Устройство для дистанционной защиты линии электропередачи от несимметричных коротких замыканий на землю

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„,;ЯМ„„1030905

Э(д1) Н 02 Н 3/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ гт ! и .,„ .. 1, ;;; .д;„-,, сг 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ™ .;::-:.:

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2544565/24-07 (22) 14.11.77 (46) 23 07.83. Бюл. N 27 (72) В.Л,Фабрикант, В.А.Шабанов, Я.А.Шнейдер и А,-С.С.Саухатас (71) Рижский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (53) 621. 316.925(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

tt 404154, кл. H 02 H 3/38, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

И 513438, кл. H 02 H 3/40, 1973..

3. Авторское свидетельство СССР по заявке 2457654, кл. Н 02 Н 3/40, 1977. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ОТ

НЕСИММЕТРИЧНЫХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛ0, содержащее формирователь компенсированных фазных напряжений и напряжения, пропорционального току нулевой последовательности,к выходам которого подключены формирователи импульсов, избиратель особой фазы, элементы ИЛИ, первые входы которых подключены к выходам соответствующих формирователей импульсов в цепях компенсированных фазных напряжений, а выходы подключены к входам элемента

И, на выходе которого включен выходной орган., о т л и ч а ю щ е е с я тем., что,с целью повышения селективности при внешних коротких замыканиях на землю, дополнительно введены три формирователя импульсов.- вхоа каждого из которых подключен к входу соответствующего из упомянутых формирователей импульсов в цепях компенсированных фазных напряжений, четыре элемента И, к первым из трех входам которых подключены выходы избирателя особой фазы,а к вторым входам - выходы Ц вновь введенных формирователей импульсов, подключенные также к входам четвер.того элемента И, к одному из входов которого присоединен и выход формиро- вателя импульсов в цепи тока нулевой последовательности, причем выходы трех элементов И подключены к вторым входам элементов ИЛИ, а выход четвер- C того элемента И подключен через 1 вновь введенные элемент выдержки времени и расширитель импульсов к входу элемента И. ( (1030905

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для релейной защиты линий электропередач от несимметричных коротких замыканий на землю. 5

Известны устройства дистанционной защиты, предназначенные для защиты от несимметричных коротких замыканий на землю, сравнивающие фазы тока нулевой последовательности и трех фазных10 компенсированных напряжений 1)и (23.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является уст.ройство для дистанционной защиты от несимметричных коротких замыканий на землю, содержащее формирователь фазных компенсированных напряжений . и напряжения, пропорционального току нулевой последовательности, формирователи импульсов, избиратель 20 особой фазы, логические элементы

ИЛИ и элемент И, соединенный с выходным органом. При коротких замыканиях на землю избиратель особой фазы исключает из условий срабатывания компенсированное напряжение фазы, опережающей особую. При этом повь1шается чувствительность к пере" ходным сопротивлениям при однофазных коротких замыканиях на землю L33. !

Недостатком известного устройства является неудовлетворительная в ряде случаев селективность при внешних двухфазных коротких замыканиях на

35 землю в условиях расхождения по фазе эквивалентных ЭДС питающих систем.

Это обусловлено тем, что исключается компенсированное напряжение фазы, 40 опережающей особую. Кроме того, возможны излишние срабатывания при внешних однофазных коротких замыканиях на землю через переходное сопротивление на линиях с двухсторонним питанием при сравнительно небольших

45 углах между ЭДС. Это связано с тем, что устройство не допускает применения выдержки времени на выходе weмента И, а также с тем, что полностью исключается компенсированное напряжение фазы, опережающей особую, и обусловлено превращением характеристики устройства при отсутствии выдержки времени и полном исключении компенсированного .напряжения фазы, 55 опережающей особую, в характеристику реактансного направленного реле ,сопротиаления.

Цель изобретения - повышение селективности при внешних коротких замыканиях на землю.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее формирователь компенсированных фазных напряжений и напряжения, пропорционального току нулевой последовательности, к выходам которого подключены формирователи импульсов, избиратель особой фазы, элементы ИЛИ, первые входы которых подключены к выходам соответствующих формирователей импульсов в цепях компенсированных фаэных напряжений, а выходы подключены к входам элемента И, на выходе которого включен выходной орган, дополнительно введены три формирователя импульсов, вход каждого из которых подключен к входу соответствующего из упомянутых формирователей импульсов в цепях компенсированных фазных напряжений, четыре элемента И, к первым иэ трех входам которых подключены выходы избирателя особой фазы, а к Вторым входам Выходы Вновь введенных формирователей импульсов, подключенные также к входам четвертого элемента И, к одному из входов которого присоединен и выход формирователя импульсов в цепи тока нулевой последовательности, причем выходы трех элементов И подключены к вторым входам элементов ИЛИ, а выход четвертого элемента И подключен через вновь введенные элемент выдержки времени и расширитель импульсов к входу элемента И.

На фиг.1-3 даны блок-схема предлагаемого устройства и диаграммы напряжений; на фиг. 4-10 - характеристики известного и предложенного устройств в комплексной плоскости петли короткого замыкания.

Устройство содержит формирователь

1 компенсированных фазных напряжений (!

Ч,, 1/, Чс и напряжения - @3Î, пропорционального току нулевой йоследователь ности, формирователи 2-4 импульсов, избиратель 5 особой фазы, элементы И 6-8, элементы ИЛИ 9, элемент 10 выдержки времени, расширитель

11 импульсов и выходной орган 12.

Формирователи 2 преобразуют положительные полупериоды компенсированных фазных напряжений в импульсы 1315 длительностью 180о-д" (фиг.2), а формирователи 3 - в импульсы 16-18 длительностью 180 + d" (Фиг.2); Фер1030905!

О (з2

Ч

0 а а}"(—. < 1ВОО.(.

С (Хel) мирователь 4 преобразует напряжение

- (Asap,ïðîïoðöèoHàëüíîå току нулевой последовательности, в импульсы 19 длительностью р, сдвинутые на угол

d относительно начала положитель ного полупериода (фиг.3 ).

Избиратель 5 особой фазы определяет поврежденную фазу при однофазных коротких замыканиях на землю и неповрежденную фазу при двухфазных коротких замыканиях на землю.

На выходе А избирателя 5 непрерывный сигнал появляется при коротком замыкании на землю фазы А или фаз ВС, на выходе В - при коротком замыкании на землю фазы В или фаз CA„ на выходе С - при коротком замыкании на землю фазы .С или фаэ AS, - При отсутствии напряжений на выходах избирателя 5 сигналы 20-22 на входах элемента 8 присутствуют одновременно, если пучок векторов

Ч, V1, 0 можно охватить углом

180О- d" (условие 1). При чередоваVд. 1 Vg e Vq (фиг, 4) Гри веко» тора можно охватить углом 180 -d (условие 1 выполняется ) только в том .случае, если нет одновременного выполнения неравенств:

VAA

04с!г ь 190 +o} 1 (2) у1 } 0 K

Ч(С

Ч(0 4 си(, < !ВО + o}" я

В правой части неравенств (2)(4) должна стоять разность между длительностью периода частоты синусоидаЪ ьных компенсированных напряжений, т.е. величиной 360О, и длительностью сигнала, сформированного из компенсированного напряжения, стоящего в знаменателе под знаком аргумента.

Аналогично при чередовании У, V", Ч! три вектора можно охватить углом 180 - д (условие выполняется) с е только в том случае, если нет одновременного выполнения неравенств:!

35 т.е. для получения области комплексной плоскости, соответствующей Bblflojl нению условия (1 ), достаточно и необходимо отбросить области одновременного выполнения неравенств (2 - (4) и области одновременного выполнения неравенств (2а) — (4а) . ,При коротком замыкании на землю фазы .А в защищаемой зоне выполнению условия (1) соответствует областькомплексной плоскости, ограниченная дугами АВ, ВС и СА (фиг.5), которые соответствуют выражениям .(2) - (4).

Вписанные углы дуг, опирающиеся на особые точки Z>,Z > и 2с, равны 60 +d, где 2 = 2, — сопротивление уставки;

Z S H ZС вЂ” особые точки плоскости, в которых обращаются в нуль компенсированные напряжения фаэ В и С.

При нулевой уставке элемента 10 выдержки времени сигнал 23 появляется в том случае, если на входе элемента 7 одновременно присутствуют сигналы 16-18 длительностью 180 + d" и сигнал 19, т.е. (;сли при нахождении векторов V+, VS, Ч внут15и угла

180 +д(условие 5) одновременно выполняются неравенства:

0 ь а« (э v„L с «1 д + }ь, (6« } о ««i,г (эо f(} ) (n ++ } } (as}

oca«t PОта«+д".} . (ьв}

При коротком замыкании на землю фазы А одновременному выполнению условий (5) и (6) соответствует область комплексной плоскости, показанная на фиг.б. Вписанные углы дуг

АВ,ВС и СА равны 60о- d. В случае

= 0 и }з = 0 условие (6) выпол няется внутри треугольника, образованного прямыми А, В и С (фиг.б), которые соответствуют неравенствам (ба), (бб) и (бв). В случае dÃ!(:0 и

P Ф О полупрямые А, В и С поворачиваются вокруг соответствующих особых точек на угол д + 5 в сторону расширения области (фиг.б).

При наличии выдержки времени t 8 в элементе 10 все прямолинейные гра-

10 ничные участки поворачиваются вокруг соответствующих особых точек на угол с + и>1, где и> - круговая частота, 8 (у I а вписанные углы дуг AB, ВС и СА

/ увеличиваются на величину сГ фиг,6, пунктир) .

Для срабатывания устройства, т.е. появления сигнала 24 на выходе элемента 8, необходимо одновременное присутствие сигналов 20-23 на входе элемента 8. При этом область срабатывания устройства (фиг.8) является общей частью областей, показанных на фиг.5 и 6. Чувствительность устройства к переходным сопротивлениям ограничивается дугой СА и может быть неудовлетворительной. Для повышения чувствительности служит избиратель

5 особой фазы. При коротком замыкании на землю фазы А на выходе А избирателя появляется непрерывный сигнал.

При этом на входы элемента ИЛИ в цепи компенсированного напряжения фазы А поступает два сигнала: сигнал

13 длительностью 180 - d" и сигнал

16 длительностью 180 + d" . Длительо ность сигнала становится равной

180 + б", и неравенство (4) принимает вид

При этом выполнению условия (1) соответствует область комплексной плоскости, ограниченная дугами АВ, ВС и СА (фиг.9). Характеристика устройства в этом случае показана. на фиг.10. Чувствительность уст.ройства к переходным сопротивлениям определяется дугой СА . Регулируя положение дуги СА изменением угла

10 d", можно обеспечить любую заданную чувствительность.

Характеристика устройства при наличии выдержки времени показана на фиг.10 пунктиром. Наличие выдержки

15 времени и ограничение характеристики справа дугой CA приводят к снижению ,вероятности излишних срабатываний

:при внешних однофазных коротких замыканиях через переходное сопротив20 ление.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным обладает высокой селективностью как при однофазных, так и при двухфаз25 ных коротких замыканиях на землю.

Сочетание высокой селективности с высокой чувствительностью к переходным сопротивлениям позволяет предполагать широкое применение устройЗ0 ства для дистанционной защиты линий электропередач от несимметричных коротких замыканий на землю.

1030905

Фиг. 4

Составитель Т.Щеголькова

Редактор И. Николайчук Техред Ж. Кастелевич Корректор " Демчик

Заказ 5228/54 Тираж 617 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4