Способ резервной защиты от короткого замыкания электроподстанции

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к резервированию защиты подстанции, электроэнергетических систем и электроэнергетических объектов. Цель изобретения - повышение надежности функционирования путем увеличения быстродействия . Устройство резервной защиты подстанции содержит измерительные органы тока и напряжения, установленные на всех сторонах автотрансформатора (трансформатора), измерительные Органы тока и органы направления мощности обратной и нулевой последовательностей, установленные на сторонах высшего (среднего) напряжения автотрансформатора . Новым в устройстве является то, что в нем дополнительно установлен пусковой орган, дополнительно установлены на всех сторонах автотрансформаторов (трансформаторов ) , на отходящих линиях и в цепях секционных (шиносоединительных) выключателей измерительные органы сопротивления двухстороннего, действия, органы тока и направления мощности двухстороннего действия обратной и нулевой последовательностей, логические элементы НЕ, ИЛИ, И. Устройство может быть использовано для резервной защиты подстанций и станций с любой схемой коммутации. 4 ил. (Л 00 4 СО 4: Х СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Al (19) (11) y1) 4. Н 02 Н 3/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3686018/24-07 (22) 04.01.84 (46) 07.10,87. Бюл. Р 37 (71) Московский энергетический институт (72) В.В,Бабыкин, Э.И.Басс, В.В.Будкин, В.Г.Дорогунцев и P.В.Темкина (53) 621.316.925 (088.8) (56) Федосеев А.М. Релейная защита электрических систем. - M.: Энергия, 1976, с. 18-21. (54) СПОСОБ РЕЗЕРВНОЙ ЗАПЦ1ТЫ ОТ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ЭЛЕКТРОПОДСТАНЦИИ (57) Изобретение относится к области электротехники, в частности к резервированию защиты подстанции, электроэнергетических систем и электроэнергетических объектов, Цель изобретения — повышение надежности функционирования путем увеличения быстродействия. Устройство резервной защиты подстанции содержит измерительные органы тока и напряжения, установленные на всех сторонах автотрансформато" ра (трансформатора), измерительные органы тока и органы направления мощности обратной и нулевой последова тельностей, установленные на сторонах высшего (среднего) напряжения автотрансформатора. Новым в устройстве является то, что в нем дополнительно установлен пусковой орган, дополнительно установлены на всех сторонах автотрансформаторов (трансформаторов), на отходящих линиях и в цепях секционных (шиносоединительных) выключателей измерительные органы сопротивления двухстороннего. действия, органы тока и направления мощности двухстороннего действия обратной и нулевой последовательностей, логические элементы НЕ, ИЛИ, И. Устройство может быть использовано для резервной защиты подстанций и станций с любой схемой. коммутации. 4 ил.

1 1343493

Изобретение относится к автоматике и релейной защите энергетических систем, в частности к способам резервных .защит электроэнергетических объектов.

Целью изобретения является повышение надежности функционирования путем увеличения быстродействия.

На фиг,1 представлена функциональйая схема подстанции.

На фиг,2 — блок-схема устройства, реализующая способ резервной защиты подстанции, на фиг,-3 и 4 — блок-схемы отдельных блоков устройства.

Устройство содержит автотрансформаторы 1 и 2, выключатели 220 кВ 3-7, выключатели 110 кВ 8-12, выключате- -. ли 10 кВ 13-17, трансформаторы 18-22 тока 220 кВ, трансформаторы 23-27 тока 110 кВ, трансформаторы 28-32 тока

10 кВ, линии 220 Кв 33 и 34, первая

35 и вторая 36 секции сборных шин

220 кВ, линии 110 кВ 37 и 38, первая

39 и вторая 40 секции сборных шин

110 кВ, линии 10 кВ 41 и 42, первая

43 и вторая 44 секции сборных шин

10 кВ, трансформаторы 45 и 46 напряжения 220 кВ, трансформаторы 47 и 48 напряжения 110 кВ, трансформаторы

49 и 50 напряжения 10 кВ, Стрелками указаны условные положительные направления токов Ig в каждой из контролируемых цепей, положительному направлению тока поставлен в соответствие положительный знак угла 9 определяемого как угол между этим током и некоторым опорным напряжением U<> . В качестве U t, используется напряжение от трансформатора напряжения той секции„ к которой подключен элемент с контролируемым током. Знак угла считается положительным, если ток имеет активно-индуктив tttA характер, Для нахождения поврежденного присоединения или направления с поврежденным присоединением определяют знак угла, находят по нему направление мощности КЗ, и далее сравнивают знаки углов в различных цепях, При положительных знаках углов Р,, Р и Р в цепях высшего, среднего и низшего напряжений автотрансформатора 1 фиксируют повреждение, при этом токи КЗ направлены внутрь поврежденного элемента и имеírò положительное направление, и посылают без выдержки времени тельном знаке Р

При отрицательных знаках углов на линиях 33 и 34 и в цепи секционного выключателя 4, учитывая ранее выявленное повреждение на стороне

220 кВ, фиксируют повреждение на nepg5 вой секции 35 шин 220 кВ и посылают без выдержки времени сигнал на отключение всех присоединений этой секции.

Аналогично определяют повреждение на линиях и шинах других напряжений.

40 Для опредепения направления мощности нулевой последовательности в элементах напряжением 220 кВ в качестве опорного напряжения принимается максимальное из напряжений Uo полу45, чаемых от трансформаторов 45 зз 46, для определения направления мощности в элементах 110 кВ в качестве U q принимается максимальное из U от трансформаторов 47 и 48.

Для определения направления мощности обратной последовательности

U» выбирается аналогично (по Ug).

Дополнительно для определения направления мощности обратной последовательности на стороне низшего напряжения используется Uo от T U, установленных на этой стороне (трансформаторы 49 и 50), 10

25 сигнал на отключение всех его выключателей„

При положительных знаках Yq, и Р4 аналогично определяют повреждение в автотрансформаторе 2. При отрицательных знаках Р, и Ч4 фиксируют повреждение на стороне 220 кВ, при отрицательных знаках У и Р— на стороне 110 кВ, при отрицательных знаках Уз и Р— на стороне 10 кВ, так как отрицательные знаки указанных углов свидетельствуют о направлении токов КЗ к соответствующим шинам, При положительном знаке У> ток КЗ направлен от шин в линию 33. Поэтому фиксируют повреждение на линии 33 или в направлении этой линии и приводят в действие ее резервную защиту (ЗЛ).

При отказе ЗЛ, когда сохраняет положительный знак Р, подают с выдержкой времени на ступень большей выдержки времени чувствительной ступени

ЗЛ сигнал на отключение секционного выключателя 4 и выключателя 6 этой стороны автотрансформатора 1, чем уменьшают время отключения последнего. Аналогично действуют при положиВ защите может использоваться дистанционный принцип.

Углы;определяют при токах, больших порога срабатывания I принятого равным току срабатывания чувствительной ступени резервной защиты или току точной работы дистанционной защиты. Если какие-либо токи меньше I„ то поврежденный элемент или направление с повреждением определяют без учета знака угла элементов, а в которых ток меньше I — только по знакам углов остальных сравниваемых токов. Так, например, при I> I повреждение на первой системе шин (35)

220 кВ определяют только по отрицательным знакам и V ... .Защита снабжена пусковым органом, обеспечивающим пуск защиты при всех К3. Пусковой орган исключает возможность излишнего срабатывания защиты в нагрузочных режимах при токах, меньших I.

Для повышения чувствительности к несимметричным КЗ, исключения влияния токов нагрузки и токов:в. КЗ в неповрежденных фазах защиту выполняют токовой нулевой последовательности при К3 на землю и либо фазной (трехсистемной) дистанционной, либо токовой обратной последовательности совместно с односистемной дистанционной при междуфазных КЗ. Влияние токов нагрузки при трехфазных К3 исключают использованием органа сопротивления с двумя четырехугольными характеристиками, направленными в Х и ХХХ квадранты.

Для выполнения защиты нулевой последовательн эсти определяют и сравнивают знаки углов Ч лишь на сторонах

220 и 110 кВ подстанции.

На фиг.2 показан один из вариантов блок-схемы устройства, реализующего предлагаемый способ. Устройство содержит N (по числу контролируемых токов) идентичных блоков 51-65, выполняющих функции пороговых и выявляющих знак угла органов, а также блоков. 66-76, определяющих поврежденный элемент или зону с повреждением. Кроме того, в устройство входит блок 77, формирующий опорные напряжения.

На фиг.3 представлена структура блоков 51-65. Каждый такой блок включает пороговый элемент 78, фазосравнивающий элемент 79 двухстороннего . действия, инвертор 80 и дизъюнкторы

81 и 82. У блоков по два входа: I —3493 для контролируемого тока и U — для опорного напряжения, а также три выхода. На выходе П единичный сигнал

5 имеет место при значениях контролируемого тока, больших его порогового значения, на выходе, единичный сигнал имеет место при условии, что контролируемый ток меньше порогового

1ð значения или знак его положительный, а на выходе - — при контролируемом токе, меньшем порогового значения, или при отрицательном его знаке. Во всех остальных случаях сигналы на соответствующих выходах нулевые. Таким образом, если контролируемый ток превышает пороговое значение, единичные сигналы имеют место на выходе П и одном из выходов У или У, если же меньше порогового значения, то на выходе П сигнал нулевой, а на обоих выходах У и Р— единичные.

На фиг.4 представлена структура одного из блоков 66-76. Каждый из

25 них включает в себя конъюнкторы 83 дизъюнктор 84 и конъюнктор 85. На входы конъюнктора 83 подаются сигналы, несущие информацию о знаках контролируемьгл токов,а на входы дизъюнкЗр. тора 84 — сигналы о результатах сопоставления их значений с пороговыми с соответствующих выходов П (фиг.3).

Таким образом, единичный сигнал на выходе рассматриваемого блока может иметь место только тогда, когда все сигналы на входе конъюнктора 83 и хотя бы один из сигналов на входе дизъюнктора 84 единичные, в противном случае сигнал будет нулевым.

4р Входы Х, U блоков 51-65 подключены к трансформаторам 18-32 тока и выходу блока 77 (фиг.2). Выходы П блоков 51-65 соединены с соответствующими входами блоков 66-76, Выходы блоков 51-53 соединены с входами блока 66, блоков 54-56— с входами 67, выходы У блоков 51 и .54 — с входами 68, блоков 52 и 55— с входами 69, блоков 53 и 56 — с входами 70. Выход блока 68, выходы У блоков 57 и 58 соединены с входами

71, а выход блока 68, выход У блока

57 и — блока 59 — с входами блока

72. Связи между блоками 69,60,61,62 и 73 и 74, а также блоками 70,63,64, 65 и 75,76 выполняются аналогично.

Выходы блоков 66 и 67 подключены к цепям отключения автотрансформаторов 1 и 2 соответственно, выходы 71 и 72 — к цепям

1343493 отключения первой 35 и второй 36 секций шин 220 КВ, выходы 73 и 74 — к цепям отключения первой 40 и второй

39 секций шин 110 кВ, выходы 75 и

76 — к цепям отключения секций 10 КВ.

Выходы Р блоков 59,61,62,64 и 65 подключены к цепям пуска ступенчатых защит линий 33,34,37,38,41 и 42 соответственно. 10

Устройство работает следующим образом.

При КЗ в автотрансформаторе 1, когда включены все его выключатели и TQKH 1, IZ H Х» 6QJIbBle пороговых 15 единичные сигналы имеют место на выходах П и Р блоков 51-53, тогда как на их выходах V сигналы нулевые.

Поэтому на выходе блока бб имеет место единичный сигнал на отключение поврежденного автотрансформатора 1.

На выходах блоков 68-70 сигналы нуле-„ вые. Нулевым является сигнал и на выходе блока 67, поскольку при включенном автотрансформаторе 2 на выходе 25 хотя бы.одного из блоков 54-56 присутствует нулевой сигнал, а при отключенном « сигналы на выходах П всех блоков 54-56 нулевые. Если же имеет место КЗ в автотрансформаторе 30

1, когда включены не все его выключатели„ например в режиме опробовывания только выключатель 6, токи I н 1 равны нулю (т.е. меньше пороговых, на обоих выходах, и У» блоков 52 и 53 имеют место единичные, а выходах П нулевые сигналы. При этом на выходах П и „ блока 51 сигналы единичные, на выходе P — - нулевой, Поэтому на выходе блока 66 имеет место единичный сигнал на отключение, а на выходе блока 68 — нулевой. Если в указанном режиме автотрансформаторы 1 и 2 включены параллельно на сто-, роне 320 кВ, т.е. включены выключатели 4 и 7, то при подпитке в месте

К3 со стороны 110 кВ и 10 кВ через автотрансформатор 2 имеет место такое распределение токов, что знаки тОков I5 и Тб пОлОжительные а знак 50 тока Х отрицательный. Поэтому сигна лы на выходах блоков 67,69 и 70 нулевые.

Аналогично при КЗ в автотрансформаторе 2 имеют место единичные сигналы на выходах V, блоков 54-56, что приводит к появлению на выходе блока

67 сигнала на отключение автотрансформатора 2.

При КЗ на стороне 220 кВ возникают единичные сигналы на выходах блоков 51 и 54, что приводит к появлению единичного сигнала на выходе блока 68. При наличии этого сигнала и сигналов на выходах блоков 57 и

58 появляется сигнал на выходе блока

71 на отключение первой секции 35 пин 220 кВ, а при наличии сигнала на выходе блока 68, выходе Ч, блока 57 и выходе V блока 59 появляется сигнал на выходе блока 72 на отключение второй секции 36 шин 220 кВ.

При КЗ на стороне 110 кВ возникают единичные сигналы на выходах Р блоков 52 и 55, что приводит к появлению сигнала на выходе элемента 69, При наличии этого сигнала и сигналов на выходах М блоков 60 и 61 появляется сигнал на. выходе элемента 73 на отключение первой секции 40 шин 110 кВ, а при наличии сигналов на выходе блока 69, выходах <+, Y блоков 60 и 62 соответственно появляется сигнал на выходе элемента 74 на отключение второй секции 39 шин 110 кВ.

При КЗ на стороне 10 кВ возникают единичные сигналы на выходах блоков 55 и 56, что приводит к появлению сигнала на выходе элемента 70. При наличии этого сигнала и сигналов на выходах Ч блоков 6.3 и 64 появляется сигнал на выходе элемента 75 на отключение первой секции 43 шин 10 кВ, а при наличии сигналов на выходе блока 70, выходах 4, Р блоков 63 и 65 соответственно появляется сигнал на выходе элемента 76 на отключение второй секции 44 шин 10 кВ.

При КЗ на линиях 33,34,37,38,41 и 42 появляются сигналы на выходах блоков 58,59,61,62,64 и 65 соответственно, что приводит к пуску в действие резервных защит (ЗЛ), 1

Наиболее просто предлагаемый способ реализуется при программном выполнении защиты.

Способ может быть использован для резервных защит подстанций и станций с любой схемой электрических соединений.

Формула и з обретения

Способ резервной защиты от короткого замыкания электроподстанции с трансформаторами, сборными шинами и подключенными к ним линиями электро7

13434 передачи, снабженными защитами и шиносоединительными выключателями (ШСВ1, по которому измеряют на одной стороне любого трансформатора электропод5 станции величины токов, напряжений и угол между этими параметрами, преобразуют их в величины, пропорциональные мощности и определяют положительный или отрицательный знак этой О мощности, сравнивают величины токов и знак мощности с заданными уставками, по результатам сравнения определяют факт короткого замыкания и формируют сигнал отключения данной стороны трансформатора электроподстанции, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности функционирования путем увеличения быстродействия, дополнительно изме- 2р ряют величины токов, напряжений и углов между этими параметрами на всех других сторонах каждого трансформатора электроподстанции, выявляют знак мощности короткого замыкания на каж- 25 дой стороне каждого трансформатора электроподстанции, в случае положительных знаков мощности короткого замыкания на всех сторонах трансформа93

8 тора электроподстанции определяют без выдержки времени поврежденный трансформатор электроподстанции и действуют на его отключение, в случае наличия отрицательных знаков мощности короткого замыкания на сторонах трансформаторов электроподстанции по отрицательньм знакам мощности короткого замыкания всех трансформаторов электроподстанции определяют поврежденную сторону электроподстанции, затем дополнительно измеряют на поврежденной стороне электроподстанции токи, напряжения и углы между этими параметрами во всех линиях электропередачи и ШСВ, выявляют знак мощности короткого замыкания в указанных элементах электроподстанции, в случае отрицательного знака мощности короткого замыкания всех элементов данных сборных шин определяют без выдержки времени поврежденные сборные шины и действуют на отключение выключателей этих сборных шин в том числе ШСВ, в случае положительного знака мощности короткого замыкания в одной из упомянутых линий электропередачи формируют сигнал на пуск защит данной линии.

1343493

1343493

Фиг. 3 к Юилодаю

Ю!

h ÉãêàÓàþ

Составитель Л.Корнеева

Техрец Л.Сердюкова .

Корректор И. Муска

Редактор Н.Лазаренко

Тираж 617

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4832/53

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4