Способ построения защиты от токов удаленных коротких замыканий



Способ построения защиты от токов удаленных коротких замыканий
Способ построения защиты от токов удаленных коротких замыканий
Способ построения защиты от токов удаленных коротких замыканий

 

H02H7/00 - Схемы защиты для конкретных типов электрических машин и аппаратов или для секционированной защиты кабельных и воздушных сетей, осуществляющие автоматическую коммутацию в случае недопустимого отклонения от нормальных рабочих параметров (конструктивное сопряжение защитных устройств с конкретными машинами или аппаратами и их защита, без автоматического отключения - см. в подклассе, соответствующем этой машине или этому аппарату)

Владельцы патента RU 2510768:

Закрытое акционерное общество "Курский электроаппаратный завод" (ЗАО "КЭАЗ") (RU)

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение быстродействия способа для защиты от токов одно-, двух- и трехфазных удаленных коротких замыканий при наличии нелинейных электроприемников. Способ заключается в измерении тока линии электропередач и оценке характера его изменения. Согласно способу измеряют гармонический состав тока и при этом непрерывно вычисляют коэффициент искажения синусоидальности кривой тока KIi. В каждый момент, когда действующее значение основной гармонической составляющей тока линии превысит значение минимального тока короткого замыкания линии электропередач Iкзmin или значение тока пуска асинхронного двигателя Iпд, полученное в данный момент значение коэффициента искажения синусоидальности кривой тока сравнивают с предыдущим значением коэффициента искажения синусоидальности кривой тока KIi. При условии снижения коэффициента искажения синусоидальности кривой тока KIi формируют сигнал о возникновении удаленного короткого замыкания на линии электропередач. 1 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способам защиты трехфазных электрических цепей от токов короткого замыкания, в частности электрических цепей с длинными линиями и подключенными к этим линиям достаточно мощными электродвигателями, пусковой ток которых может оказаться больше тока короткого замыкания в конце длинной линии.

К числу наиболее актуальных проблем в электрических сетях низкого напряжения следует относить токи удаленных коротких замыканий. Россия имеет огромный фонд электрооборудования, в том числе сотни тысяч километров линий электропередачи 0,4 кВ, особенно воздушных линий. Протяженность отдельных участков таких линий особенно в сельских районах может достигать десятков километров. В связи с тем что воздушные линии в основном выполняются стальными проводами (с большим удельным сопротивлением) и имеют большую протяженность, значения тока короткого замыкания в конце такой линии получаются сравнительно небольшими. В результате в указанных системах защиты величина тока короткого замыкания в конце длинной линии IКЗmin зачастую оказывается близкой к значению рабочего тока защитного аппарата Ir. Поэтому для надежной защиты цепей от токов удаленных коротких замыканий значения соответствующих токовых уставок расцепителей Isd защитных аппаратов выбирают в пределах от 1,5 Ir до 3 Ir. Однако, если в начале магистральной линии подключен фидер с мощным электродвигателем, например асинхронным, то величина его пускового тока Iпд в начале процесса запуска или величина тока Iсз в начале процесса самозапуска нескольких двигателей при наличии системы резервирования питания оказывается больше значения токовой уставки расцепителя Isd защитного аппарата.

Тот факт, что по уровню токов режим удаленного короткого замыкания очень похож на режим пуска мощного асинхронного двигателя, не дает возможности уменьшать токовую уставку расцепителя Isd защитного аппарата, которая позволяла бы отключать токи удаленных коротких замыканий, поскольку нормальный режим пуска мощного асинхронного двигателя также будет отключаться. Таким образом необходимо различать аварийный режим при токах удаленного короткого замыкания от нормального режима пуска асинхронного двигателя.

Из описания изобретения (патент №2389116, H02H 3/00, 2010.05.10) известен способ построения защиты от токов удаленных коротких замыканий.

Известный способ основан на фиксации факта появления апериодической составляющей в специально сформированном электрическом сигнале при условии наличия апериодической составляющей хотя бы в одном из фазных токов трехфазной линии электропередачи при переходном процессе после возникновения токов короткого замыкания.

К недостаткам известного способа можно отнести следующее:

- сложность выделения признака из-за малой длительности переходного процесса;

- необходимость применения мощного вычислительного устройства при реализации способа;

- малая различимость признака в режиме токов удаленного короткого замыкания и при пуске асинхронного двигателя;

- низкая надежность способа.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ построения защиты от токов удаленных коротких замыканий, известный из описания изобретения (патент №2353015, H01H 7/00, H01H 73/00, 2009.04.20), заключающийся в измерении тока линии электропередач и оценке характера его изменения. В основу данного способа положена физическая суть распознавания случаев возникновения пусковых токов и токов удаленных коротких замыканий, заключающаяся в том, что значение индуктивности цепи, а следовательно, и значение cosφ для указанных выше случаев существенно отличаются друг от друга. Так, в случае запуска электродвигателей величина cosφ цепи находится в диапазоне 0,2÷0,3, а в случае токов коротких замыканий на кабельных и воздушных линиях значения cosφ находятся, как правило, в диапазоне 0,65÷0,8, где меньшая величина cosφ=0,65 относится к воздушным линиям со стальными проводами.

В известном способе определение значения индуктивности цепи производится на основании анализа только протекающих через аппарат токов без напряжений.

К недостаткам известного способа можно отнести следующее:

- сложность алгоритма, требующая время для произведения вычислительных операций, что тем самым снижает быстродействие способа;

- необходимость применения мощного вычислительного устройства при реализации способа;

- применимость алгоритма для защиты только от трехфазных симметричных коротких замыканий;

- работа алгоритма только на основной частоте, т.е. в режиме идеально синусоидальных токов, что на практике почти не встречается.

Задача, на решение которой направлено изобретение, - построение защиты от токов удаленных коротких замыканий, позволяющей быстро различать аварийный режим удаленного короткого замыкания от нормального режима пуска асинхронного двигателя.

Технический результат - повышение быстродействия способа для защиты от токов одно-, двух- и трехфазных удаленных коротких замыканий при наличии нелинейных электроприемников.

Указанный технический результат достигается тем, что способ построения защиты от токов удаленных кротких замыканий заключается в непрерывном измерении тока линии и оценке характера его изменения.

Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что измеряют гармонический состав тока и при этом непрерывно вычисляют коэффициент искажения синусоидальности кривой тока КIi, причем в каждый момент, когда действующее значение основной гармонической составляющей тока линии I(1)i превысит значение минимального тока короткого замыкания линии электропередач Iкзmin или значение тока пуска асинхронного двигателя Iпд, полученное в данный момент значение коэффициента искажения синусоидальности кривой тока сравнивают с предыдущим значением коэффициента искажения синусоидальности кривой тока КIi и при условии его снижения формируют сигнал о возникновении удаленного короткого замыкания на линии электропередач.

Физическая суть распознавания токов удаленных коротких замыканий и пуска асинхронных двигателей заключается в том, что в нормальном режиме работы участка электрической сети гармонический состав тока весьма разнообразен и изменяется при возникновении токов коротких замыканий, удаленного или какого-либо другого, гармонический состав тока слабеет: высшие гармоники теряют в весе, т.к. участок сети при токе короткого замыкания линеен, уменьшается количество электроприемников, вызывающих несинусоидальность, например, лампы ДРЛ, нелинейные нагрузки, т.е. коэффициент искажения синусоидальности уменьшается. В то же время при пуске мощных асинхронных двигателей их зубцовая зона насыщается потоками рассеяния, что ведет к тому, что при синусоидальном напряжении магнитный поток будет несинусоидальным, а следовательно, ток также будет несинусоидальным, т.е. коэффициент искажения синусоидальности будет увеличиваться.

ГОСТ 13109-97 «Качество электрической энергии. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» определяет два показателя качества электроэнергии, оценивающих уровень несинусоидальности напряжения, одним из которых является коэффициент искажения синусоидальности напряжения КUi. Согласно рекомендациям этого же стандарта этот показатель определяется по формуле [1]:

K U i = n = 2 40 U ( n ) i 2 U ( 1 ) i

где U(n)i - действующее значение напряжения n-й гармонической составляющей для i-го наблюдения;

U(1)i - действующее значение напряжения основной гармонической составляющей для i-го наблюдения;

n - наибольшее число зарегистрированных гармонических составляющих (в тексте указанного стандарта наибольшее число гармонических составляющих ограничено цифрой 40).

В предлагаемом способе оценивается уровень несинусоидальности тока. В этом случае коэффициент искажения синусоидальности кривой тока КIi будет определяться следующим образом (аналогично напряжению) по формуле [2]:

K I i = n = 2 40 I ( n ) i 2 I ( 1 ) i

где I(n)i - действующее значение тока n-й гармонической составляющей для i-го измерения;

I(1)i - действующее значение тока основной гармонической составляющей для i-го измерения;

n - число измеренных гармонических составляющих.

Для пояснения сущности изобретения на чертеже изображена блок-схема, представляющая собой последовательность действий построения защиты от токов удаленных коротких замыканий.

1 - измеряют значений тока iφ в линии электропередач;

2 - постоянно вычисляют действующее значение тока n-ых гармонических составляющих I(n)i любым из известных методов;

3 - постоянно вычисляют коэффициент искажения синусоидальности кривой тока КIi по формуле [2];

4 - сравнивают текущее действующего значение тока основной гармонической составляющей I(i)j с минимальным током КЗ линии Iкзmin и при условии I(1)i>Iкзmin переходят к проверке следующего условия;

5 - текущее значение коэффициента искажения синусоидальности кривой тока КIi сравнивают с предыдущим значением коэффициента искажения синусоидальности кривой тока КIi-1 в момент, предшествующий наступлению выполнения условия по поз.4, и проверяют выполнение следующих условий:

K I i < K I i 1 и K I i 1 K I i > I ( 1 ) i I к з min

6 - условия по поз.5 выполнены - формируют сигнал, информирующий о наличии токов удаленного короткого замыкания (аварийный режим);

7 - условия по поз.5 не выполнены - формируют сигнал, информирующий о наличии нормального режима пуска асинхронного двигателя.

Предлагаемый способ построения защиты от токов удаленных коротких замыканий может быть реализован на микропроцессорных устройствах, в частности в микропроцессорных расцепителях автоматических выключателей, защищающих, например, длинные магистральные линии, в разных частях которых по всей длине подключены фидерные линии, нагрузками которых являются электродвигатели большой мощности (дробилки, насосы, конвейеры и т.п.).

Способ построения защиты от токов удаленных коротких замыканий, заключающийся в измерении тока линии электропередач и оценке характера его изменения, отличающийся тем, что измеряют гармонический состав тока и при этом непрерывно вычисляют коэффициент искажения синусоидальности кривой тока КIi, причем в каждый момент, когда действующее значение основной гармонической составляющей тока линии I(1)i превысит значение минимального тока короткого замыкания линии электропередач Iкзmin или значение тока пуска асинхронного двигателя Iпд, полученное в данный момент значение коэффициента искажения синусоидальности кривой тока сравнивают с предыдущим значением коэффициента искажения синусоидальности кривой тока КIi и при условии его снижения формируют сигнал о возникновении удаленного короткого замыкания на линии электропередач.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности к электрическим схемам, и может быть использовано в составе схемы включения и аварийной блокировки металлорежущих станков, в том числе зубообрабатывающих станков с числовым программным управлением (ЧПУ).

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано в электроэнергетических системах, системах электроснабжения, электрических сетях при управлении режимами работы синхронных электрических машин (генераторов, двигателей), включенных в электрическую сеть, для контроля запасов и предотвращения нарушений устойчивости параллельной работы.

Изобретение относится к устройствам и способам защиты от перенапряжений. Технический результат - упрощение испытаний на перенапряжение.

Изобретение относится к электроснабжению транспортных средств, в частности к силовым полупроводниковым преобразователям для пассажирских и грузовых тепловозов, преобразующим энергию переменного тока на входе в энергию переменного тока на выходе.

Изобретение относится к области высокочастотной радиоэлектроники, а именно - к устройствам защиты СВЧ радиоприемных устройств, в частности приемников радиолокационных станций, от воздействия входной мощности большого уровня в сантиметровом и миллиметровом диапазонах длин волн.

Изобретение относится к области электроники и автоматики, а именно к оборудованию противоаварийной защиты и автоматики, и предназначено для использования в аппаратных средствах автоматизации для построения систем безопасности промышленных объектов.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к взрывозащищенным электротехническим устройствам, которые могут быть использованы для электропитания, управления и защиты электроприемников, которые работают во взрывоопасных средах, например в шахтах и рудниках.

Изобретение относится к области защиты электронных устройств и может быть использовано для защиты порта ограничением тока нагрузки. .

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение быстродействия и чувствительности релейной защиты. Односистемная дифференциальная токовая защита сетевой обмотки реактора содержит два ненасыщаемых датчика тока, подключенных между двумя выводами нейтрали сетевой обмотки и местом их присоединения к контуру заземления, при этом токовое реле - измерительный орган защиты - включается на разность токов указанных датчиков после выделения фильтрами основной составляющей первой гармоники, протекающей через каждый датчик тока, и действует при превышении заданной уставки на отключение выключателя реактора без выдержки времени. 2 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение чувствительности и надежности функционирования устройства защиты. Устройство содержит кольцеобразный магнитопровод, охватывающий проводники сети и реле тока. При этом кольцеобразный магнитопровод имеет поперечный воздушный зазор с перпендикулярным ему тангенциальным сквозным отверстием и радиальное несквозное отверстие, ось вращения которого проходит через середину этого зазора, а реле тока выполнено в виде геркона и постоянного магнита в тангенциальном сквозном и радиальном несквозном отверстиях соответственно, при этом постоянный магнит может поворачиваться вокруг оси радиального отверстия, а контакты геркона подключены к отключающей цепи выключателя или сигнализации. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано для защиты двух параллельных линий. Технический результат заключается в повышении надежности устройства. Для этого заявленное устройство содержит с первого по третье реле тока, подключенные к вторичным обмоткам трансформаторов тока соответствующих фаз А, В, С первой линии, с четвертого по шестое реле тока, подключенные к вторичным обмоткам трансформаторов тока соответствующих фаз А, В, С второй линии, с первого по четвертый элементы И, каждый из которых подключен к соответствующему реле тока. Первый элемент ИЛИ подключен к первому, второму и третьему элементам И. Первый умножитель и четвертый элемент сравнения подключены к вторичной обмотке трансформатора тока фазы А первой линии. Второй умножитель и пятый элемент сравнения подключены к вторичной обмотке трансформатора тока фазы В первой линии. Третий умножитель и шестой элемент сравнения подключены к вторичной обмотке трансформатора тока фазы С первой линии. Четвертый умножитель и первый элемент сравнения подключены к вторичной обмотке трансформатора тока фазы А второй линии. Пятый умножитель и второй элемент сравнения подключены к вторичной обмотке трансформатора тока фазы В второй линии. Шестой умножитель и третий элемент сравнения подключены к вторичной обмотке трансформатора тока фазы С второй линии. Пятый и шестой элементы И подключены к второму элементу ИЛИ. 5 ил.

Изобретение относится к области высокочастотной радиоэлектроники, а именно - к устройствам защиты СВЧ-радиоприемных устройств, в частности, приемников радиолокационных станций, от воздействия входной мощности большого уровня в сантиметровом и миллиметровом диапазонах длин волн. Техническим результатом является расширение полосы рабочих частот сверхвысокочастотного ЦЗУ 3-см диапазона длин волн. Сверхвысокочастотное циклотронное защитное устройство содержит электронную пушку с ленточным катодом, фокусирующим и вытягивающим электродами, входной и выходной объемные резонаторы, имеющие однонаправленную связь друг с другом через электронный поток и разделенные диафрагмой с отверстием, образующим пролетный канал, коллектор и средство для создания однородного магнитного поля, соосного с электронным потоком, уровень индукции которого обеспечивает вращение электронов с циклотронной частотой, равной средней частоте рабочей полосы частот устройства, при этом каждый резонатор соединен и согласован с внешними СВЧ-линиями трактом передачи сигнала, который разделен на части, вакуумную и не вакуумную с подстроечными элементами. Фокусирующий электрод выполнен в виде прямоугольной пластины, расположенной перед ленточным катодом вдоль его длины, края которой по длине загнуты под прямым углом по направлению к катоду. Плоскость симметрии зазора выходного резонатора образует с центральной плоскостью симметрии пролетного канала угол α, при этом 3°≤α≤5°. 5 ил.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты от электрической дуги короткого замыкания в электрооборудовании, в частности в комплектных распределительных устройствах (КРУ) 0,4-40 кВ. Техническим результат - упрощение конструкции устройства дуговой защиты за счет сокращения числа световодов, контролирующих светоизолированные отсеки КРУ. Технический результат достигается тем, что волоконно-оптическое устройство дуговой защиты с определением местоположения электрической дуги, содержащее волоконные световоды, каждый из которых одним концом подключен через источник излучения к соответствующему выходу микроконтроллера, а другим концом через фотоэлектронный преобразователь - к соответствующему входу микроконтроллера, все световоды проходят через одни и те же светоизолированные отсеки, каждый световод разбит вдоль своей длины на чередующиеся участки, пропускающие или непропускающие свет через его боковую поверхность таким образом, что в одном отсеке каждый световод имеет только пропускающий или только непропускающий участок, а пропускающие или непропускающие участки разных световодов в одном отсеке образуют двоичный код, соответствующий номеру отсека, при этом число световодов N для контроля Q отсеков выбирается из условия:N≥log2(Q+1). 2 ил.

Изобретение относится к источникам электропитания и может быть использовано в составе бортовой аппаратуры радиоэлектронных аэрокосмических комплексов. Технический результат заключается в создании эффективного устройства защиты аккумуляторных батарей от глубокого разряда. Для этого заявленное устройство содержит линейный стабилизатор отрицательного напряжения, датчик тока, усилитель сигналов датчика тока, который состоит из операционного усилителя, девяти резисторов, двух конденсаторов, четырех диодов, также введены блок гальванической изоляции, содержащий узел сравнения двух сигналов, амплитудный модулятор, преобразователь напряжения и два импульсных трансформатора. Благодаря этому может быть предотвращена потеря космических аппаратов. В аварийной ситуации напряжение бортовой сети будет находиться в заданных пределах 27 − 5 + 7 вольт и не снизится ниже уровня 22 вольта. При этом сигнал об уровне потребляемого тока используется при необходимости для отключения от питающей сети контролируемого абонента и переключения на резервный полукомплект. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано для защиты присоединений подстанции от коротких замыканий. Технический результат заключается в повышении чувствительности устройства и расширении области его использования. Для этого заявленное устройство содержит n присоединений подстанции от коротких замыканий, содержащее для каждой фазы 1-го, …, n-го присоединения датчик тока, установленный в рассечку токопровода фазы, выпрямитель, подключенный к датчику тока, вычитатель, подключенный к выпрямителю, усилитель и делитель, подключенные к вычитателю, первую схему сравнения, подключенную к усилителю и выпрямителю, вторую схему сравнения, подключенную к делителю и выпрямителю, элемент И, подключенный к первой и второй схемам сравнения, для каждого из присоединений - по элементу ИЛИ, подключенному к соответствующим элементам И, и исполнительному органу, подключенному к элементу ИЛИ, а выходом в цепь отключения выключателя соответствующего присоединения, блок контроля линейных напряжений, подключенный выходом к каждому элементу И, общий для группы одноименных фаз сумматор, входами подключенный к выпрямителям, а выходами - к вычитателям. 1 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат: повышение чувствительности устройства при двухфазных коротких замыканиях. Устройство содержит первое, второе и третье реле тока, которые соответственно подключены к вторичным обмоткам первого и второго, третьего и четвертого, пятого и шестого трансформаторов тока. Первый, третий и пятый трансформаторы тока первичными обмотками включены в рассечку фаз А, В, С электродвигателя со стороны ввода. Второй, четвертый и шестой трансформаторы тока первичными обмотками включены в рассечку фаз А, В, С электродвигателя со стороны его нулевых выводов. К первому, второму и третьему реле тока подключен исполнительный элемент, выход которого подключен в цепь отключения выключателя. Первый блок преобразователей тока в напряжение подключен к первому, третьему, пятому трансформаторам тока. Миниселектор подключен к первому блоку преобразователей тока. Первый, второй, третий, элементы сравнения подключены к миниселектору и соответствующему выходу первого блока преобразователей тока. Первый, второй, третий, пятый, шестой и седьмой элементы И подключены к первому и второму, второму и третьему, первому и третьему, четвертому и пятому, пятому и шестому, четвертому и шестому элементам сравнения соответственно. Первый элемент ИЛИ подключен к первому, второму и третьему элементам И. Четвертый элемент И входом подключен к первому элементу ИЛИ, а выходом подключен к исполнительному элементу. Второй блок преобразователей тока в напряжение подключен к второму, четвертому, шестому трансформаторам тока. Максиселектор подключен к второму блоку преобразователей тока в напряжение. Четвертый, пятый, шестой элементы сравнения подключены к максиселектору и соответствующему выходу второго блока преобразователей тока в напряжение. Второй элемент ИЛИ входами подключен к пятому, шестому и седьмому элементам И, а выходом подключен к четвертому элементу И. 1 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат: повышение быстродействия защиты при дуговых замыканиях в ячейках комплектных распределительных устройств. Устройство защиты содержит первое и второе реле тока, соответственно подключенные к вторичным обмоткам первого и второго трансформаторов тока, которые первичными обмотками включены в рассечку фаз А и С присоединения. Реле времени подключено к первому и второму реле тока. Выходное реле входом подключено к реле времени, а выходом подключено в цепь отключения выключателя. Третий трансформатор тока первичной обмоткой включен в рассечку фазы В. Трансформатор тока нулевой последовательности надет на кабель. Первый преобразователь тока в напряжение подключен в рассечку нулевого провода первого, второго и третьего трансформаторов тока. Второй преобразователь тока в напряжение подключен к вторичной обмотке трансформатора тока нулевой последовательности. Первый и второй фильтры высших гармоник соответственно подключены к первому и второму преобразователям тока в напряжение. Усилитель подключен к второму фильтру высших гармоник. Первый и второй выпрямители соответственно подключены к первому фильтру высших гармоник и усилителю. Элемент сравнения подключен входами к первому и второму выпрямителям, а выходом подключен к выходному реле. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам защиты гидротурбины от механических поломок. Устройство защиты гидротурбины от выхода из строя опорного подшипника содержит датчики тока 1, выполненные на базе установленных в цепь статора синхронного генератора измерительных трансформаторов тока по одному на каждую фазу, датчик давления 2, блок 3 сравнения с нормальными значениями тока статора генератора, блок 4 сравнения с нормальным значениям давления в напорном водоводе, блок 5 задания нормального значения тока статора генератора, блок 6 задания нормального значения давления, блок 7 сравнения с уставкой и определения знака отклонения по току статора генератора, блок 8 сравнения с уставкой и определения знака отклонения давления в напорном водоводе, блок 9 задания уставки по отклонению тока статора генератора, блок 10 задания уставки по отклонению давления в напорном водоводе, блок 11 выработки аварийного сигнала, блок 12 управления системами гидротурбины и генератора. Изобретение направлено на повышение быстродействия и предупреждении аварийных ситуации, связанных с выходом из строя опорного подшипника, на ранних стадиях с целью минимизировать последствия аварий. 2 ил.
Наверх