Устройство для резервной защиты линий с ответвлениями

Изобретение относится к технике релейной защиты, а именно к резервным защитам линий с ответвлениями. Технический результат заключается в повышении чувствительности резервной защиты линий с ответвлениями путем нескольких последовательных вычитаний векторов тока разных фаз с запоминанием разности предыдущего режима. Для этого устройство содержит три преобразователя тока для фаз А, В, С, коммутатор аналоговых сигналов, элемент ИЛИ, ВРЕМЯ, схему сравнения трех электрических величин, блок работы при трехфазных КЗ, блок блокировки, исполнительный орган, три выключателя, а также введены три линии задержки и шесть вычитателей. 1 ил.

 

Изобретение относится к технике релейной защиты, а именно к резервным защитам линий с ответвлениями.

Известны устройства для резервных защит, содержащие измерительный орган, логическую часть и исполнительный орган - это токовые и дистанционные защиты (Федосеев А.М., Федосеев М.А. Релейная защита электроэнергетических систем, Москва, 1992, 528 с.).

Однако они обладают низкой чувствительностью при защите линий с ответвлениями, когда трансформатор на ответвлении имеет малую мощность, а линия - значительную длину и ток короткого замыкания (КЗ) меньше номинального тока IHOM линии.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для резервной защиты линий с ответвлениями, содержащее первый, второй и третий преобразователи тока для фаз А, В, С, коммутатор аналоговых сигналов, первый вход которого подключен к выходу второго преобразователя тока, а выход - к выходу первого преобразователя тока, элемент ИЛИ, ВРЕМЯ, схему сравнения трех электрических величин, выходом подключенную к первому входу элемента ИЛИ, блок работы при трехфазных КЗ, входами подключенный к выходам первого и третьего преобразователей тока и выходу схемы сравнения трех электрических величин, а первым выходом - к второму входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу элемента ВРЕМЯ, блок блокировки, двумя входами подключенный к второму выходу блока работы при трехфазных КЗ, третьим входом - к выходу элемента ВРЕМЯ и тремя другими входами - к приводам трех выключателей, первым выходом - к второму входу коммутатора аналоговых сигналов, и исполнительный орган, входом подключенный к второму выходу блока блокировки, а выходом - к катушкам отключения выключателей (Клецель М.Я., Никитин К.И. Резервная защита линий, реагирующая на разность модулей токов фаз и их приращение. Электричество, 1993, №10, стр.23-26).

Недостатком устройства является низкая чувствительность при КЗ за маломощными трансформаторами на ответвлениях линий значительной длины, когда токи КЗ оказываются меньше (0,12÷0,35)·IНОМ.

Задача изобретения - повышение чувствительности резервной защиты линий с ответвлениями путем нескольких последовательных вычитаний векторов тока разных фаз с запоминанием разности предыдущего режима.

Технический результат достигается тем, что в устройство для резервной защиты линий с ответвлениями, содержащее первый, второй и третий преобразователи тока для фаз А, В, С, коммутатор аналоговых сигналов, первый вход которого подключен к выходу второго преобразователя тока, а выход - к выходу первого преобразователя тока, элемент ИЛИ, ВРЕМЯ, схему сравнения трех электрических величин, выходом подключенную к первому входу элемента ИЛИ, блок работы при трехфазных КЗ, входами подключенный к выходам первого и третьего преобразователей тока и выходу схемы сравнения трех электрических величин, а первым выходом - к второму входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу элемента ВРЕМЯ, блок блокировки, двумя входами подключенный к второму выходу блока работы при трехфазных КЗ, третьим входом - к выходу элемента ВРЕМЯ и тремя другими входами - к приводам трех выключателей, первым выходом - к второму входу коммутатора аналоговых сигналов, и исполнительный орган, входом подключенный к второму выходу блока блокировки, а выходом - к катушкам отключения выключателей, дополнительно вводятся три линии задержки и шесть вычитателей, первый из которых первым входом подключен к выходу первого преобразователя тока, вторым входом - к выходу второго преобразователя тока, второй вычитатель первым входом - к выходу второго преобразователя тока, а вторым входом - к выходу третьего преобразователя тока, третий вычитатель первым входом - к выходу первого преобразователя тока, а вторым входом - к выходу третьего преобразователя тока, четвертый вычитатель первым входом - к выходу первого вычитателя, а вторым входом - к выходу первой линии задержки, пятый вычитатель первым входом - к выходу второго вычитателя, а вторым входом - к выходу второй линии задержки, шестой вычитатель первым входом - к выходу третьего вычитателя, а вторым входом - к выходу третьей линии задержки, причем входы первой, второй и третьей линий задержек подключены соответственно к выходам первого, второго и третьего вычитателей, а выходы четвертого, пятого и шестого вычитателей - к входам схемы сравнения трех электрических величин.

На чертеже представлена структурная схема устройства резервной защиты линий с трансформаторами на ответвлениях.

Устройство содержит преобразователи 1, 2, 3 тока, подключенные соответственно к фазам А, В, С линии, коммутатор 4 аналоговых сигналов, первый вход которого подключен к преобразователю тока фазы В, а выход - к преобразователю тока фазы А, вычитатели 5, 6, 7 векторов токов фаз, входы которых подключены к 1, 2, 3, линии 8, 9, 10 задержки, входы которых подключены к выходам элементов 5, 6, 7, вычитатели 11, 12, 13 векторов токов предыдущего и последующего режимов, входами подключенные к выходам элементов 8, 9, 10 и выходам элементов 5, 6, 7, схему 14 сравнения трех электрических величин, состоящую из вычитателей 15, 16, 17, входами подключенных к 11, 12, 13, а выходами - к блоку 18 сравнения, блок 19 работы при трехфазных КЗ, состоящий из линий 20 и 21 задержек, входами подключенных к 1 и 3, а выходами - к входам схем 22 и 23 сравнения двух электрических величин, а выход схемы 23 - к входу элемента 24 ВРЕМЯ, элемент 25 ВРЕМЯ, вход которого подключен к 18, а выход - к элементу 27 ПАМЯТЬ, элемент 26 ВРЕМЯ, входом подключенный к выходу элемента 27, а выходом - к входу элемента 27, элемент 28 И, входы которого подключены к 27 и 23, входы элемента 29 ИЛИ подключены к выходу элемента 28 и выходу блока 18, в свою очередь выход элемента 29 подключен к входу элемента 30 ВРЕМЯ. Устройство так же содержит блок 31 блокировки при ОАПВ, включающий в себя элементы 32 и 33 ВРЕМЯ, выход элемента 32 подключен к входам элементов 35, 36 И, а выход элемента 33 - к входу элемента 34 И, элемент 37 И, выходом подключенный к входу элемента 32 и входу элемента 38 НЕ, выход которого подключен к входу элемента 33, входы элемента 37 подключены к выходам реле 39, 40, 41 положения "включено", выход реле 39 подключен к второму входу элемента 4, исполнительный орган 42, входом подключенный к выходам элементов 34, 35, 36, а выходом - к выключателям 43, 44, 45, которые в свою очередь подключены к 39, 40, 41 соответственно.

Устройство работает следующим образом.

В режиме симметричной нагрузки при первом вычитании векторов токов фаз А, В, С в элементах 5, 6 и 7 получаются следующие разности:

где - векторы тока нагрузки соответственно в фазах А, В, С.

Далее из текущей разности в элементах 11, 12 и 13 вычитаются разности векторов токов, соответственно которые были в предыдущем режиме, в данном случае за 0,1 с до измеряемой текущей разности (0,1 с - время задержки элементов 8, 9, 10) и в режиме без двухфазного КЗ:

где Iнб - ток небаланса при максимальном рабочем токе нагрузки линии или при ее самозапуске.

Затем производится векторное вычитание полученных разностей в вычитателях 15, 16 и 17:

где - ток небаланса, равный (0,1-0.2)·IHOM.

Поэтому для органов защиты, предназначенных для действия при двухфазном коротком замыкании, ток срабатывания защиты выбирается по следующей формуле:

где Котс - коэффициент отстройки, равный 1,2.

В режиме двухфазного КЗ за трансформаторами ответвлений токи, протекающие через трансформаторы тока (ТТ) резервной защиты линии, оказываются значительно меньшими номинального тока нагрузки линии, и она продолжает нести нагрузку. В результате, например, при КЗ между фазами В и С, через ТТ фаз А, В, С протекают токи:

где - ток короткого замыкания.

На выходе элементов 5, 6, 7 имеем:

где - векторы токов нагрузки доаварийного режима в фазах А, В, С; - векторы токов нагрузки в фазах А, В, С в доаварийном режиме трансформатора, на котором произошло КЗ. На выходе вычитателя 11 имеем:

Аналогично на выходах элементов 12 и 13:

На выходе элемента 15 получаем:

Аналогично на выходах элементов 16 и 17:

Полученные на выходе элементов 15, 16, 17 величины, каждая в отдельности, сравниваются в блоке 18 с током IСЗ, и, если хотя бы одна из них больше IСЗ, на выходе блока 14 появляется сигнал. Начинает работать элемент 30 ВРЕМЯ и через выдержку времени t1 подает логическую "единицу" на элемент 36 И, на другом входе которого сигнал уже присутствует. Исполнительный орган 42 отключает выключатели 43, 44 и 45.

Если КЗ трехфазное, то на входах схемы 22 возникает разность напряжений, так как на первом входе сигнал увеличился, а на втором элемент 20 задерживает увеличение сигнала на время t2=tсз+2Δt (tсз - время самозапуска электродвигателей; Δt - время запаса). Соответственно, при самозапуске в элементе 22 сигнал отсутствует, а при коротком замыкании - присутствует и запускает элемент 24 ВРЕМЯ, который через время Δt подает сигнал на элемент 35, на другой вход которого сигнал был подан при включении линии в работу.

Если двухфазное КЗ на стороне низшего напряжения трансформатора ответвления переходит в трехфазное, то через tвкл>(0,1-0,2)с, определяемое отстройкой от разновременного включения выключателей фаз, срабатывает элемент 25 ВРЕМЯ. При этом элемент 27 ПАМЯТЬ запоминает сигнал и подает его на логический элемент 28 И, на другой вход которого сигнал поступает от 23. Элемент 28 И подает сигнал на элемент 29 ИЛИ и через время работы элемента 30 ВРЕМЯ защита срабатывает. Через время t3=t2+Δt элемент 26 ВРЕМЯ стирает память. Отстройка схемы 23 производится по току нагрузки трансформатора ответвления с наибольшей мощностью.

При отключении релейной защиты выключателя одной из фаз и неуспешных ОАПВ на соответствующем входе, а следовательно, и на выходе элемента 37 И сигналы исчезнут. Не будет сигнала и на выходе элемента 36 И. Таким образом, действие защиты при двухфазных КЗ блокируется. Если, например, отключился выключатель 43, то элемент 4 переключает схему 22 на элемент 3, чтобы при этом работа схемы 22 не блокировалась, сигнал с выхода элемента 37 И инвертируется элементом 38 HE, и через время t4 (времена работы элементов 32 и 33 ВРЕМЯ одинаковы, t4=t5=tсз+3Δt) сигнал с 22 подается на отключение выключателей фаз линии через элемент 34 И. Для исключения срабатывания схемы 22 при включении линии, действие которой блокируется с помощью элемента 32 ВРЕМЯ, если включаются все три фазы и с помощью элемента 33, если две.

Коэффициент КЧ чувствительности, которым характеризуется чувствительность защит, определяется но общеизвестной формуле (для резервных защит КЧ=1,2):

где Iр - ток в реле при КЗ; IC.P. - ток срабатывания реле.

Ток в реле будем рассматривать при крайнем случае, когда вектора находятся в противофазе. Ip и IC.P. определяются по следующим формулам:

где IHTP - ток нагрузки трансформатора, на котором произошло КЗ; nTT - коэффициент трансформации ТТ.

Из (6) и (7), после простых преобразований, получим минимальный ток КЗ, на который реагирует устройство:

При изменении IHTP в пределах (0,05-0,3)·IHOM и имеем:

IКЗМИН=(0,07-0,2)·IНОМ.

Таким образом, защита способна отключать токи КЗ, равные IКЗМИН≤0,1·IHOM при и IHTP≤0,12·IHOM или и IHTP≤0,15·IHOM.

Следовательно, устройство реагирует на токи короткого замыкания, значительно меньшие максимального тока нагрузки линии, и поэтому чувствительнее, чем известные.

Технико-экономическая эффективность заключается в том, что предлагаемое устройство исключает возможность разрушения трансформатора при отказе его защиты или коммутационных элементов во время КЗ на стороне низшего напряжения.

Устройство для резервной защиты линий с ответвлениями, содержащее первый, второй и третий преобразователи тока для фаз А, В, С, коммутатор аналоговых сигналов, первый вход которого подключен к выходу второго преобразователя тока, а выход - к выходу первого преобразователя тока, элемент ИЛИ, ВРЕМЯ, схему сравнения трех электрических величин, выходом подключенную к первому входу элемента ИЛИ, блок работы при трехфазных КЗ, входами подключенный к выходам первого и третьего преобразователей тока и выходу схемы сравнения трех электрических величин, а первым выходом - к второму входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу элемента ВРЕМЯ, блок блокировки, двумя входами подключенный к второму выходу блока работы при трехфазных КЗ, третьим входом - к выходу элемента ВРЕМЯ и тремя другими входами - к приводам трех выключателей, первым выходом - к второму входу коммутатора аналоговых сигналов, исполнительный орган, входом подключенный к второму выходу блока блокировки, а выходом - к катушкам отключения выключателей, отличающееся тем, что дополнительно введены три линии задержки и шесть вычитателей, первый из которых первым входом подключен к выходу первого преобразователя тока, вторым входом - к выходу второго преобразователя тока, второй вычитатель первым входом - к выходу второго преобразователя тока, а вторым входом - к выходу третьего преобразователя тока, третий вычитатель первым входом - к выходу первого преобразователя тока, а вторым входом - к выходу третьего преобразователя тока, четвертый вычитатель первым входом - к выходу первого вычитателя, а вторым входом - к выходу первой линии задержки, пятый вычитатель первым входом - к выходу второго вычитателя, а вторым входом - к выходу второй линии задержки, шестой вычитатель первым входом - к выходу третьего вычитателя, а вторым входом - к выходу третьей линии задержки, причем входы первой, второй и третьей линий задержек подключены соответственно к выходам первого, второго и третьего вычитателей, а выходы четвертого, пятого и шестого вычитателей - к входам схемы сравнения трех электрических величин.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электрификации сельского хозяйства, в частности для обеспечения электробезопасности людей и животных.

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено для защиты человека от поражения электрическим током, токов утечки, токов перегрузки и к.з. .

Изобретение относится к релейным защитам линий электропередачи, в частности для резервирования защит тяговых подстанций. .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите, и может быть использовано для защиты шин от различного вида повреждений (подвесной или опорной изоляции, вводов выключателей и трансформаторов и т.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматическим устройствам защиты людей от поражения электрическим током и защитного отключения электроустановок при отклонениях от нормальных электрических рабочих параметров питающей сети.

Изобретение относится к области релейной защиты электроэнергетических объектов и может быть использовано для защиты от коротких замыканий (КЗ) участков электрических сетей постоянного и переменного тока.

Изобретение относится к электротехнике, к преобразователям переменного напряжения в постоянное для обеспечения защиты нагрузки от перенапряжений, возникающих в источнике переменного напряжения

Изобретение относится к области электротехники, а именно к релейной защите элементов системы электроснабжения, в частности к способам формирования двух электрических величин, подводимых к компаратору времяимпульсного реле защиты, с проходной характеристикой, функционально связывающей длительность импульсов на выходе компаратора с подводимыми к реле защиты синусоидальными электрическими величинами

Изобретение относится к технике релейной защиты, а именно к резервным защитам линий

Изобретение относится к схемам защиты электрических линий, осуществляющим автоматическое отключение с последующим восстановлением соединения, реагирующим на разность между токами, в которых сравниваются значения напряжения или тока в соответствующих точках на разных проводах одной и той же схемы, например током в прямом и обратном проводнике

Изобретение относится к системам защиты электрических линий, реагирующим на разность между токами, в которых сравниваются значения напряжения или тока в соответствующих точках на разных проводах одной и той же схемы, например, током в прямом и обратном проводнике

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройству, определяющему алгоритм функционирования релейной защиты и противоаварийной автоматики и используемому в системе электроснабжения трехфазного переменного тока промышленной частоты f=fпр, которую характеризуют мгновенными значениями синусоидальных междуфазных напряжений uAB(t), u BC(t) и uCA(t) и соответствующими им векторами и междуфазных напряжений, при этом, при отклонении любого из междуфазных напряжений, подводимых к входу устройства, от некоторого расчетного напряжения Uрас, оно на своем выходе формирует либо логический сигнал, либо непрерывный сигнал

Изобретение относится к области электротехники, в частности к вторичным источникам питания при бесконтактном отборе мощности от трехфазной линии передачи высокого напряжения

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано для релейной защиты линий электропередачи распределительных сетей напряжением 6-35 кВ

Изобретение может быть использовано для релейной защиты линий электропередачи распределительных сетей напряжением 6-35 кВ. Технический результат заключается в повышении надежности работы устройства при неисправности цепей напряжения нулевой последовательности или при отсутствии в распределительном пункте или на трансформаторной подстанции трансформаторов напряжения, с помощью которых возможна организация цепей напряжения нулевой последовательности. Для этого заявленное устройство содержит орган направления мощности, состоящий из согласующих преобразователей тока и напряжения трансформаторного типа, двух частотных фильтров, двух фильтров аварийных составляющих, схемы сравнения знаков тока и напряжения, двух одновибраторов, двух элементов запрета, и пусковой орган, состоящий из фильтра выделения промышленной частоты, элемента запрета, реле напряжения, а также элемент И, элемент времени и два выходных реле, и введены элемент запрета, фильтр выделения промышленной частоты, два пороговых органа, два элемента времени и два выходных реле. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в релейной защите и автоматике. Технический результат - повышение чувствительности при обработке электрической величины с высокой частотой измерений и возможность выявления и корректировки измерения электрической величины с выбросами. В способе измеряют электрическую величину в равномерно фиксированные моменты времени, настраивают адаптивный фильтр на подавление электрической величины, формируют выходной сигнал настроенного фильтра путем обработки последующих после настройки измерений электрической величины и подают его на вход исполнительного реле и по возврату исполнительного реле фиксируют начало нового и окончание предыдущего интервалов однородности электрической величины. Из измерений электрической величины составляют равномерно сдвинутые во времени децимированные сигналы с фиксированным шагом децимации так, чтобы наложение всех децимированных сигналов на одну временную ось давала измерения электрической величины. Настраивают адаптивный фильтр на подавление одного из децимированных сигналов, формируют копии настроенного адаптивного фильтра по числу децимированных сигналов, определяют выходные сигналы копий фильтров при обработке своих децимированных сигналов и подают их на исполнительное реле. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к технике релейной защиты, а именно к резервным защитам линий с ответвлениями

Наверх