена к тормозной обмотке реагирующего органа, а вторая - к последовательной цепочке из резистора и конденсатора, являющейся аналогом соединительных проводов и соединенной с зажимом соединительных проводов через рабочую обмотку реагирующего органа (2^.,This device contains connecting wires and two half-sets, each of which contains an input current transformer with a secondary winding connected to the current transformers of the protected line, the end of which is connected to one of the terminals of the connecting wires, an intermediate current transformer, the primary winding of which is connected between the input current transformer, and clamping the connecting wires, the first one. the secondary winding is connected to the brake winding of the reacting organ, and the second is connected to a serial chain of rubber Storey and condenser, which is an analog of connecting wires and connected with a clip connecting wires through the working winding reacting body (2 ^.,

Недостатком данного устройства является низкая чувствительность при длине защищаемых линий, превьаи’ающей 12-15 км, обусловленная шунтирующим влиянием емкости между жилами соединительных_ проводов.The disadvantage of this device is the low sensitivity with the length of the protected lines, exceeding 12-15 km, due to the shunting effect of the capacitance between the conductors of the connecting wires.

Цель изобретения - повышение чувствительности устройства.The purpose of the invention is to increase the sensitivity of the device.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для продольной дифференциальной токовой защиты линии электропередачи, содержащее соединительные провода и два полукомплекта, каждый из которых содержит подключен-;This goal is achieved by the fact that in a device for longitudinal differential current protection of a power line containing connecting wires and two half-sets, each of which contains connected;

. 970539 ный к трансформаторам тока защищаемой линии входной преобразователь токов с вторичной обмоткой, конец которой подключен к одному из зажимов соединительных проводов, промежуточный трансформатор тока, начало пер- 5 вичНой обмотки которого объединено с началом вторичной обмотки входного^ преобразователя токов, а донец подключей к второму зажиму соединительных проводов, последовательную цепоч-ю ку из резистора и конденсатора, явт ляющуюся аналогом линии соединительных проводов для режима внешнего кроткого замыкания, один вывод которой подключен к началу вторичной (обмотки промежуточного трансформатора тока, а второй - к первому входному зажиму рабочего блока реагирующего органа, содержащего также тормозной бт^рк, выход которого вместе с __ выходом рабочего блока подключен че- рез блок сравнения к исполнительному блоку, в каждый из полукомплектов дополнительно введены два переменных резистора, вторая последовательная ₅цепочка из резистора и ко.нденсатора, 25 являющаяся аналогом линии соединительных проводов для режима короткого замыкания в зоне действия защиты, а входной преобразователь токов снабжен второй дополнительной вторичной 30 .обмоткой с отпайкой, начало второй дополнительной обмотки через первый Переменный резистор подключен к концу вторичной обмотки промежуточного трансформатора тока, а конец - через 35 второй переменный резистор к началу · вторичной обмотки промежуточного трансформатора тока, причем вторая последовательная цепочка из резистора и конденсатора соединена с вторым 4Q выводом первой последовательной цепочки из резистора и конденсатора и с концом вторичной обмотки промежуточного трансформатора тока, при этом первые входные зажимы рабочего и тормозного блоков соединены между ^эсобой и подключены к отпайке второй дополнительной обмотки входного преобразователя токов, а вторые входные зажимы тормозного и рабочего блоков _ подключены к движкам соответственно первого и второго переменного резисторов . .. 970539 is an input current transformer with a secondary winding to the current transformers of the protected line, the end of which is connected to one of the clamps of the connecting wires, an intermediate current transformer, the beginning of the primary winding of which is combined with the beginning of the secondary winding of the input current converter, and the bottom is connected to the second clamp the connecting wires, a serial chain of resistor and capacitor, which is an analog of the line of connecting wires for external short circuit mode, one output of which the first is connected to the beginning of the secondary (winding of the intermediate current transformer, and the second to the first input terminal of the working unit of the reacting organ, which also contains the brake bt ^ pk, the output of which, together with the __ output of the working unit, is connected through the comparison unit to the executive unit, in each two half-sets of additional variables introduced resistor, the second serial chain of resistors ₅ and ko.ndensatora, 25 which is analogous to a line connecting wires to short circuit mode to protect the area of action, and WMOs The current transducer is equipped with a second additional secondary 30. solder winding, the beginning of the second additional winding through the first Variable resistor connected to the end of the secondary winding of the intermediate current transformer, and the end through 35 second alternating resistor to the beginning of the secondary winding of the intermediate current transformer, the second series a chain of resistor and capacitor is connected to the second 4Q terminal of the first sequential chain of resistor and capacitor and to the end of the secondary winding LfTetanus current transformer, the first input terminals and operating the brake blocks are connected to each other and ^e are connected to the sealing-off of the second auxiliary winding input current converter and the second input terminals of the working units and braking _ are connected to the engine of the first and second variable resistors. .

, На чертеже представлена принципиальная схема устройства., The drawing shows a schematic diagram of a device.

'' Устройство для продольной диффе- 55 дендиальной токовой защиты линий 1 электропередачи с выключателями 2 и трансформаторами З.тока выполнено по схеме на циркуляцию токов и состоит из двух одинаковых полукомплек- 60 тов 4 и соединительных проводов 5.'' A device for longitudinal differential 55 current protection of power transmission lines 1 with switches 2 and Z. current transformers is made according to the circuit for current circulation and consists of two identical half-sets of 60 sets 4 and connecting wires 5.

Полукомплект устройства защиты содержит входной преобразователь 6 токов с первичной обмоткой 7, первой вторичной обмоткой 8 и второй допол- 65 нительной вторичной обмоткой 9 с отпайкой, промежуточный трансформатор 10 тока, резисторы 11 и 12,конденсаторы 13 и 14, переменные резисторы 15 и 16, .реагирующий орган 17, включающий в себя рабочий блок 18, формирующий абсолютное значение рабочего сигнала, тормозной блок 19, формирующий абсолютное значение тормозного сигнала, блок 20 сравнения и исполнительный блок 21.The protection device half-set contains an input current converter 6 with a primary winding 7, a first secondary winding 8 and a second additional secondary winding 9 with a tap, an intermediate current transformer 10, resistors 11 and 12, capacitors 13 and 14, variable resistors 15 and 16, A responsive body 17 including a working unit 18 generating an absolute value of a working signal, a brake unit 19 generating an absolute value of a brake signal, a comparator 20 and an actuating unit 21.

Устройство защиты выполнено на принципе сравнения рабочего сигнала,! Пропорционального напряжению на зажимах соединительных проводов с тормозным сигналом,пропорциональным току_в соединительных проводах. Сравнениэ осуществляется реагирующим органом 17. Рабочий сигнал снимается^ с вторичной обмотки 9 преобразователя б токов. Для компенсации напряжения небаланса от тока циркуляции используется аналог линии соединительных проводов режима внешнего короткого замыкания, выполненный в виде резистора 11 и конденсатора 13. Точная настройка компенсации выполняется вторым переменным резистором 16.The protection device is made on the principle of comparing the working signal ,! Proportional to the voltage at the terminals of the connecting wires with a brake signal proportional to the current_ in the connecting wires. The comparison is carried out by the reacting body 17. The working signal is removed ^ from the secondary winding 9 of the transformer of currents. To compensate for the unbalance voltage from the circulation current, an analog of the line of the connecting wires of the external short circuit mode is used, made in the form of a resistor 11 and a capacitor 13. Fine adjustment of the compensation is performed by the second variable resistor 16.

Тормозной сигнал снимается с последовательной цепочки из резистора 12 и конденсатора 14, подключенной к вторичной обмотке промежуточного трансформатора тока.The brake signal is removed from the series circuit of the resistor 12 and the capacitor 14 connected to the secondary winding of the intermediate current transformer.

Для случаев короткого замыкания в режиме двустороннего питания с равными токами векторы напряжения на зажимах соединительных проводов полукомплектов защиты равны по амплитуде и встречно направлены (уравновешены). При небольшой длине соединительных проводов ток в соединительных проводах и трансформаторе 10 отсутствует. Следовательно, отсутствует и тормозной сигнал, а защита имеет максимальную чувствительность.For cases of a short circuit in the double-sided power supply with equal currents, the voltage vectors at the terminals of the connecting wires of the protection half-sets are equal in amplitude and counter-directed (balanced). With a small length of the connecting wires, there is no current in the connecting wires and the transformer 10. Therefore, there is no brake signal, and the protection has maximum sensitivity.

При данных соединительных проводах через первичную обмотку трансформатора 10 протекает ток вследствие шунтирующего влияния ёмкости между жилами соединительных проводов. По аналогии с напряжением небаланса в режиме внешних коротких замыканий этот ток может быть обозначен как ток небаланса в режиме короткого замыкания в зсйге. действия защиты. Очевидно,чем длиннее соединительные провода, тем больше ток небаланса, тем ниже чувствительность устройства защиты.With these connecting wires, current flows through the primary winding of the transformer 10 due to the shunting effect of the capacitance between the conductors of the connecting wires. By analogy with the unbalance voltage in the external short circuit mode, this current can be designated as the unbalance current in the short circuit mode in the short circuit. protection actions. Obviously, the longer the connecting wires, the greater the unbalance current, the lower the sensitivity of the protection device.

Повышение чувствительности устройства достигается путем компенсации в тормозном сигнале указанного тока небаланса. Для этого предназначена цепочка из резистора 12 и конденсатора 14, расчитываемая по параметрам линии СП в режиме короткого замыкания в зоне действия защиты при двустороннем питании (аналог линии в указанном режиме ). Напряжение от тока небаланса на цепочке иэ резистора 12 и конденсатора 14 уравновешивается напряжением, снимаемым с дополнительной обмотки 9 входного преобразователя токов с помощью первого переменного резистора 15.An increase in the sensitivity of the device is achieved by compensating for the indicated unbalance current in the brake signal. For this purpose, a chain of resistor 12 and capacitor 14 is designed, calculated according to the parameters of the SP line in the short circuit mode in the protection zone with two-way power supply (analogue of the line in the specified mode). The voltage from the unbalance current on the circuit of the resistor 12 and the capacitor 14 is balanced by the voltage removed from the additional winding 9 of the input current converter using the first variable resistor 15.

К движкам переменных резисторов 15 и 16 могут быть Подключены лишь реагирующие органы, обладающие высоким входным сопротивлением, например, выполненные на интегральных микросхемах. 3 этом случае для сравнения целесообразно использовать абсолютные значения рабочего и тормозного сигналов, формируемые соответственно блоками 18 и 19. Блок 18 подключен к движку второго переменного резистора 16, а блок 19 - к движку первого переменного резистора 15.При превышении рабочим сигналом тормозного на выходе блока 20 сравнения появляется сигнал, вызывающий срабатывание исполнительного блока 21.Only reacting organs with high input resistance, for example, made on integrated circuits, can be connected to the engines of variable resistors 15 and 16. 3, in this case, for comparison, it is advisable to use the absolute values of the working and brake signals generated by blocks 18 and 19, respectively. Block 18 is connected to the engine of the second variable resistor 16, and block 19 is connected to the engine of the first variable resistor 15. When the working signal exceeds the brake output of the block 20 comparison, a signal appears that causes the actuation unit 21.

В случаях, когда защищаемая линия работает только в режиме одностороннего питания (и отсутствия подпитки при коротком замыкании в зоне действия защиты )параметры аналога линии соединительных проводов, используемого для компенсаций тока небаланса, расчитываются для этого режима.In cases where the protected line works only in the single-sided supply mode (and there is no recharge during short circuit in the protection coverage area), the parameters of the analog wire line used to compensate for unbalance current are calculated for this mode.

При настройке торможения защиты в режиме внешних коротких замыканий, с учетом погрешностей трансформаторов тока линии, для получения необходимых соотношений между рабочим и тормозным сигналами на входах блока 20 сравнения могут быть применены активные делители напряжения.When setting up the protection braking in the external short circuit mode, taking into account the errors of the line current transformers, active voltage dividers can be applied to the inputs of the comparison unit 20 to obtain the necessary ratios between the working and brake signals.

Таким образом, путем компенсации тока небаланса в устройстве для продольной дифференциальной токовой защиты при коротком замыкании в зоне ее действия, уменьшается величина тормозного сигнала, что приводит к увеличению чувствительности защиты.Thus, by compensating for the unbalance current in the device for longitudinal differential current protection during a short circuit in the zone of its operation, the value of the brake signal is reduced, which leads to an increase in the sensitivity of protection.

Технико-экономические преимущества применения предлагаемого устройства заключаются в повышении её чувствительности.Technical appraisal and economic benefits of the proposed device are to increase its sensitivity.

Это,·в свою очередь, расширяет область применения продольной дифференциальной защиты и способствует повышению надежности систем электроснабжения промышленных предприятий с непрерывным технологическим процессом (. химические и металлургические заводы), где недопустимы даже кратковременные перерывы более 0,15 с .This, in turn, expands the field of application of longitudinal differential protection and helps to increase the reliability of power supply systems for industrial enterprises with a continuous technological process (chemical and metallurgical plants), where even short interruptions of more than 0.15 s are unacceptable.

Claims

The input current converter with the secondary winding connected to the current transformers of the protected line, the end of which is connected to one of the connecting terminals, the intermediate current transformer, the beginning of the primary winding of which is combined with the beginning of the secondary winding of the input converter, is the end of the connection to the second terminal of the connecting wires, a series of resistors and a capacitor, drawn by an analogue line of connecting wires for the external i poTKoro closure mode t one output of which is connected yuchen to the beginning of the secondary {the winding of the intermediate transformer, the current torus, and the second to the first input terminal of the working unit of the reacting body, also containing the brake 6j | jpK, the output of which, together with the output of the working unit, is connected through the comparison unit to the executive unit, each Two variable resistors are additionally introduced from the semi-sets, the second series of resistors and capacitors is an analogue of the connecting line for the short circuit in the protection zone of the input transducer. The current applicant is supplied with a second additional secondary winding with a tap-off, the beginning of the second additional winding through the first AC resistor is connected to the end of the secondary winding of the intermediate current transformer, and the end through the second resistor to the beginning of the secondary winding of the intermediate current transformer, and the second is a chain from the resistor and the capacitor is connected to the second output of the first serial circuit from a resistor and a capacitor and to the end of the secondary winding of the intermediate trans Matora current, the first input terminals and operating the brake blocks are interconnected and connected to the sealing-off of the second auxiliary winding current input transducer and the second input terminals of the brake and connection to rabochegoblokov engines to the first and second time-based rezis tori. . The drawing shows a schematic diagram of the device. The device for the longitudinal differential current protection of power lines 1 with switches 2 and transformers Z.tok is filled according to the circuit for the circulation of currents and consists of two identical semi-complexes 4 and connecting wires 5. A half-set of protection device contains an input converter of currents with primary winding 7, the first secondary winding 8 and the second additional secondary winding 9 with a tap, intermediate current transformer 10, resistors li and 12, capacitors 13 and 14, variable resistors 15 and 16, reactive body 17, the operating unit 18 forming the absolute value of the operating signal, the brake unit 19 forming the absolute value of the brake signal, the comparison unit 20 and the executive unit 21. The protection device is made on the principle of comparing the operating signal Proportional to the voltage n.4 connecting terminals with brake signal proportional to the current in the connecting wires. The comparison is carried out by the reacting authority 17. The working signal is removed from the secondary region 9 of the current converter. To compensate for the unbalance voltage from the circulating current, an analogue of the line of the connecting wires of the external short circuit mode, made in the form of a resistor 11 and a capacitor 13, is used. The fine adjustment of the compensation is performed by a second variable resistor 16. The brake signal is removed from the series circuit from resistor 12 and capacitor 14 connected to the secondary winding of the current transformer. For cases of short-circuiting in the two-sided power supply mode with equal currents, the voltage vectors at the terminals of the connecting wires of the protection half sets are equal in amplitude and counter-directed (balanced). With a small length of the connecting wires, there is no current in the connecting wires and the transducer 10. Consequently, there is no brake signal, and the protection has maximum sensitivity. With these connecting wires, a current flows through the primary winding of the transformer 10 due to the shunting effect of capacitance between the cores of the connecting wires. By analogy with the unbalance voltage in the external short-circuit mode, this current can be designated as the unbalance current in the short-circuit mode in the sejfere. action protection. Obviously, the longer the connecting wires, the greater the current unbalance, the lower the sensitivity of the protection device. An increase in the sensitivity of the device is achieved by compensating in the brake signal for the indicated unbalance current. For this purpose, a chain of resistor 12 and capacitor 14 is designed, calculated from the parameters of the SP line in the short circuit mode in the protection zone with two-way power (analogous to the line in the specified mode). The voltage from the unbalance current on the chain of the resistor 1 and the capacitor 14 is balanced by the voltage removed from the additional winding 9 of the input current converter using the first variable resistor 15. The reactors of the variable resistors 15 and 16 can be connected only reacting bodies with high input resistance, for example, performed on the integrated circuits of the Roschems. In this case, for comparison, it is advisable to use the absolute values of the working and brake signals generated by blocks 18 and 19, respectively. Block 18 under the keys to the MOTION of the second variable resistor 16, and block 19 - to the slider of the first variable resistor 15. When the working signal exceeds the brake At the output of the comparator unit 20, a signal appears that triggers the execution of the executive unit 21. In cases where the protected line operates only in single-sided power supply mode (and there is no feed for short-circuits in the action zone Twi protection) parameters analog SRI l, connecting wires, using correctly for unbalance compensation current for this raschityvayuts a regime. When setting the braking protection. In the mode of external short circuits, taking into account the errors of the current transformers of the line, active voltage dividers can be used to obtain the necessary ratios between the working and brake signals at the inputs of the comparison unit 20. Thus, by compensating for the unbalance current in the device for longitudinal differential current protection in the event of a short circuit in its area of operation, the magnitude of the brake signal is reduced, which leads to an increase in the sensitivity of the protection. The feasibility of using the proposed device is to increase its sensitivity. This, in turn, expands the range of application of longitudinal differential protection and contributes to improving the reliability of power supply systems of industrial enterprises with a continuous process (. Chemical and metallurgical plants), where even short-term breaks of more than 0.15 s are unacceptable. longitudinal differential current protection of the transmission line, containing connecting wires and two semi-sets, each of which contains connected to current transformers input current converter with a secondary winding, the end of which is connected to one of the terminals of the connecting wires, the intermediate current transformer, at the beginning of which primary winding is combined with the beginning of the secondary winding of the input current converter, and the end connected to the second terminal of the connecting wires, a series from a resistor and a capacitor - analogous to the line of connecting wires for the external short circuit mode, one output of which is connected to the beginning of the secondary winding an accurate current transformer, and the second to the first input terminal of the working unit of the reacting body, which also contains a braking unit, the output of which, together with the output of the operating unit, is connected through a comparison unit to an actuating unit, characterized in that, in order to increase the sensitivity, to each of the half sets In addition, two variable resistors are introduced, the second series of resistor and capacitor is similar to a line of connecting wires for short circuit mode in the protection zone, and the input circuit the current converter is provided with a second additional secondary winding with tap-off, the beginning of the second additional winding through the first variable resistor connected to the end of the secondary winding of the intermediate current transformer, and the end through the second alternating; the resistor to the beginning of the secondary winding of the intermediate current transformer, the second series of resistor and capacitor is connected to the second output of the first series from the resistor and capacitor and to the end of the secondary winding of the intermediate current transformer / while the first input terminals of the working and brake units are interconnected and connected to the tap-off of the second additional winding of the input current converter, and the second input terminals of the brake and working units are connected to the sliders respectively the first and second variable resistors. Sources of information taken into account during the examination l. Chernobrovov N.V. Relay protection. M., Energie, 1971, p. 248-254.

2. Gelfand Ya.S. Relay protection of distribution networks. M., Energie, 1975, fig. 8-3.