Устройство для выбора поврежденной фазы при однофазных коротких замыканиях в линиях электропередачи переменного тока

 

H.Е. Чарова, В.A. Фомина и Н.И. Шахрва- (72) Авторы изобретения г

Ордена Октябрьской Революции Всесоюзный .-. гОсударственный проектно-изыскательский инст жут энергетических систем и электрических сетей, /

"Энергосетьпроект" (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫБОРА ПОВРЕЖДЕННОЙ ФАЗЫ

ПРИ ОДНОФАЗНЫХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЯХ

II ЛИНИЯХ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ПЕРЕМЕННОГО

ТОКА

Изобретение относится к электро технике и может использоваться в уст ройствах релейной защиты линий электропередачи переменного тока, и в частности в устройствах однофазного автоматического повторного включения (OAIIB), в дистанционных защитах от однофаэных коротких замыканий и др.

Известно устройство выбора поврежденной фазы, выполненное на базе реле сопротивления q характеристикой в виде двух пересекающихся окружностей(1).

Недостатком указанного устройства является его ограниченная чувствительнос|ь к переходным сопротивленияме

Известны также устройства, в которых для выбора поврежденной фазы используются фазовые соотношения между симметричными составляющими тока или напряжения, а также между симметричными составляющими тока или напряжения и полными величинами фазного или линейног напряжения $2).

Как правило, указанные устройства 25 выполняются двухступенчатыми, где на первой ступени обычно производится выбор особой фазы, а на второй— с учетом выбранной особой фазы фиксируется поврежденная фаза. 30

Общим недостатком таких устройстй является зависимость их работы от нагрузочных режимов, места короткого замыкания и наличия переходного сопротивления в месте короткого замыкания.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является устройство выбора поврежденной азы при несимметричных коротких замыканиях на землю, содержащее датчики фазных токов, выходы которых подключены к трехфаэному фильтру токов обратной последовател ности, выходы которого подключены к одним входам блоков сравнения электрических величин по фазе, другие входы которых подключены к датчику тока нулевой последовательности, а также блоки сравнения электрических величин по фазе, одни входы которых подключены к выходам трехфазного фильтра напряжения прямой последовательности, а другиек фильтру напряжения обратной последовательности.

Выбор поврежденной фазы произво" дится в том случае, если одновременно угол сдвига фаз между симметричными составляющими тока обратной и нуле1001276 ному значению, выходы которых через элементы памяти подключены к другим. входам упомянутых логических элементов И, к третьим. входам которых под65 вой последовательности меньше 90, а угол сдвига фаз между симметричиымн составляющими напряжения прямой обратной последовательности боль,ше 90О (3).

Недостатком известного устройства является его низкая селектинность при удаленных коротких замыканиях и угла передачи, близких к 90, что характерно для длинных сильно нагруженных линий электропередач. 10

В этом случае угол между напряжением прямой и обратной последовательности н месте включения устройства может приближаться к 90 как при однофазных, так и .при двухфазных 15 коротких замыканий на землю, т.е. устройство н указанных условиях может не различать однофазные и двухфазные короткие замыкания на землю и функционировать неправильно.

Причиной неправильной работы является искажающее влияние токон нагрузки, которые представляют собой систему прямой последовательности.

Цель изобретения, — повышение селективности работы устройства выбора поврежденной фазы при однофазных коротких замыканиях.

Поставленная цель достигается тем. что н устройство для выбора поврежденной фазы при однофазных коротких замыканиях в линиях электропередач переменного тока, содержащее измерительные преобразователи, тока, подключенные выходами к входам трехфазного фильтра токов обратной последо- 35 вательности, ныходы которого подключены к одним входам трех элементов сравнения электрических величин по фазе, к другим входам которых подключены выходы фильтра тока нулевой 40 последовательности, три логических элемента И, один вход каждого из которых подключен к одному из выходов соответствующего элемента сравнения электРических величин по фазе и три исполнительных органа, каждый иэ ко- . торых подключен к выходу соответству- ющего элемента И,, дополнительно введены блок запрета, три элемента памяти, три элемента сравнения электрических : величин по абсолютному значению и блок формирования аварийных составлянлщих фазных и линейных токов, при этом блок формирования аварийных составляющих фазных и линейных токов подключен . входами к выходам измерительных прв образователей тока, а выходами аварийных составляющих фазных и линейных токон каждой из фаэ подключен к входам соответствующих элементов сравне-60 ния электрических величин по абсолютключены выходы блока запрета, подключенного входами к другим выходам элементов сравнения электрических величин по фазе.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства выбора повреждвнной фазы при однофазных коротких замыканиях на землю в линиях электропередач. переменного тока, на фиг. 2принципиальная схема блока запрета.

Устройство содержит измерительные преобразователи 1-3 фазных токов, имеющие два выхода, один иэ которых подключен к входам трехфазного фильтра 4 токов обратной последовательности, три выхода которого подключены к одним входам элементов

5-7 сравнения электрических величин по фазе, другие входы которых подключены к выходам фильтра 8 тока нулевой последовательности, блок 9 запрета и логические элементы И 10-12.

Другие выходы измерительных преобразователей фазных токов 1-3, подключены к входам блока 13 формиронания, аварийных составляющих фазных и линейных токов, шесть выходов которого попарно подключены к элементам 14-15 сравнения электрических величин по абсолютному значению,выходы которых через элементы 17-19 па; мяти подключены к другим входам логических элементов И 10-12, третьи входы которых подключены к выходам блока 9 запрета, а выходы — к исполнительным органам 20-22.

Устройство работает следующим образом.

Преобразователи 1-3 фазных токов подключены к трехфаэному фильтру 4 симметричных составляющих обратной последовательности, который выделяет симметричные составляющие токов обратной последовательности фаз A, B, С, т.е. 1,-,,1 и!, которые подводятся к элементам 5-7 сравнения электрических величин по фазе, иа вторые входы которых подводится величина, пропорциональная току нулевой последовательности 1О от фильтра 8 тока нулевой последовательности. сигнал на выходе элементов 5-7 сравнения электрических величин, по фазе появится только в том случае, если угол между векторами токов обратной и нулевой последовательности близок к нулю. Такое фаэовое соотношение между симметричными составляющими токов обратной и нулевой последовательности имеет место для особой фазы, т.е. для поврежденной фазы при однофазном коротком замыкании и неповрежденной - при двухфазном коротком заьыкании на землю.Таким образом, при симметричных коротких,замыканиях сигнал срабатывания появится на выходе того элемента 5-7 сравнения электрических величин по

1001276 фазе, который соответствует особой фазе.

Для того, чтобы отличить однофазные короткие замыкания от двухфазных коротких замыканий на земпю, используются количественные соотношения между аварийной составляющей в токе особой фазы и аварийной составляющей разности токов двух других фаз (линейного тока): прн однофазном коротком замыкании аварийная составляющая тока особой фазы (в данном случае поврежденной )пропорциональна току короткого замыкания, в то время как аварийная составляющая разности токов двух других фаз близка к нулю, 15 а при двухфазных коротких замыканиях на землю аварийная. составляющая в токе особой фазы (неповрежденной )значительно меньше аварийной составляющей разности токов двух других 2О фаэ.

С.целью выявления поврежденной фазы вторые выходы датчиков фазных токов подводятся к блоку формирова.ния аварийных составляющих фазных и 25 линейных токов.

Выделение аварийных. составляющих может быть произведено известным спо. собом в схеме с использованием инерционных элементов: линии задержки, частотного фильтра, фазоповоротных звеньев и др.

Выделенная аварийная составляющая каждого иэ фазных токов и аварийная составляющая разности токов двух других фаз попарно подводятся к элементам 14-16, сравнения электрических величин по абсолютному значению, сигнал на выходе которых появляется только в том случае, если аварийная составляющая фазного тока преоблада- 40 ет над аварийной составляющей линейного тока (разности токов двух других фаэ).

Сигналы с выходов блоков 14-16 сРавнения электрических величин .по 45 абсолютному значению через блоки 17 памяти поступают на одни входы логических элементов И 10-12, на другие входы которых поступают сигналы с выходов элементов 5-7 сравнения электрических величин по фазе.

Сигнал на выходе логических эле ментов 10-12 может появиться только в том случае, если на один его вход поступит сигнал,.фиксирующий особую 55 фазу, а на другой - сигнал, фиксирующий преобладание аварийной составляющей фазного тока особой фазы над аварийной составляющей разности токов двух других фаз, что соответствует 6О однофаэному короткому замыканию на данной фазе.

При этом производится воздействие на соответствующий исполнительный орган 20-22.

При двухфазных коротких замыканиях на землю сигнала на выходе логических элементов И 10-12 не появляются.

Блок 9 запрета служит для повьааения селективности работы устройства при двухфазных коротких замыканиях на земпю через большое переходное сопротивление, когда возможно срабатывание элементов 5-7 сравнения . электрических величин по фазе по двум каналам: по каналу особой фазы, и каналу отстающей (по сравнению с особой) фазы.

Схема блока 9 представлена на. фиг. 2, где 23-25 логические элементы И, на которых осуществляется циклическая блокировка каналов °

На входах и выходах логических элементов И 23-25 показаны логические сигналы "0" и "1" в нормальном режиме.

Разрешающий сигнал "0" на выходе элементов 23-25 появляется только в том случае, если íà его обоих входах одновременно существуют логические сигналы "1" . Блоки 26-28 представляют собой логические элементы

НЕ и служат для согласования входны сигналов логических элементов И 1012.

Таким образом, устройство выбора поврежденной фазы при однофазных коротких замыканиях в линиях электропередач переменного тока обладает. высокой селективностью. На работу устройства не влияет нагрузочный режим, так как оно реагирует только на аварийные составляющие фазных и линейных токов

Формула изобретения

Устройство для выбора поврежденной фазы при однофазных коротких замыканиях в линиях электропередачи переменного тока, содержащее измерительные преобразователи тока, подключенные одними выходами к входам трехфазного фильтра токов обратной последовательности, выходы которого подключены к одним входам трех элементов сравнения электрических величин по фазе, к другим входам которых подключены выходы фильтра тока нулевой последовательности, три логических элемента И,один вход каждого из ко . торых подключен к одному из выходов со т ответствующего элемента сравнения элемтрических величин по фазе,и три исполнительных органа, каждый из которых подключен к выходу соответствующего элемента И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения селективности работы устройства, дополнительно введены блок запрета, три элемента памяти, три элемента сравнения

1001276 электрических величин по абсолютному значению и блок формирования ";варийных составляющих фаэных н линейных токов, прн этом блок формирования аварийных составляющих фаэных и линейных токов подключен входами к другим выходам измерительных преобра. эователей тока, а выходами аварийных составляющих фаэных и линейных токов каждой из фаэ подключен к входам соответствующих элементов сравнения 10 электрических величин по абсолютному значению, выходы которых через элементы памяти подключены к другим входам упомянутых логических элементов

К, к третьим входам которых подключе ны выходы блока запрета, подключенного входами к другим выходам элемен тов сравнения электрических вели ин по фазе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Техническое описание и инструк ция по эксплуатации "Панель типа

AOB-503УЧ", ОБК 469.517-02.

2. Атабеков Г.И. Теоретические основы релейной защиты высоковольтных сетей. М., Госэнергоиздат,1957, 3. Авторское свидетельство СССР

9 610224, xh. Н 02 Н 3/26, 1976.

1001276 д 3

Составитель T.Ùåãîëüêîâà

Редактор h. Власенко Техред N.Tenep Корректор Л. Бокшан

»»

Заказ 1430/65 Тирам 615 . Подиисное

ВНИИПИ Государственного комитета. СССР во делам изобретений и открытий

113035, Иосква, %-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Укгород, ул. Проектная, 4