Способ трехфазного автоматическогоповторного включения линии электро-передачи и устройство для его осу-ществления

 

изобретения,)„

M.H.Ãé арий, В.М,Стрелков, Г.Г,Фокин и Г. .Як@î :

Всесоюз Ный научно-исследовательский институт электроэнергетики и Украинское отделение opX5Tfa ТЛ<тяЧ5рьской

Революции Всесоюзного государственного проектноиэыскательского и научно-исследовательского института энергетических систем и электрических сетей "Энергосетьпроект" (73) Заявители (54) СПОСОБ ТРЕХФАЗНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОВТОРНОГО

ВКЛЮЧЕНИЯ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите и автоматике энергосистем.

Большая эффективность трехфазного автоматического повторного включения (TAGB) линий электропередачи высокого напряжения объясняется тем, что большинство повреждений линии являются неустойчивыми дуговыми замыканиями и устраняются после ее двусторонне„1О го отключения. При этом повторное включение линий с двусторонним питанием желательно производить как можно скорее, чтобы уменьшить угол расхождения векторов ЭДС энергосистемы во Время бестоковой паузы. Однако и случае устойчивых коротких замыканий неуспешное ТАПВ линии, особенно с двух ее сторон, да еще ускоренное, может привести к нарушению динамичес- 2О кой устойчивости оставшихся в работе частей энергосистемы., Известен спосОб TAIIB линии электропередачи, оборудованной высокочастотной (ВЧ) защитой и подключенной по концам посредством выключателей к шинам, согласно которому на каждом конце формируют сигналы разрешения и запрета,и, если после отключения выключателя сигнал запрета отсутству- зо ет, а сигнал разрешения существует в течение первого заданного времени, производят включение выключателя линии. При этом на обоих концах линии сигнал разрешения формируют путем фиксации срабатывания ВЧ-защиты на второе заданное время, а сигнал запрета — при срабатывании медленнодействукщих защит, либо при. наличии специального сигнала от других устройств защиты и автоматики. Такой способ

TAI1B известен под названием быстродействующего автоматического повторного включения (БАПВ). По сравнению с другими способами он обеспечивает наименьшую длительность полного разрыва электропередачи и не использует никаких контролей напряжения $1) .

Недостатками БАПВ являются при устойчивых повреждениях включение на к.з. с двух сторон, а также возможность нарушения динамической устойчивости смежных связей при включении на близкое к.э.

Наиболее близким к предлагаемому является способ ТАПВ, в котором измеряют напряжение на линии, а сигнал разрешения на одном из концов линии, заранее выбранном, формируют, если

B течение второго заданного времени

843074

f0 после срабатывания ВЧ-защиты в напряжении линии появляется составлякщая напряжения прямой последовательности, ° а составляющая напряжения нуленой последовательности исчезает. Первое заданное время на этом кочце принимаф>т близким к нулю. Согласно этому способу производится поочередное включение выключателей по концам линии, притом всегда сначала с той стороны, где, как предполагается, неуспешное TAIIB не приводит к нарушению динамической устойчивости. Лишь после успешного включения линии с одной стороны осуществляется ее повторное включение с другой, где измеряют напряжение на линии. замедление нключе- 15 ния второго конца линии определяется временем срабатывания органов контроля напряжения на линии и временем включения выключателя. В результате. длительность полного разрыва электро- Щ передачи составляет не менее 1 с j2j.

Недостатки известного способа заключаются в том, что он может быть применен .лишь в тех случаях, когда эа указанный интервал времени расхож- >5 дение по углу ЭДС связываемых энергосистем относительно невелико, а также в том, что во всех случаях производится неодновременное включение выключателей по концам линии. Непременным условием возможности применения этого способа является допустимость неуспешного ТАПВ с минимальной бестоковой паузой с одной наперед выбранной стороны линии, причем даже при са,х тяж,ых видах повре дения ли- 35 нии. Кроме того, в нем не предусматривается оценка тяжести к.з. и влияния на устойчивость смежных связей неуспешного ТАПВ примыкакщей к ним линии.

В результате этого существенно огра- 40 ничивается область применения известного способа.

Цель изобретения — повышение надежности путем предотвращения ТАПВ линии с тяжелым по динамической устойчивости для смежных связей понреж45 дением.

Постанлециая цель достигается тем, что в способе ТАПВ линии электропередачи, оборудованной релейной защитой и подключенной по концам посредством ныключателей к шинам, согласно которому измеряют напряжение, выделяют из него напряжение прямой последовательности, которое сравнивают с заданным уровнем, на каждом кон- 55 це линии формируют сигналы разрешения и запрета и, если после отключения выключателя сигнал запрета отсутствует, а сигнал разрешения существует в течение первого заданного нреме- @) ни, производят включение выключателя линии, хотя бы на одном из концов линии, измеряют напряжение на шинах, формируют сигнал защ>ета TAIIB выключателя данного конца линии при снижении 5 напряжения прямой последова тель ности . ниже заданного уровня после срабатывания релейной защиты и фиксируют сигнал запрета на второе заданное время, большее времени отключения выключателя..

При этом сигналы разрешения могут формироваться различными способами.

В одном из них сигнал разрешения .на обоих концах линии формируют пу тем фиксации срабатывания высокочастотной защиты линии на третье заданное время (BAIIB), определенное по условиям устойчивости.

В другом - измеряют напряжение на линии и сигнал разрешения на первом конце линии формируют при отсутствии этого напряжения н течение четвертого заданного времени, большего времени срабатывания защиты противоположного конца и времени погасания дуги (ТАПВ-ОН), а на втором конце — при синхронизме напряжений на шинах и линии (TAIIB-KC) .

В третьем способе сигнал разрешения на первом конце линии формиру>>т при наличии фиксации срабатывания высокочастотной защиты линии и отсутствии напряжения на линии в течение пятого заданного времени, большего времени погасания дуги (УТАПВ-ОН), а на втором конце — при синхронизме напряжений на шинах и линии. (ТАПВ-КС) .

Кроме указанного, сигнал запрета при использовании предлагаемого способа может формироваться так же, как и в изнеотном, т.е. при действии ключа управления на отключение выключателя, при срабатывании . медленнодейстнующих защит, при появлении специальных сигнало от других устройств защиты и а в тома ти ки и т . д.

Эффекти нность предлагаемого способа особенно высока, когда применяется БАПВ. Последующее изложено в основном применительно к этому виду

АПВ.

На фиг. 1 и 2 представлены диаграм>ж мощности Р,. передаваемой по смежной связи, для двух случаев полного цикла неуспешного ТАПВ: доаварийный режим - к.з. - первое отктпочение поврежденной линии — AIIB — второе отключение этой линии — послеаварийный режим.

На диаграммах обозначены: i,,Н и

П! — индексы соответственно д;пя доаварийного, аварийного и послеаварийного режимов» 5, 5 — площадки ускорения» S 2, S — - площадки торможения .

Сущность способа основывается на том, что не всякое неуспешное ТАПВ приводит к нарушению устойчи>вости э нер госи ст екь» .

В первом случае (фиг. 1) при близком тяжелом к.з. предел перецаваемой мощности Р„, снижается наст олько, >>

8430 74

Анализ схема замещения электропередачи показывает, что посколъку

35 пределы передаваемой мощности и сами величины перетоков мощности определяются составлякщими напряжений, токов и сопротивлений только прямой последовательности, то в качестве 40 критерия степени снижения предела передаваемой мощности по смежной связи при- неуспешном АПВ приьеакакщей к ней линии можно .использовать величину остаточного напряжения прямой 4 последовательности на шинах узловой подстанции при к.з. на этой линии.

Таким образом> ТАПВ с ваюнимальной бестоковой паузой осуществляют с обоих концов линии во всех случаях, кроме таких, при которых напряжение прямой последовательности на шинах хотя бы одной концевой подстанции

0„" при к.з. на линии ниже допустимого 0,,"д р по условиям сохранения устойчивости смежных связей ври неус- 55 пешном АПВ линии. условие, пр» кото.ром формируется сигнал запрета AIIB, имеет вид ц1" ъ J I„ ô . Величины ц „4Д, „определяют для каждого конкрет ного случая при выполнении расчетов 60 динаьжческой устойчивости. Естественно, что при этих расчетах должны учитываться не только раэличнае реиаиаа работы электропередачи, aN м удаленность точки к.э. от вам.той мл» иной 65

В тех случаях, когда сигнал запрета БАПВ присутствует на обоих концах линии, осуществляется ТАПВ-ОН на одHoM TMlB-КС на другом ее конце, если включение первого конца успешно.

Однако следует иметь в виду, что запрет BAIIB по предлагаемому способу одновременно на обоих концах линии имеет место только на коротких линиях, и то в черезвычайно редких случаях, когда напряжение прямой последовательности при к.з. значительно снизится на шинах обеих подстанций, к которым подключена линия.

Прн использовании предлагаемого способа запрет BAIIB происходит достаточно редко и, как правило, только с одной стороны. В падавлякщем большинстве случаев осуществляется TAIIB с минимальной бестоковой паузой одновременно на обоих концах линии. В результате этого повышается надежность работы энергосистем и их объединений.

Предлагаемый способ реализуется следухщим образом. что посте второго отключенчя линий вследствие ее неуспешного AIIB устой., чивость электропередачи не сохраняется, так как сумма площадок ускоре1 ния (Sq + S ) препааает сумму площадок торможения (S + S4 ), м после второго отключения линии угол Ф непрерывно возрастает.

Во втором случае (фмг. 2) предеЛ передаваемой мощноСти при к.э. снижается не столь силъно, как в первом случае. Поэтому сумма площадок торможения (5 + 54) превышает сумму площадок ускорения (5, + S ), в момент второго отключения линии угол ф ) невелик, и устойчивость электропередачи не нарушается.

Таким образом, величина предела передаваемой мощности Р во время к.з. является фактором, характеризую-. щим степень тяжести повреждения ли- 20 нии для устойчивости электропередачи в

Очевидно, что если в интервале времени между моментом начала к.э. и моментом повторного включения ли1 нии оценивать степень тяжестм к.з., прогнозировать последствия неуспешного AIIB линии для смежных,связей электропередачи и при необходимости запрещать АПВ поврежденной линии, то можно существенно повысить надежность АПВ.

I подстанции, но также и реальные величины таких важных, достаточно стабильных параметров, как время срабатывания ВЧ-защиты, собственные времена включения и отключения линейных выключателей, длительность бестокоsoft паузы АПВ, а также другие фактот ры, влиякпще на динамическую устойчивость электропередачи. Ориентировочно величина V,Aö„ принимается рави в) ной (0, 4 — О, б )U ном

В зависимости от конкретных условий целесообразно применять предлагаемый способ как на обоих концах линии, так и на каком-либо одном ее конце. На ответственных линиях с двусторонним питанием обычно предусматривается возможность осуществления различных видов TAIIB, что в Полной мере относится и к предлагаемому способу. !

В тех случаях, когда при к.э. на линии срабатывает ВЧ-защита, а остаточные напряжения U " на шинах обе1ш их подстанций достаточно велики

Ф), IAI181 (0 в U. äîï ) то сигналы запрета не формируются, н на обоих концах линии практически одновременно проис ходит TAIIB с минимальной бестоковой паузой (BAIIB). Если же на одном иэ концов линии U, а U „*ол сфорьирует к IAIIII) ся сигнал запрета, то БАПВ произойдет только на другом конце линии, который в данном случае включится первым. АПВ на втором конце линии тогда целесообразно осуществлять лишь после успешного включения первого конца. Для этого используется

ТАПВ с контролем наличия напряжения на линии в сочетании с контролем синхроннзма или без него.

7 843074 чения к выходу блока 11 несоответст,вия положений выключателя 2 и его ключа управления, а второй вход соединен с выходом блока б разрешения и запрета пуска. Основной вход последнего предназначен для соединения с выходом ВЧ-защиты 12 линии 1, а запрещакший вход через элемент ИЛИ.,9 связан с выходами резервной релейной защиты 13 линии 1 и органа 14 резер;вирования отказа выключателя 2. Вы-! ход первого элемента И 10 через элеS5

Известно устройство, используемое для реализации известного способа(2)

Реализация предлагаемого способа достигается тем, что известное устройство для TAIIB линии электропередачи, оборудованной высокочастотной защитой и подключенной посредством выключателя к шинам с измерительным трансформатором напряжения, содержащее блок разрешения и запрета пуска, лок однократного срабатывания,фильтр о реле напряжения прямой последовательности, элемент "Задержка на срабатывание,элемент ИЛИ, элемент И, первый вход которого предназначен для подключения к выходу блока несоответствия положений выключателя и его ключа управления, а второй вход соединен с выходом блока разрешения и запрета пуска, основной вход которого предназначен для подключения к выходу высокочастотной защиты линии, а зал- 20 рещаюций вход через элемент ЙЛИ - к выходам резервной защиты линии и органа резервирования отказа выключателя, выход элемента И через элемент

"Задержка на срабатывание" соединен .Я5 со входом блока однократного срабатывания, выход которого предназначен для соединения с включающей цепью выключателя, дополнительно содержит второй элемент И, причем входы филь р-Зо реле напряжения прямой последовательности предназначены для подключения к выходам трансформатора напряжения шин, наход подключен к первому входу второго элемента И, второй вход кото- 35 рого предназначен для подключения к выходу высокочастотной защиты, а выход через элемент ИЛИ соединен с запрещающим входом блока разрешения и запрета пуска.

На Фиг. 3 приведена структурная 40 схема устройства для осуществления предлагаемого способа.. . устройство включает линию 1, которая каждым своим концом через выключатель 2 подключена к шинам 3 с измерительным трансформатором 4 напряжения и снабжена устройством 5 для

TAIIB„ которое соцержит блок 6 разрешения и запрета пуска, блок 7 однократного срабатывания, элемент 8 Я

"Задержка на срабатывание", логический элемент ИЛИ 9, первый логический элемент И 10. Перый вход первого элемента И 10 предназначен для лодклюмент 8 "Задержка на срабатывание", связан .со входом блока 7 однократного срабатывания, выход которого предназначен для соединения с включакщей цепью выключателя 2. Выход измерительного трансформатора 4 напряжения шин

3 подключен ко входу Фильтра-реле 15 напряжения прямой последовательности, выход которого подключен к первому, а выход ВЧ-защиты 12 - к второму входам второго элемента И 16, при этом выход последнего через элемент ИЛИ 9 связан с запрещакщим входом блоха 6 разрешения и запрета пуска.

Устройство работает следукшим образом.

При повреждении линии 1 срабатывает ВЧ-защита 12, вследствие чего практически одновременно на обоих концах линии отключаются выключатели

2. Срабатывание ВЧ-защиты 12 запоминается в блоке 6 на первое заданное время, определяемое допустимым углом расхождения ЭДС по концам линии в момент ее повторного включения. B течение этого времени обеспечивается однократное разрешение пуска, и на втором входе элемента И 10 существу- ет сигнал. При срабатывании ВЧ-защиты на втором входе элемента И 16 появляется сигнал, однако этот элемент не срабатывает, поскольку на его первом входе сигнал отсутствуе-. (рас-, .сматривается случай, когда U„ >ÎßÄ.)

После отключения выключателя 2 срабатывает блок 11 несоответствия положений выключателя 2 и его ключа управления. Вследствие этого появляется сигнал также и на первом входе первого элемента И 10, он срабатывает, в результате чего происходит пуск элемента 8 "Задержка на срабатывание".

Выдержка времени элемента 8 представляет собой второе заданное время, которое с необходимым запасом превышает время погасания дуги и деионизации среды в месте к.з. на линии, отключенной тремя фазами с двух сторон.

Очевидно, что второе. заданное время всегда должно быть меньше первого заданного времени.

После срабатывания элемента 8 "Задержка на срабатывание" его жходной сигнал поступает на вход блока 7 однократного срабатывания. На выходе последнего появляется сигнал, постулакший на включакщий вход выключателя

2, в результате включения которого происходит автоматическое повторное включение линии 1 с данной старова. устройство 5 действует, как упоминалось, на обоих концах линии, если нет сигналов запрета АПВ.

Если же лри к.з. на линии 1 напряжение прямой последовательности на шинах 3 снижается до величины напряВ430 4

10 жения срабатывания фильтре-реле 15, то после срабатывания ВЧ-защиты 12 появляется сигнал на обоих входах второго элемента И 16, который срабатывает. Сигнал с выхода этого элемента через элемент ИМИ 9 поступает на запрещакщий вход блока 6 разрешения и запрета пуска, вследствие чего происходит запрет AIIB. При этом сигнал с выхода блока 6 мгновенно исчезает, и готовность блока 6 к повторному действию наступает после возврат.i блока

Ь спустя третье заданное время, сос.- тавлякщее около 10 с, так же, как и после действия устройства на АПВ выключателя линии.

Необходимо отметить, что в соот15 ветствии с современной практикой

ТАПВ с минимальной бестоковой паузой запрещается также тогда, когда отключение выключателя 2 происходит с за-. медлением в результате срабатывания резервной защиты 13 линии или действия органов резервирования отказов выключателя (УРОВ) . Это обуславливает наличие элемента ИЛИ 9 и запрещающего входа у блока 6. 25

После запрещения действия предлагаемого устройства на АПВ выключателя линии последний может быть включен от других известных. устройств

АПВ. 30

Предлагаемый способ AIIB легко реализуется как на действующих, так и на вновь проектируемых линиях электропередачи высокого напряжения путем некотоРой РеконстРукции предус- З5 мотренных для этих линий устройств

АПВ.

Технико-экономическая эффективность изобретения определяется повышением надежности работы энергосистем и их объединений за счет сокращения длительности полного разрыва электропередачи путем широкого применения ТАПВ с минимальной бестоковой паузой и исключения нарушения динамической устойчивости пви неустранившихся к.з.!

5. Устройство для осуществления способа по и. 2, содержащее блок разреаения и запрета пуска, блок однократного срабатывания, фильтр-реле напряжения прямой последовательности, элемент "Задержка на срабаты,вание", элемент ИЛИ, элемент И, перн и вход которого предназначен для подключения к выходу блока несоответствия положений выкпючателя и его ключа управления, а второй вход соединен с выходом блока разрешения и запрета пуска, основной вход которого предназначен для подключения к выходу высокочастотной защиты линии, а эапрещакщий вход через элемент

ИЛИ - к выходам резервной защиты линии и органа резервирования отказа выключателя, наход элемента И через элемент "Задержка на срабатывание" соединен со входом блока однократного срабатывания, выход которого предназначен для соединения с включающей цепью выключателя, о т л и ч а ю40

4S

5S щ е е с я тем, что в него введен второй элемент И, причем входы фильтр реле напряжения прямой последовательности предназначены для подключения к выходам трансформатора напряжения Вин, а выход подключен к первому вхо ду второго элемента И, второй вход

Формула изобретения

1. Способ трехфазного автоматического повторного включения (TAIIB) линии электропередачи, оборудованной релейной зашитой и подключенной по концам к шинам через выключатели, согласно которому измеряют напряжение, выделяют из него напряжение прямой последовательности, которое сравнивают с заданным уровнем, на кажщом конце формируют сигналы разреаения и запрета и, если после отключения выключателя сигнал запрета отсутствует, а сигнал раэреиения существует в течение первого заданного времени, производят включение выключателя линии, о т л и ч а ю щ и А « с я тем, что, с целью повыаеиия надежности путем предотвращения ТАПВ с тяжелым по динамической устойчивости для смежных связей повреждением, хотя бы на одном из концов линии измеряют напряжение на шинах, Формируют сигнал запрета TAIIB выкличателя данного конца линии при снижении напряжения прямой последовательности ниже заданного уровня после срабатывания защиты и Фиксируют сигнал запрета на второе заданное время, большее времени отключения выключателя.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что сигнал разреаения на обоих концах линии формируют при наличии фиксации срабатывания чысокочастотной защиты линии на третье заданное время, определенное по условиям устойчивости.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что измеряют напряжение на линии, сигнал разрешения на первом конце линии формируют при отсутствии напряжения на линии в течение четвертого заданного времени, большего времени срабатывания защиты противоположного конца и времени погасания дуги, а на втором концепри синхронизме напряжений на шинах и линии.

4. Способ по п, 3, о т л и ч а юшийся тем, что сигнал разрешения на первом конце линии формируют при наличии фиксации срабатывания высокочастотной защиты линии и отсут ствии напряжения на линии в течение пятого заданного времени, большего времени погасания дуги.

8430 74

12 которого предназначен для подключения к выходу алсокочастотной защиты,, а.выход через элемент ИЛИ соединен с замещающим входом блока разрешения и запрета пуска.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Вогорад А.М.,Назаров Р.Г.Авто-. матическое повторное включение в энергосистемах.M. "Энергия",1969, с, 171-291, °

2. Авторское свидетельство рСр

В 518833, кл. Н 02 Н 3/06, 1972.

843074

Составитель Г.Дамская

Редактор A.Ëâèêèíâ Техред ц. Ковалева Корректор Г Решетник

Заказ 5144/74 Тираа 675 Подписное

ВНИИПИ Государственного коьвютета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, г. Уигород, ул. Проектная, 4