Способ защиты конденсаторной батареи и устройство для его осуществления



Способ защиты конденсаторной батареи и устройство для его осуществления
Способ защиты конденсаторной батареи и устройство для его осуществления
Способ защиты конденсаторной батареи и устройство для его осуществления
Способ защиты конденсаторной батареи и устройство для его осуществления
Способ защиты конденсаторной батареи и устройство для его осуществления
Способ защиты конденсаторной батареи и устройство для его осуществления
Способ защиты конденсаторной батареи и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2552528:

Открытое акционерное общество "Межрегиональная распределительная сетевая компания Центра и Приволжья" (RU)

Устройство для защиты конденсаторной батареи с заземленной нейтралью от внутренних повреждений содержит микропроцессорное устройство, обрабатывающее цифровые значения токов небаланса, токов, измеренных на вводе в батарею конденсаторов, напряжений, измеренных на шинах подстанции. Микропроцессор осуществляет расчет действующих значений ортогональных составляющих фазных токов и напряжений, расчет тока компенсации и расчет тока нулевой последовательности. Сравнивая токи с учетом заданной характеристики торможения, микропроцессор формирует признак срабатывания защиты. Включение и отключение признака срабатывания производится с учетом заданного коэффициента возврата. Также микропроцессор формирует по отдельному алгоритму признак неисправности вторичных контрольных цепей напряжения и блокирует включение признака срабатывания при наличии положительного признака неисправности вторичных контрольных цепей напряжения. Микропроцессор выявляет режимы, в которых возможно перегорание предохранителей секций, осуществляет расчет относительного значения тока небаланса, приращения относительного тока небаланса, суммарного тока небаланса по диагоналям с конденсаторами. Сравнивая значение суммарного тока небаланса с уставкой, микропроцессор формирует сигнал о наличии конденсаторов с перегоревшими секциями. 5 ил., 2 табл.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к прикладной электротехнике, в частности к следующим ее разделам (подклассам МПК):

- Н02Н 3/00 - схемы защиты, осуществляющие автоматическое отключение и непосредственно реагирующие на недопустимое отклонение от нормальных электрических рабочих параметров с последующим восстановлением соединения или без такового;

- Н02Н 3/26 -… реагирующие на разность между напряжениями или между токами; реагирующие на фазовый угол между напряжениями или между токами;

- Н02Н 3/36 - … в которых сравниваются значения напряжения или тока в соответствующих точках разных систем, например систем с параллельными фидерами;

- Н02Н 7/16 - схемы защиты конденсаторов.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите конденсаторных батарей, применяемых в установках компенсации реактивной мощности в сетях 110 кВ. Изобретение предназначено для защиты батарей статических конденсаторов в сетях 110 кВ.

Известно устройство, обеспечивающее обнаружение внутренних повреждений в БСК [1], реагирующее на геометрическую разность двух токов: тока нулевой последовательности и тока компенсации, выделяемого из напряжения нулевой последовательности с помощью фазоповоротной схемы и коэффициента передачи в схему суммирования, которая формируется на сумматоре. При внутренних повреждениях эти токи суммируются, а при внешних - вычитаются, что дополнительно повышает чувствительность защиты. Выход сумматора подключен через полосовой фильтр основной гармоники к входу модулятора переменного тока, выход которого соединяется с пороговым элементом. Чтобы не отстраивать защиту от небалансов при близких внешних КЗ, для увеличения чувствительности в устройстве выполнено торможение с помощью модулятора переменного тока, который управляется модулем напряжения нулевой последовательности. Управление элементом с задержкой на возврат осуществляется с помощью контактов реле положения «Отключено» - РПО или реле команды «Включить» - РКВ, если время разновременности размыкания фаз выключателя превышает время срабатывания устройства, то параллельно контакту реле РПО или РКВ подключается контакт реле команды «Отключить» - РКО. Такая конструкция устройства обеспечивает при включении выключателя отключение батареи без выдержки времени при повреждении в зоне срабатывания порогового элемента, а в зоне нечувствительности порогового элемента - с выдержкой времени, что допускают перегрузочные характеристики батареи.

Недостатком прототипа является невысокое быстродействие, отсутствие гибкости настроек, а также недостаточная надежность, обусловленная применяемой элементной базой и отсутствием цепей контроля.

Известно устройство, обеспечивающее обнаружение внутренних повреждений в БСК [2], содержащее трансформатор тока, установленный в каждой горизонтальной перемычке. Неисправный конденсатор определяют на основе измерения фаз токов небаланса. Однако в данном аналоге не учитывается амплитуда тока небаланса.

Известно устройство, обеспечивающее обнаружение внутренних повреждений в БСК [3], содержащее два датчика тока, два компаратора и элемент времени с задержкой на возврат. Недостатком аналога является необходимость использования двух датчиков тока в идентичных секциях батареи, а также невозможность использования устройства в сетях 110 кВ.

Известно устройство, обеспечивающее обнаружение внутренних повреждений в БСК [4], в котором используется задержка передачи сигнала для автоматического подсчета числа поврежденных секций. Недостатком этого аналога является невысокая точность, обусловленная наличием датчиков тока в каждом ряде БСК, и невысокое быстродействие, обусловленное измерением временного интервала между сформированными импульсами.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для защиты батареи конденсаторов [5], подключенное ко вторичным обмоткам трансформатора тока, включенным между эквипотенциальными точками фазы батареи конденсаторов.

Работа устройства основана на том, что короткое замыкание в конденсаторе вызывает ток, гораздо больший, чем ток небаланса, который остается после короткого замыкания в результате плавки внешнего или встроенного в конденсатор предохранителя. Определяя такие скачки тока, устройство подсчитывает число поврежденных конденсаторов. Устройство анализирует степень поврежденности батареи конденсаторов и выдает сигнал на вызов или на отключение БСК.

Сравнивая фазы тока и напряжения на конденсаторах, устройство указывает на то, что текущий скачок тока вызван повреждением конденсаторов в той или другой ветви. Имеется возможность объединения сигналов дополнительно подключаемого к вторичным обмоткам трансформатора тока устройства балансной защиты и результатов работы указанного устройства для защиты батареи конденсаторов. Путем сравнения сигналов от этих двух устройств определяется общее число поврежденных конденсаторов и их распределение между ветвями БСК.

Недостатком прототипа является, во-первых, необходимость сравнения фаз тока и напряжения для определения ветви, в которой присутствуют поврежденные конденсаторы, и, во-вторых, использование дополнительного устройства балансной защиты, для организации счетчика поврежденных конденсаторов. Цель изобретения - повышение чувствительности и надежности, исключение ложных срабатываний устройства, обеспечение надежной фиксации повреждений элементов в фазе БСК, расширение функциональных возможностей. Это достигается тем, что работа устройства реализуется путем преобразования мгновенных значений тока и напряжения в цифровой код, который обрабатывается программно в микропроцессорной системе, а также тем, что в ходе цифровой обработки формируется признак неисправности вторичных контрольных цепей напряжения, причем применение программных способов обработки информации обеспечивает гибкость настройки, высокую точность измерений и постоянство характеристик, что позволяет повысить чувствительность и быстродействие защит.

Структурно-функциональная схема предлагаемого устройства защиты представлена на фиг. 1 и содержит следующие блоки и элементы:

1 - трансформаторы тока;

2 - трансформаторы напряжения;

3 - модуль обработки сигналов;

4 - модуль аналого-цифрового преобразователя;

5 - микропроцессор;

6 - логический элемент дифференциальной защиты нулевой последовательности с торможением током компенсации;

7 - логический элемент небалансной защиты.

Устройство для защиты конденсаторной батареи с заземленной нейтралью от внутренних повреждений содержит микропроцессорное устройство 5, обрабатывающее цифровые значения токов небаланса (dia, dib, dic), токов, измеренных на вводе в батарею конденсаторов (ia, ib, ic), напряжений, измеренных на шинах подстанции (ua, ub, uc), и осуществляющее управление выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты.

Сигналы с трансформаторов тока 1 и трансформаторов напряжения 2 поступают на вход модуля аналого-цифрового преобразователя 4, модуля обработки сигналов 3. Преобразованные данные о сигналах токов и напряжений поступают на микропроцессор 5.

Логический элемент 6 микропроцессора 7 реализует дифференциальную защиту нулевой последовательности с торможением током компенсации. Микропроцессор осуществляет расчет действующих значений ортогональных составляющих фазных токов и напряжений, расчет тока компенсации и расчет тока нулевой последовательности. Сравнивая токи с учетом заданной характеристики торможения, микропроцессор формирует признак срабатывания защиты. Включение и отключение признака срабатывания производится с учетом заданного коэффициента возврата. Также микропроцессор формирует по отдельному алгоритму признак неисправности вторичных контрольных цепей напряжения и блокирует включение признака срабатывания при наличии положительного признака неисправности вторичных контрольных цепей напряжения.

Блок-схема алгоритма дифференциальной защиты нулевой последовательности с торможением током компенсации приведена на фиг. 2. Входными данными алгоритма являются мгновенные значения токов и напряжений, полученные от устройства аналогово-цифрового преобразования 4, представленные в цифровом коде. Алгоритм выполняется от начала до конца на каждом шаге работы устройства. Начальные значения переменных представлены в таблице 1.

Характеристика срабатывания и возврата защиты задается функциями f(It) и fвозв(It), представленными на фиг. 3.

Техническая задача, решаемая изобретением, - выявление наличия конденсаторов с перегоревшими секциями. Указанная техническая задача решается с использованием трансформатора тока для работы небалансной защиты, включенным между плечами фазы БСК, таким образом, что при идентичности конденсаторов, то есть симметрии схемы, ток небаланса был равен нулю. Трансформатор тока входит в комплект поставки конденсаторной батареи заводом-изготовителем. Схема соединений приведена на фиг. 4.

Заводом-изготовителем гарантируется максимально допустимый ток небаланса, равный Iнб макс.

Конденсаторы изготавливаются со встроенными внутрь корпуса плавкими предохранителями, последовательно соединенными с каждой секцией. Плавкие предохранители обеспечивают отключение секции при пробое. Конденсаторы, имеющие внутренние предохранители, считаются не годными к эксплуатации при потере емкости более чем на 10% по отношению к фактической емкости, указанной на маркировочной табличке конденсатора, если не указанны иные требования.

При отключении секций в конденсаторах БСК вследствие коротких замыканий или других аварийных процессов ток небаланса меняется, как показано на фиг. 5.

После аварийного процесса установившийся ток небаланса может стать как больше, так и меньше тока небаланса предшествующего режима. Это зависит от плеча (диагонали), в котором происходит отключение секции.

Например, если первоначально вышла из строя секция в конденсаторе С1, ток небаланса будет увеличиваться при отключении секций в конденсаторах С2-С6 и С19-С24 и уменьшаться при отключении секций в конденсаторах С7-С18, что объясняется усилением или ослаблением общей несимметрии значений емкостей элементов по БСК. Таким образом, при поврежденных конденсаторах ток небаланса может отсутствовать.

Устройство определяет токи небаланса, которые протекают через «мостик» в разных направлениях и в сумме дают величину, близкую к нулю. По величине этих токов устройство определяет степень поврежденности БСК и выдает сигнал о необходимости внеочередной проверки емкостей элементов.

Небалансную защиту реализует логический элемент 8 микропроцессора 6. Блок-схема алгоритма небалансной защиты приведена на фиг. 6. Алгоритм выполняется от начала до конца на каждом шаге работы устройства. Начальные значения переменных представлены в таблице 2.

После расчета относительного значения тока небаланса Iнб* микропроцессор выявляет режимы, в которых возможно перегорание предохранителей секций. Если такой режим выявлен, то микропроцессор формирует признак «Avar», переменой Pusk приписывает значение 1 и определяет направление тока небаланса:

Zn:=sign(Iнб*).

Если в течение заданной выдержки времени N аварийный процесс не прекратился, то микропроцессор вычисляет ток небаланса по диагонали с конденсаторами:

а) если Zn=1 и Iнб*<-Iнб*1, то микропроцессор рассчитывает приращение относительного тока небаланса deltaX и суммарный ток небаланса SdeltaX по диагонали с конденсаторами С1-С6, С19-С24;

б) если Zn=-1 и Iнб*>Iнб*1, то микропроцессор рассчитывает приращение относительного тока небаланса deltaY и суммарный ток небаланса SdeltaY по диагонали с конденсаторами С7-С18.

Если сумма токов небаланса SdeltaX+SdeltaY превысила величину уставки Sust, то микропроцессор формирует сигнал о наличии конденсаторов с перегоревшими секциями.

Источники информации

1. Авторское свидетельство 1644284 СССР, МПК Н02Н 7/16, 1988.

2. Патент 1305217 Канада, МПК G01R 31/02, Н02Н 7/16, 1989.

3. Заявка на изобретение 93025880 РФ, МПК Н02Н 7/16, 1993.

4. Авторское свидетельство 1467661 СССР, МПК Н02Н 7/16, 1987.

5. Патент 4219856 США, МПК Н02Н 7/16, 1978.

Устройство для защиты конденсаторной батареи с заземленной нейтралью от внутренних повреждений, содержащее микропроцессорное устройство, обрабатывающее цифровые значения токов небаланса, токов, измеренных на вводе в батарею конденсаторов, напряжений, измеренных на шинах подстанции, отличающееся тем, что микропроцессор осуществляет расчет действующих значений ортогональных составляющих фазных токов и напряжений, на основании которых далее осуществляет расчет тока компенсации и расчет тока нулевой последовательности, сравнивая которые с учетом заданной характеристики торможения, формирует признак срабатывания защиты, причем включение и отключение признака срабатывания производит с учетом заданного коэффициента возврата, а также формирует по отдельному алгоритму признак неисправности вторичных контрольных цепей напряжения и блокирует включение признака срабатывания при наличии положительного признака неисправности вторичных контрольных цепей напряжения, выявляет режимы, в которых возможно перегорание предохранителей секций, осуществляет расчет относительного значения тока небаланса, приращения относительного тока небаланса, суммарного тока небаланса по диагоналям с конденсаторами, сравнивая значение суммарного тока небаланса с уставкой, формирует сигнал о наличии конденсаторов с перегоревшими секциями.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к энергетике, а именно к устройствам накопления электрической энергии на основе суперконденсаторов, и может быть использовано в альтернативных источниках энергии, например гибридных двигателях транспортных средств, ветряных и солнечных генераторах и др.

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к устройствам поперечной емкостной компенсации в тяговой сети переменного тока системы 25 кВ и 2×25 кВ. .

Изобретение относится к области высоковольтной импульсной техники. .

Изобретение относится к схемному устройству с, по меньшей мере, двумя конденсаторами (C1 С(n)), которые подключены последовательно к напряжению (U), причем параллельно к, по меньшей мере, двум конденсаторам (C1 С(n)) расположен делитель напряжения, который делит напряжение (U) на, по меньшей мере, два конденсатора (C 1 С(n)), причем параллельно каждому конденсатору (Ci) последовательно с последовательным сопротивлением (RSi) размещен защитный диод (Di), причем пороговое напряжение защитного диода (Di) меньше, чем допустимое напряжение размещенного параллельно защитному диоду конденсатора (Ci), и, кроме того, параллельно последовательным сопротивлениям (RS1 RS(n)) размещена защитная схема.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к защите силовых трансформаторов и батарей статических конденсаторов в высоковольтных сетях 6÷220 кВ с изолированной нейтралью от воздействия внутренних перенапряжений.

Изобретение относится к области высоковольтной техники, в частности к силовым конденсаторным батареям (ОКБ) в энергосистемах. .

Изобретение относится к области высоковольтной техники, в частности к силовым конденсаторным батареям (СКБ) в энергосистемах. .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите и сигнализации, и может быть использовано для защиты силовых конденсаторных батарей для компенсации реактивной мощности нагрузок, а также многозвенных фильтров высших гармоник преобразовательных подстанций электропередачи постоянного тока, статических компенсаторов дуговых сталеплавильных печей и приводов крупных прокатных станов с общей или индивидуальной коммутацией фильтров.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите и сигнализации, и может быть использовано для защиты силовых конденсаторных батарей для компенсации реактивной мощности нагрузок, а также конденсаторных батарей фильтров высших гармоник преобразовательных подстанций электропередачи постоянного тока, приводов крупных прокатных станов, дуговых сталеплавильных печей, статических компенсаторов и т.д.

Использование: в области электротехники и электроэнергетики. Технический результат - повышение точности компенсации емкостных токов при однофазных замыканиях на землю и расширение диапазона изменения параметров устройства.

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться для преобразования постоянного тока в переменный. Достигаемый технический результат - повышение надежности.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к схемам защиты трехфазных электрических линий, машин и приборов, в частности к схемам защиты, реагирующим на разность токов.

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано для защиты приемников электрической энергии от аварийных значений напряжений в электрических сетях.

Использование: в области электротехники. Технический результат - уменьшение энергопотребления.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано для защиты электродвигателей. Технический результат - повышение чувствительности к токам двухфазных коротких замыканий.

Использование: в области электротехники. Технический результат - расширение функциональных возможностей.

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.

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.

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

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение безопасности. Бытовой прибор (1) содержит сетевой кабель (2), который имеет сетевой штекер (3) для подключения бытового прибора (1) к энергоснабжению, систему (4) управления для управления эксплуатацией бытового прибора (1), причем сетевой штекер (3) содержит защитную схему (5). При этом обеспечена возможность установления между системой (4) управления и защитной схемой (5) канала (6) связи для передачи сигналов. 11 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх