Устройство дифференциально-фазной высокочастотной защиты линии электропередачи с двухсторонним питанием и дальнего резервирования релейных защит и коммутационных аппаратов подстанций, подключенных к ответвлениям



Устройство дифференциально-фазной высокочастотной защиты линии электропередачи с двухсторонним питанием и дальнего резервирования релейных защит и коммутационных аппаратов подстанций, подключенных к ответвлениям
Устройство дифференциально-фазной высокочастотной защиты линии электропередачи с двухсторонним питанием и дальнего резервирования релейных защит и коммутационных аппаратов подстанций, подключенных к ответвлениям
Устройство дифференциально-фазной высокочастотной защиты линии электропередачи с двухсторонним питанием и дальнего резервирования релейных защит и коммутационных аппаратов подстанций, подключенных к ответвлениям
Устройство дифференциально-фазной высокочастотной защиты линии электропередачи с двухсторонним питанием и дальнего резервирования релейных защит и коммутационных аппаратов подстанций, подключенных к ответвлениям
Устройство дифференциально-фазной высокочастотной защиты линии электропередачи с двухсторонним питанием и дальнего резервирования релейных защит и коммутационных аппаратов подстанций, подключенных к ответвлениям
Устройство дифференциально-фазной высокочастотной защиты линии электропередачи с двухсторонним питанием и дальнего резервирования релейных защит и коммутационных аппаратов подстанций, подключенных к ответвлениям
Устройство дифференциально-фазной высокочастотной защиты линии электропередачи с двухсторонним питанием и дальнего резервирования релейных защит и коммутационных аппаратов подстанций, подключенных к ответвлениям

 


Владельцы патента RU 2498471:

Общество с ограниченной ответственностью научно-производственная фирма "Квазар" (RU)

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в обеспечении дифференциально-фазной высокочастотной защиты линии электропередачи напряжением 110-220 кВ с двухсторонним питанием в сочетании с дальним резервированием релейных защит и коммутационных аппаратов подстанций, подключенных к ответвлениям от указанной линии. Для этого заявленное устройство содержит установленные по питающим концам указанной линии полукомплекты защиты, каждый из которых содержит подключенные выходами к входам высокочастотного передатчика своего конца линии электропередачи пусковой орган высокочастотного передатчика, орган манипуляции высокочастотного передатчика и пусковой орган, подготавливающий цепи отключения защиты, силовые выключатели, а также группы трансформаторов тока своего конца линии электропередачи, группы трансформаторов напряжения своего конца линии электропередачи, являющиеся источниками информации для защиты линии электропередачи, дополнительный пусковой орган, блокирующий действие защиты при коротких замыканиях за трансформаторами подстанций, логический элемент И, причем в устройство в каждый полукомплект дополнительно введен орган дальнего резервирования, на вход которого через устройство сопряжения подключены выходы трансформаторов тока и трансформаторов напряжения своего конца линии электропередачи и выход органа сравнения фаз. 7 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и может использоваться в распределительных и межсистемных сетях электроэнергетических систем для обеспечения быстродействующей релейной защиты линии электропередачи с двухсторонним питанием в сочетании с дальним резервированием релейных защит и коммутационных аппаратов подстанций, подключенных к ответвлениям от указанной линии.

Актуальность задачи дальнего резервирования объясняется, в частности, возможностью отказа в срабатывании релейной защиты элементов подстанций (в частности, при потере оперативного тока), или отказа в отключении выключателей на стороне высшего напряжения подстанций, а при отсутствии последнего - отказа во включении короткозамыкателей или устройств передачи отключающего сигнала.

Задача дальнего резервирования достаточно успешно решена для линий электропередачи с односторонним питанием, особенно с учетом характеристик и параметров срабатывания современных цифровых защит.

Для линий электропередачи с двухсторонним питанием выполнение требования о необходимости дальнего резервирования защит и коммутационных аппаратов подстанций, подключенных к ответвлениям, затруднено необходимостью согласования с защитами смежных линий электропередачи.

Решение задачи дальнего резервирования усложняется, если токи короткого замыкания (КЗ) и нагрузки близки по уровню. На линиях электропередачи с двухсторонним питанием односторонние замеры сопротивления до точки КЗ значительно увеличиваются за счет подпитки от источника питания противоположного конца линии. При этом согласование уставок защит ВЛ с защитами смежных элементов загрубляет параметры срабатывания, что приводит к недостаточной чувствительности по дальнему резервированию.

В соответствии с информационными письмами (ИП-1-96(Э) от 30.09.96 г. и др.) Департамента науки и техники РАО «ЕЭС России» в последние годы увеличилось число отказов основных защит или коммутационных аппаратов (короткозамыкателей, отделителей, выключателей), особенно на тупиковых подстанциях и, соответственно, число повреждений силовых трансформаторов.

Как показал опыт эксплуатации, применение новых разработок устройств и мероприятий по обеспечению дальнего резервирования (ДР), а также мероприятий на самих тупиковых подстанциях, не обеспечивает надежности отключения повреждений и, как следствие, не исключает возможности возникновения аварий с большими капитальными затратами на восстановительный ремонт.

Известно устройство резервной защиты линии с трансформаторами на ответвлениях [А.с. 1134082 СССР]. Указанное устройство содержит преобразователь тока в постоянное напряжение, к выходу которого подключена управляемая линия задержки, схему сравнения, ко входу которой подключены выходы преобразователя тока в постоянное напряжение и управляемой линии задержки, блок логики, подключенный к выходу схемы сравнения и выходной орган, подключенный к выходу блока логики через элемент времени.

Недостатком устройства является его неработоспособность при симметричных (трехфазных) КЗ.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство дифференциально-фазной защиты линии электропередачи [Овчаренко Н.И. Дифференциально-фазная высокочастотная защита линий электропередачи 110-220 кВ ДФ3-201. - М: НТФ «Энергопрогресс», 2002. - 72 с.]. Указанное устройство дифференциально-фазной высокочастотной защиты линии электропередачи с двухсторонним питанием, содержит установленные по питающим концам указанной линии полукомплекты защиты, каждый из которых содержит подключенные выходами к входам высокочастотного передатчика своего конца линии электропередачи пусковой орган высокочастотного передатчика, орган манипуляции высокочастотного передатчика и пусковой орган, подготавливающий цепи отключения защиты, причем входы указанных пусковых органов и органа манипуляции высокочастотного передатчика подключены к выходу группы трансформаторов тока своего конца линии электропередачи, пусковой орган, блокирующий действие защиты при коротких замыканиях за трансформаторами, подключенными к ответвлениям, причем вход указанного пускового органа подключен к выходам группы трансформаторов тока и трансформатора напряжения своего конца линии электропередачи, а выходы пускового органа, подготавливающего цепи отключения защиты и дополнительного пускового органа подключены ко входам первой логической схемы И, подключенный к выходу высокочастотного приемника своего конца линии электропередачи орган сравнения фаз, причем выходы органа сравнения фаз и первого логического элемента И подключены ко входам второго логического элемента И, выход которого подключен к цепям отключения силового выключателя своего конца линии электропередачи.

Недостатком устройства-прототипа является его неспособность обеспечить дальнее резервирование защит и коммутационных аппаратов подстанций, подключенных к ответвлениям от линии. Это объясняется тем, что по условию селективности с защитами смежных элементов сигналы на отключение силовых выключателей линии электропередачи не должны подаваться при КЗ за трансформаторами подстанций, подключенных к ответвлениям от ВЛ. Таким образом, действие дифференциально-фазной защиты при КЗ за трансформаторами подстанций, подключенных к ответвлениям от защищаемой ВЛ, блокируется.

Задача, положенная в основу изобретения, заключается в обеспечении дифференциально-фазной высокочастотной защиты линии электропередачи напряжением 110-220 кВ с двухсторонним питанием в сочетании с дальним резервированием релейных защит и коммутационных аппаратов подстанций, подключенных к ответвлениям от указанной линии.

Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого изобретения, заключается в предупреждении возможности повреждения электротехнического оборудования подстанций, подключенных к ответвлениям от линии электропередачи. Такие повреждения могут иметь катастрофические последствия (взрыв, пожар, повреждение находящегося вблизи оборудования и др.) в следующих случаях:

- отказ устройств релейной защиты подстанций (в частности, по причине потери оперативного тока);

- отказ в отключении выключателя на стороне высшего напряжения подстанции;

- отказ во включении короткозамыкателя или устройства передачи отключающего сигнала при отсутствии выключателя на стороне высшего напряжения подстанции.

Поставленная задача решается тем, что используется известное устройство дифференциально-фазной высокочастотной защиты линии электропередачи с двухсторонним питанием, содержащее установленные по питающим концам указанной линии полукомплекты защиты, каждый из которых содержит подключенные выходами к входам высокочастотного передатчика своего конца линии электропередачи пусковой орган высокочастотного передатчика, орган манипуляции высокочастотного передатчика и пусковой орган, подготавливающий цепи отключения защиты, причем входы указанных пусковых органов и органа манипуляции высокочастотного передатчика подключены к выходу группы трансформаторов тока своего конца линии электропередачи, пусковой орган, блокирующий действие защиты при коротких замыканиях за трансформаторами, подключенными к ответвлениям, причем вход указанного пускового органа подключен к выходам группы трансформаторов тока и трансформатора напряжения своего конца линии электропередачи, а выходы пускового органа, подготавливающего цепи отключения защиты и дополнительного пускового органа подключены ко входам первой логической схемы И, подключенный к выходу высокочастотного приемника своего конца линии электропередачи орган сравнения фаз, причем выходы органа сравнения фаз и первого логического элемента И подключены ко входам второго логического элемента И, выход которого подключен к цепям отключения без выдержки времени силового выключателя своего конца линии электропередачи.

В каждый полукомплект дополнительно введен орган дальнего резервирования, на вход которого через устройства сопряжения подключены выходы группы трансформаторов тока и трансформатора напряжения своего конца линии электропередачи и выход органа сравнения фаз. Орган дальнего резервирования вычисляет ортогональные составляющие отношений выходных напряжений трансформатора напряжения к соответствующим вторичным токам группы трансформаторов тока своего конца линии электропередачи, сравнивает указанные составляющие с заданными значениями, выявляет максимальный из токов фаз линии электропередачи или их разностей и сравнивает указанные токи с заданными значениями и представляет результаты сравнения с заданными значениями всех вышеуказанных величин, а также выходной сигнал органа сравнения фаз в виде логических переменных. Кроме того, орган дальнего резервирования реализует логическую операцию ИЛИ для всех указанных выше логических переменных, а также логическую операцию И для переменных, полученных после выполнения логической операции ИЛИ и преобразует выходной сигнал органа сравнения фаз в логическую переменную, выполняет операцию выдержки времени для логической переменной, полученной после выполнения логической операции И. По логической переменной, полученной после выполнения операции выдержки времени, орган дальнего резервирования формирует выходной дискретный сигнал. Выход органа дальнего резервирования подключен к цепям отключения с выдержкой времени силового выключателя своего конца линии электропередачи.

На фиг.1 приведена принципиальная однолинейная электрическая схема линии электропередачи с двухсторонним питанием, имеющая ответвления, с предлагаемым устройством защиты, а на фиг.2 - функциональная схема полукомплекта предлагаемого устройства защиты, установленного на первом конце защищаемой линии. На фиг.3 приведена функциональная схема полукомплекта предлагаемого устройства защиты, установленного на втором конце защищаемой линии. На фиг.4 приведена блок-схема алгоритма функционирования органа дальнего резервирования, шаги 1-8. На фиг.5 приведена блок-схема алгоритма функционирования органа дальнего резервирования, шаги 9-17. На фиг.6 приведена блок-схема алгоритма функционирования органа дальнего резервирования, шаги 18-25. На фиг.7 приведена блок-схема алгоритма функционирования органа дальнего резервирования, шаги 26-34.

В соответствии с фиг.1 к питающим электроэнергетическим системам 1 (С1) и 2 (С2) через силовые выключатели 3 (В1), 4 (В2), группы трансформаторы тока 5 (ТТ1), 6 (ТТ2) и высокочастотные заградители 7 (31), 8 (32) подключена защищаемая линия электропередачи 9 (ВЛ), с трансформаторными подстанциями на ответвлениях 10 (ПС1) и 11 (ПС2). Трансформатор напряжения 12 (ТН1), 13 (ТН2) и группы трансформаторов тока 5 (ТТ1), 6 (ТТ2) являются источниками информации для защиты линии электропередачи. Высокочастотные заградители 7 (31), 8 (32), конденсаторы связи 14 (КС1), 15 (КС2) и фильтры присоединения 16 (ФП1), 17 (ФП2) являются элементами высокочастотной обработки линии электропередачи. Выходы высокочастотных передатчиков 18 (ПД1), 19 (ПД2) и входы высокочастотных приемников 20 (ПР1), 21 (ПР2) подключены, соответственно, к фильтрам присоединения 16 (ФП1), 17 (ФП2). К входам полукомплектов защиты 22 (ПК1) и 23 (ПК2) подключены, соответственно, выходы групп трансформаторов тока 5 (ТТ1), 6 (ТТ2) и трансформаторов напряжения 12 (ТН1), 13 (ТН2), а также выходы приемников 20 (ПР1), 21 (ПР2). Выходы полукомплектов защиты 22 (ПК1) и 23 ПК2), соответственно, подключены к входам высокочастотных передатчиков 18 (ПД1), 19 (ПД2) и цепям отключения без выдержки времени силовых выключателей 3 (В1), 4 (В2) своих концов линии электропередачи.

В состав первого полукомплекта устройства защиты (фиг.2) входят пусковой орган высокочастотного передатчика 24 (ПО11) и орган манипуляции высокочастотного передатчика 25 (ОМ1), выходы которых подключены к входам высокочастотного передатчика 18 (ПД1), а входы подключены к выходу группы трансформаторов тока 5 (ТТ1). Кроме того, в состав полукомплекта входят пусковой орган 26 (ПО12), подготавливающий цепи отключения защиты, вход которого подключен к выходу группы трансформаторов тока 5 (ТТ1), пусковой орган 27 (БПО1), блокирующий действие защиты при коротких замыканиях за трансформаторами подстанций 10(ПС1) и 11(ПС2), подключенными к ответвлениям, орган сравнения фаз 28 (ОСФ1), вход которого подключен к выходу высокочастотного приемника 20 (ПР1). Выходы пускового органа 26 (ПО12), и пускового органа 27 (БПО1), подготавливающего цепи отключения защиты подключены к входам первого логического элемента 29 (И11), а выходы указанного элемента и органа сравнения фаз 28 (ОСФ1) подключены к входам второго логического элемента 30 (И 12), выход которого подключен к цепям отключения без выдержки времени силового выключателя 3 (В1).

Орган дальнего резервирования 31(ОДР1), на вход которого через устройства сопряжения подключены выходы группы трансформаторов тока 5 (ТТ1) и трансформатора напряжения 12 (ТН1) своего конца линии электропередачи и выход органа сравнения фаз 28 (ОСФ1), выполнен с возможностью вычислять ортогональные составляющие отношений выходных напряжений трансформатора напряжения 12 (ТН1) к соответствующим вторичным токам группы трансформаторов тока 5 (ТТ1) своего конца линии электропередачи

, сравнивать указанные составляющие с заданными значениями, выявлять максимальный из токов фаз линии электропередачи или их разностей и сравнивать указанные токи с заданными значениями, представлять результаты сравнения с заданными значениями всех вышеуказанных величин, а также выходной сигнал органа сравнения фаз в виде логических переменных, реализовывать логическую операцию ИЛИ для всех указанных выше логических переменных, а также логическую операцию И для переменных, полученных после выполнения логической операции ИЛИ и преобразования выходного сигнала органа сравнения фаз в логическую переменную, выполнять операцию выдержки времени для логической переменной, полученной после выполнения логической операции И, причем по логической переменной, полученной после выполнения операции выдержки времени, формировать выходной дискретный сигнал органа дальнего резервирования, выход которого подключен к цепям отключения с выдержкой времени силового выключателя 3(В1) своего конца линии электропередачи.

Аналогично выполнен второй полукомплект, установленный на противоположном конце линии электропередачи и действующий на отключение без выдержки времени и с выдержкой времени силового выключателя 4 (В2).

Элементы, входящие в состав полукомплектов предлагаемого устройства защиты, могут быть выполнены как в микропроцессорных устройствах дифференциально-фазной высокочастотной защиты линий электропередачи, выпускаемых различными фирмами России (ООО НИИ «ЭКРА», ООО «ИЦ «Бреслер» и др.), а также за рубежом.

Удобно проводить анализ работы устройства в четырех характерных режимах:

- исправное состояние линии электропередачи, т.е. повреждения на защищаемой линии отсутствуют;

- внешнее (по отношению к устройству защиты) короткое замыкание (КЗ);

- КЗ на защищаемой линии;

- КЗ за трансформатором, подключенным к ответвлению от линии.

Устройство работает следующим образом.

В исправном состоянии защищаемой линии элементы полукомплекта защиты, установленного на первом конце линии, функционируют следующим образом. Пусковой орган высокочастотного передатчика 24 (ПО11) и орган манипуляции 25 (ОМ1) высокочастотного передатчика 18(ПД1), а также пусковой орган 26 (ПО12), подготавливающий цепи отключения защиты, находятся в несработанном состоянии, так как токи в фазах линии недостаточны для их срабатывания. Орган манипуляции 25 (ОМ1) высокочастотного передатчика 18(ПД1) не осуществляет манипуляцию высокочастотного сигнала, на выходе приемника 20 (ПР1) сигнал отсутствует. Орган сравнения фаз 28 (ОСФ1) находится в несработанном состоянии.

Алгоритм функционирования органа дальнего резервирования 31 (ОДР1), блок-схема которого приведена на фиг.4-фиг.7, заключается в выполнении следующих операций:

Шаг 1 - шаг 4. По текущим отсчетам значений токов и напряжений вычисляются действующие значения первых гармоник токов в фазах линии электропередачи и их разностей (разностных токов). Считывается значение выходного сигнала органа сравнения фаз 28 (ОСФ1) и представляется в виде логической переменной bOSF.

Шаг 5. Вычисляются ортогональные составляющие разностей фазных напряжений (разностных напряжений) и разностных токов, а также их отношения - реактивные и активные сопротивления до точки КЗ.

Шаг 6 - шаг 8. Выявляют, попадают ли вычисленные реактивные и активные сопротивления в область срабатывания пускового дистанционного органа минимального сопротивления Z. При выполнении условия флагу срабатывания пускового дистанционного органа минимального сопротивления FSrZ присваивают значение логической единицы (шаг 7), иначе - логического нуля (шаг 8).

Шаг 9 - шаг 17. Выявляют, выполняется ли условие срабатывания токового органа, реагирующего на наибольший из токов трех фаз линии электропередачи. При выполнении условия флагу срабатывания реле максимального тока фазных токов FSrIf присваивают значение логической единицы (шаг 16), иначе - логического нуля (шаг 17).

Шаг 18 - шаг 25. Действия, аналогичные выполненным на шагах 9-17, выполняются для токового органа, реагирующего на наибольший из разностей токов трех фаз (разностный ток) линии электропередачи. При выполнении условия флагу срабатывания реле максимального тока разностных токов FSrIr присваивают значение логической единицы (шаг 24), иначе - логического нуля (шаг 25).

Шаг 26 - шаг 28. Проверяется, сработал ли хотя бы один из вышеуказанных органов (Z, If, Ir), являющихся пусковыми элементами в органе дальнего резервирования (РО). При выполнении условия флагу срабатывания пусковых элементов органа дальнего резервирования FSrPO присваивают значение логической единицы (шаг 27), иначе - логического нуля (шаг 28).

Шаг 29 - шаг 34. Флагу срабатывания органа дальнего резервирования FSrODR присваивается значение логической единицы по истечению выдержки времени после срабатывания пусковых элементов (FSrPO=1) и органа сравнения фаз (bOSF=1) (шаг 34).

По указанному выше состоянию флага срабатывания органа дальнего резервирования 31 (ОДР1) формируется сигнал на отключение с выдержкой времени выключателя 3 (В1).

Алгоритм функционирования органа дальнего резервирования 39 (ОДР2) второго полукомплекта, установленного на противоположном конце линии электропередачи, выполнен аналогично.

Параметры срабатывания пускового органа 27 (БПО1), блокирующего действие защиты при коротких замыканиях за трансформаторами подстанций 10(ПС1) и 11(ПС2), подключенными к ответвлениям, выбираются таким образом, чтобы он не срабатывал при КЗ за силовыми трансформаторами подстанций 10(ПС1) и 11(ПС2), подключенными к ответвлениям от линии электропередачи. Поэтому в нормальном режиме пусковой орган 27 (БПО1) не срабатывает. Орган дальнего резервирования 31 (ОДР1) также находится в несработанном состоянии, так как его пусковые элементы не срабатывают (флаги их срабатывания FSrZ, FSrIf, FSrIl находятся в состоянии логического нуля). Сигналы на отключение без выдержки времени и с выдержкой времени силового выключателя 3 (В1) отсутствуют.

Аналогичным образом функционируют элементы полукомплекта защиты, установленного на втором конце линии.

В случае внешнего КЗ (например, короткое замыкание в точке К1) элементы полукомплекта защиты, установленного на первом конце линии. электропередачи, функционируют следующим образом. Срабатывают пусковой орган 24 (ПО11) высокочастотного передатчика и орган манипуляции высокочастотного передатчика 25 (ОМ1), а также пусковой орган 26 (ПО 12), подготавливающий цепи отключения защиты, пусковой орган 27(БПО1), блокирующий действие защиты при коротких замыканиях за трансформаторами, подключенными к ответвлениям, и пусковые элементы органа дальнего резервирования 31 (ОДР1). Высокочастотный передатчик 18(ПД1) генерирует высокочастотный сигнал. Из-за сдвига по фазе между векторами токов по концам линии на угол, равный 180°, в сигнале на выходе приемника 20 (ПР1) отсутствует бестоковая пауза, превышающая угол блокировки защиты. В результате орган сравнения фаз 28 (ОСФ1) не срабатывает, блокируя действие дифференциально-фазной защиты и органа дальнего резервирования 31 (ОДР1) (bOSF=0). По указанной причине на выходах логического элемента 30 (И 12) и органа дальнего резервирования 31 (ОДР1) не возникает сигнал на отключение силового выключателя 3 (В1), хотя флаги срабатывания FSrZ, FSrIf, FSrIl пусковых элементов органа дальнего резервирования 31 (ОДР1) находятся в состоянии логической единицы.

Аналогичным образом функционируют элементы полукомплекта защиты, установленного на втором конце линии.

При КЗ в зоне действия защиты (например, короткое замыкание в точке К2) срабатывают пусковой орган высокочастотного передатчика 24 (ПО11) и орган манипуляции 25 (ОМ1) высокочастотного передатчика 18(ПД1), а также пусковой орган 26 (ПО12), подготавливающий цепи отключения защиты, пусковой орган 27(БПО1)), блокирующий действие защиты при коротких замыканиях за трансформаторами, подключенными к ответвлениям, и пусковые элементы органа дальнего резервирования 31 (ОДР1). Высокочастотный передатчик 18 (ПД1) генерирует высокочастотный сигнал. Из-за совпадения по фазе векторов токов по концам линии в сигнале на выходе приемника 20 (ПР1) имеется бестоковая пауза, превышающая угол блокировки защиты. Орган сравнения фаз 28 (ОСФ1) срабатывает, фиксируя факт возникновения КЗ в зоне действия дифференциально - фазной защиты линии. На выходах логических элементов 29 (И11) и 30 (И12) появляется логический сигнал «1». Силовой выключатель 3 (В1) отключается без выдержки времени.

Хотя пусковые элементы органа дальнего резервирования 31 (ОДР1) и орган сравнения фаз 28 (ОСФ1) срабатывают (FSrPO=1, bOSF=1), флагу срабатывания органа дальнего резервирования значение логической единицы может быть присвоено только по истечению выдержки времени, которая превышает время отключения линии электропередачи устройством дифференциально-фазной высокочастотной защиты. Таким образом, орган дальнего резервирования 31 (ОДР1) не участвует в отключении без выдержки времени силового выключателя 3 (В1).

Аналогичным образом функционируют элементы полукомплекта защиты, установленного на втором конце линии, т.е. с действием на отключение силового выключателя 4 (В2).

Если КЗ возникает, например, в точке КЗ (за силовым трансформатором подстанции 10(ПС1), подключенной к ответвлению от линии электропередачи), то срабатывают пусковой орган 24 (ПО11) высокочастотного передатчика 18(ПД1) и орган манипуляции 25 (ОМ1) высокочастотного передатчика 18(ПД1), а также пусковой орган 26 (ПО12), подготавливающий цепи отключения защиты, и пусковые элементы органа дальнего резервирования 31 (ОДР1). Высокочастотный передатчик 18 (ПД1) генерирует высокочастотный сигнал. Из-за совпадения по фазе векторов токов по концам линии в сигнале на выходе приемника 20 (ПР1) имеется бестоковая пауза, превышающая угол блокировки защиты. Орган сравнения фаз 28 (ОСФ1) срабатывает (bOSF=1), фиксируя факт возникновения КЗ в зоне действия защиты линии.

Пусковой орган 27(БПО1)), блокирующий действие защиты при коротких замыканиях за трансформаторами подстанций 10(ПС1) и 11(ПС2), подключенными к ответвлениям, не срабатывает, так как параметры его срабатывания выбираются таким образом, чтобы он блокировал действие дифференциально-фазной защиты линии электропередачи при КЗ за трансформаторами подстанций, подключенных к ответвлениям от защищаемой ВЛ. По указанной причине на выходе логических элементов 29 (И11) и 30 (И12) логический сигнал «1» отсутствует. Дифференциально-фазная высокочастотная защита линии электропередачи не действует на отключение без выдержки времени силового выключателя 3 (В1).

Так как орган сравнения фаз 28 (ОСФ1) и пусковые элементы органа дальнего резервирования 31 (ОДР1) находятся в сработанном состоянии (FSrPO=1, bOSF=1), то происходит набор выдержки времени на срабатывание органа дальнего резервирования 31 (ОДР1). Если КЗ не было отключено ранее выключателем трансформатора подстанции 10(ПС1) или 11(ПС2), подключенного к ответвлению от линии электропередачи (вследствие отказа в срабатывании штатных защит элементов подстанции, потери оперативного тока на подстанции или отказа выключателя на стороне высшего напряжения подстанции в отключении, отказа во включении короткозамыкателя или устройства передачи отключающего сигнала), то после истечения выдержки времени на срабатывание флагу срабатывания органа дальнего резервирования (FSrODR) присваивается значение логической единицы. На выходе органа дальнего резервирования 31 (ОДР1) появляется сигнал на отключение с выдержкой времени выключателя 3 (В1).

Аналогичным образом функционируют элементы полукомплекта защиты, установленного на противоположном конце линии, действуя с выдержкой времени на отключение силового выключателя 4 (В2).

Таким образом, наличие органов дальнего резервирования 31(ОДР1) и 39 (ОДР2) позволяет обеспечить отключение линии с выдержкой времени при КЗ за силовыми трансформаторами подстанций 10(ПС1) и 11(ПС2), подключенных к ответвлениям от линии электропередачи, сопровождающихся отказами в срабатывании релейной защиты элементов указанных подстанций, потерей оперативного тока на подстанции или отказом в отключении выключателей на стороне высшего напряжения указанных подстанций, а при отсутствии последних - отказом во включении короткозамыкателей или устройств передачи отключающего сигнала.

Параметры срабатывания органов дальнего резервирования 31 (ОДР1) и 39 (ОДР2), а также их выдержки времени выбираются по условиям согласования с резервными защитами трансформаторов подстанций 10(ПС1) и 11(ПС2), подключенных к ответвлениям от линии, и чувствительности. Благодаря использованию сигналов о срабатывании органов сравнения фаз дифференциально-фазной высокочастотной защиты линии электропередачи 28(ОСФ1) и 36(ОСФ2), органы дальнего резервирования 31(ОДР1) и 39(ОДР2) не требуют отстройки от токов асинхронного режима и внешних КЗ. Это обстоятельство позволяет значительно повысить чувствительность указанных органов.

Органы дальнего резервирования 31(ОДР1) и 39(ОДР2) реализуют функции реле минимального сопротивления, максимального тока фаз линии или их разностей. Параметры срабатывания указанных реле должны выбираться таким образом, чтобы орган дальнего резервирования надежно срабатывал при КЗ на стороне низшего напряжения силовых трансформаторов подстанций 10(ПС1) и 11(ПС2), подключенных к ответвлениям от линии электропередачи. С целью повышения чувствительности органов дальнего резервирования 31 (ОДР1) и 39 (ОДР2) пусковые элементы, входящие в их состав, могут реагировать на аварийные составляющие фазных или разностных токов линии электропередачи.

Предлагаемое устройство обладает следующей совокупностью свойств, которую не имеет ни одно из известных устройств того же назначения:

- обеспечение отключения коротких замыканий на линии электропередачи с двухсторонним питанием в качестве основной релейной защиты без выдержки времени;

- обеспечение с выдержкой времени отключения линии электропередачи в качестве защиты дальнего резервирования при отказах в срабатывании релейной защиты элементов подстанций, подключенных к ответвлениям от линии (в частности, при потере оперативного тока на подстанциях), или отказах в отключении выключателей на стороне высшего напряжения указанных подстанций, а при отсутствии выключателей - отказа во включении короткозамыкателей или устройств передачи отключающих сигналов;

- высокая чувствительность защиты дальнего резервирования, что объясняется отсутствием необходимости согласования ее параметров срабатывания с защитами смежных элементов по отношению к данной линии электропередачи, что обеспечивается благодаря фиксации факта наличия КЗ на линии или в цепях ответвлений органами сравнения фаз дифференциально-фазной высокочастотной защиты;

- отсутствие необходимости отстройки защиты дальнего резервирования от токов асинхронного режима, протекающих по линии электропередачи, что обеспечивается органом сравнения фаз дифференциально-фазной высокочастотной защиты;

- отсутствие необходимости отстройки защиты дальнего резервирования от токов внешних (по отношению к дифференциально-фазной высокочастотной защите) КЗ, что обеспечивается органом сравнения фаз дифференциально-фазной высокочастотной защиты;

- более простое выполнение защиты дальнего резервирования по сравнению с используемыми в настоящее время устройствами того же целевого назначения.

Указанная совокупность свойств объясняется эффектом совместного использования высокочастотной дифференциально-фазной защиты и органов дальнего резервирования.

Устройство дифференциально-фазной высокочастотной защиты линии электропередачи с двухсторонним питанием и дальнего резервирования релейных защит и коммутационных аппаратов подстанций, подключенных к ответвлениям, содержащее установленные по питающим концам указанной линии полукомплекты защиты, каждый из которых содержит подключенные выходами к входам высокочастотного передатчика своего конца линии электропередачи пусковой орган высокочастотного передатчика, орган манипуляции высокочастотного передатчика и пусковой орган, подготавливающий цепи отключения защиты, причем входы указанных пусковых органов и органа манипуляции высокочастотного передатчика подключены к выходу группы трансформаторов тока своего конца линии электропередачи, пусковой орган, блокирующий действие защиты при коротких замыканиях за трансформаторами, подключенными к ответвлениям, причем вход указанного пускового органа подключен к выходам группы трансформаторов тока и трансформатора напряжения своего конца линии электропередачи, а выходы пускового органа, подготавливающего цепи отключения защиты и дополнительного пускового органа, подключены ко входам первой логической схемы И, подключенный к выходу высокочастотного приемника своего конца линии электропередачи орган сравнения фаз, причем выходы органа сравнения фаз и первого логического элемента И подключены ко входам второго логического элемента И, выход которого подключен к цепям отключения силового выключателя своего конца линии электропередачи, отличающееся тем, что в каждый полукомплект дополнительно введен орган дальнего резервирования, на вход которого через устройства сопряжения подключены выходы группы трансформаторов тока и трансформатора напряжения своего конца линии электропередачи и выход органа сравнения фаз, причем орган дальнего резервирования выполнен с возможностью вычислять ортогональные составляющие отношений выходных напряжений трансформатора напряжения к соответствующим вторичным токам группы трансформаторов тока своего конца линии электропередачи, сравнивать указанные составляющие с заданными значениями, выявлять максимальный из токов фаз линии электропередачи или их разностей и сравнивать указанные токи с заданными значениями, представлять результаты сравнения с заданными значениями всех вышеуказанных величин, а также выходной сигнал органа сравнения фаз в виде логических переменных, реализовывать логическую операцию ИЛИ для всех указанных выше логических переменных, а также логическую операцию И для переменных, полученных после выполнения логической операции ИЛИ и преобразования выходного сигнала органа сравнения фаз в логическую переменную, выполнять операцию выдержки времени для логической переменной, полученной после выполнения логической операции И, причем по логической переменной, полученной после выполнения операции выдержки времени, формировать выходной дискретный сигнал органа дальнего резервирования, выход которого подключен к цепям отключения силового выключателя своего конца линии электропередачи.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электроэнергетике и электротехнике, конкретно к релейной защите и автоматике электрических систем. .

Изобретение относится к способу определения по меньшей мере одного короткого замыкания относительно по меньшей мере одной фазы защищаемого устройства, например сборной шины, линии передачи электрической энергии или силового трансформатора, в многофазной сети передачи электрической энергии, в котором для каждой фазы по меньшей мере в двух местах измерения защищаемого объекта измеряют значения тока, из значений тока определяют для каждой фазы значения дифференциального тока и создают выходной сигнал для определенной фазы, когда значение дифференциального тока этой фазы превышает пороговое значение.

Изобретение относится к релейной защите (РЗ) «мертвых зон» (МЗ) (РЗ МЗ) между трансформаторами тока (ТТ) и выключателями в открытых распределительных устройствах (ОРУ) электростанций и подстанций с отходящими высоковольтными линиями (ВЛ) электропередачи высокого (110, 220, 500 кВ) и сверхвысокого (750 кВ) напряжения (ВН и СВН).

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для определения места короткого замыкания в силовой линии электропередачи или распределительной линии с двумя терминалами.

Изобретение относится к устройствам релейной защиты асинхронных генераторов с емкостями самовозбуждения от внутренних междуфазных коротких замыканий в обмотке статора.

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к способам защиты высоковольтных линий электропередачи. .

Изобретение относится к защите электроустановок от коротких замыканий (КЗ) и, в частности к защите генераторов и/или трансформаторов. .

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение точности и надежности срабатывания защиты.

Изобретение относится к области электротехники, и в частности к устройствам релейной защиты и противоаварийной автоматики энергетических сетей с возможностью автоматизированного управления.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам релейной защиты и противоаварийной автоматики энергетических сетей с возможностью автоматизированного управления.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам и устройствам на их основе, которые в установившемся режиме функционирования системы трехфазного электроснабжения промышленной частоты f идентифицируют значения ортогональных проекций комплексного вектора одного из двух одночастотных гармонических электрических сигналов, на направление комплексного вектора другого гармонического электрического сигнала, который рассматривают как опорный, и посредством которого задают направление для ортогональных проекций, причем каждый из двух одночастотных гармонических электрических сигналов в общем случае в качестве гармоник могут входить в состав спектра гармоник соответствующих своих несинусоидальных периодических электрических сигналов, а именно первого и второго , например, напряжения f1(t)=u(t) и тока f 2(t)=i(t).

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для защиты питающих электросетей от отклонений напряжения. .

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к устройствам поперечной емкостной компенсации в тяговой сети переменного тока системы 25 кВ и 2×25 кВ. .

Изобретение относится к электронной технике СВЧ. Достигаемый технический результат - расширение рабочей полосы частот и снижение прямых потерь СВЧ при сохранении допустимой входной мощности. Защитное устройство СВЧ содержит центральный проводник, один конец которого предназначен для входа сигнала СВЧ, другой - для выхода, соединенный с ним отрезок линии передачи, полупроводниковый прибор, выполненный в виде полевого транзистора с барьером Шотки, соединенный с другим концом отрезка линии передачи, резистор, включенный параллельно полупроводниковому прибору, емкость и индуктивность, отрезок линии передачи выполнен в виде отрезка одиночной линии передачи длиной, равной одной восьмой длины волны в отрезке линии передачи на центральной частоте рабочей полосы частот, и волновым сопротивлением, равным удвоенному значению волнового сопротивления центрального проводника, при этом величины емкости С и индуктивности L и сопротивление резистора выбраны в соответствии с заданными соотношениями. 4 ил.
Наверх