Устройство для дифференциальной высокочастотной защиты линии электропередачи

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (п) 51ИОО

Союз Советских социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.01.72 (21) 1732523/24-7 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.06.76. Бюллетень № 21 (45) Дата опубликования описания 05.06.78 (51) М. Кл. Н 02Н 3/28

Государственный комитет

Совета Министров СССР во дедам изооротеиий и открытий (53) УДК 621.316.925 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. А. Зильоерман и В. Е. Поляков (71) Заявитель

Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. М. Кирова (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ

ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ЗА1ЦИТЫ Л ИН И И ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Изобретение касается быстродействующей релейной защиты линий электропередач, работающих вблизи предела статической устойчивости, в том числе и для многоконцевых.

Известно устройство для дифференциальной высокочастотной защиты линий электропередачи, в том числе и многоконцевых, основанное на сравнении знаков токов по концам защищаемой линии, содержащее пусковой орган, комбинированный фильтр токов типа (1 +И2) с формирователем прямоугольных импульсов, присоединенным к первому входу двухполупериодной схемы сравнения времени совпадения с временем несовпадения двух электрических величин, высокочастотный симплексный канал на основе однократной фазоразностной манипуляции с передатчиком и приемником, к выходу которого присоединены орган сравнения фаз и устройство выделения разности частот.

Однако это устройство не обеспечивает высокого быстродействия и надежности.

Цель изобретения — повысить надежность и быстродействие дифференциальной высокочастотной защиты (не более одного периода промышленной частоты) при использовании высокочастотного симплексного канала, образованного по защищаемой линии электропередач.

Для достижения этой цели в устройстве дополнительно применен источник напряжения промышленной частоты, синхронного и синфазного по всем концам защищаемой линии, 5 присоединенный ко второму входу двухполупериодной схемы сравнения, и блок памяти, подсоединенный к выходу указанной схемы сравнения с присоединенным к его выходу генератором манипулирующих синхронизиро10 ванных прямоугольных импульсов промышленной частоты.

На чертеже представлена блок-схема полукомплекта предлагаемого устройства защиты.

Предлагаемое устройство содержит пусковой орган 1, комбинированный фильтр токов

2 типа (/ +И ), формирователь прямоугольных импульсов 3, двухполупериодную схему 4 сравнения времени совпадения с временем несовпадения двух электрических величин, блок памяти 5 (симметричный триггер с раздельным запуском), генератор б манипулирующих синхронизированных прямоугольных импульсов повышенной частоты, генератор 7 прямоугольных импульсов (триггерная пульспара), логическую схему «НЕ» 8, логическую схему «И» 9, логическую схему «И» 10, логическую схему «ИЛИ» 11, высокочастотный передатчик 12, высокочастотный приемник 13, орган сравнения фаз 14, блок 15 выделения

517100 разности частот передатчиков, формирователь

16 прямоугольных импульсов, логическую схему «И» 17, высокочастотньш канал 18, выходной орган 19, источник 20 синхронного v, синфазного напряжения промышленной частоты.

При возникновении повреждения в системе срабатывают пусковые органы 1 на всех концах защищаемой линии, причем чувствительный пусковой орган через схему «И» 17 запускает генератор 7 прямоугольных импульсов, а грубый пусковой орган подает разрешающий сигнал на выходной орган 19. Устаикп пусковых органов выбраны так, что, если»a одном конце линии при внешнем КЗ сработает грубый пусковой орган, то на остальных концах линии срабатывают чувствительные пусковые органы. Это обеспечивает надежную блокировку защиты при внешних повреждениях.

Сигналы с выхода комбинированного фильтра 2 токов (ll+kl2) поступают на формирователь 3 прямоугольных импульсов. На выходе формирователя 3 получаются отрицательные прямоугольные импульсы, фаза которых совпадает с фазой тока на выходе фильтра (1<+k&) 2. Эти импульсы поступают на вход двухполупериодной схемы 4 сравнения времени совпадения с временем несовпадения двух электрических величин 4. На другой вход схемы сравнения через логическую схему

«И» 17 и формирователь 16 прямоугольных импульсов поступают отрицательные прямоугольные импульсы с выхода дополнительного источника напряжения промышленной частоты, синхронного и синфазного для всех концов защищаемой линии. B качестве этого напряжения используется разность частот высокочастотных передатчиков 12, установленных по концам защищаемой линии. Все передатчики 12 работают на кварцованных термостабилизированных частотах, несущая частота одного из передатчиков отличается от несущих частот других передатчиков на величину промышленной частоты. В высокочастотные приемники 13 поступают сигналы как своего, так и дальних передатчиков, на выходе блока выделения разности частот передатчиков 15 всегда будет напряжение промышленной частоты. Так как на всех концах защищаемой линии выделяется разность частот одних и тех же передатчиков (частоты которых различаются между собой на 50 Гц), то эти сигналы будут синхронными и синфазными для всех концов защища —.мой линии,,поскольку изменения частотных и фазовых характеристик высокочастотного канала 18 одинаково влияют на все несущие частоты вви ту их близости, а флуктуационное изменение частоты и фазы одного пз передатчиков одинаково изменяют разность сигналов этик передатчиков как по частоте, так и по фазе. Так как все передатчики работают на киарцовапных термостабилизпроваппых частотах, то

65 максимальное изменение не превышает

2Л нес=2/ нес. 10, что при максимальной несущей частоте 500 кГц составляет 0,1 Гц.

Это позволяет использовать сигналы, выделяемые с выхода блока 15, в качестве опорного напряжения, необходимого для работы схемы 4 сравнения. Схема 4 выдает резулыаты сравнения каждые полпериода опорного напряжения. Если время совпадения опорного и сравнительного напряжений больше или равно времени их несовпадения, то короткие импульсы отрицательной полярности появляются каждые полпериода опорного напряжения на «выходе 1» схемы 4. Если время совпадения опорного и сравниваемого напряжений меньше времени их несовпадения, то короткие импульсы отрицательной полярности появляются каждые полпериода опорного напряжения на «выходе 2» схемы 4. Результаты сравнения запоминаются в симметричном тр иггер е 5.

Первый же передний фронт импульсов опорного напряжения, снимаемого с выхода схемы «И» 17 после возникновения короткого замыкания, пускает генератор прямоугольных импульсов 7, который представляет собой триггерную пульс-пару. Параметры этой пульс-пары выбираются одинаковыми для всех полукомплектов и таким образом, чтобы прямоугольные импульсы, снимаемые с выхода генератора 7, были синхронными и синфазными для всех полукомплектов, и частота их следования равнялась бы 1000 Гц. Эти импульсы вырабатываются в течение всего времени работы пускового органа 1, а при его возврате триггеры пульс-пары устанавливаются в состояние «нуль» задним фронтом отрицательного импульса, снимаемого с выхода пускового органа 1.

Поскольку прямоугольные импульсы частотой 1000 Гц поступают на вход схемы «И» 9 через схему «НЕ» 8, то сигналы, поступающие на входы схем «И» 9, 10, находятся в противофазе. Так как эти сигналы в каждый момент времени проходят только через одну схему «И» 9 или 10, то полярность сигналов, получаемых на выходе схемы «ИЛИ» 11, зависит от информации, записанной в триггере

5. Если повреждение находится на защищаемой линии, то триггеры 5 всех полукомплектов находятся в одинаковом состоянии, и манипулирующие импульсы частотой 1000 Гц, снимаемые с выхода схемы «ИЛИ» 11, синфазны для всех полукомплектов. Если повреждение вне зоны или линия работает в неполнофазном режиме (цикле ОЛПВ), то на одном из полукомплектов состояние триггера

5 противоположно состоянию триггеров 5 остальных полукомплектов. При этом манипулирующие импульсы частотой 1000 Гц этого полукомплекта находятся в противофазе с манипулирующими сигналами на остальных

I

В каждом полукомплскте манипулирующие импульсы управляют работой «ысокочастот517100

50 ного передатчика 12, непрерывно работающего на кварцованной термостабилизированной частоте по методу однократной фазоразностной манипуляции, т. е. при каждом появлении манипулирующего импульса фаза высокочастотных колебаний меняется на 180 по сравнению с фазой колебаний, предшествующих появлению манипулирующего сигнала.

Такой способ манипуляции позволяет обеспечить вчетверо большую помехоустойчивость, чем при амплитудной манипуляции.

Манипулированные сигналы передатчика 12 управляют работой высокочастотного приемника 13, а дополнительные усиленные сигналы поступают на остальные концы линии по высокочастотному каналу 18. На вход высокочастотного приемника 13 поступают сигналы как дальних, так и своего передатчика, на выходе 1 приемника 13 постоянно выделяется опорное напряжение частотой 50 Гц, синхронное и синфазное для всех концов защищаемой линии. На выходе 2 приемника 13 выделяются сигналы манипулирующей частоты (1000 Гц) только в том случае, если.манипулирующий сигнал на одном из концов линии находится в противофазе с манипулирующими сигналами на остальных концах линии (при внешних повреждениях или в цикле

ОАПВ). Этот сигнал поступает на детекторный орган сравнения фаз 14, на другой вход которого поступает манипулирующий сигнал своего полукомплекта с выхода схемы

«ИЛИ» 11. Если повреждение в зоне, то манипулирующие импульсы совпадают по фазе на всех концах защищаемой линии, с выхода 2 приемника 13 не поступают блокирующие импульсы, детекторный орган сравнения фаз 14 отсчитывает 8 — 10 манипулирующих импульсов своего полукомплекта и при наличии разрешающего сигнала от пускового органа пускает выходной орган 19, который действует либо на отключение выключателя, либо на пуск устройства ОЛПВ. При этом максимальное время работы защиты (при возникновении повреждения в начале полупериода опорного напряжения) составляет

0,01+ 10 0,001 = 20 м с е к.

Применение в устройстве дифференциальной высокочастотной защиты дополнительного источника напряжения промышленной частоты, синхронного и сипфазного для всех концов защищаемой линии, в качестве которого используется выделяемая разность несущих частот передатчиков, позволяет создать надежную дифференциальную высокочастотную защиту со временем действия не более

20 мсек, использующую высокочастотный канал на защищаемой линии и пригодную к работе совместно с пофазным АПВ. Такая защита позволяет обеспечить надежность и устойчивую работу сверхдлинных линий электропередачи напряжением 750 кв и выше, а также многоконцевых линий электропередач.

Формула изобретения

1. Устройство для дифференциальной высокочастотной защиты линии электропередачи, в том числе и многоконцевой, основанное на сравнении знаков токов по концам защищаемой линии, содержащее пусковой орган, комбинированный фильтр токов типа (I>+knez) с формирователем прямоугольных импульсов, присоединенным к первому входу двухполупериодной схемы сравнения времени совпадения с временем несовпадения двух электрических величин, высокочастотный симплексный канал на основе однократной фазоразностной манипуляции с передатчиком и приемником, к выходу которого присоединены орган сравнения фаз и блок выделения разности частот, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия, в него дополнительно введен источник напряжения промышленной частоты синхронного и синфазного по всем концам защищаемой линии, присоединенный ко второму входу указанной двухполупериодной схемы сравнения, к выходу которой подключен через блок памяти генератор манипулирующих синхронизированных прямоугольных импульсов повышенной частоты.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что источник напряжения промышленной частоты синхронного и синфазного по всем концам защищаемой линии выполнен в виде высокочастотных приемопередатчпков, установленных по конца м защищаемой линии, выходы которых подключены к последовательно соединенным блокам выделения разности частот и формирования прямоугольных импульсов.

517100

Составитель Л. Васькова

Техред P. Юсипова

Корректор P. Беркович

Редактор В. Фельдман

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1474/6 Изд. № 323 Тираж 882

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5