Устройство для продольной дифференциальной токовой защиты линии электропередачи

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, а именно к релейной защите линий электропередачи, и предназначено для реализации токовой защиты линии электропередач.

Известны устройства для продольной дифференциальной токовой защиты с проводным каналом (Федосеев A.M. Релейная защита электроэнергетических систем: Учеб. для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. / A.M.Федосеев, М.А.Федосеев. - М.: Энергоатомиздат, 1992. - 528 с.), содержащие проводной канал связи и два полукомплекта защиты, каждый из которых установлен на своем конце защищаемой линии и содержит трансформаторы тока, комбинированный фильтр тока для сокращения количества проводов в канале связи, дифференциальное реле тока и элементы устройства контроля исправности проводов канала связи.

Недостатком аналога является отсутствие пофазного сравнения токов по концам защищаемой линии ввиду использования комбинированного фильтра тока.

Наиболее близким, принятым за прототип, является устройство для продольной дифференциальной токовой защиты линии Siemens SIPROTEC 7SD61 (Циглер Г. Цифровая дифференциальная защита. Принципы и область применения. - Перевод с англ. / Под ред. Дьякова А.Ф. - М.: Знак, 2008. - 216 с.), содержащее проводной канал связи 10 (фиг.1) и два полукомплекта 6, каждый из которых реализован в виде отдельного микропроцессорного терминала и размещен на концах защищаемой линии 1, выполняя сравнение векторов фазных токов своего конца линии, информация о которых поступает в аналоговом виде от электромагнитных трансформаторов тока 3 (5), установленных на этом же конце линии, с векторами фазных токов противоположного конца линии, информация о которых непрерывно поступает от другого полукомплекта 6, размещенного на противоположном конце линии, по каналу связи в цифровом кодированном виде и синхронизация которой во времени выполняется непосредственно через канал передачи данных или посредством технологии GPS. В наиболее общем виде каждый терминал 6 продольной дифференциальной токовой защиты содержит измерительно-преобразовательный токовый орган 7, осуществляющий аналого-цифровое преобразование токов, получаемых с использованием электромагнитных трансформаторов тока, установленных на ближайшем по отношению к месту размещения защиты конце линии электропередачи; орган принятия решения о срабатывании 8 и орган управления коммутационной аппаратурой 9. В случае возникновения условий для срабатывания защиты органы управления коммутационной аппаратурой обоих полукомплектов передают в дискретном виде команду на отключение коммутационного аппарата 2 (4), установленного на соответствующем (ближайшем) конце линии, отделяя поврежденную линию от исправной энергосистемы.

Недостатком прототипа является сложность выполнения защиты линии электропередачи, обусловленная необходимостью использования двух микропроцессорных терминалов (полукомплектов).

Технический результат изобретения - упрощение защиты линии электропередачи.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройство для продольной дифференциальной токовой защиты линии электропередачи, на концах которой расположены трансформаторы тока, выключатели, содержащее проводной (медный или оптический) канал связи, микропроцессорный терминал, размещенный на конце линии электропередачи, в состав которого входят орган токовый измерительно-преобразовательный, орган принятия решения о срабатывании, орган управления коммутационной аппаратурой, введен дополнительный орган токовый измерительно-преобразовательный в состав микропроцессорного терминала. Трансформаторы тока, установленные на противоположном по отношению к месту размещения микропроцессорного терминала конце линии электропередачи, снабжены устройством, обеспечивающим преобразование выдаваемых этими трансформаторами мгновенных значений токов в цифровой унифицированный вид. Трансформаторы тока, установленные на противоположном по отношению к месту размещения микропроцессорного терминала конце линии электропередачи, выполнены в цифровом исполнении. Выключатель, установленный на противоположном по отношению к месту размещения микропроцессорного терминала конце линии, снабжен устройством, обеспечивающим управление этим выключателем по цифровому интерфейсу связи в цифровом унифицированном виде. Выключатель, установленный на противоположном по отношению к месту размещения микропроцессорного терминала конце линии, имеет цифровой интерфейс связи.

Сущность заявляемого технического решения заключается в том, что в сравнении с прототипом, содержащим два микропроцессорных терминала (полукомплекта), расположенных на концах защищаемой линии электропередачи, продольная дифференциальная токовая защита осуществляется с помощью одного микропроцессорного терминала, расположенного на одном из концов линии электропередачи, при этом микропроцессорный терминал содержит два измерительно-преобразовательных токовых органа, орган принятия решения о срабатывании и орган управления коммутационной аппаратурой. Заявляемое техническое решение позволяет упростить защиту, а также расширить область применения продольной дифференциальной защиты, в том числе на электроэнергетические системы с распределенной генерацией.

Один из токовых измерительно-преобразовательных органов устройства предназначен для приема в цифровом унифицированном виде по проводному каналу связи информации от цифровых трансформаторов тока, установленных на противоположном по отношению к месту размещения микропроцессорного терминала конце линии. Орган управления коммутационной аппаратурой устройства предназначен для выдачи в цифровом унифицированном виде по этому же проводному каналу связи команды на отключение имеющего цифровой интерфейс связи выключателя, установленного на противоположном по отношению к месту размещения микропроцессорного терминала конце линии, при срабатывании защиты.

Для пояснения заявляемого изобретения на фиг. 1 показана схема прототипа, на фиг. 2 - схема устройства для продольной дифференциальной токовой защиты линии электропередачи, на которых приняты следующие обозначения:

1 - защищаемая линия электропередачи;

2, 4 - выключатели;

3, 5 - трансформаторы тока;

6 - полукомплекты (микропроцессорные терминалы);

7 - измерительно-преобразовательный токовый орган;

8 - орган принятия решения о срабатывании;

9 - орган управления коммутационной аппаратурой;

10 - проводной (медный или оптический) канал связи;

11 - устройство преобразования мгновенных значений токов в цифровой унифицированный вид;

12 - устройство управления выключателем, имеющее цифровой интерфейс связи;

13 - микропроцессорный терминал;

14 - блок выключателя;

15 - блок трансформаторов тока.

Устройство для продольной дифференциальной токовой защиты линии электропередачи 1 содержит установленные на одном конце линии выключатель 2 и набор трансформаторов тока 3, микропроцессорный терминал 13, содержащий измерительно-преобразовательные токовые органы 7, орган принятия решения о срабатывании 8, орган управления коммутационной аппаратурой 9; установленные на другом по отношению к месту расположения микропроцессорного терминала 13 конце линии электропередачи выключатель 4 и набор трансформаторов тока 5, имеющих цифровое исполнение. Блок выключателя 14 состоит из выключателя 4, снабженного устройством 12, обеспечивающим управление этим выключателем по цифровому интерфейсу связи в цифровом унифицированном виде, или блок выключателя 14 представляет собой выключатель, имеющий такой интерфейс. Блок трансформаторов тока 15 состоит из трансформаторов тока 5, снабженных устройством 11, обеспечивающим преобразование выдаваемых этими трансформаторами мгновенных значений токов в цифровой унифицированный вид, или блок трансформаторов тока 15 представляет собой набор трансформаторов тока 5, снабженных устройством преобразования мгновенных значений токов в цифровой унифицированный вид или уже имеющих цифровое исполнение. Один из токовых измерительно-преобразовательных органов 7 микропроцессорного терминала 13 предназначен для приема по проводному каналу связи информации в цифровом унифицированном виде от цифровых трансформаторов тока 5, установленных на противоположном по отношению к месту размещения микропроцессорного терминала конце линии электропередачи. Орган управления коммутационной аппаратурой 9 предназначен также для выдачи в цифровом унифицированном виде по проводному каналу связи команды на отключение выключателя 4, установленного на противоположном по отношению к месту размещения микропроцессорного терминала конце линии, при срабатывании защиты.

Предлагаемое изобретение осуществляется следующим образом. В соответствии с заданным алгоритмом микропроцессорный терминал 13 непрерывно производит сравнение мгновенных значений токов ближайшего конца линии с мгновенными значениями токов удаленного конца линии. Информация о значениях токов ближайшего конца линии поступает на измерительно-преобразовательный токовый орган 7 от трансформаторов тока 3, расположенных на том же конце линии электропередачи, что и микропроцессорный терминал 13. Информация о значениях токов удаленного конца линии поступает на второй измерительно-преобразовательный токовый орган 7 от цифровых трансформаторов тока 5 по каналу связи 10 в цифровом унифицированном виде, соответствующем, например, требованиям стандартов МЭК 61850 или других. При возникновении условий срабатывания, определяемых заданным алгоритмом функционирования и выявляемых органом принятия решения о срабатывании 8, орган управления коммутационной аппаратурой 9 выдает команду на отключение выключателя 2, расположенного на том же конце линии электропередачи, что и микропроцессорный терминал 13, а также по каналу связи 10 в цифровом унифицированном виде, соответствующем, например, требованиям стандартов МЭК 61850 или других, выдает команду на отключение цифрового выключателя 4 удаленного конца линии.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет упростить продольную дифференциальную токовую защиту линии электропередачи, а также позволяет расширить область применения выполняемой защиты линии электропередачи, в том числе на электроэнергетические системы с распределенной генерацией, за счет реализации в одном микропроцессорном терминале и связанного с этим сокращения количества органов принятия решения о срабатывании и органов управления коммутационной аппаратурой.

1. Устройство для продольной дифференциальной токовой защиты линии электропередачи, на концах которой расположены трансформаторы тока, выключатели, содержащее проводной канал связи, микропроцессорный терминал, размещенный на конце линии электропередачи, в состав которого входят орган токовый измерительно-преобразовательный, орган принятия решения о срабатывании, орган управления коммутационной аппаратурой, отличающееся тем, что введен дополнительный орган токовый измерительно-преобразовательный в состав микропроцессорного терминала, предназначенный для приема по проводному каналу связи информации от трансформаторов тока, установленных на противоположном по отношению к месту размещения микропроцессорного терминала конце линии электропередачи.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трансформаторы тока, установленные на противоположном по отношению к месту размещения микропроцессорного терминала конце линии электропередачи, снабжены устройством преобразования мгновенных значений токов в цифровой унифицированный вид.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трансформаторы тока, установленные на противоположном по отношению к месту размещения микропроцессорного терминала конце линии электропередачи, выполнены в цифровом виде.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выключатель, установленный на противоположном по отношению к месту размещения микропроцессорного терминала конце линии, снабжен устройством управления выключателем по цифровому интерфейсу связи в цифровом унифицированном виде.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выключатель, установленный на противоположном по отношению к месту размещения микропроцессорного терминала конце линии, имеет цифровой интерфейс связи.



 

Похожие патенты:

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.

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 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