Способ дифференциально-фазной защиты линий электропередачи



Способ дифференциально-фазной защиты линий электропередачи
Способ дифференциально-фазной защиты линий электропередачи

 


Владельцы патента RU 2508586:

Общество с ограниченной ответственностью "Исследовательский центр "Бреслер" (RU)

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к дифференциально-фазной защите линий электропередачи 110-220 кВ с трехфазным управлением выключателями. Решает проблему распознавания сложного вида повреждения: однофазного замыкания с одновременным обрывом провода. Для решения проблемы применяются дополнительные блоки, контролирующие факт обрыва и направление мощности. Технический результат - обеспечение чувствительности защиты к однофазному КЗ с одновременным обрывом фазы. 2 ил.

 

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности, к способам защиты линий электропередачи высокого напряжения с трехфазным управлением выключателями, в том числе к линиям с отпайками. Изобретение решает задачу обеспечения селективного срабатывания дифференциально-фазной защиты (ДФЗ) при однофазном коротком замыкании (КЗ) с одновременным обрывом фазы.

Согласно [1, стр.271-272], при однофазном КЗ с одновременным обрывом фазы в зависимости от параметров питающей системы могут иметь место неблагоприятные с точки зрения чувствительности ДФЗ фазовые соотношения между токами одной и той же последовательности по обе стороны от места повреждения, которые могут привести к отказу защиты. ДФЗ, описанная в [1], не позволяет обеспечить селективное срабатывание защиты при таком виде повреждения.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ, описанный в [2], где в некоторых режимах предлагается управлять высокочастотным передатчиком в обход сигнала манипуляции. Этот способ выбран в качестве прототипа изобретения. Его недостатком является то, что он не обеспечивает чувствительность защиты к однофазному КЗ с одновременным обрывом фазы.

Цель изобретения - обеспечение чувствительности защиты к однофазному КЗ с одновременным обрывом фазы. Поставленная цель достигается путем применения дополнительных блоков, при помощи которых выявляют факт наличия обрыва какой-либо фазы и определяют зону повреждения.

Осуществление способа иллюстрирует представленная на фиг.1 блок-схема функционирования полукомплекта защиты, устанавливаемого на каждом конце защищаемой линии электропередачи. На фиг.2 представлена схема электропередачи с установленными по концам защищаемой линии двумя полукомплектами дифференциально-фазной защиты.

Блок-схема по фиг.1 содержит следующие функциональные блоки: формирователь сигнала манипуляции 1, блок выявления обрыва 2, блок выявления направления мощности нулевой последовательности 3, блок логики 4 и блок манипуляции 5.

Способ осуществляется следующим образом. Формирователь 1 компонует сигнал манипуляции защиты из мгновенных значений тока манипуляции. Блок выявления обрыва 2 определяет, есть ли обрыв фазы в защищаемой сети. Принцип действия этого блока заключается в выявлении уменьшения тока в поврежденной в результате обрыва фазе и одновременном контроле отсутствия изменения величины разности токов в неповрежденных фазах. Действительно, при обрыве какой-либо одной фазы ток в этой фазе уменьшается до величины, равной совокупной величине емкостного тока и тока отпаек этой линии, при этом приращение разности токов неповрежденных фаз не наблюдается. Блок 2 выдает сигнал о выявлении обрыва вне зависимости от места его возникновения, будь он хоть в защищаемой линии, хоть вне ее.

Блок выявления направления мощности 3 выявляет зону повреждения, определенного блоком 2. Мощность нулевой последовательности, как известно, при повреждении в защищаемой линии, будь то КЗ, обрыв или и то, и другое одновременно, идет из защищаемой линии в место установки защиты. Блок 3 выдает сигнал только в том случае, если повреждение определяется в зоне, в противном случае сигнала от этого блока нет.

Блок логики 4 работает следующим образом. Если на выходе блока 2 формируется сигнал о наличии обрыва, а блок 3 выдает сигнал о наличии повреждения в защищаемой линии, то блок 4 выдает сигнал на останов ВЧ-передатчика. Если же при наличии сигнала с блока 2 блок 3 не выдает сигнал о наличии повреждения в защищаемой линии, блок 4 выдает сигнал на пуск ВЧ-передатчика неманипулированным сигналом. А когда блок 2 не выдает сигнал о наличии обрыва, то никакие сигналы на выходе блока 4 не формируются.

При появлении сигнала на выходе блока манипуляции 5 производится запуск ВЧ-передатчика, а при пропадании сигнала на выходе этого блока ВЧ-передатчик останавливается. На вход блока 5 поступают сигналы с выходов блока 4 и блока 1. При появлении на выходе блока 4 сигнала пуска ВЧ-передатчика блок 5 запускает ВЧ-передатчик, при этом выход блока 1 не влияет на работу ВЧ-передатчика. При появлении на выходе блока 4 сигнала останова ВЧ-передатчика блок 5 останавливает ВЧ-передатчик, при этом выход блока 1 не влияет на работу ВЧ-передатчика. При отсутствии сигналов от блока 4 сигнал с выхода блока 1 напрямую и без изменений проходит на выход блока 5.

На фиг.2 представлена схема электропередачи для пояснения предлагаемого способа. Защищаемая ДФЗ линия W1 вместе со смежными линиями электропередачи W2 и W3 соединяет энергосистемы C1 и C2. На линии W1 установлены два полукомплекта ДФЗ ПК1 и ПК2. Рассмотрим действие защиты при однофазном КЗ с одновременным обрывом фазы в двух случая: когда место повреждения находится на защищаемой и на смежной линиях электропередачи.

На фиг.2а представлен случай, когда рассматриваемое повреждение случается на защищаемой линии W1. Блок выявления обрыва полукомплекта ПК1 выдаст сигнал о наличии обрыва в сети. Блок выявления направления мощности этого же полукомплекта укажет, что повреждение произошло «впереди»: либо на линии W1, либо на линии W3. Блок логики этого полукомплекта будет действовать на останов высокочастотного передатчика. Другой полукомплект ПК2 обрыв не определит, так как с его стороны будет наблюдаться режим КЗ. Высокочастотный передатчик полукомплекта ПК2 будет напрямую управляться сигналом манипуляции, и в результирующем сигнале в высокочастотном канале защищаемой линии будут наблюдаться паузы, достаточные для срабатывания ДФЗ. В итоге защита будет действовать на отключение защищаемой линии с двух сторон.

На рис.2б представлен случай, когда замыкание случается на какой-либо смежной линии, в данном случае - на линии W3. Блок выявления обрыва обоих полукомплектов определит наличие обрыва в сети. Однако только у одного полукомплекта блок выявления направления мощности определит, что повреждение произошло «впереди», в данном случае - полукомплекта ПК1. Блок логики этого полукомплекта будет действовать на останов высокочастотного передатчика. В это же время блок логики полукомплекта ПК2 будет действовать на пуск высокочастотного передатчика, тем самым в результирующем сигнале в высокочастотном канале защищаемой линии будет наблюдаться сплошной сигнал, поэтому защита не выдаст сигнал на отключение линии, т.е. подействует селективно. Если будет наблюдаться обрыв с двух сторон, без замыкания на землю, то оба полукомплекта будут одинаково действовать на останов высокочастотного передатчика неманипулированным сигналом, тем самым будет обеспечиваться селективное действие защиты. А в том случае, если обрыва в линиях электропередачи не происходит, блок выявления обрыва не будет выдавать никаких сигналов, и блок манипуляции обоих полукомплектов будет управляться напрямую током манипуляции.

Итак, предлагаемый способ позволяет обеспечить срабатывание ДФЗ в режимах однофазного КЗ с одновременным обрывом фазы.

Источники информации

1. Атабеков Г.И. Теоретические основы релейной защиты высоковольтных сетей. М., Госэнергоиздат, 1957.

2. Авторское свидетельство СССР №446928, кл. H02H 3/28,1975, бюл. №38.

Способ дифференциально-фазной защиты линии электропередачи высокого напряжения с трехфазным управлением выключателями, в том числе с ответвлениями, характеризующийся тем, что на каждом конце линии формируют сигнал манипуляции, запускающий или останавливающий высокочастотный передатчик, который, в свою очередь, генерирует токи высокой частоты пакетами длительностью, приблизительно равной интервалам перехода мгновенного тока манипуляции через нулевые значения, и по длительности пауз результирующего сигнала в высокочастотном канале определяют зону повреждения, отличающийся тем, что, с целью распознавания однофазного замыкания с одновременным обрывом фазы, фиксируют уменьшение тока в оборвавшейся фазе и неизменность величины разности токов в неповрежденных фазах, тем самым выявляя факт обрыва, дополнительно определяют направление мощности нулевой последовательности, тем самым локализуя зону повреждения, и, если повреждение выявляют в защищаемой линии, то блоком манипуляции подают сигнал на останов высокочастотного передатчика, если повреждение выявляют вне защищаемой линии, то блоком манипуляции подают сигнал на пуск высокочастотного передатчика неманипулированным сигналом, а если факт обрыва не выявляют, то высокочастотным передатчиком управляют напрямую сигналом манипуляции.



 

Похожие патенты:

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.

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 электротехники и может быть использовано в релейной защите линий электропередачи, предназначенной для реализации токовой защиты линии электропередачи. Технический результат изобретения - повышение надежности и упрощение защиты линии электропередачи. Устройство для продольной дифференциальной токовой защиты линии электропередачи, в котором микропроцессорный терминал размещен на одном конце линии электропередачи и содержит два токовых измерительно-преобразовательных органа. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах дистанционной защиты от замыкания на землю в системах линий электропередачи. Техническим результатом является повышение надежности защиты за счет возможности избежать переоценки или недооценки разницы между углами тока в месте короткого замыкания и на реле при отключении во время действия защиты. Способ дистанционной защиты от короткого замыкания на землю содержит следующие этапы: измерение полного сопротивления локального источника на основе составляющей короткого замыкания на обоих концах (М, N) линии электропередачи при возникновении короткого замыкания; отправку измеренного полного сопротивления локального источника из первого конца линии во второй конец линии; настройку критерия защиты на втором конце линии на основе измеренного полного сопротивления локального источника; оценку короткого замыкания на землю как внутреннего короткого замыкания или внешнего короткого замыкания в соответствии с настроенным критерием защиты. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к защите электроустановок. Технический результат заключается в повышении чувствительности и быстродействия защиты, а также устойчивости ее функционирования. В предложенном способе пофазно формируют дифференциальный ток. Исходя из полученных мгновенных значений вторичных токов определяют токи намагничивания и восстановленные первичные токи трансформаторов тока, при этом за положительные направления токов принимается их направление к защищаемому объекту. Полученные сигналы вторичных, восстановленных первичных токов и токов намагничивания ТТ плеч защиты приводят к одним относительным единицам с учетом коэффициентов трансформации трансформаторов тока и других выравнивающих коэффициентов. После чего формируют дифференциальный ток, пропорциональный сумме восстановленных первичных токов соответствующих присоединений защищаемого объекта. Вычисляют тормозной ток, пропорциональный токам намагничивания трансформаторов тока. Далее интегрируют полученные значения тормозного и дифференциального токов за период промышленной частоты и сравнивают полученный интегральный дифференциальный ток с уставкой и интегральным тормозным током. В случае, если значение интегрального дифференциального тока превосходит значение суммы интегрального тормозного тока и уставки срабатывания, формируют команду на отключение электроустановки. 3 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение эффективности и простоты способа. Согласно способу фиксируют фазные напряжения и токи на обеих сторонах линии, выделяют их аварийные составляющие, разделяют напряжения и токи на составляющие нулевой последовательности и безнулевые составляющие - разности фазных напряжений (токов) и их составляющих нулевой последовательности. Составляют двухпроводные модели линии электропередачи прямой последовательности и нулевой последовательности, которые используют в двух режимах - пассивном и активном. В пассивном режиме на входе первой стороны модели подают первые напряжения, равные соответствующим указанным напряжениям прямой или нулевой последовательности, а на вход второй стороны модели подают первые токи, равные соответствующим указанным токам прямой или нулевой последовательности, а в активном режиме вход первой стороны модели шунтируют, а вход второй стороны - размыкают. Определяют реакцию пассивной модели в виде второго тока на входе первой стороны модели и второго напряжения на входе второй стороны модели, определяют третий ток как разность первого и второго тока на первом входе модели и третье напряжение как разность первого и второго напряжения на втором входе модели, находят соотношение между третьим напряжением и третьим током, по которому определяют место замыкания линии электропередачи. 5 з.п. ф-лы, 19 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение эффективности и простоты способа. Согласно способу фиксируют аварийные составляющие фазных напряжений и токов на обеих сторонах линии, вычитают из них составляющие нулевой последовательности, формируя тем самым первые напряжения и токи, составляют для всех фаз линии электропередачи двухпроводные модели прямой последовательности, которые используют в двух режимах - пассивном и активном. В пассивном режиме на входы обеих сторон моделей подают первые напряжения, а в активном режиме входы обеих сторон моделей шунтируют, определяют реакции пассивных моделей в виде вторых входных токов, определяют третьи токи, протекающие на зашунтированных входах активных моделей, вычитая вторые токи из соответствующих первых токов, находят соотношение между третьими токами противоположных сторон каждой модели и по указанным соотношениям определяют место замыкания линии электропередачи. 4 з.п. ф-лы, 15 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - обеспечение надежной защиты в условиях изменяющейся электрической топологии системы передачи. Система содержит множество входных силовых кабелей (4) для передачи электроэнергии от генераторов (2) электроэнергии, таких как генераторы (2), работающие на энергии ветра, к выходному кабелю (40), множество блоков (5, 50) защитного оборудования, каждый из которых выполнен с возможностью размещения на соответствующем одном из входных кабелей (4) или на выходном кабеле (40). Каждый входной и выходной силовой кабель (4, 40) снабжен соответствующим устройством (6, 60) отключения. Причем каждый блок (5, 50) защитного оборудования включает в себя измерительный блок (51) для измерения тока и напряжения кабеля (4, 40) и блок (53) управления, оперативно присоединяемый к устройству (6, 60) отключения соответствующего силового кабеля (4, 40), для того чтобы выборочно размыкать устройство (6, 60) отключения, когда система защиты обнаруживает дифференциальное короткое замыкание. Система предназначена для передачи электроэнергии от изменяющегося числа генераторов (2) электроэнергии, где используемые силовые кабели (4, 9, 11, 40) изменяются. При этом система защиты содержит по меньшей мере один компенсатор (54) зарядного тока для компенсации дифференциальной защиты и выполнена с возможностью регулирования компенсации на основе электрической топологии, определенной из текущего использования силовых кабелей. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение точности определения места замыкания. Согласно способу регистрируют информационные составляющие наблюдавшихся токов и напряжений на концах фидера и используют их в качестве входных напряжений и первых входных токов модели фидера. При этом на входы модели неповрежденного фидера подают соответствующие напряжения, определяют вторые входные токи как реакции модели на приложенные напряжения, определяют третьи токи как разности соответствующих первого и второго токов, контролируют уровни третьих токов и степень их идентичности на противоположных входах модели, и в случае нулевого уровня третьего тока одного из входов констатируют замыкание на другом входе фидера. В случае идентичности третьих токов констатируют замыкание в середине фидера, а в случае превышения уровня третьим током одного из входов уровня третьего тока другого входа констатируют замыкание в половине фидера с большим током. Шунтируют оба входа модели, разделяют модель на подмодели поврежденной и неповрежденной половин фидера, третий ток соответствующего зашунтированного входа модели принимают в качестве первого тока подмодели поврежденной половины фидера, а первый ток и напряжение другого входа этой подмодели формируют в подмодели неповрежденной половины фидера из третьего тока ее зашунтированного входа. Повторяют в подмодели поврежденной половины фидера с одним зашунтированным входом те же операции определения вторых и третьих токов, контроля уровня третьих токов и степени их идентичности, определения поврежденной половины модели, которые были ранее выполнены в исходной модели фидера, и повторяют указанные операции до тех пор, пока не обнаружат идентичность третьих входных токов подмодели фидера, свидетельствующую о замыкании в середине моделируемого участка фидера, или нулевой уровень одного из третьих входных токов, свидетельствующий о замыкании на другом входе. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение чувствительности, надежности и быстродействия защиты. Способ содержит измерение полных токов на двух концах системы с двухконцевой линией и вычисление соответствующих векторов тока КЗ; получение рабочего значения путем вычисления первой разности между абсолютной величиной суммы указанных векторов тока КЗ и первой заданной величиной Iset1; получение тормозного значения путем умножения второй разности на регулирующий коэффициент, при этом указанную вторую разность вычисляют между максимумом абсолютных величин указанных токов КЗ и второй заданной величиной Iset2 или между абсолютной величиной разности указанных токов КЗ и второй заданной величиной Iset2; и идентификацию КЗ как внешнего КЗ или внутреннего КЗ посредством сравнения указанного рабочего значения с указанным тормозным значением. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение быстродействия и надежности нахождения места КЗ. Согласно способу в момент короткого замыкания на каждом из концов защищаемого участка линии электропередачи формируется сигнал фазы тока промышленной частоты трехфазной электрической сети, протекающего через данный конец, и осуществляется обмен сигналами фаз тока между данными концами по каналу связи, а также осуществляется сравнение сигналов фаз тока на каждом из концов защищаемого участка линии электропередачи между собой и с установленным порогом, в результате чего формируется сигнал отключения линии, отличающемуся тем, что сигнал фазы тока формируют в виде отсчетов фазовых углов в дискретные моменты времени с заданной частотой дискретизации, используя мгновенные значения композиционного сигнала токов трехфазной электрической сети, а сравнение выборочных значений фаз тока на каждом из концов защищаемого участка линии электропередачи между собой осуществляют в те же дискретные моменты времени. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх