Устройство защиты от однофазных замыканий на землю воздушных и кабельных линий распределенных сетей 6-35 кв


 


Владельцы патента RU 2519277:

Открытое акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" (RU)

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

 

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

Известно устройство защиты распределительных сетей от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ), использующее информацию токов и напряжений нулевых каналов измерительных трансформаторов, содержащее импульсный орган направления мощности (OHM), реагирующий на начальный знак мгновенной мощности переходного процесса, пусковой орган (ПО), реагирующий на напряжение нулевой последовательности промышленной частоты, частотные фильтры, подавляющие промышленную частоту, элемент И, служащий для фиксации совместного срабатывания указанных органов, а также реле времени и выходные реле (Релейная защита, основанная на контроле переходных процессов / Попов И.Н., Лачугин В.Ф., Соколова Г.В. - М., Энергоатомиздат, 1986 г.).

Недостатком этого устройства является воздействие токов и напряжений высокой частоты на работу органа направления мощности, ограничивающее помехоустойчивость и ухудшающее селективность защиты.

Известно устройство защиты от однофазных замыканий на землю воздушных и кабельных линий распределительных сетей 6-35 кВ, содержащее орган направления мощности, состоящий из согласующих преобразователей тока и напряжения трансформаторного типа, двух частотных фильтров, двух фильтров аварийных составляющих, схемы сравнения знаков тока и напряжения, двух одновибраторов, двух элементов запрета, и пусковой орган, состоящий из фильтра промышленной частоты, элемента запрета, реле напряжения, а также элемент И, элемент времени, два выходных реле, два одновибратора, при этом вход согласующего преобразователя тока трансформаторного типа соединен с вторичными цепями тока нулевой последовательности защищаемой линии, а выход через последовательно соединенные первый фильтр аварийных составляющих и первый фильтр низких частот соединен с первым входом схемы сравнения знаков тока и напряжения, вход согласующего преобразователя напряжения трансформаторного типа соединен с вторичными цепями напряжения нулевой последовательности секции (системы) сборных шин, к которой подключена защищаемая линия, а первый выход через последовательно соединенные второй фильтр аварийных составляющих и второй фильтр низких частот соединен с вторым входом схемы сравнения знаков тока и напряжения, второй выход согласующего преобразователя напряжения трансформаторного типа через фильтр выделения промышленной частоты соединен с входом реле напряжения, выход которого соединен с первым входом элемента И и через первый элемент запрета соединен с входом запрета первого одновибратора, первый выход схемы сравнения знаков тока и напряжения соединен с разрешающим входом первого одновибратора, выход которого соединен с вторым входом элемента И и входом второго элемента запрета, а второй выход схемы сравнения знаков тока и напряжения - с разрешающим входом второго одновибратора, выход которого соединен с входом третьего элемента запрета и входом первого выходного реле, выход третьего элемента запрета соединен с входом запрета первого одновибратора, выход второго элемента запрета соединен с входом запрета второго одновибратора, выход элемента И соединен с вторым входом элемента И и через элемент времени - с входом второго выходного реле (Лачугин В.Ф. Экспериментальные исследования импульсной защиты от замыканий на землю воздушных и кабельных сетей с компенсированной нейтралью, Электрические станции, 2005, №8).

Недостатком этого устройства является отказ в функционировании органа направления мощности при нарушении исправности цепей напряжения нулевой последовательности, осуществляющих передачу рабочего сигнала к органу направления и пусковому органу, а также - при отсутствии этих цепей в распределительном пункте или на трансформаторной подстанции.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое техническое решение, является повышение надежности работы устройства при неисправности цепей напряжения нулевой последовательности или при отсутствии в распределительном пункте или на трансформаторной подстанции трансформаторов напряжения, с помощью которых возможна организация цепей напряжения нулевой последовательности.

Технический результат достигается тем, что в устройстве защиты от однофазных замыканий на землю воздушных и кабельных линий распределительных сетей 6-35 кВ, содержащем орган направления мощности, состоящий из согласующих преобразователей тока и напряжения трансформаторного типа, двух частотных фильтров, двух фильтров аварийных составляющих, схемы сравнения знаков тока и напряжения, двух одновибраторов, двух элементов запрета, и пусковой орган, состоящий из фильтра промышленной частоты, одного элемента запрета, реле напряжения, а также содержащем элемент И, элемент времени, два выходных реле, при этом вход согласующего преобразователя тока трансформаторного типа соединен с вторичными цепями тока нулевой последовательности защищаемой линии, а выход через последовательно соединенные первый фильтр аварийных составляющих и первый фильтр низких частот соединен с первым входом схемы сравнения знаков тока и напряжения, вход согласующего преобразователя напряжения трансформаторного типа соединен с вторичными цепями напряжения нулевой последовательности секции (системы) сборных шин, к которой подключена защищаемая линия, а первый выход через последовательно соединенные второй фильтр аварийных составляющих и второй фильтр низких частот соединен с вторым входом схемы сравнения знаков тока и напряжения, второй выход согласующего преобразователя напряжения трансформаторного типа через фильтр выделения промышленной частоты соединен с входом реле напряжения, выход которого соединен с первым входом элемента И и через первый элемент запрета соединен с входом запрета первого одновибратора, первый выход схемы сравнения знаков тока и напряжения соединен с разрешающим входом первого одновибратора, выход которого соединен с вторым входом элемента И и входом второго элемента запрета, а второй выход схемы сравнения знаков тока и напряжения с разрешающим входом второго одновибратора, выход которого соединен с входом третьего элемента запрета и входом первого выходного реле, выход третьего элемента запрета соединен с входом запрета первого одновибратора, выход второго элемента запрета соединен с входом запрета второго одновибратора, выход элемента И соединен с вторым входом элемента И и через элемент времени с входом второго выходного реле, дополнительно введены элемент запрета, фильтр выделения промышленной частоты, два пороговых органа, два элемента времени и два выходных реле, вход первого дополнительного выходного реле через первый дополнительный элемент времени соединен с выходом первого дополнительного порогового органа, рабочий вход которого через дополнительный фильтр выделения промышленной частоты соединен с выходом согласующего преобразователя тока трансформаторного типа, а блокирующий вход соединен с выходом дополнительного элемента запрета, вход которого соединен с выходом второго одновибратора, вход второго дополнительного выходного реле через второй дополнительный элемент времени соединен с выходом второго дополнительного порогового органа, рабочий вход которого соединен с выходом первого фильтра низких частот, а блокирующий вход соединен с выходом дополнительного элемента запрета.

Введенное в устройство подсоединение согласующего преобразователя тока трансформаторного типа к последовательно соединенным дополнительному фильтру выделения промышленной частоты, первому дополнительному пороговому органу, первому дополнительному элементу времени и первому дополнительному выходному реле позволяет выполнять функции защиты линии 6-35 кВ от однофазных замыканий на землю в режиме работы сети с изолированной нейтралью в отсутствие или при неисправности цепей напряжения устройства защиты. Порог срабатывания первого дополнительного порогового органа выбирается больше, чем собственный емкостной ток защищаемой линии, но для предотвращения вероятности неселективного срабатывания устройства в режиме работы с действующими цепями напряжения защиты используется запрет на срабатывание порогового органа, поступающий от второго одновибратора устройства.

Введенное в устройство подсоединение второго фильтра низких частот - к последовательно соединенным второму дополнительному пороговому органу, второму дополнительному элементу времени и второму дополнительному выходному реле - позволяет выполнять функции защиты линии 6-35 кВ от однофазных замыканий на землю в режиме работы сети с компенсированной нейтралью в отсутствие или при неисправности цепей напряжения устройства защиты. Порог срабатывания второго дополнительного порогового органа выбирается по обеспечению устойчивой чувствительности к уровням тока высших гармонических составляющих защищаемой линии при однофазных замыканиях на ней. Для предотвращения вероятности неселективного срабатывания устройства в режиме работы с действующими цепями напряжения защиты используется запрет на срабатывание порогового органа, поступающий от второго одновибратора устройства.

Сущность предложенного изобретения поясняется чертежом, где изображена схема устройства защиты от однофазных замыканий на землю воздушных и кабельных линий распределительных сетей 6-35 кВ.

Устройство содержит согласующий преобразователь 1 тока трансформаторного типа, выход которого через последовательно соединенные фильтр 2 аварийных составляющих и фильтр 3 низких частот соединен с первым входом схемы 4 сравнения, согласующий преобразователь 5 напряжения трансформаторного типа, первый выход которого через последовательно соединенные второй фильтр 6 аварийных составляющих и фильтр 7 низких частот соединен с вторым входом схемы 4 сравнения знаков тока и напряжения, а второй выход согласующего преобразователя 5 напряжения трансформаторного типа через фильтр 8 выделения промышленной частоты соединен с входом реле 9 напряжения, выход которого через элемент 10 запрета соединен с входом запрета одновибратора 11, а также с первым входом элемента 12 И, первый выход схемы 4 сравнения знаков тока и напряжения соединен с разрешающим входом одновибратора 11, выход которого соединен с вторым входом элемента 12 И, входом элемента 13 запрета, а второй выход схемы 4 сравнения знаков тока и напряжения соединен с разрешающим входом одновибратора 14, выход которого соединен с входом выходного реле 15 и с входом элемента 16 запрета, выход которого соединен с входом запрета одновибратора 11, выход элемента 13 запрета соединен с входом запрета одновибратора 14, а выход элемента 12 И соединен с вторым входом элемента 12 И и через элемент 17 времени - с входом выходного реле 18, вход выходного реле 19 через элемент 20 времени соединен с выходом порогового органа 21, рабочий вход которого через фильтр 22 выделения промышленной частоты соединен с выходом согласующего преобразователя 1 тока трансформаторного типа, а блокирующий вход - соединен с выходом элемента 23 запрета, вход которого соединен с выходом одновибратора 14, вход второго выходного реле 24 через элемент 25 времени соединен с выходом порогового органа 26, рабочий вход которого соединен с выходом фильтра 3 низких частот, а блокирующий вход - соединен с выходом элемента запрета 23.

При этом согласующие преобразователи 1 и 5 трансформаторного типа, фильтры 2 и 6 аварийных составляющих, частотные фильтры 3 и 7 низких частот схема 4 сравнения знаков тока и напряжения, одновибраторы 11 и 14, элементы 13 и 16 запрета составляют орган направления мощности, а фильтр 8 выделения промышленной частоты, элемент 10 запрета и реле 9 напряжения составляют пусковой орган.

Устройство работает следующим образом.

При однофазном замыкании на землю (ОЗЗ) на линии электропередачи (ЛЭП) 6-35 кВ в защищаемом направлении и наличии и исправности цепей напряжения нулевой последовательности 3U0 сигналы тока нулевой последовательности 3I0 ЛЭП через согласующий преобразователь 1 тока трансформаторного типа, фильтр 2 аварийных составляющих и фильтр 3 низких частот нулевого канала, а сигналы напряжения нулевой последовательности 3U0 через согласующий преобразователь 5 напряжения трансформаторного типа, фильтр 6 аварийных составляющих и фильтр 7 низких частот воздействуют на схему 4 сравнения знаков тока и напряжения.

При этом первым формируется сигнал на первом (рабочем) выходе схемы 4 сравнения знаков тока и напряжения. С этого выхода сигнал поступает на вход одновибратора 11, фиксирующего срабатывание устройства в защищаемом направлении, переводя его в неустойчивое состояние на 400-600 мс, соответствующее длительности затухания переходного процесса, и блокирующего одновибратор 14 через элемент 13 запрета.

Напряжение 3U0 с второго выхода преобразователя напряжения 5 трансформаторного типа через фильтр 8 выделения промышленной частоты подается на вход реле 9 напряжения, которое срабатывает через 20-25 мс, что необходимо для отстройки от коммутаций в сети, не связанных с ОЗЗ.

При появлении на обоих входах элемента 12 И сигналов от одновибратора 11 и реле 9 напряжения происходит срабатывание элемента 12 И с фиксацией состояния срабатывания от одновибратора 11 и запуск элемента 19 времени. Если замыкание на землю превышает 1,5-2 с - время срабатывания элемента 19 времени, то срабатывает выходное реле 20, фиксирующее установившееся ОЗЗ. Если же время существования замыкания на землю меньше 1,5-2 с, то в исходное состояние возвращаются реле 9 напряжения и элемент 12 И, вследствие чего исчезает сигнал на входе элемента 19 времени и выходное реле 20 не срабатывает.

При этом, поскольку при ОЗЗ на защищаемой линии действие одновибратора 14 блокируется от одновибратора 11 через элемент запрета 13 при исправном состоянии цепей напряжения, то блокирования действия пороговых органов 21 и 26 через элемент 23 запрета не происходит.

При неисправности цепей напряжения нулевой последовательности, а также при их полном отсутствии схема 4 сравнения знаков тока и напряжения и реле 9 напряжения не срабатывают. Поэтому сигналы на входах элемента 12 И не формируются и срабатывание выходного реле 20 не происходит. Однако сигнал тока 3I0 от согласующего преобразователя 1 тока трансформаторного типа, поступая через фильтр 22 выделения промышленной частоты, приводит, независимо от состояния цепей напряжения устройства, к срабатыванию порогового органа 21 и через элемент 20 времени - к срабатыванию выходного реле 19 в режиме работы сети с изолированной нейтралью, фиксирующего установившееся ОЗЗ. Также сигнал тока 3I0 от согласующего преобразователя 1 тока трансформаторного типа, поступая через фильтр 3 низких частот, приводит, независимо от состояния цепей напряжения устройства, к срабатыванию порогового органа 26 и через элемент 25 времени - к срабатыванию выходного реле 24, фиксирующего установившееся ОЗЗ.

Следовательно, устройство, независимо от состояния его цепей напряжения, способно надежно фиксировать ОЗЗ на защищаемой линии.

При ОЗЗ вне зоны защиты и наличии и исправности цепей напряжения 3U0 нулевой последовательности сигналы каналов напряжения 3U0 и 3I0 соответственно через согласующий преобразователь 5 напряжения трансформаторного типа, фильтр 6 аварийных составляющих фильтр 7 низких частот и преобразователь 1 тока трансформаторного типа, фильтр 2 аварийных составляющих, фильтр 3 низких частот поступают на входы схемы 4 сравнения знаков тока и напряжения. Первым формируется сигнал на втором (блокирующем) выходе схемы 4 сравнения знаков тока и напряжения. С этого выхода сигнал поступает на вход одновибратора 14, фиксирующего ОЗЗ вне зоны защиты, переводя его в неустойчивое состояние на 400-600 мс, соответствующее длительности затухания переходного процесса, вызывая срабатывание выходного реле 15. Одновибратор 14 блокирует одновибратор 11 на это время через элемент 16 запрета. Элемент 10 запрета осуществляет непрерывное блокирование одновибратора 11 с момента появления внешнего ОЗЗ до его устранения.

При этом, поскольку при ОЗЗ вне зоны защиты действие одновибратора 14 не блокируется от одновибратора 11, то после срабатывания одновибратора 11 через элемент запрета 13 при исправном состоянии цепей напряжения поступает сигнал блокирования действия пороговых органов 21 и 26 через элемент 23 запрета. Тем самым предотвращается любая возможность неселективного срабатывания устройства.

При неисправности цепей напряжения нулевой последовательности, а также при их полном отсутствии схема 4 сравнения знаков тока и напряжения и одновибратор 14 не срабатывают и не блокируется действие пороговых органов 21 и 26 через элемент 23 запрета. Однако в связи с выбором порогов срабатывания пороговых органов 21 и 26 из условия отстройки от внешних ОЗЗ, срабатывания этих органов, а следовательно, и выходных реле 19 и 24, в подавляющем большинстве случаев внешних ОЗЗ не происходит.

Устройство защиты от однофазных замыканий на землю воздушных и кабельных линий распределительных сетей 6-35 кВ, содержащее орган направления мощности, состоящий из согласующих преобразователей тока и напряжения трансформаторного типа, двух частотных фильтров, двух фильтров аварийных составляющих, схемы сравнения знаков тока и напряжения, двух одновибраторов, двух элементов запрета, и пусковой орган, состоящий из фильтра выделения промышленной частоты, одного элемента запрета, реле напряжения, а также содержащее элемент И, элемент времени, два выходных реле, при этом вход согласующего преобразователя тока трансформаторного типа соединен с вторичными цепями тока нулевой последовательности защищаемой линии, а выход через последовательно соединенные первый фильтр аварийных составляющих и первый фильтр низких частот соединен с первым входом схемы сравнения знаков тока и напряжения, вход согласующего преобразователя напряжения трансформаторного типа соединен с вторичными цепями напряжения нулевой последовательности секции (системы) сборных шин, к которой подключена защищаемая линия, а первый выход через последовательно соединенные второй фильтр аварийных составляющих и второй фильтр низких частот соединен с вторым входом схемы сравнения знаков тока и напряжения, второй выход согласующего преобразователя напряжения трансформаторного типа через фильтр выделения промышленной частоты соединен с входом реле напряжения, выход которого соединен с первым входом элемента И и через первый элемент запрета соединен с входом запрета первого одновибратора, первый выход схемы сравнения знаков тока и напряжения соединен с разрешающим входом первого одновибратора, выход которого соединен с вторым входом элемента И и входом второго элемента запрета, а второй выход схемы сравнения знаков тока и напряжения с разрешающим входом второго одновибратора, выход которого соединен с входом третьего элемента запрета и входом первого выходного реле, выход третьего элемента запрета соединен с входом запрета первого одновибратора, выход второго элемента запрета соединен с входом запрета второго одновибратора, выход элемента И соединен с вторым входом элемента И и через элемент времени с входом второго выходного реле, отличающееся тем, что дополнительно введены элемент запрета, фильтр выделения промышленной частоты, два пороговых органа, два элемента времени и два выходных реле, вход первого дополнительного выходного реле через первый дополнительный элемент времени соединен с выходом первого дополнительного порогового органа, рабочий вход которого через дополнительный фильтр выделения промышленной частоты соединен с выходом согласующего преобразователя тока трансформаторного типа, а блокирующий вход соединен с выходом дополнительного элемента запрета, вход которого соединен с выходом второго одновибратора, вход второго дополнительного выходного реле через второй дополнительный элемент времени соединен с выходом второго дополнительного порогового органа, рабочий вход которого соединен с выходом первого фильтра низких частот, а блокирующий вход соединен с выходом дополнительного элемента запрета.



 

Похожие патенты:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности.

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 электротехнике и, в частности, к устройствам контроля изоляции и защитного отключения шахтных электрических сетей. Технический результат заключается в повышении надежности устройства защитного отключения.

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в повышении надежности.

Изобретение относится к электронной технике СВЧ. Достигаемый технический результат - расширение рабочей полосы частот и снижение прямых потерь СВЧ при сохранении допустимой входной мощности.

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.

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 области электротехники и может быть использовано для защиты электрической сети энергоснабжения. Технический результат - повышение надежности и избирательности решений о рабочих состояниях параллельных линий многофазной электрической сети энергоснабжения. При защите параллельных линий электрической сети энергоснабжения первый защитный прибор (13а) соединен с первой линией (11а) сети энергоснабжения для регистрации измеренных значений, характеризующих рабочее состояние первой линии (11а). Первый защитный прибор (13а) через коммуникационное соединение (15) соединен с расположенным по соседству вторым защитным прибором (13b). Для того чтобы повысить надежность и избирательность при контроле параллельных линий, предложен способ, при котором второй защитный прибор (13b) соединен с проходящей параллельно первой линии (11а) второй линией (11b) сети энергоснабжения. Оба защитных прибора (13а, 13b) обмениваются измеренными значениями, зарегистрированными ими относительно соответствующей им линии (11а, 11b), и/или выведенными из этих измеренных значений сигналами. Каждый защитный прибор (13а, 13b) выполнен с возможностью выполнения защитной функции для своей соответствующей линии (11а, 11b) при выполнении главного алгоритма (25) защит. Каждый защитный прибор для выполнения своего главного алгоритма (25) защиты привлекает зарегистрированные на собственной линии (11а) измеренные значения, а также принятые от другого защитного прибора (13b) измеренные значения и/или сигналы. 3 н.п. и 20 з.п. ф-лы, 11 ил.
Наверх