Устройство для дифференциальной защиты длинных и настроенных линий электропередачи с использованием параметров линии
«111 558344
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Саветскик
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.07.75 (21) 2162398, 07 с присоединением заявки М (51) Ч. Кл.- Н 02Н 3128
Савета Министров СССР ло делам изобретений и аткрь тий (ОЗ) х ДIх 621.316.925 (088.8) Опубликовано 15.05.77. Бюллетень М 18
Дата опублпк013ання опис lFIèÿ 13.06.77 (72) Авторы изобретения
H С. Гуров, T. Б. Заславская, Л. И. Пушкарева, В. Л. Фабрикант и В. H. Чувычин
Рижский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт, Сибирский научно-исследовательский институт энергетики и Новосибирский электротехнический институт (71) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ
ДЛИННЫХ И НАСТРОЕННЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПАРАМЕТРОВ ЛИНИИ
Государственный комитет (23) Приоритет
Изобретение относится к области релейной защит и предназначено для защиты длинных и настроенных линий электропередачи.
Известны устройства защиты линии электропередачи, основанные на сравнении электрических величин по концам линии — дифференциальные защиты. В силу особенностей режимов короткого замыкания на длинных и настроенных линиях известные устройства не пригодны для их защиты. Так, например, уста- 10 новившееся значение тока короткого замыкания в длинных линиях мало отличается от тока нормального режима, и существующие защиты плохо различают нормальный режим и режим короткого замыкания на линии. Кроме 15 того, при коротком замыкании в напряжении и токе содержатся свободные гармонические колебания разной частоты, в том числе и близкой к промышленной, приводящие к неправильному действию защиты. 20
Известна дифференциальная защита с использованием параметров электропередачи, приемлемая для защиты длинных и настроенных линий электропередачи (1) .
Эта параметрическая защита содержит дат- 25 чики тока и напряжения, установленные в конце защищаемой линии, подключенные на блок формирования сравниваемой величины конца линии, выход которого через блок преобразования и передачи информации, канал зо связи (телеканал) и блок приема и передачи информации связан с одним входом сумматора, на второй вход которого через блок задержки подсоединен выход блока формирования сравниваемой величины начала линии, к входу которого подключен датчик тока, уcTBновленный в начале защищаемой линии. Блок формирования сравниваемой величины конца линии содержит фильтры симметричных составляющих, элементы, моделирующие параметры А, В, С, D линии четырехполюсника.
Защита реализует одно из уравнений четырехполюспика
U .= AU" + В1" или 1 =- CU -+ Dl", где индексы I и II означают соответственно начало и конец-защищаемой линии.
По техническому выполнению и решаемым задачам это устройство является ближайшим к предложенному.
Однако действие защиты в указанном Ilcполнении будет зависеть от наличия свободных гармонических колебаний в токе короткого замыкания. Прп выполнении блоков формирования сравниваемых величин по указанной схеме, защита обладает большими габаритами и большим потреблением, что не позволяет включать защиту на маломощные новые датiIHI 558344 1 — CU — 01". Для повышения чувствительности и надел(ности путем исключения влияния свободных гармонических колебаний в токе короткого замыкания в предлагаемом устройстве блоки формирования сравниваемых величин выполнены на операционном усилителе с пассивным трехполюсником в цепи обратной связи, имеющим амплитудно-частотную передаточную функцию с явно выраженным резонансом, например двойным Т-образным мостом, и с пассивными параллельно соединенными трехполюсниками на входе усилителя, число которых определено количеством фаз защищаемой линии электропередачи и количеством замеряемых электрических величин. На чертеже представлена блок-схема предложенного устройства. Устройство содержит операционный усилитель 1, на вход которого включены шесть пассивных трехполюсников 2 — 7, пассивный трехполюсник 8 в цепи обратной связи операционного усилителя 1, элемент преобразования и передачи информации 9, элемент приема и преобразования информации 10, сумматор 11 на операционном усилителе, операционный усилитель 12, на вход которого включено параллельно три пассивных трехполюсника 13— 15, пассивный трехполюсник 16 в цепи обратной связи операционного усилителя 12, блок задержки 17, усилительный элемент 18, схема сравнения абсолютных значений 19 и реагирующий орган 20, включенный на выход схемы сравнения 19. Устройство работает следующим образом. Ток одного конца линии выражается через напряи(ение и ток другого конца линии и коэффициенты С и D линии четырехполюсника известным в электротехнике уравнением 1 =СУ +И где индексы 1 и II означают определенный конец линии. Уравнение справедливо для фазных, линейных токов и напряжений, а также для симметричных составляющих этих же величин. Представляется возможным выполнить на одном операционном усилителе схему, формирующую величину CU"+DI1 . Искомая величина представляется в виде + — - А ++ В +R3 С + + 4 А++ В+ 6IC Умножение & и 1п соответственно на С и D учитывается в комплексных коэффициентах К. В комплексных коэффициентах учитывается и возможность построения фильтра симметричных составляющих. Три фазных тока и три фазных напряжения преобразуются шесть1о трехполюсниками и подаются на вход операционного усилителя для формирования электрической величины C U" +Ð1". Ф азные напр11жсния и токи конца за!цищаемого участка подают на соответствующие входы 2 — 7 операционного усилителя 1. Соответствующий выбор пассивного элемента 8 в цепи обратной связи, имеющий резонансную амплитудно-частотную характеристику, позволяет обеспечить свойства частотной избирательности блока, получить на этом me усилителе и полосовой фильтр, выделяющий первую гармонику напряжения. Таким образом, на выходе операционного усилителя имеется напряжение, пропорциональное первой гармонике величины CU"+ +DI", причем, в зависимости от выбора проводимости элементов 2 — 7 усилитель представляет собой одновременно и требуемый фильтр (прямой или обратной последовательностей, комбинированный) . Сформированное напряжение, пропорциональное величине CU"+DI" подается на вход элемента преобразования и передачи информации 9 и затем по каналу связи, например УКВ-каналу, значение CU" +DI1 достигает начала линии и подается на вход сумматора 11. Фазные токи начала линии подаются на соответствующие входы 13 — 15 операционного усилителя 12. Аналогично усилител1о 1 на выходе операционного усилителя 12 имеется напряжение, пропорциональное первой гармонике тока I требуемой последовательности. Это напряжение через устройство задержки 17, задерживающее сигнал на время передачи информации по каналу связи, подается на второй вход сумматора 11. На выходе сумматора имеется напряжение, пропорциональное величине В нормальном рабочем режиме и при внешних коротких замыканиях значения коэффициентов С и D реальной линии идентичны значению моделирующих коэффициентов С и D. Выполняется равенство 11=С&1 —.01" и на выходе сумматора отсутствует сигнал. При коротком замыкании в зоне защиты изменяется значение коэффициентов С и D реальной линии четырехполюсника и на выходе сумматора 11 появляется напряжение, пропорциональное Р— СU" — DI", которое через усилитель 18 подается на вход схемы срав Icнпя абсолютных значений 19, в которой сравнивается с напряжением, пропорциональным 11. При выполнении неравенства (I — — CU — Dl ) К)Р, где К вЂ” коэффициент усиления усилителя 18, схема сравнения 19 выдает сигнал на реагирующий элемент 20, после чего происходит отключение защищаемой линии. Аналогично можно реализовать уравнение четырехполюсника O =À И +BI" В этом случае на вход операционного усилителя 12 подается напряжение (.1, а в комплексных ко558344 эффициентах К1 — К, пассивных трехполюснпков 2 — -7 учитывается умно «с1 ие ия Л и В. Выполнение блоков формирования сравниваемых величин на операционном усилителе с указанным включением пассивных трехпол1осииков для параметрической защиты делает возможным использованис защиты для длинных и настроенных линий электропередачи, при этом исключается влияние свободных гармонических колебаний в токе короткого замыкания. В значительной степени снижается потребление мощности и уменьшаются габариты устройства. Формула изобретения VcTPoIIcT«o длЯ диффеРенциа IbHoA за1ци I bI длинных и настроенных линий электропередачи с использованием параметров линии, содержащее датчики тока и напряжения, установленные в конце защищаемой линии, подключенные на блок формирования сравниваемой величины конца линии, выход которого через блок преобразования и передачи информации, канал связи и блок приема и передачи информации связан с одним входом сумматора, на второй вход которого через блок задержки подсоединен выход блока формировяни.. сравниваемой величины иа 1яля 111111111., к входу «второго подключен датчик тока, установленный в начале защищаемой линии, о т л и ч а ю щ с е с я тем, что, с цел1ио повыше5 ния чувствительности и надежности путем ис ключения влияния свободных гармонических 1 0лебя ний в то1се короткого замыкания, 1 язанные блоки формирования сравниваемых величин выполнены;а операционном усилите10 ле с пассивным трехполюсником в цепи обратной связи, имеющим амплитудно-частотную передаточную функцию с явно выраженным резонансом, например двойным Т-образным мостом, и с IIBccHBHbIìè параллельно соедп15 11енными трехполIосии1 ами ня входе i cII.IèòI ля, число которых определено количеством фаз защищаемой линии электропередачи и количеством замсрясмых электрических величин. Источник информации, принятый го IIIInI;Iи11с при экспертизе. 1. Т. h., Заславская,,1. И. Пушкарев, Ю. Ф. Корол1ок. (:Реле11ная зяититя с исполь25 зовянием параметров электропередачи». Труды Сиб. НИИЭ, вып. 11, Но«оспоирск, 1968 (прототип).
