Способ выбора поврежденных фаз при несимметричных коротких замыканиях в сетях с заземленной нейтралью

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к релейной защите и автоматике , и может быть использовано, например , в устройствах однофазного автоматического повторного включения. Целью изоб Fe Fr ретения является повышение надежности функционирования. Измеряют составляющие прямой и обратной последовательностей электрической величины / , выделенные с помощью трехфазных фильтров прямой 1 и обратной 2 последовательностей. С помощью фильтров аварийных составляющих 3, 4 и 5 выделяют аварийные составляющие прямой последовательности для каждой из трех фаз. В блоке элементов сравнения 9 анализируются угловые соотношения между обратной и аварийной составляющими прямой последовательности для одноименных фаз. В блоке 10 сравниваются угловые соотношения между одноименными обратной и инвертированной аварийной составляющими прямой последовательности с помощью инверторов 6-8. При этом считают поврежденной данную ф,азу, если выполняется условие - (/ 2/// i,XP, или две другие , если выполняется условие -a(arg( ) р. В качестве, контролируемой электрической величины F может быть использовано либо фазное напряжение, либо фазный ток поврежденного элемента, либо их линейная комбинация. 3 з. п. ф-лы, 3 ил. 9 & СО о со 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

iSu 4 Н 02 Н 3 26, 3/16

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4174369/24-07 (22) 04.01.87 (46) 15.08.88. Бюл. № 30 (71) Всесоюзный государственный проектноизыскательский и научно-исследовательский институт энергетических систем и электрических сетей «Энергосетьпроект» (72) С.Б. Лосев, В. А. Онучин и В. Г. Плотников (53) 621.316.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 610224, кл. Н 02 Н 3/26, G 01 R 31/06, 1976

Мутон, Суллар. Быстродействующие статические реле сопротивления.— В сб.: Современная релейная защита (СИГРЭ, 1968) .

М.: Энергия, 1970, с. 103 — 106. (54) СПОСОБ ВЫБОРА ПОВРЕЖДЕННЫХ ФАЗ ПРИ НЕСИММЕТРИЧНЫХ

КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЯХ В СЕТЯХ С

ЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите и автоматике, и может быть использовано, например, в устройствах однофазного автоматического повторного включения. Целью изоб„„Я0„„1417094 А 1 ретения является повышение надежности функционирования. Измеряют составляющие прямой и обратной последовательностей электрической величины F, выделенные с помощью трехфазных фильтров прямой 1 и обратной 2 последовательностей. С помощью фильтров аварийных составляющих 3, 4 и выделяют аварийные составляющие прямой последовательности для каждой из трех фаз.

В блоке элементов сравнения 9 анализируются угловые соотношения между обратной и аварийной составляющими прямой последовательности для одноименных фаз. В блоке 10 сравниваются угловые соотношения между одноименными обратной и инвертированной аварийной составляющими прямой последовательности с помощью инверторов 6 — 8. При этом считают поврежденной

zàíHóþ фазу, если выполняется условие — n

1417094

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите и автоматике, и может быть использовано, например, в устройствах однофаэного автоматического повторного вклк) ченг)я. 5

Целью изобретения является попь1шение надежности фун кционирова н и я.

На фиг. 1 приведены комплексные схемы замещения для аварийных составляющих при однофаэном (а) и двухфазном к.з. на землк) (в) и без земли (б) (где U„= — U —

10 напряжение особой фазы в точке к.з. в пред«, ° шествующем нагрузочном режиме; Пь Ili— пассивные четырехполюсники, замещающие участки линии соответственно слева и справа от точки к.з. в схеме замещения 1 -й (1"О, 1, 2) последовательности; /Ь, Ra -- соответственно переходное сопротивление (сопротивление дуги) и сопротивление заземления); на фиг. 2 -- вектер)1ые диаграммы значений «9) отношения 12»//f» при различных видах к э.; на фиг. 3 — функциональная схема устрой- 20 ства, реализующего предлагаемый способ.

Предлагаемый способ основан на том, что в соответствии со схемами замещения (фиг. 1) составленными для особой фазы (нацример, фазы А), справедливы следующие соотношения между аварийными составляющими токов прямой l «) и обратной l„ „ последовательностей в месте к.э. (точка К): при к.э. одной фазы (А) на землю (фиг. 1а) при кз. между двумя фазами (ВС) (фиг. 16)

/-» //», =/а»а /1«««а = 1(180 (2) при к.з. двух фаз (ВС) на землю (фиг. 1в) га») 4 ») ° . 1 д, /нал /Iì,» = — 1)«„ //кы = 1 — = 1( (180 +О, (3) где Z2», Z сопротивления схемы замещения соответственно обратной и нулевой последовательностей относительно точки к.з.

В выражении (3) 6 — — небольшой дополнительный угол, учитывающий различные углы полного сопротивления Z»» и Zo» (с учетом переходных сопротивлений Йо и R>).

При принятии чисто реактивной схемы за-. мещения сети и наличии только общего переходного сопротивления заземления R (т. е.

И-О в схеме на фиг. 1в) имеем Z2< — — /х2, Zoz.—— 3R»+pn». В этом случае максимальное значение Угла (H=arg(Zoz) — агд(22»+ 50

+Хо»)=агс(Д - — Зйа Х2» 9R»â Хо»раа+X ) будет при Ry = — -- Ло (Л2 +Лоф3, что при

Ло*/Л 2 =Ло»/Хl, — — 0,5 (наихудший реально возможный случай) составит 8 "=- — 30,0 .

При совпадении схем замещения прямой и обратной последовательностей (Zf=-Z2 для элеме)ггов сети), что характерно при кз. для сетей сверхвысокого напряжения ((ВН), пь1ражения (1) --- (3) справедливы

И ДЛН OTttOIIICttÈFt «1ВаPlfttHt«fX СОСТИВЛЯК)1ЦИХ токоFf пряMîè /1 и обраTíои /2 последо «») (аз) пател ьностей в месте становки защиты, т. е. (/ 2;)/li))==(/„„;//êf;), i A, В, С. Учитывая, что в нормальном режиме работы сети ровень несимметрии токов мал, т. е. Н у)

12 — I) -О, можно считать, что в режиме к.з, /2i =12i и (/2« / /li ) = (/2«//li) .

Таким образом, аргумент отношения тока обратной последовательности /2; к аварийной составляющей тока прямой последова «аз) тельности ll; в месте установки защиты для особой фазы 1(i=A, В, С) близок к нулю при однофаэном к.з. Иа землю и к 180 при двухфазных к.з. на землю или беэ земли. Аргумент отношения (12//l )) для неособых фаэ (неповрежденных при однофазном и по. врежденных пди двухфазных к.з.) отличается от значений, приведенных в выражениях (!)--(3) на угол +120 . и — 120 для соответственно опережающей и отстающей фаз.

Из векторных диаграмм значений отношения (l2»//l„)) при различных видах к.з., приведенных на фиг. 2, следует, что угол селективной работы раве))-60 . Учитывая, что в выражении (3) угол IOI(30,0" можно четко выявить поврежденную при однофазном к.з. фазу по выполнению условия — fx(a rg(12;/I l; )(р (4) и пару поврежденных при двухфазных к.з. на землю или без земли фаз по выполнению условия

180 — и(а гд(12;/I f; )(180 + р, (5) где гх, P — углы, удовлетворяющие условию

16 - 1((f2;+ P)(60

Аварийные составляющие напряжений прямой и обратной последовательностей в месте установки зашиты пропорциональны токам соответствующих последовательностей в месте к.з. и, следовател«ьно, токам

° в) в месте установки защиты, т. е. U;i = — ZlX

X/2«U2i — А /2j.

Так как схемы замещения прямой последовательности для аварийной составляющей и обратной последовательности можно считать одинаковыми при к.з. в сетях СВН, коэффициенты пропорциональности Zl и Z2 равны и выражения (1) — (3) справедливы ,также и для отношения электрических величин«представляющих собой линейные комбинации соответственно из аварийных составляющих тока и напряжения прямой последовательности и их составляющих тока и напряжения обратной последовательности, т. е. .«sj «I)

12«/l li = U2i U2i — (U2i /2Я««« «) /

/(6" — / )) 7 ) (6)

Устройство, реализуюгцее способ (фиг. 3), . содержит трехфаэные фильтры прямой 1 и обратной 2 последовательностей контролируемой электрической величины /. =l, U, U— — 1Еао, первый 3, второй 4 и третий 5 фильтры аварийной составляю)пей, входы которых!

417094 подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам фильтра 1 прямой последовательности, первый 6, второй 7 и третий 8 инверторы, входы которых подключены к выходам соответствующих фильтров 3, 4 и 5 аварийной составляющей, и первый 9 и второй 10 блоки элементов сравнения фаз. Первые три входа первого и второго блоков 9 и 10 элементов сравнения фаз подключены к выходам фильтра 2 обратной последовательности, вторые три входа соответственно к входам и выходам инверторов 6 — 8. Выходы первого 9 и второго 10 блоков являются указателями соответственно поврежденной фазы при однофазных к.з. на землю и пары поврежденных фаз при двухфазных к.з. на землю и без земли.

Инверторы 6 — 8 введены для возможности использования в устройстве однотипных элементов сравнения фаз в блоках 9 и 10, так как условие (5) эквивалентно условию — а(аrg(— />>,// ; )(р. (7)

Устройство работает следующим образом.

При возникновении к.з. в сети на выходах трехфазных фильтров прямой 1 и обратной 2 последовательностей появляются сигналы, пропорциональные значениям составляющих прямой Fi, и обратной Fg; (/=A, В, С) последовательностей контролируемой электрической величины /.(Р=/, U, U — /Янов) .

В фильтрах 3, 4 и 5 аварийной составляющей осуществляется выделение аварийной составляющей прямой последователь<л В) ности F ; в соответствии с выражением

° са 8) ° (к) (и)

=Fi; — Fi„ (8) Ac1 ° ю) где F,;, F ; — значения составляющих прямой последовательности контролируемой величины F в месте уста нов ки устройства соот ветственно в режиме к.з. и в предшествующем нормальном режиме.

При однофазном к.з. на землю, например, фазы А угол между аварийной составляющей прямой и составляющей обратной последовательностей величины F для поврежденной фазы (А) близок к нулю, что приводит к срабатыванию соответствующего элемента сравнения фаз блока 9 и появлению сигнала на его выходе, указывающего наименование поврежденной фазы (А) . При двухфазных к.з. на землю или без земли (например, фаз В и С) аргумент отношения

Е>,/F ; ) для неповрежденной фазы (I,=A) близок к 180, следовательно, угол между составляющей обратной F>;, и инвертированной аварийной составляющей прямой — F последовательностей для данной фазы (A) близок к нулю, что приводит к срабатыванию соответствующего элемента сравнения фаз блока 10 и появлению на его выходе сигнала, 5

1О !

55 указывающего наименование нары поврежденных фаз (ВС).

При необходимости отличать режим двухфазного к.з. на землю от режима замыкания между двумя фазами (без земли) e . ñflóåò при появлении сигнала на одном из выходов блока 10 контролировать наличие в сети тока (напряжения) нулевой иослсдоватеги>ности, присутствие которого означает режим двухфазного к.з, на землю.

Таким образом, использование fl IH выбора поврежденных фаз угловых соотношений между составляющей обратной и аварийной составляюгцей прямой последовательностей контролируемой электрической величины позволяет исключить влияние составляющих нагрузочного режима на результаты функционирования, что способствует повышению надежности функционирования. Возможность четкого определения поврежденных фаз по угловым соотношениям между составляющей обратной и аварийной составляющей прямой последовательностей контролируемой электрической величины позволяет упростить способ выбора поврежденных фаз за счет сокращения числа контролируемых параметров. В отличие от способа-прототипа в предлагаемом способе в качестве контролируемой электрической величины могут быть использованы как фазное напряжение, так и фазный ток поврежденного элемента сети, а также линейныс комбинации фазных напряжения и тока без изменения избирательных свойств способа

Формула изобретения

1. Способ выбора поврежденных фаз при несимметричных коротких замыканиях в сетях с заземленной нейтралью, основанный на измерении в аварийном режиме составляющих прямой и обратной последовательностей контролируемой электрической величины для каждой из трех фаз, сравнении с заданным значением угла между flBYMH соответствующими одной фазе электрическими величинами, первой из которых является составляющая обратной последовательности контролируемой электрической величины, и выборе поврежденных фаз ио результатам сравнения, отличающиися тем, что, с целью повышения надежности функционирования, дополнительно измеряют и фиксируют значение составляющей прямой последовательности контролируемой электрической величины для каждой из трех фаз в доаварийном режиме и в качестве второй сравниваемой электрической величины используют аварийную составляющую прямой последовательности, получаемую как разность между составляющими прямой последовательности контролируемой электрическойй величины в аварийном и доаварийиом режимах, при этом считают поврежденной

flàíí> þ фазу, если вьlïoëíÿåòñÿ условие — а(аro /,/F, )((, 14!7094.7

Ч или две другие фазы, если выполняется условие

180 — а(а t g(F ;/F 1 ; )(180 + р, где F>, — составляющая обратной последо вательности контролируемой величины Р фазы i (=А, В, С);

F ; — аварийная составляющая прямой последовательности контролируемой величины F фазы i (i=A, В, С) а углы а и Р удовлетворяют условию (а+ I1(60 .

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве контролируемой электоической величины используют фазное напряжение поврежденного элемента сети.

3. Способ flo. п. 1, отличающийся тем, что в качестве контролируемой электрической величины используют фазный ток поврежденного элемента сети.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве контролируемой электрической величины используют компенсированное напряжение U,— — I,Z (/=А, В, С), где (с „(;— фазные напряжение и ток поврежденного элемента сети; Z ° — - заданное сопротивление компенсапии.

1417094 д иг2

Составитель Л. Васькова

Редактор A. Лежнина Текред И. Верес Кор рект о р М. П ожо .

Заказ 4073/52 Тираж (>5() Подписное

ВНИИПИ Государственного комитсга СССР по делам изобретений q открытий ! 13035, Москва, Ж вЂ” -35, Раугпскан наб., д. 4/5

Производств< HH()-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4