Способ фиксации расстояний до мест коротких замыканий для сети с изолированной нейтралью и устройство для его осуществления

 

Изобретение может быть использовано для обнаружения мест повреждения на линиях, входящих в состав распределительной сети с изолированной нейтралью, при всех видах короткого замыкания, включая двойные замыкания на землю, без использования фильтров тока нулевой последовательности. Цель изобретения - повышение точности и достоверности фиксации расстояний до мест двойных замыканий на землю. Для определения реактивного сопротивления поврежденного участка линии, пропорционального расстоянию до места замыкания, формируются векторные значения разности аварийных токов контролируемых фаз и токов нагрузки и вычисляются отношения реактивной составляющей фазного напряжения поврежденных фаз либо реактивной составляющей линейного напряжения между поврежденными фазами к полученной векторной разности, причем выбор того или другого варианта отношений и соответствующих коэффициентов пропорциональности определяется в зависимости от связи между моментом появления напряжения нулевой последовательности (U 0) и моментом включения высоковольтного выключателя. Устройство, реализующее способ, позволяет выявить режим двойного замыкания на землю и его вид на одной или разных линиях без использования фильтров тока нулевой последовательности. Запоминание амплитуды и фазы токов нагрузки в доаварийном режиме осуществляется с помощью высокодобротных частотных фильтров. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4424336/24-21 (22) 10.05.88 (46) 23.07.90. Бюл. № 27 (71) Украинское отделение Всесоюзного государственного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института Сельэнергопроект" (72) В.H..Аронсон, Ж.П.Гейдерман, В.П,Горишный, А,A.Æåðåá и А.П.Кузнецов (53) 621.316.925(088.8) (56) Гельфанд Я.С. Релейная защита распределительных сетей. — M

Энергоатомиздат, 1987, с,268.

Авторское свидетельство СССР

¹ 57773, кл. С 01 R 31/08, 1977. (54) СПОСОБ ФИКСАЦИИ РАССТОЯНИЙ ДО

МЕСТ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ ДЛЯ СЕТИ С

ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУ11ЯСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение может быть использовано для обнаружения мест повреждения на линиях, входящих в состав распределительной сети с изолированной. нейтралью, при всех видах короткого замыкания, включая двойные замыкания на землю, без использования фильтров тока нулевой последовательности. Цель изобретения — повышение точности и

Изобретение относится к электроэнергетике в части методов и средств для обнаружения мест повреждения на линиях электропередачи по параметрам аварийного режима и может быть использовано для определения мест двойных замыканий на землю, происходящих как на одной линии, так и на раз„„SLI„„ I258 А 1 (51)5 G 01 R 31/08

2 достоверности фиксаиии расстояний до мест двойных замыканий на землю. Для определения реактивного сопротивления поврежденного участк» линии, пропорционального расстоянию до места замыкания, формируются векторные значения разности аварийных токов контролируемых фаз и токов нагрузки и вычисляются отношения реактивной составляющей фазного напряжения поврежденных фаз либо реактивной составляющей линейного напряжения между поврежденными фазами к полученной векторной разности, приче.| выбор того или другого варианта отношений и соответствующих коэффициентов пропорциональности определяется в зависимости от связи

Ж между моментом появления напряжения нулевой последовательности (1. ) и моментом включения Bblcc êoâoëüòíoãо выключателя, Устройство, реализующее способ, позволяет выявить режим двойного замыкания на землю и его вид на одной или разных линиях без использования фильтров тока нулевой последовательности. Запоминание амплитуды и фазы токов нагрузки в доаварийном режиме осуществляется с помощью высоко- () добротных частотных фильтров. 2 с.п. Я ф-лы, 1 ил. Оч ных линиях, отходящих от обшей системы шин.

Целью изобретения является повышение точности и достоверности фиксации расстояний до мест двойных замыканий на землю путем устранения влияния тока нагрузки линий и обеспечения правильной фиксации поврежденных ли1580258 ний, а следовательно, и выбора правильных измеряемых параметров расчета расстояния до мест замыкания.

На чертеже представлена схема уст" ройства, реализующего способ фиксации расстояний до мест коротких замыканий.

Сущность способа заключается в том, что для определения реактивного сопротивления поврежденного участка линии, пропорционального расстоянию до места повреждения, формируют векторные значения разности аварийных токов контролируемых фаз и токов на-. грузки и вычисляют отношения реактив ной составляющей фазного напряжения поврежденных фаз либо реактивной со-! ставляющей линейного напряжения между поврежденными фазами к полученной векторной разности, причем выбор того или другого варианта отношений и соответствующих коэффициентов пропорциональности определяется в зависимости от связи между моментом появления напряжения нулевой последовательности и моментом включения вы. соковольтного выключателя.

Способ обеспечивает реализацию следующего соотношения: К111к- 1-пФ где К,К вЂ” коэффициенты пропорцио" нальности;

I — вектор полного тока лиK нии при коротком замыка нии;

I — вектор тока нагрузки в

К доаварийном режиме;

6 .- напряжение, пропорциональное расстоянию до места корсткого замыкания: линейное напряжение между поврежденными фазами в режимах двухфазного короткого замыкания и двойного замыкания на землю на одной линии, напряжение поврежденной фазы при двойном замыкании на землю на разных линиях.

Устройство содержит блок. 1 изме" рения тока линии, ключ 2, частотный полосовой фильтр 3, первый сумматор 4, ключ 5, частотный полосовой ; фильтр 6, настроенный, как и фильтр 3 на частоту пропускания 50 Гц, второй сумматор 7, избиратель 8 токов поврежденных фаз, ключ 9, элемент 10 памяти тока (интегратор), блок 11 де ления, блок 12 отсчета интервала времени, пропорционального реактивному сопротивлению поврежденного участка, блок 13 долговременной памяти, блок 14 индикации, блок 15 управления, логическую схему ИЛИ 16, датчик 17 положения выключателя (сигнальные блокконтакты выключателя), первый блок 18 ограничения длительности импульса, ло

>0, ãè÷åñêóþ схему И 19 совпадения,инвертор 20, логическую схемуИ 21 совпадения, блок 22 максимального напряжения нулевой последовательности, второй блок 23 ограничения длительности им15 .пульсов, избиратель 24 напряжения поврежденных фаз, формирователь 25 реактивной составляющей напряжения, ключ 26, элемент 27 памяти напряжения (интегратор), пусковой орган 28 фа 0 . зы А, логическую схему И 29 совпадения, блок 30 отсчета времени интегрирования, пусковой орган 31 фазы С, блок 32 времени отстройки отдействия циклов автоматического повторного

25 включения (АПВ).

При этом входы блока 1 измерения тока подключаются к вторичным токо" вым цепям фаз А и С присоединения, на которых установлено устройство, а его выходы подключены к первым входам сумматоров 4 и 7 и через ключи 2 и 5 и высокодобротные частотные фильтры (50 Гц) — к вторым входам этих же сум маторов, выходы сумматоров подключены

35 к входам избирателя 8 токов поврежденных фаз. Напряжения фаз А, В, С

ЦД цьО исо подаются на вход избира

Яо теля 24 напряжений поврежденных фаз и к входам блока 22 максимального на40 пряжения нулевой последовательности, выход последнего. подключен к блоку.23 ограничения длительности импульсов, к схеме И 21, к входу второго блока 18 ограничения длительности импуль45 сов подключен выход датчика 17 положения выключателя, выходы блоков 18 и 23 подключены к схеме И 19 и через инвертор 20 — к схеме И 21, выход которой подключен к управляющему входу

50 избирателя 24 напряжений поврежденных фаз, выход которого подключен к входу формирователя 25 реактивной составляющей напряжения, управляющий вход которого подключен к выходу избирателя 8

15 токов поврежденных фаз, выхода указанного избирателя и формирователя 25, реактивной составляющей напряжения че рез ключи 9 и 26 подключены к входам элементов 10 и 27 памяти тока и напряжения, выходы которых подключены к входам блока ll деления, к выходу которого последовательно подключены блок 12 отсчета, блок. 13 долговременной памяти и блок 14 индикации, входы блока 15 управления, сс стоящего из пусковых органов 28, 31 фаз А и С, схемы И 29, блока 30 отсчета времени интегрирования и блока 32 времени отстройки от действия

АПВ, подключены к выходам блока 1 измерения тока, а выходы блока 15 управления — к управляюшим входам клю— чей 2,5 и 9,26, а также к первому входу схемы ИЛИ 16, второй вход которой подключен к выходу схемы И 19, а выход — к управляющему входу блока 13 долговременной памяти.

Устройство работает следующим образом.

На выходах блока 1 измерения тока формируются напряжения, пропорциональные токам в фазе А и С линии

К Т,,, К ? . Высокодобротные частотные фильтры 3 и 6 служат для кратковременного запоминания (на время порядка 2-3 периодов напряжения частоты

50 Гц) амплитуды и фазы входного тока нагрузки доаварийного режима. На их выходах формируются напряжения, пропорциональные токам нагрузки в фазах В и С линии К I н, К I H . Сумматоры 4 и 7 служат для формирования в режиме короткого замыкания напряжений, пропорциональных разности векторов полных токов в фазах А и С при коротком замыкании (К .Т ) и гекторов токов нагрузки в этих же фазах в доаварийном режиме (К Т„), т.е. соответственно напряжений

Избиратель 8 токов поврежденных фаз обеспечивает выделение на выходе напряжений, пропорциональных токам поврежденных фаэ (Uä< или б ) или их разности (II — I) ) в зависимости от вида повреждения.

Элементы 17-21 служат для выявления режима двойного замыкания на землю и определения его вида — замыкание на одной линии или на разных линиях, присоединенных к однсй секции шин подстанции.

На выходе схемы И 19 сигнал логической единицы "Аl" формируется при выполнении условий

A1 =- В U

1 где  — импульс заданной длительности на выходе блока 18, сформированный при включении выключателя;

Ф

U — импуль с э аданной длительно с-. ти на выходе блока 23, сформированный при срабатывании

10 органа максимального напряжения нулевой последовательности.

Указанные условия выполняются при возникновении режима двойного замыкания на землю на одной линии. В этом случае сигналом логической единицы на выходе схемы ИЛИ 16 подается команда на разрешение записи информации в блок 13 памяти до истечения времени отстройки от действия AIIB.

Сигнал логической единицы "А2" на выходе схемы И 21 появляется при выполнении условия где U — сигнал логической единицы на выходе блока 22 максимального напряжения нулевой последовательности, появляющейся при его срабатывании.

Укаэанные условия выполняются в режиме двойного замыкания на землю разных линиях. В этом случае сигналом

"А2" на управляющем входе избирателя 24 подается команда на подключение

35 к выходу избирателя напряжения поврежденной фазы.

Избиратель 24 напряжений поврежденных фаэ обеспечивает выделение на выходе напряжения, пропорционального рас40 стоянию до места короткого замыкания

U линейных напряжений между поврежденными фазами при всех видах междуфазных коротких замыканий и двойном замыкании на землю на одной линии или

45 напряжения поврежденной фазы в режиме двойного замыкания на землю на разных линиях. Формирователь 25 служит для выделения реактивной составляющей выходного напряжения избирателя U sing.

К

50 Элементы 10 и 27 служат для кратковременного запоминания выходного напряжения избирателя тока поврежденных фаз (К (i„- i„)l и выходного напряжения формирователя 25 I,1 „ sing j.

Блок 11 деления формирует на выходе интервал времени, пропорциональный отношению выходных напряжений, кото,рые и определяют реактивное сопротивление поврежденного участка линии

1580258

I К 0кз1пЧ (t =Х = — - — —--л- К, .(1„- I„)I

Отсчет этого интервала времени,запоминание его величины и ее индикация выполняются элементами 12-14. При этом блок индикаций отражает информацию о величине Х непосредственно в километрах для алюминиевых v сталеалюминиевых проводов различных марок, l0

В исходном состоянии пусковые органы устройства не сработаны, ключи 9 и 26 отключены, напряжения на выходах интеграторов равны нулю,При возникновении короткого замыкания срабатывают пусковые органы устройства в фазах А (28)или С (31) или оба органа в зависимости от вида повреждения, а также блок 15 управления, который управляет работой избирателей 8 и 24 и ключей 2,5 и 9,26.

Ключи 2 и 5 размыкаются, при этом на выходе сумматоров 4и 7 формируются напряжения, пропорциональные разности полных токов при коротком замыка- 25 нии и токов нагрузки доаварийпого режима U<>, U z< соответственно. Одно из указанных напряжений или их разность в зависимости от вида повреждения выделяются на выходе избирате- 30 ля 8. На выходе избирателя 24 при этом выделяется линейное напряжение между поврежденными фазами при отсутствии сигнала "А2" или напряжение поврежденной фазы при наличии сигнала "А2" на выходе схемы 21.

При первом замере в случаях всех видов двойных замыканий на землю на выходе схемы И 21 появляется сигнал логической единицы "А2", так как

40 имеет место срабатывания органа 22 максимального напряжения нулевой последовательности при наличии сигнала логической единицы на выходе инвертора 20 (так как выключатель включен, отсутствует импульс на выходе формирователя .18, сигнал на выходе схемы 19 равен логическому нулю).

Ключи 9 и 26 осуществляют коммутации в цепи интегратора: они замыка- 50 ются.по истечении времени порядка

0,04 с после срабатывания пусковых органов с целью отстройки от апериодической составляющей в токе и на" пряжении линии и удерживаются в замк 55 нутом состоянии s течение времени порядка 0,06 с таким образом, чтобы обеспе"ить запоминание интеграторами напряжений, пропорциональных току и реактивной составляющей напряжения, до отключения выключателя линии от действия защиты. После размыкания ключей 9 и 26 выходные напряжения интеграторов подаются на входы преобразователя 11, на выходе которого формируется интервал времени, пропорциональный реактивному сопротивлению поврежденного участка линии, который отсчитывается блоком 12. Запоминание отсчитанного значения Ь = Х д блоком 13 долговременной памяти происходит после появления сигнала разрешения записи на его управляющем входе, т.е, после истечения времени действия циклов АПВ выключателей линии и появления сигнала логической единицы на выходе схемы И 19. В случае возникновения режима двойного замыкания на землю на одной линии после первого повторного включения выключателя на выходе схемы И 19 появляется сигнал логической единицы "Аl", а на выходе схемы И 21 — сигнал логического нуля, При этом на выходе избирателя 24 напряжений выделяется напряжение поврежденной фазы, а на выходе схемы

ИЛИ 16 появляется сигнал логической единицы, обеспечивая разрешение работы блока 13 памяти.

Таким образом, обеспечивается правильный замер величины Х при всех видах повреждений, При всех видах коротких замыканий на выходе избирателя токов устанавли" вается напряжение, пропорциональное

К (I I ), а на выходе избирателя напряжений К (1;д- Бс) независимо от наличия или отсутствия сигнала управления "А2"

При двухфазных коротких замыканиях между фазами АВ или ВС на выходе избирателя токов формируются соответственно напряжения К ?А или (-K Iñ» а на выходе избирателя напряжений

0д — Пв соответственно К -- †-- или

1-1 ь Uñ

2

При двойном замыкании на землю на разных линиях на выходе избирателя 8 устанавливается напряжение К Ip npu повреждении на линии, к которой под.ключено устройство, фазы А или (-К I ) при повреждении фазы С.

Таким образом, способ и устройство обеспечивают выполнение правильного замера при всех видах коротких замыка158!)258

10 ний, включая двойные замыкания «а землю беэ использования фильтров тока нулевой последовательности. Поэтому предложенные решения могут быть использованы во всех случаях выполнения устрой"тв релейной защиты и авто. .атики, реагирующих на величину сопротивления поврежденного участка, в распределительных сетях на линиях, оборудованных двумя трансформаторами тока.

При этом не требуется установка дополнительного оборудования — трансформаторов тока на объекте.

15 формула изобретения

1. Способ фиксации расстояний до мест коротких замыканий для сети с изолированной нейтралью, основанный на измерении токов линии, выделении токов поврежденных фаз иих запоминании, выделении реактивной составляю— щей линейного напряжения между поврежденными фазами и ее запоминании, 25. преобразовании отношения указанных запоминаемых величин в интервал времени, пропорциональный величине реактивного сопротивления поврежденного участка линии, отсчета величины этого gp интервала времени, его длительном запоминании и индикации при условии истечения к моменту возникновения аварийного режима времени подготовки, отсчитываемого от момента предыдущей фиксации расстояния и превьш|ающего время циклов, автоматического повторного включения, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности и достоверности фиксации линии 40 и расстояний при двойных замыканиях на землю, дополнительно запоминают амплитуду .и фазу тока нагрузки в каждой из контролируемых фаз линии в доаварийном режиме, векторно вычитают 45

его из тока собственной фазы в момент наступления режима короткого замыкания, указанные векторные разности используют в качестве исходных токов для формирования токов по50 врежденных фаз, дополнительно из контролируемых напряжений выделяют составляющую нулевой последовательности, в момент возникновения составляющей нулевой последовательности в контролируемых напряжениях и в момент включе55 ния выкоковольтного выключателя формируют импульсы ограниченной длительности, по отсутствию совпадения которых во времени при наличии напряжения нулевой последовательности в контролируемых напряжениях линии выявляют режим двойного замыкания на землю на разных линиях, переходят в этом случае от формирования реактивной со тавляюшей линейного напряжения между поврежденными фазами к формированию реактивной составляющей ф;зного напряжения повреждаемой фазы и формируют соответствующий этому режиму коэффициент пропорциональности в цепях напряжения, а по совпадению во времени укаэанных импульсов выявляют режим двойного замыкания на землю на одной линии и независимо от прохождения времени подготовки непосредственно после наступления аварийного режима осуществляют длительное запоминание и индикацию величины интервала времени,пропорционального реактивному сопротивлению поврежденного участка линии, для определения которого использована реактивная составляющая линейного напряжения между поврежденными фазами.

2. Устройство фиксации расстояний до мест коротких замыканий в сети с изолированной нейтралью, содержащее блок измерения токов линии, избиратель токов поврежденных фаз с присоединенными к его выходу последовательно ключем и элементом памяти тока, избиратель напряжений поврежденных фаз с присоединенными к его выходу последовательно формирователем реактивной составляющей напряжения, ключом и элементом памяти напряжения, блок деления с последовательно присоединенными к его выходу блоками отсчета интервала времени, долговременной памяти и индикации, а также блок управления, входы которого присоединены к выходам блока измерения токов линии, первый .выход — к управляющим входам ключей в цепи запоминающих элементов тока и напряжения, причем к входам избирателя напряжений поврежденных фаз подводятся напряжения фаз А, В и С, управляющий вход формирователя реактивной составляющей напряжения присоединен к выходу избирателя токов, а входы органа деления — к выходам запоминающих элементов тока и напряжения, отличающее с я тем, что, с целью повьш ения точности и достоверности фиксации поврежденнной линии и расстояний до мест двойного замыкания на землю дополнительно введе1580258!

2 ны первый и второй частотные фильтры с ключами на входе, первый и второй сумматоры, датчик положения высоковольтного выключателя, первый и второй

Ю

5 блоки ограничения длительности импульса, первая и вторая логические схемы совпадения, инвертор и логическая схема ИЛИ, причем сигнальные входы ключей, установленных на входах первого и 0 второго частотных фильтров, присоединены соответственно к выходам фаз А и С блока измерения тока линии, их 7 управляющие входы объединены и присоединены к третьему входу блока управления, инвертирующие выходы первого и второго частотных фильтров присоединены к первым входам соответственно первого и второго сумматоров, вторые входы которых присоединены соответственно к выходам фаз А и С блока измерения. тока линии, а к выходам присоединены соответствующие входы избирателя поврежденных фаз, к выходу датчика положения высоковольтного выключателя последовательно присоединены первый блок ограничения длительности импульса, первый вход первой логической схемы совпадения, к выходу блока максимального напряжения нулевой последовательности последовательно присоединены второй блок ограничения длительности импульса и второй вход первой логическдй схемы совпадения, к выходу которой последовательно присоединены инвертор и первый вход второй логической схемы совпадения, второй вход которой присоединен к выходу блока максимального напряжения нулевой последовательности, а выход — к входу изменения режима избирателя напряжений поврежденных фаз, первый вход логической схемы

ИЛИ присоединен к выходу первой логической схемы совпадения, ее второй вход присоединен к второму выходу блока управления, а выход — к входу разреше-. ния записи блока долговременной памяти.