Способ дистанционного контроля функционирования коммутационных аппаратов сети трансформаторных подстанций

 

Использование: в схемах контроля функционирования коммутационных аппаратов трансформаторных подстанций. Сущность изобретения: в способе дистанционного контроля функционирования коммутационных аппаратов сети трансформаторных подстанций, при котором осуществляют контроль токов в проводах линии электропередачи у головного выключателя, фиксируют моменты времени прохождения контролируемым током первой уставки, равной наименьшему значению токов срабатывания защит, действующих на включение короткозамыкателей подстанций, второй уставки, равной наименьшему значению тока срабатывания защиты, действующей на отключение головного выключателя, и обращения контролируемого тока в нуль, сигнал о срабатывании короткозамыкателя формируют , если интервал времени между моментами прохождения контролируемым током первой и второй уставок находится в диапазоне от наименьшего до наибольшего значений времени срабатывания защит, действующих на включение короткозамыкателей подстанций, а интервал времени междумоментамипрохождения контролируемым током второй уставки и обращения его в нуль не превышает наибольшего значения времени срабатывания защиты, действующей на отключение головного выключателя, сигнал об отключении отделителя формируют, если значение контролируемого тока по истечении интервала времени, равного сумме наибольшего значения выдержки времени АПВ головного выключателя и времени завершения переходного процесса в сети после АПВ, не превышает первой уставки, измеряют входное сопротивление линии, которое сравнивают с группой значений сопротивлений петель КЗ от головного выключателя через короткозамыкатели подстанций, и по значению сопротивления петли КЗ, совпадающему с измеренным значением входного сопротивления линии, формируют сигнал об аварийно отключившейся подстанции. 2 ил. сл С VI VI 00 00 о Os

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Н 02 J 13/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4789241/07 (22) 07.02.90 (46) 30.11.92, Бюл, N 44 (71) Московский институт инженеров сельскохозяйственного производства им.

В.П.Горячкина

{72) Н.M.Çóëü, M.В.Козлов, В.Г.Гловацкий и

А.fl.Êóýíåöoâ (56) Авторское свидетельство СССР

N 692001, кл. Н 024 13/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

N 1171903, кл. H 02Д 13/00, 1985.

Гогичайшвили П.Ф, Подстанция без выключателей на высшем напряжении. М.: Высшая школа, 1965.

Гловацкий В.Г. и др. Использование методов дистанционного определения мест повреждения в секционированных распределителях. — Электрические подстанции, 1978, М 6. (54) СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ КОММУТАЦИОННЫХ АППАРАТОВ СЕТИ

ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ (57) Использование: в схемах контроля функционирования коммутационных аппаратов трансформаторных подстанций. Сущность изобретения: в способе дистанционного контроля функционирования коммутационных аппаратов сети трансформаторных йодстанций, при котором осуществляют контроль токов в проводах линии электропередачи у головного выключателя, фиксируют моменты времени прохождения контролируемым током первой уставки, равИзобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для контроля функционирования коммута„„SU „„1778866 А1 ной наименьшему значению токов срабатывания защит, действующих на включение короткозэмыкателей подстанций, второй уставки, равной наименьшему значению тока срабатывания защиты, действующей на отключение головного выключателя, и обращения контролируемого тока в нуль. сигнал о срабатывании короткозамыкателя формируют, если интервал времени между моментами прохождения контролируемым током первой и второй уставок находится в диапазоне от наименьшего до наибольшего значений времени срабатывания защит, действующих на включение короткозамыкателей подстанций, а интервал времени между моментами прохождения контролируемым током второй устэвки и обращения его в нуль не превышает наибольшего значения времени срабатывания защиты. действующей нэ отключение головного выключателя, сигнал об отключении отделителя формируют, если значение кон тролируемого тока по истечении интервала времени, равного сумме наибольшего значения выдержки времени АПВ головного выключателя и времени завершения переходного процесса в сети после АПВ, не превышает первой уставки, измеряют входное сопротивление линии, которое сравнивают с группой значений сопротивлений петель К3 от головного выключателя через короткозамыкатели подстанций. и по значению сопротивления петли К3, совпадающему с измеренным значением входного сопротивления линии, формируют сигнал об аварийно отключившейся подстанции. 2 ил. ционных аппаратов подстанций без выклю-. чателей на стороне высшего напряжения.

Известен способ получения информа1778866 ции. в начале линии электропередачи об аварийном отключении секционирующего аппарата при коротком замыкании (КЗ) на секционируемом участке путем совместного анализа бросков тока КЗ и сигналов о положении головного выключателя линии после прохождения бросков тока, Однако известный способ не позволяет получать информацию о функционировании коммутационных аппаратов подстанций электрической сети, а именно короткозамыкателей и отделителей.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ получения информации об аварийном изменении положения секционируощего аппарата путем контроля бросков тока КЗ и измерения длительности этих бросков, сравнения измеренных параметров с заданными в цикле автоматического повторного включения (АПВ).

Недостатком этого способа является невозможность определения номера аварийно отключившейся подстанции, на которой сработал короткозамыкатель и отключился отделитель.

Целью изобретения является повышение оперативности выявления аварийно отключившейся трансформаторной подстанции, на которой сработал короткозамыкатель и отключился отделитель.

Цель достигается тем, что в способе дистанционного контроля функционирования коммутационных аппаратов подстанций электрической сети фиксируют моменты времени прохождения контролируемым током первой уставки, равной наименьшему значению токов срабатывания защит, действующих на включение короткозамыкателей подстанций, второй уставки, равной наименьшему значению тока срабатывания защиты, действующей на отключение головного выключателя, и обращения контролируемого тока в нуль. при этом сигнал о срабатывании короткозамыкателя форми1 руют, если интервал времени между моментами прохождения контролируемым током первой и второй уставок находится в диапазоне от наименьшего до наибольшего значений времени срабатывания защит, действующих на включение короткозамыкателей подстанций, и интервал времени между моментами прохождения контролируемым током второй уставки и обращения его в нуль не превышает наибольшего значения времени срабатывания защиты, действующей на отключение головного выключателя, сигнал об отключении отделителя формируют, если значение контролируемого тока

10

40

50 в нуль, при этом сигнал о срабатывании короткозамыкателя формируют, если интервал времени между моментами прохождения контролируемым током первой и второй уставок находится в диапазоне от наименьшего до наибольшего значений времени срабатывания защит, действующих на включение короткозамыкателей подстанций, и интервал времени между моментами прохождения контролируемым током второй уставки и обращения его в нуль не превышает наибольшего значения времени срабатывания защиты, действующей на отключение головного выключателя.

Известны технические решения, в которых получают информацию о положении головного выключателя линии после прохождения бросков тока, однако не известны способы, 8 которых факт отключения отделителя устанавливают, если значение контролируемого тока по истечении интервала времени, равного сумме наибольшего по истечении интервала времени, равного сумме наибольшего значения выдержки времени АПВ голо— вного выключателя и. времени завершения переходного процесса в сети после АПВ, считая от момента времени обращения контролируемого тока в нуль, не превышает первой уставки, при этом в течение интервала времени превышения контролируемым током второй уставки измеряют входное сопротивление линии электропередачи, которое сравнивают с группой значе. ний сопротивлений петель короткого замыкания от головного выключателя через короткозамыкатели подстанций, и Ilo значению сопротивления петли короткого замыкания, совпадающему с измеренным значением входного сопротивления линии электропередачи, формируют сигнал об аварийной отключившейся трансформаторной подстанции, на которой сработал короткоэамыквтель и отключился отделитель.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что, с целью повышения оперативности выявления аварийно отключившейся подстанции, на которой сработал короткозамыкатель и отключился отделитель, фиксируют моменты времени прохождения контролируемым током первой уставки, равной наименьшему значению токов срабатывания защит, действующих на включение короткозамыкателей подстанций, второй уставки, равной наименьшему значению тока срабатывания защиты, действующей на отключение головного выключателя, и обращения контролируемого тока

1778866

10

20

40

55 значения выдержки времени АПВ головного выключателя и времени завершения переходного процесса в сети после АПВ, считая от момента времени обращения контролируемого тока в нуль после первого броска тока К3, не превышает наименьшего значения токов срабатывания защит, действующих на включение короткоэамыкателей подстанций. Известны технические решения, в которых измеряют сопротивление петли КЗ, однако нигде не измеряют входное сопротивление линии в течение интервала времени превышения контролируемым током наименьшего значения тока срабатывания защиты, действующей на отключение головного выключателя, которое сравнивают с группой значений сопротивлений петель КЗ от головного выключателя через короткозамыкатели подстанций, и по значению coripoтивления КЗ, совпадающему с измеренным значением входного сопротивления линии, формируют сигнал о номере аварийно отклю-, чившейся подстанции, на которой сработал короткоэамыкатель и отключился отделитель.

Широкое распространение в электрических сетях получили подстанции упрощенного типа, т,е. подстанции без выключателей на стороне высшего напряжения. При этом за счет отсутствия выключателей на стороне высшего напряжения, сокращения сроков строительства существенно снижаются капитальные затраты на сооружение и расходы на эксплуатацию подстанций. Наиболее простыми подстанциями без выключателей на стороне высшего напряжения являются подстанции с головными выключателями в начале питающей линии. Отключение поврежденного трансформатора производится в период бестоковой паузы АПВ головного выключателя. Напряжение на линии восстанавливается после обратного включения головного выключателя.

В случае внутреннего повреждения трансформатора или К3 íà его выводах, когда значение броска тока недостаточно для срабатывания релейной защиты головного выключателя линии, факт включения короткозамыкателя можно установить по факту резкого увеличения значения броска тока в интервале от наименьшего до наибольшего значений времени срабатывания защит, действующих на включение короткозамыкателей подстанций, и резкому снижению значения броска тока до нуля за время, не превышающее наибольшего допустимого времени срабатывания защиты, действующей на отключение головного выключателя, так KBK при включении короткоэамыкэтеля производится искусственное КЗ на линии с целью отключения головного выключателя линии.

На фиг.1 представлена схема контролируемой линии и устройства контроля для реализации предлагаемого способа; на фиг.2 — временная диаграмма изменения токов в контролируемсй линии при КЗ на

ОднОЙ иэ подстанциЙ линии.

Контролируемая линия (фиг.1) имеет головной выключатель 1 и питает две трансформаторные подстанции с отделителями 2 и короткозамыкателями 3 и трансформаторами 4 и 5. Устройство контроля 6 подклю чено к трансформаторам тока 7 и трансформаторам напряжения 8, Схема устройства контроля содержит: блок входных преобразователей (БВП) 9, блок входных аналоговых фильтров (БАФ) 10, блок задания установок (БЗУ) 11, блок аналогового мультиплексора (БАМ) 12, аналого-цифровой преобразователь (АПЦ) 13, микропроцессорный блок (МП) 14, интерфейс ввода (ИВ) 15, дешифратор адреса (ДА) 16, генератор тактовых импульсов (ГТС) 17, центральный процессор (ЦП) 18, блок управления режимами работы (БУР) 19, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 20, системный контроллер (СК) 21, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 22, блок индикации (БИ) 23, интерфейс вывода (ИИ)

24, дешифратор (ДШ) 25, визуальный индикатор (ИВ) 26, При К3 на подстанции, например в трансформаторе 4 или на его выводах, происходит бросок тока, превышающий наименьшее значение I1 тока срабатывания защиты, действующей на включение короткозамыкателей подстанций (фиг.20, момент

t1). С этого момента времени устройство производит фиксацию изменения тока в интервале времен t1 — t6, равном сумме наибольших допустимых значений выдержек времени защит, действующих на включение короткозамыкателя, и защиты, действующей на отключение головного выключателя.

Факт включения короткозамыкателя устанавливается по резкому увеличению значения броска тока (момент времени tg) сверх наименьшего значения 2 тока срабатывания защиты, действующей на отключение головного выключателя, в диапазоне от наименьшего до наибольшего значения времени срабатывания защит, действующих на включение короткозамыкателей подстанций (tz — с4), и исчезновение тока в течение времени контроля t1 — t6. Фа кт откл юч ения отделителя устанавливают, если значение контролируемого тока по истечении интер1

1778866 вала времени, равного сумме наибольшего допустимого значения выдержки времени

АПВ головного выключателя и времени завершения переходного процесса в сети после ЛПВ t5 — ty, не превышает наименьшего значения тока срабатывания защиты, действующей на включение короткозамыкателя подстанций 11

Устройство контроля для реализации предлагаемого способа (фиг.1) работает следующим образом, БВП 9 преобразует значения вторичных токов и напряжений, полученных от трансформаторов тока 7 и напряжения 8, контролируемой линии, в значения, удобные для согласования с входными цепями устройства контроля 6. БАФ

10 производит предварительную фильтрацию поступающих с выходов БВП 9 сигналов и отстройку от апериодической составляющей. В устройство контроля через БЗУ 11 вводятся уставки: первая уставка, равная наименьшему значению токов срабатывания защит,.действующих на включение короткозамыкателей подстанции; вторая уставка, равная наименьшему значению тока срабатывания защиты, действующей на отключение головного выключателя; временные уставки — наименьшее и наибольшее время срабатывания защит, действующих на включение короткозамыкателей подстанций; наибольшее время срабатывания защиты, действующей на отключение головного выключателя, и сумма наибольшего значения выдержки времени АПВ головного выключателя и времени завершения переходного процесса в сети после АПВ; а тэкже группа значений сопротивлений петель КЗ от головного выключателя через короткозамыкатели подстанций. Введенные в уст-, ройство контроля значения уставок записываются в ОЗУ 22, При превышении контролируемым током значения первой уставки происходит автоматический запуск устройства контроля. БАМ 12 осуществляет поочередную подачу входных величин на АЦП 13. АЦП преобразует значения аналоговых входных величин в цифровой двоичный код, Полученный цифровой код входного сигнала через ИВ 15 поступает в МП 14 и записывается в ОЗУ 22, В ПЗУ 20 хранится программа операций по обработке поступающих данных и последовательность ввода и вывода информации. ГТС 17 задает последовательность тактовых импульсов для формирования управляющих сигналов, синхрониэирующих работу устройства контроля. Управление процессом ввода-вывода и обработки информации осуществляется ЦП 18, ЦП создает последовэтельность синхронизирующих и логических сигналов, которые определяют последовательность срабатывания всех элементов устройства контроля. Управление элементами схемы устройства контроля от ЦП осуществляется через СК21. расширяющий воэможности ЦП. В ы зов соответствующих элементов МП 14 для управления осуществляется с помощью ДА 16. После запуска устройство контроля начинает измерение

10 длительности и значения броска тока (после превышения током значен и я и е р в о и . уста вки). Измерение временных интервалов производится путем счета тактовых импульсов ГТС 17, уклэдывающихся в контролируемый временной интервал. Фиксируется момент времени прохождения контролируемым током значения второй уставки, соответствующее значение которой (в цифровой форме) хранится

50 в ОЗУ 22, а сравнение значений контролируемого тока и второй уставки производится в ЦП 18. Момент времени прохождения током значения второй уставки контролируется в диапазоне от наименьшего до наибольшего значений времени срабатывания защит, действующих на включение короткозамыкателей подстанций. В течение интервала времени превышения контролируемым током второй уставки устройство контроля определяет сопротивление линии электропередачи, которое сравнивается в

ЦП 18 со значениями сопротивлений петель

КЗ от головного выключателя через короткоэамыкатели подстанций, хранящимися в

ОЗУ 22. По совпадению заданного значения входного сопротивления петли КЗ с измеренным значением сопротивления петли КЗ определяют номер аварийно отключившейся подстанции, Контролируется обращение в нуль значения тока в интервале времени между моментами прохождения током второй установки и наибольшим значением времени срабатывания защиты, действующей на отключение головноro выключателя линии, соответствующие значения заданного временного интервала в цифровой форме извлекаются иэ ОЗУ.

Производится измерения длительности бестоковой паузы путем счета тактовых импульсов ГТС 17, укладывающихся в интервал времени, равный сумме наибольшего значе- ния выдержки времени АПВ головного выключателя и времени завершения переходного процесса в сети после АПВ.

Далее в ЦП 18 производится сравнение значения контролируемого тока по истечении заданного интервала времени со значением первой уставки. В случае, если измеренное значение тока не превышает значения пер1778866

10 возвращается в исходное состояние готов- 5 ности к новым срабатываниям. В противном

15

40 вой уставки, фиксируется факт отключения отделителя, При несоответствии контролируемых. входных сигналов вышеописанной последовательности устройство контроля случае результат произведенной ЦП 18 обработки информации о функционировании коммутационных аппаратов подстанций через СК 21, ИИ 24 и ДШ 25 выводится на ИВ

26 в удобной для считывания форме.

В качестве устройства контроля для реализации предлагаемого способа может быть использован микропроцессорный фиксирующий индикатор МФИ, серийный выпуск которых планируется с 1991-1992 года.

Использование заявляемого изобретения позволит повысить надежность электроснабжения потребителей за счет своевременного обнаружения срабатывания коммутационных аппаратов подстанций и аварийных отключений потребителей.

Формула изобретения

Способ дистанционного контроля функционирования коммутационных аппаратов сети трансформаторных подстанций, оборудованных входными отделителями и короткозамыкателями и через общую линию электропередачи подключенных к головному выключателю сети, снабженному устройствами максимальной токовой защиты и

АПВ, при котором осуществляют контроль токов в проводах линии электропередачи у головного выключателя и формирование сигналов о функционировании коммутационных аппаратов по результатам контроля, отличающийся тем, что, с целью повышения оперативности выявления аварийно отключившейся подстанции, на которой сработал короткозамыкатель и отключился отделитель, фиксируют моменты времени прохождения контролируемым током первой уставки, равной наименьшему

35 значению токов срабатывания защит. действующих на включение короткозамыкателей подстанций, второй уставки, равной наименьшему значению тока срабатывания защиты, действующей на отключение головного выключателя, и обращения контролируемого тока в "0", при этом сигнал о срабатывании короткозамыкателя формируют, если интервал времени между моментами прохождения контролируемым током первой и второй уставок находится в дианазоне от наименьшего до наибольшего значений времени срабатывания защит, действующих на включение.коро козамыкателей подстанций, и интервал времени между моментами прохождения контролируемым током второй уставки и обращения его в "0" не превышает наибольшего значения времени срабатывания защиты, действующей на отключение головного выключателя, сигнал об отключении отделителя формируют, если значение контролируемого тока по истечении интервала времени, равного сумме наибольшего значения выдержки времени АПВ головного выключателя и времени завершения переходного процесса в сети после АПВ, считая от момента времени обращения контролируемого тока в "0", не превышает первой уставки, при этом в течение интервала времени превышения контролируемым током второй уставки.измеряют входное сопротивление линии электропередачи, которое сравнивают с группой значений сопротивлений петель короткого замыкания от головного выключателя через короткозамыкатели подстанций, и по значению сопротивления петли короткого замыкания, совпадающему с измеренным значением входного сопротивления линии электропередачи, формируют сигнал о6 аварийно отключившейся трансформаторной подстанции, и на которой сработал короткозамыкатель и отключился отделитель.

1778866

Фиа 1

Ь t 3q 1.6 б

Фиг.Г

Составитель M.Êoçïîâ

Техред М.Моргентал Корректор М.Петрова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4199 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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