Способ адаптивного однофазного автоматического повторного включения воздушных линий электропередачи переменного тока

Авторы патента:

H02H3/06 - обеспечивающие автоматическое восстановление соединения

Владельцы патента RU 2535654:

ООО НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "ЭНЕРГОКОНСАЛТ" (RU)

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - упрощение алгоритма обработки напряжения на отключенной фазе, снижение трудоемкости реализации способа и повышение надежности. Согласно способу напряжение на отключенном фазном проводе воздушной линии электропередачи измеряется посредством электромагнитного (измерительного) трансформатора. Спустя два периода промышленной частоты после подачи команды на отключение линейных выключателей поврежденной фазы на скользящем временном отрезке, равном одному периоду промышленной частоты, вычисляют среднее значение измеренного напряжения (u_cp) и амплитуду его промышленной составляющей (u_~). Определяют соотношение среднего значения к амплитуде напряжения промышленной частоты K=u_cp/u_~ и обрабатывают сигнал К линейным цифровым фильтром нижних частот с частотой среза в 3-4 раза меньше промышленной. В момент времени, когда модуль сигнала K* на выходе линейного цифрового фильтра превысит пороговое значение, фиксируют время гашения (t_гаш), устанавливают факт гашения дуги подпитки и выдают разрешающую команду на повторное включение линейных выключателей отключенной фазы. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для осуществления адаптивного однофазного автоматического повторного включения (АОАПВ) воздушных линий электропередачи (ВЛЭП) переменного тока высокого напряжения, не оснащенных шунтирующими реакторами или отключенными в паузе ОАПВ.

Известен способ АОАПВ ВЛЭП переменного тока /Процессы при однофазном автоматическом повторном включении линий высоких напряжений / Под ред. М.Л. Левинштейна. - М.: Энергоатомиздат, 1991/, при котором факт самогашения дуги подпитки (вторичной дуги) после отключения линейных выключателей поврежденной фазы устанавливают, анализируя действующее значение восстанавливающегося напряжения на отключенной фазе. В режиме горения дуги подпитки напряжение на отключенной фазе в подавляющем большинстве аварийных случаев меньше, чем после погасания дуги. Однако при значительном перетоке мощности по ВЛЭП (при значительном угле δ) и коротком замыкании на конце, противоположном месту измерения фазного напряжения на линии, последнее в режиме горения дуги подпитки (т.е. замыкания на «землю») может быть соизмеримым или даже превышать восстанавливающееся напряжение после самогашения дуги подпитки, что обусловлено значительной продольной ЭДС, наводимой в отключенной фазе ЛЭП токами в неповрежденных фазах. Это приводит к невозможности надежного установления факта самогашения дуги подпитки и последующего быстрого повторного включения линейных выключателей поврежденной (отключенной) фазы.

Известен также способ АОАПВ ВЛЭП переменного тока /D.S. Fitton, R.W. Dunn, R.K. Aggarwal at. all. Design and Implementation of an Adaptive Single Pole Autoreclosure Technique for Transmission Lines using Artificial Neural Networks // IEEE Transactions on Power Delivery, Vol.11, No. 2, April 1996/, принятый в качестве прототипа, в котором для установления факта гашения дуги подпитки используют разложение измеренного напряжения на отключенной фазе по амплитудно-частотному спектру в пяти диапазонах: 0-20, 30-70, 80-120, 130-170 и 170-220 Гц. Амплитуды сигналов во всех частотных диапазонах, непрерывно вычисляемые во время бестоковой паузы ОАПВ с помощью оконного/скользящего преобразования Фурье, подают на предварительно обученную искусственную нейронную сеть, которая благодаря математической обработке аплитудно-частотного спектра напряжения распознает факт гашения дуги подпитки и выдает команду, разрешающую повторное включение отключенной фазы.

Недостатком такого способа является трудоемкость вычисления амплитудного спектра сигнала в пяти частотных диапазонах, а также сложность обучения нейронной сети на обучающей выборке образов амплитудно-частотного спектра, которая должна охватывать все возможные режимы, отличающиеся значением передаваемой мощности по неповрежденным фазам, местом повреждения и т.д.

Анализ приведенного уровня техники свидетельствует о том, что задачей изобретения является создание более простого и менее трудоемкого с точки зрения реализации способа АОАПВ воздушных линий электропередачи переменного тока.

Это достигается тем, что в известном способе АОАПВ, заключающемся в измерении посредством электромагнитного трансформатора действующего напряжения на отключенном фазном проводе ВЛЭП, спустя два периода промышленной частоты после подачи команды на отключение линейных выключателей поврежденной фазы, непрерывно на скользящем временном отрезке, равном одному периоду промышленной частоты, вычисляют среднее значение напряжения (u_cp) на отключенном проводе, а также, применяя прямое дискретное преобразование Фурье /Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. 2-е изд. - Спб: Питер, 2006/, амплитуду промышленной составляющей напряжения (u_~). Далее определяют соотношение среднего значения к амплитуде напряжения промышленной частоты: K=u_cp/u_~. Сигнал K(kh) (где k - номер измерительного отсчета, h - шаг дискретизации по времени) подают на линейный цифровой фильтр нижних частот 1-го… 2-го порядка /Крылов В.В., Корсаков С.Я. Основы теории цепей для системотехников: Учебное пособие для ВУЗов. - М.: Высшая шк., 1990/ с частотой среза, в 3-4 раза меньшей промышленной. В момент времени, когда модуль сигнала K* на выходе линейного цифрового фильтра превысит пороговое значение K*>0,5, фиксируют время гашения (t_гаш), устанавливают факт гашения дуги подпитки и подают разрешающую команду на включение линейных выключателей отключенной фазы.

На фиг.1 приведена одна из возможных схем электропередачи, реализующая предлагаемый способ АОАПВ; на фиг.2 - расчетные осциллограммы (сверху-вниз): напряжение на отключенной фазе на выводах вторичной обмотки измерительного ЭМТН (u_и); напряжение основной гармоники/промышленной частоты (u_~) и среднее значение (u_cp), вычисленные с помощью оконного прямого дискретного преобразования Фурье: отношение K=u_cp/u_~ (т.е. сигнал - K) и сигнал K*, представляющий обработанный линейным цифровым фильтром нижних частот сигнал K.

В схеме электропередачи (фиг.1) шины условно отправной (1) и приемной (2) электрических систем соединены фазными проводами 3, 4, 5 через линейные выключатели (6). Линейные выключатели поврежденной фазы, на которой имеет место короткое замыкание на землю, отключены (на фиг.1 отключенные выключатели затемнены). По концам линии установлены электромагнитные измерительные трансформаторы напряжения (ЭМТН) (7), со вторичных обмоток которых измеренное напряжение (u_и) поступает на вход системы АОАПВ.

Способ осуществляется следующим образом.

После подачи команды на отключение линейных выключателей поврежденной фазы на ней с задержкой, равной 2-м периодам промышленной частоты, посредством электромагнитных измерительных трансформаторов напряжения и аварийных цифровых регистраторов (самописцев) измеряют напряжение (u_и) в конце линии. По мере поступления измерительных данных в систему АОАПВ на скользящем временном отрезке (во временном окне), равном периоду промышленной частоты, непрерывно вычисляют среднее значение напряжения (u_cp) и амплитуду напряжения (u_~) основной гармонической составляющей промышленной частоты. Вычисление напряжений u_~ и u_cp выполняют посредством применения прямого дискретного преобразования Фурье. Индикатором самогашения вторичной дуги выступает постоянная составляющая напряжения, кратковременно возникающая на отключенной (поврежденной) фазе после самоустранения замыкания. На вторичной стороне измерительного ЭМТН длительность существования постоянной компоненты в измеряемом напряжении (u_и) ограничивается временем насыщения магнитопровода трансформатора, составляющим лишь несколько периодов промышленной частоты.

На основе получаемых расчетных данных (u_cp и u_~) непрерывно вычисляют отношение среднего измеренного напряжения к амплитуде основной гармонической составляющей: K=u_cp/u_~. Сигнал K(kh) обрабатывают линейным цифровым фильтром нижних частот (ЛЦФНЧ) с частотой среза в 3-4 раза, меньшей промышленной. Когда на выходе ЛЦФНЧ сигнал K*(kh) достигнет по модулю уставки, т.е. выполнится условие K*(kh)>0.5, отмечают факт гашения дуги подпитки на основе появления постоянной составляющей в напряжении отключенной фазы и фиксируют время t_гаш=(kh). После установления факта гашения с временной задержкой Δt_деион≅200 мс, обеспечивающей надежную деионизацию ствола вторичной дуги, подают команду на повторное включение линейных выключателей отключенной фазы.

Таким образом, предлагаемый способ адаптивного ОАПВ имеет простой алгоритм обработки измеренного напряжения на отключенной фазе, заключающийся в вычислении его среднего значения, амплитуды напряжения промышленной частоты и несложной фильтрации низших частот в сигнале, равном отношению среднего значения к амплитуде напряжения промышленной частоты. Простой алгоритм обработки измерительного напряжения облегчает реализацию метода в устройстве и повышает его надежность.

Способ адаптивного однофазного автоматического повторного включения линий электропередачи переменного тока, заключающийся в измерении посредством измерительного электромагнитного трансформатора действующего напряжения на отключенном фазном проводе воздушной линии электропередачи, отличающийся тем, что спустя два периода промышленной частоты после подачи команды на отключение линейных выключателей поврежденной фазы непрерывно на скользящем временном отрезке, равном одному периоду промышленной частоты, вычисляют среднее значение измеренного напряжения (u_cp), а также, применяя прямое дискретное преобразование Фурье, амплитуду промышленной составляющей напряжения (u_~); определяют соотношение среднего значения к амплитуде напряжения промышленной частоты K=u_cp/u_~, сигнал K(kh) (где k - номер измерительного отсчета, h - шаг дискретизации по времени) подают на вход линейного цифрового фильтра нижних частот 1-го… 2-го порядка с частотой среза в 3-4 раза меньше промышленной; в момент времени, когда модуль сигнала K^∗ на выходе линейного цифрового фильтра превысит пороговое значение K^∗>0,5, фиксируют время гашения (t_гаш), устанавливают факт гашения дуги подпитки и подают разрешающую команду на повторное включение линейных выключателей отключенной фазы.

Изобретение относится к области электроэнергетики и может найти применение при эксплуатации воздушных линий (ВЛ) в условиях гололедообразования. Технический результат изобретения - снижение вероятности повреждения линии при использовании быстродействующего автоматического повторного включения (АПВ) в режиме плавки гололеда.

Способ включения трехфазной линии электропередачи // 2510115

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - расширение области применения и повышение безопасности.

Автоматический выключатель с улучшенной функцией повторного замыкания // 2491690

Способ и система для перераспределения исправных проводников в параллельных линиях электропередачи // 2454768

Изобретение относится к области передачи электроэнергии, и более точно, к способу и системе для перераспределения исправных проводников в параллельных линиях при передаче электроэнергии, чтобы сформировать восстановленную линию для возобновления передачи электроэнергии по одной линии в параллельных линиях.

Реле тока // 2417497

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве электронных реле тока, реагирующих на приращение тока, например тока обратной последовательности.

Устройство для осуществления однофазного автоматического повторного включения линий сверхвысокого напряжения // 2400003

Изобретение относится к технике передачи электроэнергии переменным током, а именно к электропередачам сверхвысокого напряжения (СВН). .

Устройство динамического восстановления провалов напряжения // 2393611

Изобретение относится к электротехнике. .

Способ автоматического повторного включения линии электропередачи // 2365013

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для линий электропередачи (ЛЭП). .

Устройство и способ управления аварийным отключением для автоматического выключателя // 2360347

Способ включения трехфазной линии электропередачи // 2358368

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть применено в аппаратуре релейной защиты и автоматики для управления включением трехфазной линии электропередачи (ЛЭП).

Реле тока // 2563959

Изобретение относится к электротехнике и, в частности, к электронным реле тока. Реле тока содержит промежуточный трансформатор тока, выпрямитель, исполнительный элемент, четыре пороговых блока, два элемента И, реверсивный счетчик, счетчик импульсов, одновибратор, генератор тактовых импульсов, делитель частоты, блок вычитания, сумматор, двухсторонний ограничитель, нерекурсивный фильтр, формирователь коротких импульсов, RS-триггер, два ключа, блок элементов ИЛИ. Технический результат состоит в повышении помехоустойчивости. 2 ил.

Способ включения линии электропередачи переменного тока // 2565053

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - расширение области применения и повышение безопасности включения линий электропередачи переменного тока. Способ основан на включении первой фазы, измерении напряжения на второй и третьей фазах, проверке превышения первой контрольной величиной каждого из измеренных напряжений и при положительном результате проверки включения второй фазы, измерении напряжения на третьей фазе, проверке превышения второй контрольной величиной напряжения, измеренного на третьей фазе, и при положительном результате проверки включения третьей фазы, а при отрицательном результате проверки превышения первой контрольной величиной напряжений, измеренных на второй и третьей фазах, и превышения второй контрольной величиной напряжения, измеренного на третьей фазе, последующие фазы не включают, а ранее включенные - отключают, при получении сигнала о наличии короткого замыкания на землю первой фазы при ее включении ее отключают и последующие фазы не включают, после включения второй и третьей фаз сравнивают модули | U 1 2 ( 1 3 ) | векторной разности напряжений фаз первой и второй | U 1 2 | и первой и третьей | U 1 3 | с малой контрольной величиной 0 , 1 | U ф н | , где | U ф н | - номинальное фазное напряжение, и при выполнении условия | U 1 2 ( 1 3 ) | < 0 , 1 | U ф н | фиксируют замыкание, соответственно, первой и второй и первой и третьей фаз между собой, после чего отключают первую и вторую и третью фазы, соответственно, при этом проверку превышения первой контрольной величиной измеренных напряжений на второй и третьей фазах после включения первой фазы и проверку превышения второй контрольной величиной напряжения, измеренного на третьей фазе после включения второй фазы, а также проверку выполнения условия | U 1 2 ( 1 3 ) | < 0 , 1 | U ф н | после сравнения модулей | U 1 2 ( 1 3 ) | векторной разности напряжений фаз первой и второй | U 1 2 | и первой и третьей | U 1 3 | после включения второй и третьей фаз проводят сериями по N проверок подряд от момента включения первой фазы, второй фазы и второй и третьей фаз, соответственно, причем каждую из серий проверок проводят на интервале времени, длительность которого равна N периодам номинальной частоты линии электропередачи переменного тока, а результаты проверок по итогам серии принимают по большему числу одинаковых результатов мажоритарной обработки зафиксированных результатов проверок в соответствующей серии. 2 з.п. ф-лы.

Устройство защиты от потери питания // 2573603

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в технике релейной защиты и автоматики. Технический результат - повышение устойчивости технологических систем за счет ускорения действия защиты и снижения времени простоя технологических агрегатов. Устройство содержит: блок контроля направления мощности, пусковой блок минимальной частоты, реле сопротивления, первый логический блок, первый таймер, первый блок контроля минимального напряжения, второй логический блок, второй таймер, третий логический блок, первый исполнительный блок, второй блок контроля минимального напряжения, третий таймер и второй исполнительный блок. Первый таймер является выходом защиты минимальной частоты с контролем направления мощности. Второй таймер является выходом первой ступени защиты минимального напряжения с контролем направления мощности. Третий таймер является выходом второй ступени защиты минимального напряжения. Первый исполнительный блок действует на отключение ввода секции шин, потерявшей питание, и на гашение поля синхронных электродвигателей на секции шин, потерявшей питание. Второй исполнительный блок действует на отключение электродвигателей. 2 ил.

Способ компенсации тока подпитки дуги однофазного замыкания линии электропередачи // 2631260

Изобретение относится к защите и автоматике линий электропередачи и может найти применение при выполнении однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ) на линиях высокого и сверхвысокого напряжения с глухозаземленной нейтралью. Ток подпитки однофазного короткого замыкания (КЗ) компенсируют с помощью управляемого шунтирующего реактора трансформаторного типа (УШРТ), подключенного к линии электропередачи первичными обмотками, соединенными в звезду с глухозаземленной нейтралью. Выявляют паузу ОАПВ линии электропередачи и переводят УШРТ из режима компенсации реактивной мощности в режим компенсации тока подпитки дуги КЗ. В указанном режиме замыкают свободные выводы соединенных в звезду вторичных обмоток УШРТ путем воздействия на его двунаправленные тиристорные вентили. При наличии в УШРТ дополнительных вторичных обмоток, соединенных в треугольник, определяют поврежденную фазу линии электропередачи и путем воздействия на соответствующие двунаправленные тиристорные вентили шунтируют обмотки указанного треугольника, магнитосвязанные с первичными обмотками неповрежденных фаз линии. Воздействие на тиристорный вентиль начинают при максимуме напряжения на нем. Технический результат - отпадает необходимость в использовании дополнительного силового оборудовании (реакторов и коммутаторов) для выполнения шунтирующим реактором функции компенсации тока подпитки дуги КЗ в паузе ОАПВ. Не требуется усиление изоляции первичных обмоток шунтирующего реактора, соединенных в звезду, поскольку сохраняется глухое заземление их нейтрали. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.