Способ дифференциально-фазной защиты линии электропередачи

 

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к защитам линии электропередачи (ЛЭП). Технический результат заключается в том, что способ позволяет при обнаружении неисправности цепей вторичного напряжения сохранять защиту в работе на линиях, длина L которых лежит в пределах Lпp≤L<2Lпp, где Lпp - предельная длина, определяемая для каждого класса ЛЭП по условию селективности защиты. Способ характеризуется тем, что на каждом конце линии электропередачи устанавливают порог пуска защиты на отключение и порог полной манипуляции высокочастотного (ВЧ) сигнала, компенсируют емкостные токи в составе пускового тока защиты и тока манипуляции высокочастотного сигнала, контролируют цепи вторичного напряжения и блокируют компенсацию емкостных токов на том конце линии электропередачи, где обнаружена неисправность цепей вторичного напряжения. Для линий с L≥2Lпp при блокировании компенсации емкостных токов повышают порог полной манипуляции ВЧ-сигнала и/или порог пуска защиты на отключение. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Область техники

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к защитам линии электропередачи (ЛЭП).

Уровень техники

Известен способ дифференциально-фазной защиты ЛЭП [1], основанный на сравнении фаз токов, сформированных на концах защищаемой линии. Информация о фазе тока, сформированного на противоположном конце линии, переносится с помощью манипулированного током высокочастотного (ВЧ) сигнала.

Формирование токов включает компенсацию составляющей, обусловленной емкостной проводимостью ЛЭП.

В процессе компенсации участвуют цепи вторичного напряжения, исправность которых контролируют. При неисправности цепей вторичного напряжения компенсация не соответствует емкостным токам ЛЭП и, во избежание неселективной работы, действие защиты на отключение блокируют.

Способ [1] выбран в качестве прототипа. Его недостаток - выведение защиты из действия на время устранения неисправности цепей вторичного напряжения, участвующих в формировании тока компенсации, что понижает надежность защиты линии.

Задача изобретения - исключить необходимость выведения защиты из действия при неисправности цепей вторичного напряжения.

Из уровня техники известно [2], что вышеописанный процесс компенсации емкостных токов не требуется, если длина L линии меньше Lпр - предельной длины, определяемой для каждого класса ЛЭП по условию селективности защиты. Поэтому поставленная задача актуальна для защиты ЛЭП, длина L которых равна или превышает Lпp.

Раскрытие изобретения

Предметом изобретения является способ дифференциально-фазной защиты ЛЭП, характеризующийся тем, что на каждом конце ЛЭП устанавливают порог пуска защиты на отключение и порог полной манипуляции высокочастотного сигнала, компенсируют емкостные токи в составе пускового тока защиты и тока манипуляции высокочастотного сигнала, контролируют цепи вторичного напряжения и блокируют компенсацию емкостных токов на том конце ЛЭП, где обнаружена неисправность цепей вторичного напряжения.

Это позволяет при обнаружении неисправности цепей вторичного напряжения сохранять защиту в работе на линиях, длина которых лежит в пределах Lпр<L<2Lпр

- повышение порога полной манипуляции ВЧ-сигнала;

- повышение порога пуска защиты на отключение.

Повышение порогов производят в соответствии с величиной недокомпенсированного емкостного тока ЛЭП.

Это позволяет расширить область применения изобретения на ЛЭП длиной L>2Lпр.

Осуществление изобретения

Осуществление способа с учетом его развития иллюстрирует представленная блок-схема функционирования полукомплекта защиты, установленного на каждом конце линии.

Блок-схема содержит следующие функциональные блоки:

формирователь токов - 1;

орган пуска защиты на отключение - 2;

орган сравнения фаз токов по концам защищаемой ЛЭП - 3;

орган пуска ВЧ-сигнала - 4;

блок установки порога полной манипуляции - 5;

ВЧ-приемник - 6;

ВЧ-передатчик - 7;

блок контроля цепей напряжения - 8.

Функции блоков 1, 2, 3, 4, 5 и 8 могут быть реализованы программно на микропроцессорном терминале, входящем в состав полукомплекта дифференциально-фазной защиты, устанавливаемого на каждом конце линии.

Способ осуществляют следующим образом.

Формирователь 1, используя значения вторичных фазных токов I_A, I_Б, I_С и вторичных напряжений ("звезда"), UΔ ("разомкнутый треугольник"), формирует пусковой ток защиты _пуска и ток манипуляции ВЧ-сигнала I_{манипуляции} (далее “токи защиты”).

Вторичные фазные токи содержат составляющие емкостных токов линии. Для обеспечения селективности защиты линий (с длиной L, равной или превышающей Lпр) соответствующие составляющие в составе токов защиты компенсируют. (При этом на каждой стороне ЛЭП компенсируют емкостные токи, приходящиеся на половину длины линии).

Компенсацию осуществляют с использованием вторичных напряжений UΔ. Исправность вторичных цепей напряжения, участвующих в компенсации, контролируют в блоке 8.

Более подробно принципы и средства компенсации емкостных токов, применяемые в дифференциально-фазной защите ЛЭП, описаны в [1].

От блока 1 в блоки 2 и 4 поступает величина пускового тока защиты, а в блок 5 - величина тока манипуляции ВЧ-сигналом. Эти величины не содержат составляющей емкостных токов, которая скомпенсирована вышеописанным образом.

Пусковой ток сравнивается в блоке 2 с порогом пуска защиты на отключение, а в блоке 4 - с порогом пуска ВЧ-сигнала. Если пусковой ток превышает порог пуска ВЧ-сигнала, установленный в блоке 4, то из блока 4 в передатчик 7 поступает сигнал, под действием которого передатчик 7 выдает в линию ВЧ-сигнал, манипулированный сигналом, поступающим из блока 5.

Манипуляция сигнала осуществляется следующим образом. В те моменты времени, когда мгновенное значение тока манипуляции положительной полярности превышает порог манипуляции, установленный в блоке 5, передатчик 7 прерывает посылку ВЧ-сигнала в линию. Первоначально порог манипуляции устанавливают в виде некоторого положительного значения, исходя из отсутствия в токе манипуляции составляющей емкостных токов линии.

Манипулированный таким образом ВЧ-сигнал передается полукомплекту защиты, установленному на противоположном конце линии, а также вместе с манипулированным ВЧ-сигналом противоположного полукомплекта поступает через ВЧ-приемник 6 в блок 3, осуществляющий сравнение фаз.

Превышение пусковым током, сформированным в блоке 1, порога пуска, установленного в блоке 2, разрешает действие защиты на отключение ЛЭП при соответствующем результате сравнения фаз в блоке 3.

При отсутствии КЗ или внешнем КЗ по отношению к защищаемой ЛЭП фазы токов манипуляции, формируемых противоположными полукомплектами защиты, таковы, что паузы двух манипулированных ВЧ-сигналов, поступающих в блок 3, в основном не накладываются друг на друга. При этом длительность паузы в суммарном ВЧ-сигнале, поступающем от приемника 6 в блок 3, не превышает установленного угла блокировки защиты.

При КЗ на защищаемой ЛЭП фазы токов противоположных полукомплектов таковы, что паузы двух манипулированных ВЧ-сигналов, поступающих в блок 3, в основном накладываются друг на друга, что приводит к возникновению в суммарном ВЧ-сигнале паузы, превышающей угол блокировки защиты, установленный в блоке 3.

Более подробно процесс работы дифференциально-фазной защиты в части, совпадающей с прототипом, описан в [1].

Из-за неисправности цепей вторичного напряжения, участвующих в формировании токов в блоке 1, эти токи формируются неверно (компенсация не соответствует емкостным токам линии), что может привести к неселективной работе или отказу защиты.

В соответствии с предлагаемым способом защиты при обнаружении неисправности цепей вторичного напряжения компенсация блокируется, для чего блок 8 выдает управляющий сигнал 9 "Блокировка при неисправности цепей напряжения" в блок 1 (в отличие от прототипа, в котором сигнал 9 поступает из блока 8 только в блок 2, запрещая действие защиты на отключение).

В блоке 1 управляющий сигнал 9 блокирует процесс компенсации емкостных токов. Пусковой ток и ток манипуляции в этом случае формируются блоком 1 без компенсации емкостных токов линии.

Это, как показывают расчеты, позволяет независимо от вида неисправности вторичных цепей напряжения сохранить селективность действия защиты, если длина L не превышает 2Lпр.

В результате действие защиты сохраняется (хотя и с уменьшенным запасом селективности), а не блокируется, как в прототипе.

Для ЛЭП, длина которых L≥2Lпр, управляющий сигнал 9 используют для повышения ранее установленного порога полной манипуляции ВЧ-сигнала в блоке 5, тем самым, сокращая паузу в манипулируемом ВЧ-сигнале передатчика 7.

В этом же случае (L≥2Lпp) сигнал 9 может быть использован для повышения ранее установленного в блоке 2 порога пуска защиты на отключение.

Значение повышенных порогов полной манипуляции и пуска защиты на отключение рассчитывают, исходя из условий селективности с учетом недокомпенсированной части тока, обусловленного емкостной проводимостью защищаемой ЛЭП.

На противоположном конце ЛЭП соответствующее увеличение порога пуска защиты на отключение выполняют, воздействуя на блок 2 по входу 10. Это может осуществляться вручную (по команде диспетчера системы), либо автоматически (с использованием передачи команды по каналам противоаварийной автоматики [3]).

Возврат защиты в исходное состояние после восстановления цепей вторичного напряжения осуществляется аналогично (по сигналу 9 - с одной стороны ЛЭП и по входу 10 - с другой).

Таким образом, использование изобретения позволяет повысить надежность функционирования дифференциально-фазной защиты путем сохранения ее в работе при нарушениях цепей вторичного напряжения.

Источники информации

1. В.В.Кочетов, Е.Д.Сапир и Г.Г.Якубсон. Наладка и эксплуатация релейной части дифференциально-фазных высокочастотных защит линии 400-500 кВ. (ДФЗ-401 и ДФЗ-403). М.: Госэнергоиздат, 1962.

2. Дони Н.А., Левиуш А.И., Тонких Е.В., Ужегов В.Т. О предельных длинах ВЛ, защищаемых ДФЗ без устройства компенсации емкостных токов//Электрические станции, 2003, №2.

3. Г.В.Микуцкий, B.C.Скитальцев. Высокочастотная связь по линиям электропередачи. М.: Энергоатомиздат, 1967.

Формула изобретения

1. Способ дифференциально-фазной защиты линии электропередачи, характеризующийся тем, что на каждом конце линии формируют пусковой ток защиты и ток манипуляции высокочастотного сигнала с компенсацией в их составе емкостных токов, контролируют цепи вторичного напряжения и блокируют компенсацию емкостных токов на том конце линии электропередачи, где обнаружена неисправность цепей вторичного напряжения, сравнивают пусковой ток защиты с порогом пуска высокочастотного сигнала и при соответствующем результате сравнения передают на противоположный конец линии высокочастотный сигнал, прерываемый по результатам сравнения тока манипуляции с порогом полной манипуляции, сравнивают фазы токов манипуляции, сформированных на противоположных концах линии, и при превышении пусковым током защиты порога пуска защиты на отключение и соответствующем результате сравнения фаз разрешают действие защиты на отключение.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при блокировании компенсации емкостных токов повышают порог полной манипуляции.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при блокировании компенсации емкостных токов повышают порог пуска защиты на отключение.

РИСУНКИРисунок 1